調(diào)節(jié)修復(fù)條件下水分對(duì)蒜套棉生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響

李順

（菏澤市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東 菏澤 274047）

水是影響植物生長(zhǎng)的重要因素之一，水分過(guò)多或過(guò)少均不利于植物的正常生長(zhǎng)[1～3]。山東省菏澤市地處黃淮海流域，具有優(yōu)越的水、熱、光等自然資源，且氣候上雨熱同季，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分有利。棉花是大蒜后茬較好的經(jīng)濟(jì)作物之一，蒜后棉花在菏澤蒜區(qū)種植較廣。灌水量對(duì)棉花出苗、養(yǎng)分吸收利用、用水效率以及產(chǎn)量和品質(zhì)等具有重要影響[4]，灌水量不合理會(huì)影響棉花的正常生長(zhǎng)發(fā)育[5]。干旱脅迫造成棉花保苗率低，進(jìn)而影響棉花產(chǎn)量；灌水量過(guò)大則會(huì)造成水資源的浪費(fèi)。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、激素、養(yǎng)分等能夠提高植物的抗逆性或?yàn)?zāi)后恢復(fù)能力。研究表明，使用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑（如水楊酸、BR-120、乙烯等）能夠調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和代謝活動(dòng)[6～8]，可有效緩解水分逆境對(duì)植物的傷害。采用膜下滴灌技術(shù)模擬棉花受到的水分脅迫環(huán)境，利用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑與營(yíng)養(yǎng)調(diào)控的方式對(duì)棉花進(jìn)行處理，提高水分脅迫棉田的修復(fù)效果，旨為棉田土壤水分控制及棉花田間管理提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)在山東省菏澤市巨野縣蒜區(qū)進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤容重1.36 g/cm3，土壤孔隙度62.7%，基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)6.69 g/kg、堿解氮67.0 mg/kg、速效磷22.8 mg/kg、速效鉀151 mg/kg，pH 值7.8。菏澤市年平均降水量600 mm，且降水主要集中在7 月底至8月上中旬，容易造成花鈴期之前干旱、花鈴期地下水過(guò)大的雙重水分脅迫。

1.2 試驗(yàn)材料

棉花品種為魯棉研28 號(hào)。

試驗(yàn)所用儀器主要有分光光度計(jì)、微量進(jìn)樣器、水浴鍋、冰凍離心機(jī)；試劑主要有磷酸緩沖液（pH 值7.0）、氯化硝基四氮唑藍(lán)（NBT）溶液、L-甲硫氨酸、核黃素、0.2%愈創(chuàng)木酚、0.5%硫代巴比妥酸溶液（TBA）、0.3%雙氧水、10%三氯乙酸（TCA）溶液[9]。

試驗(yàn)調(diào)節(jié)劑組成為肥料和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，其中，肥料包括尿素（N 含量46%） 和磷酸二氫鉀（P2O5含量52%，K2O 含量34%），植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑包括蕓苔素內(nèi)酯、復(fù)硝酚鈉、胺鮮酯和脫落酸。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2019 年4 月20 日點(diǎn)播棉花，覆膜栽培，定植密度 23 000 株/hm2；5 月 5 日定苗；5 月10 日用尿素10 g/L、磷酸二氫鉀3 g/L、蕓苔素內(nèi)酯0.02 mg/L、復(fù)硝酚鈉10 mg/L、胺鮮酯10 mg/L 和脫落酸50 mg/L 的混合液噴施棉株，每隔10 d 噴施1 次，連續(xù)噴施 5 次[10]。

棉花采用滴灌方式灌溉，水分條件設(shè)干旱（T1）、欠缺 （T2）、適度 （T3）、豐沛 （T4） 和過(guò)量 （T5） 5 個(gè)處理。其中，T1處理方法為只滴灌1 次苗期水，滴灌量為225 m3/hm2；T2處理方法為滴灌苗期水和蕾鈴水各1 次，每次滴灌量均為225 m3/hm2；T3處理方法為滴灌苗期水、花期水、蕾鈴水和打頂后水各1 次，每次滴灌量均為225 m3/hm2；T4處理方法為滴灌苗期水、花期水、蕾鈴水和打頂后水各1 次，每次滴灌量均為300 m3/hm2；T5處理方法為滴灌苗期水、花期水、蕾鈴水和打頂后水各1 次，每次滴灌量均為375 m3/hm2。小區(qū)面積24 m2，行長(zhǎng)4 m，8 行/區(qū)，7 株/行，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)。

1.3.2 調(diào)查項(xiàng)目與方法

1.3.2.1 出苗情況。播種后滴灌苗期水，每隔3 d 觀察1 次棉花的出苗狀況，15 d 后計(jì)算出苗率（出苗數(shù)/播種數(shù)×100%）。每個(gè)小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)均勻、具有代表性的棉苗5 株，用鋼卷尺測(cè)量株高（植株子葉節(jié)至生長(zhǎng)點(diǎn)的高度），用游標(biāo)卡尺測(cè)定莖粗，用鋼卷尺測(cè)定植株全部葉片的葉長(zhǎng)和葉寬。計(jì)算葉面積（葉長(zhǎng)×葉寬×0.84）[11～13]。

1.3.2.2 株高和真葉數(shù)。定苗后每個(gè)處理隨機(jī)選取棉苗10 株并掛牌標(biāo)記，每隔10 d 測(cè)定1 次株高和真葉數(shù)，共測(cè)定5 次。

