頂端調(diào)控對(duì)棉花根系活力和養(yǎng)分吸收的影響

白燈莎·買(mǎi)買(mǎi)提艾力，劉盛林，孫良斌，張少民，馮固

(1. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所/農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；3.山東省農(nóng)科科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)部山東耕地保育科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站/山東省植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南 250010)

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頂端調(diào)控對(duì)棉花根系活力和養(yǎng)分吸收的影響

白燈莎·買(mǎi)買(mǎi)提艾力1，劉盛林2,3，孫良斌1，張少民1，馮固2

(1. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所/農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；3.山東省農(nóng)科科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)部山東耕地保育科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站/山東省植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南 250010)

【目的】揭示新疆棉花栽培中打頂和頂端調(diào)控措施與棉花根系活力和養(yǎng)分吸收之間的關(guān)系?！痉椒ā看筇飾l件下，研究2個(gè)施磷水平在打頂和打頂后，涂抹萘乙酸對(duì)棉花根系活力和養(yǎng)分吸收的影響?！窘Y(jié)果】在不施磷條件下，打頂?shù)? d打頂處理增加了根系活力和葉片中N、P、K養(yǎng)分的濃度，而到第9 d根系活力和葉片中N、P、K的濃度降低。施磷時(shí)無(wú)論打頂?shù)? d還是打頂?shù)? d打頂和打頂后涂抹萘乙酸都可增加棉花根系活力和葉片中N、P、K的濃度。施磷時(shí)無(wú)論是打頂還是打頂后涂抹萘乙酸都可增加棉花單株鈴數(shù)、單鈴重和單株籽棉產(chǎn)量。打頂時(shí)施磷比不施磷棉花單株鈴數(shù)、單鈴重、單株籽棉產(chǎn)量分別增加43.2%、26.0%、80.6%；打頂后涂抹萘乙酸分別增加46.0%、3.1%、50.5%?！窘Y(jié)論】在施磷肥條件下，無(wú)論是打頂還是打頂后涂抹萘乙酸都可增加棉花根系活力，促進(jìn)對(duì)養(yǎng)分的吸收，增加棉花產(chǎn)量。

棉花；打頂；涂抹NAA；根系活力；養(yǎng)分吸收

0 引 言

【研究意義】棉花是新疆國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，棉花產(chǎn)值占全部種植業(yè)產(chǎn)值的65%～70%，農(nóng)民收入中35%來(lái)自于棉花收入[1]。棉花是無(wú)限生長(zhǎng)作物，具有頂端優(yōu)勢(shì)，適時(shí)打頂可以協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的關(guān)系，減少無(wú)效花蕾，增加單鈴重[2]。適時(shí)打頂也是新疆棉花高產(chǎn)栽培的關(guān)鍵技術(shù)之一?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】植株去除頂端后，生殖器官生長(zhǎng)加快，不同器官對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，葉片含氮量和光合同化能力下降[2]。外源激素對(duì)植物根系的生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收具有促進(jìn)作用[3、4]。研究發(fā)現(xiàn)棉花去除頂端后，促進(jìn)植物成熟和衰老的激素有增加的趨勢(shì)，而保持植物生長(zhǎng)的激素有下降的趨勢(shì)[5]，前期的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)[6]。海島棉打頂后生長(zhǎng)素迅速減少，營(yíng)養(yǎng)運(yùn)輸、光能利用率受影響[7]。【本研究切入點(diǎn)】打頂去除棉花的頂端優(yōu)勢(shì)，破壞植物體內(nèi)激素平衡，使光合產(chǎn)物在棉株不同器官重新分配，這一過(guò)程對(duì)棉花根系活力有影響[8]，但對(duì)養(yǎng)分吸收的影響尚不清楚。研究頂端調(diào)控對(duì)棉花根系活力和養(yǎng)分吸收的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】針對(duì)以上問(wèn)題在大田條件下研究不同施磷水平下，打頂、打頂后涂抹萘乙酸對(duì)棉花根系活力和養(yǎng)分吸收的影響，為生產(chǎn)中如何提高棉花中后期根系活力，延緩早衰、增加產(chǎn)量提供一條新的技術(shù)途徑。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所瑪納斯種子繁育基地進(jìn)行，試驗(yàn)地土壤基礎(chǔ)農(nóng)化性狀為：有機(jī)質(zhì)含量7.01 g/kg、堿解氮27.8 mg/kg、速效磷8.7 mg/kg、速效鉀233 mg/kg、pH 7.94，總鹽5.4 g/kg。供試棉花品種為新陸早18號(hào)，試驗(yàn)地前茬為棉花。

1.2 方 法

試驗(yàn)設(shè)2個(gè)施磷肥水平，即：(1)CK(不施磷肥)(簡(jiǎn)稱(chēng)不施磷肥)；(2)傳統(tǒng)施肥方式(基施磷酸二胺375 kg/hm2)(簡(jiǎn)稱(chēng)施磷肥)；2種打頂方式，即：(1)打頂(常規(guī)措施)；(2)打頂后涂抹萘乙酸(打頂之后在莖頂切口處涂抹含30 mmol/L萘乙酸(NAA)的羊毛脂1 g左右，簡(jiǎn)稱(chēng)打+NAA)。每處理重復(fù)3次。所用萘乙酸化學(xué)名稱(chēng)為1-萘乙酸(a-Naphthylacetic asid，NAA)，北京市海淀區(qū)微生物培養(yǎng)制品廠生產(chǎn)。打頂后涂抹萘乙酸處理是將萘乙酸配成試驗(yàn)所需的濃度與羊毛脂混合后，在棉株莖頂切口處涂抹。涂抹方法：打頂后立即將羊毛脂+萘乙酸涂抹在棉株莖頂切口處，然后用錫紙把主莖頂端套嚴(yán)。使用羊毛脂的目的是為了防止萘乙酸涂抹在主莖頂端切口處后干和揮發(fā)，使萘乙酸緩慢釋放。試驗(yàn)于2014年7月12日打頂，試驗(yàn)小區(qū)面積46 m2。

土壤樣品測(cè)定[9]：堿解氮含量用凱氏定氮法；有效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法；速效鉀用1 mol/L醋酸銨浸提，火焰光度法測(cè)量；有機(jī)質(zhì)用K2CrO4容量法；pH值用PSH-3C型酸度計(jì)測(cè)定，水土比5∶1；水溶性總鹽用重量法測(cè)定，水土比5∶1。

植物樣品測(cè)定[9]：植物樣品全氮含量用凱氏定氮法測(cè)定，全磷含量用鉬銻抗比色法測(cè)定，全鉀含量用火焰光度法測(cè)定。

根系活力用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測(cè)定[10]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

對(duì)每點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均，SAS應(yīng)用軟件ANOVA過(guò)程進(jìn)行方差分析，采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 打頂、打頂后涂抹萘乙酸對(duì)棉花根系活力的影響

根系活力是指根系的吸收、合成、氧化和還原能力等，是一種客觀反映根系生命活動(dòng)的生理指標(biāo)[11]。研究表明，打頂?shù)? d，在不施磷肥條件下，打頂與打頂后涂抹萘乙酸相比較棉花根系活力增加；在施磷肥條件下，打頂和打頂后涂抹萘乙酸根系活力增加。無(wú)論施磷肥還是不施磷肥打頂和打頂后涂抹萘乙酸之間差異達(dá)到顯著水平。打頂?shù)? d，2個(gè)施磷肥水平下打頂后涂抹萘乙酸根系活力比打頂處理高，差異達(dá)到極顯著水平。從不同時(shí)間同一處理來(lái)看，打頂?shù)? d，2個(gè)施磷肥水平根系活力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于第4 d。結(jié)果表明，隨著打頂時(shí)間的增加，棉花根系活力降低，而打頂后涂抹萘乙酸可增加棉花根系活力。圖1

圖1 不同打頂處理棉花根系活力變化Fig. 1 Effect of decapitation on cotton root activity

2.2 打頂、打頂后涂抹萘乙酸對(duì)棉花N、P、K養(yǎng)分吸收利用的影響

2.2.1 對(duì)棉花N養(yǎng)分吸收利用的影響

研究表明，從打頂?shù)? d來(lái)看，在不施磷肥的情況下打頂與打頂后涂抹萘乙酸的處理相比較棉花葉片中的氮濃度增加；在施磷肥的情況下打頂后涂抹萘乙酸處理的葉片中氮濃度高于打頂，但差異不顯著。從打頂?shù)? d來(lái)看，無(wú)論是否施磷肥打頂后涂抹萘乙酸處理的葉片中氮濃度高于打頂，差異顯著。從同一處理不同取樣時(shí)間來(lái)看，打頂?shù)? d葉片中氮濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于打頂?shù)? d。在施磷肥情況下打頂后涂抹萘乙酸可促進(jìn)棉花對(duì)氮素的吸收。圖2

圖2 不同打頂處理棉花N養(yǎng)分吸收利用變化Fig. 2 Effect of decapitation on N uptake of cotton

2.2.2 對(duì)棉花P養(yǎng)分吸收利用的影響

研究表明，從打頂?shù)? d來(lái)看，在不施磷肥條件下，打頂比打頂后涂抹萘乙酸處理葉片磷濃度高，而在施磷肥時(shí)葉片磷濃度低于打頂后涂抹萘乙酸，差異不顯著。從打頂?shù)? d來(lái)看，無(wú)論是否施磷肥打頂后涂抹萘乙酸葉片磷濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于打頂處理，差異達(dá)到極顯著水平。從同一處理不同取樣時(shí)間來(lái)看，無(wú)論是否施磷肥，打頂?shù)?和第9 d打頂處理葉片磷濃度基本一致，而施磷肥時(shí)打頂后涂抹萘乙酸打頂?shù)? d遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第4 d。圖3

2.2.3 對(duì)棉花K養(yǎng)分吸收利用的影響

研究表明，從打頂?shù)? d來(lái)看，不施磷肥處理打頂后葉片中鉀的濃度高于打頂后涂抹萘乙酸處理，而施磷肥后兩處理基本一致。從打頂?shù)? d來(lái)看，無(wú)論是否施磷肥打頂后涂抹萘乙酸葉片中鉀的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于打頂。從同一處理不同取樣時(shí)間來(lái)看，無(wú)論是否施磷肥打頂?shù)?和第9 d打頂處理葉片中鉀的濃度基本一致，而打頂后涂抹萘乙酸處理第9 d高于第4 d。圖4

2.3 打頂、打頂后涂抹萘乙酸對(duì)棉花單株產(chǎn)量的影響

研究表明，無(wú)論是否施磷肥打頂后涂抹萘乙酸都可以增加棉花單株鈴數(shù)、單鈴重和單株產(chǎn)量，差異都達(dá)到顯著水平。從單株產(chǎn)量來(lái)看，不施磷肥時(shí)打頂后涂抹萘乙酸比打頂處理增加90.4%；施磷肥時(shí)增加58.7%。從同一打頂處理不同施磷肥水平來(lái)看，棉花單株產(chǎn)量無(wú)論是打頂還是打頂后涂抹萘乙酸施磷肥處理比不施磷肥處理高，打頂處理施磷肥比不施磷肥單株籽棉產(chǎn)量增加80.6%，打頂后涂抹萘乙酸增加50.5%。表1

圖3 不同打頂處理對(duì)棉花P養(yǎng)分吸收利用變化Fig. 3 Effect of decapitation on P uptake of cotton

圖4 不同打頂處理對(duì)棉花K養(yǎng)分吸收利用變化Fig. 4 Effect of decapitation on K uptake of cotton

處理Treatment單株鈴數(shù)Bollnumbersperplant單鈴重Bollweight(g)單株產(chǎn)量Seedcottonyield(g/plant)不施磷肥Nonphosphate打頂37aA365bB1350bB打頂+N+NAA50aA514aA2570aA施磷肥Phosphatefertilizer打頂53bA460bB2438bB打頂+N+NAA73aA530aA3869aA

注：不同小寫(xiě)字母表示差異達(dá)5%顯著水平，不同大寫(xiě)字母表示差異達(dá)1%顯著水平

Note: Diferent small letters following the averages mean singnificantly at 5% level. The capital letters following the averages mean significantly at 1% level.

3 討 論

頂端是植物體中生長(zhǎng)素合成的主要部位。由于打頂去除了生長(zhǎng)素的主要合成部位，破壞了植物體內(nèi)的激素平衡，使植物體內(nèi)的生長(zhǎng)素含量降低。許多研究證明，植物頂端產(chǎn)生的生長(zhǎng)素向下極性運(yùn)輸所造成的濃度梯度決定礦質(zhì)元素和同化物質(zhì)在體內(nèi)的運(yùn)輸及其分布[12-13]。根系作為植物重要的吸收器官和代謝器官, 是作物養(yǎng)分、水分獲取的最關(guān)鍵影響因素[14-15]，根系的生長(zhǎng)發(fā)育直接影響植物地上部的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的高低。試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論是否施磷肥，隨著打頂時(shí)間的延長(zhǎng)打頂和打頂后NAA處理根系活力降低。當(dāng)不施磷肥時(shí)隨著打頂時(shí)間的延長(zhǎng)打頂處理葉片中N、P、K濃度變化不大，而打頂后NAA處理呈增加趨勢(shì)；當(dāng)施磷肥時(shí)隨著打頂時(shí)間的延長(zhǎng)打頂和打頂后NAA處理葉片中N、P、K濃度增加。施磷肥時(shí)無(wú)論是打頂還是打頂后涂抹NAA都可增加棉花單株鈴數(shù)、單鈴重和籽棉產(chǎn)量。由于打頂和打頂后涂抹萘乙酸增加了根系吸收面積和根系活力[16]，使根系對(duì)土壤中氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收能力增加。打頂后涂抹萘乙酸處理一定程度替代了莖尖的作用，改變了體內(nèi)光合產(chǎn)物和礦質(zhì)養(yǎng)分的分配方向。以上結(jié)果說(shuō)明，植物激素與礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的分布、吸收、運(yùn)輸之間存在著密切的關(guān)系[17]。打頂和植物激素在調(diào)控物質(zhì)分配方面起著重要的作用。

4 結(jié) 論

4.1 隨著打頂時(shí)間的增加，棉花根系活力降低，而打頂后涂抹萘乙酸可增加棉花根系活力。

4.2 在施磷肥條件下無(wú)論是打頂還是打頂后涂抹萘乙酸都可增加棉花根系活力，促進(jìn)根系對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收。

4.3 打頂、打頂后涂抹萘乙酸可增加棉花單株現(xiàn)鈴、單鈴重，從而增加棉花產(chǎn)量。

4.4 根系活力直接影響棉花產(chǎn)量的高低。

4.5 棉花打頂后涂抹萘乙酸使打頂后棉株有一個(gè)生長(zhǎng)素提供者，避免了因不打頂生長(zhǎng)素在頂端高水平存在，保持了植物體內(nèi)激素平衡關(guān)系，使棉株具有較強(qiáng)的頂端生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)了根系活力和吸收養(yǎng)分的能力，加快棉鈴的發(fā)育，提高成鈴率。

4.6 在合理施肥下打頂后結(jié)合涂抹萘乙酸是一種提高棉花產(chǎn)量的有效途徑。

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Fund project:Supported by Science and technology support program of Xinjiang Uygur Autonomous Region (201431104)

Effects of Smearing NAA or not after Decapitation on Cotton Root Activity and Nutrition Uptake

Baidengsha Maimaitiaili1, LIU Sheng-Lin2,3, SUN Liang-bin1, ZHANG Shao-min1, FENG Gu2

(1. Research Institute of Nuclear and Biotechnologies, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences /KeyLaboratoryofCropEcophysiologyandFarmingSysteminDesertOasisRegion,MinistryofAgriculture,P.R.China，Urumqi830091,China; 2.CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China; 3.ResearchInstituteofAgriculturalResourcesandEnvironment,ShandongAcademyofAgriculturalSciences/ScientificObservingandExperimentalStationofArableLandConservation(Shandong),MinistryofAgriculture/ShandongProvincialKeyLaboratoryofPlantNutritionandFertilizer,Jinan250010,China.)

【Objective】 A field experiment was conducted to illustrate the effect of decapitation (a conventional technique in cotton cultivation in Xinjiang) on cotton root activity and nutrition uptake.【Method】The root activity and nutrition uptake was investigated after decapitation or decapitation with NAA-smearing under 0 or 375 kg/ha diammonium phosphate (DAP) applications.【Result】Compared with that of decapitation with NAA-smearing under 0 DAP application, root activity and concentrations of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K) in cotton leaves increased 4 days after decapitation, while these indicators decreased when 9 days after decapitation. Compared with that of 0 DAP application, root activity and concentrations of N, P, K increased both 4 and 9 days after decapitation and decapitation with NAA-smearing with DAP application. Similar increments were observed on boll number of single plant, weight per boll and seed cotton yield per plant. Compared with that of 0 DAP application, boll number of single plant, weight per boll and seed cotton yield per plant increased by 43.2%, 26.0% and 80.6% respectively after decapitation and 46.0%, 3.1%, 50.5% after decapitation with NAA-smearing.【Conclusion】Under DAP application, both decapitation and decapitation with NAA-smearing could improve root activity, promote nutrition uptake and increase cotton yield.

cotton; decapitation; NAA-smearing; root activity; nutrition uptake

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.08.004

2016-04-05

新疆維吾爾自治區(qū)科技支撐項(xiàng)目(201431104)

白燈莎·買(mǎi)買(mǎi)提艾力(1962-)，女，研究員，碩士，研究方向?yàn)橹参餇I(yíng)養(yǎng)和鹽堿地改良，(E-mail)baidengsha2126.com

S562

A

1001-4330(2016)08-1397-07