1.3.2.3 葉綠素和丙二醛（MDA） 含量。定苗后第10 天隨機(jī)在未掛標(biāo)牌的棉花上取倒4 葉并放入冰盒，每小區(qū)均取5 株，測(cè)定葉綠素和MDA 含量。以后每隔10 d 取樣測(cè)定1 次，共測(cè)定5 次。其中，葉綠素含量測(cè)定方法為稱取新鮮倒4 葉0.20 g，采用95%乙醇提取法測(cè)定；MDA 含量測(cè)定方法為稱取新鮮倒4 葉1.00 g，采用硫代巴比妥酸方法測(cè)定。

1.3.2.4 “三桃”數(shù)量和皮棉產(chǎn)量。每小區(qū)均選擇掛牌棉花10 株，7 月15 日調(diào)查伏前桃數(shù)量，8 月15 日調(diào)查伏桃數(shù)量，9 月10 日調(diào)查秋桃數(shù)量。收獲期，選取中間 4 行收取子棉，考種并計(jì)產(chǎn)[14，15]。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理 利用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和Microsoft Excel 軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分條件對(duì)棉花出苗的影響

株高、莖粗、葉面積和出苗率反映了棉苗的生長(zhǎng)狀態(tài)。隨著水分用量的增大，棉花株高、莖粗、葉面積和出苗率均呈先增加后降低的趨勢(shì)變化；且不同水分處理的棉花株高、莖粗、葉面積和出苗率差異均達(dá)到了顯著水平（表1）。表明在一定范圍內(nèi)增加水分能夠顯著提高棉苗素質(zhì)和出苗率，而干旱和水分過(guò)量均不利于棉苗素質(zhì)的提高。

表1 水分條件對(duì)棉苗素質(zhì)和出苗率的影響Table 1 Effects of water conditions on seedling quality and emergence rate of cotton

T4處理株高最大，T3處理次之，二者差異不顯著，但均顯著＞其他處理；T1處理株高最低，顯著＜其他處理；T2與T5處理株高差異不顯著。表明水分適度或豐沛時(shí)促進(jìn)棉苗株高生長(zhǎng)效果較好。

T4處理莖粗最大，顯著＞其他處理；其次是T5和T3處理，二者差異不顯著，但均顯著＞2 個(gè)水分不足處理；而T1與T2處理莖粗差異不顯著。表明水分豐沛時(shí)最有利于棉苗莖粗增大。

T3處理葉面積最大，顯著＞其他處理；其次是T4和T2處理，二者差異不顯著，但均顯著＞T1和T5處理；T5處理葉面積顯著＞T1處理。表明適度水分最有利于棉葉增大生長(zhǎng)。

T2處理出苗率最高，其次是T1和T3處理，三者差異不顯著，但均顯著＞其他2 個(gè)處理；T4處理出苗率顯著＞T5處理。表明適度干旱有利于棉花出苗。

2.2 水分條件對(duì)苗期棉花株高和真葉數(shù)的影響

隨著水分用量的增大，苗后不同時(shí)間的棉花株高和真葉數(shù)均呈先增加后降低的趨勢(shì)變化；不同水分處理下，除定苗后第10 天的株高和真葉數(shù)差異不顯著外，其他時(shí)間2 個(gè)指標(biāo)值差異均達(dá)到了顯著水平（表2）。表明定苗早期水分條件對(duì)棉苗株高和真葉數(shù)影響不大；隨著棉苗生長(zhǎng)，在一定范圍內(nèi)增加水分能夠顯著促進(jìn)棉苗株高生長(zhǎng)和真葉數(shù)增多，而干旱和水分過(guò)量均不利于苗期棉花生長(zhǎng)。

定苗后第20 和第30 天，T3和T4處理株高較大，二者差異不顯著，但均顯著＞其他處理；T2與T5處理差異不顯著，但二者均顯著＞T1處理。定苗后第40 和50 天，T3處理株高最大，且顯著＞其他處理；其次是T4和T2處理，二者差異不顯著，但均顯著＞干旱和水分過(guò)量處理；而T1與T5處理株高差異均不顯著。表明在棉花生長(zhǎng)早期，增加水分有利于株高生長(zhǎng)；隨著時(shí)間推遲，過(guò)量水分對(duì)植株生長(zhǎng)產(chǎn)生了不利影響，雖然通過(guò)調(diào)節(jié)劑進(jìn)行了修復(fù)，但對(duì)株高生長(zhǎng)的抑制作用仍然明顯。

定苗后第20 天開始，棉苗真葉數(shù)均以T3處理最多，且顯著＞其他處理；T2和T4處理次之，二者差異不顯著，但均顯著＞干旱和水分過(guò)量處理；而T1與T5處理真葉數(shù)差異均不顯著。表明適度水分最有利于棉苗真葉數(shù)增多，而干旱和水分過(guò)量均對(duì)棉苗生長(zhǎng)具有明顯的抑制作用。

表2 水分條件對(duì)定苗后不同天數(shù)棉花株高和真葉數(shù)的影響Table 2 Effects of water conditions on plant height and true leaf numbers of cotton different days after seedling setting

2.3 水分條件對(duì)苗期棉花葉綠素和MDA 含量的影響

隨著水分用量的增大，苗后不同時(shí)間的棉花葉綠素含量呈先增加后降低的趨勢(shì)變化，MDA 含量則先降低后升高的趨勢(shì)變化；不同水分處理下，除定苗后第10 天的葉綠素和MDA 含量差異不顯著外，其他時(shí)間2 個(gè)指標(biāo)值差異均達(dá)到了顯著水平（表3）。表明定苗早期水分條件對(duì)棉苗葉綠素和MDA 含量影響不大；隨著棉苗生長(zhǎng)，在一定范圍內(nèi)增加水分能夠顯著促進(jìn)棉苗葉綠素合成、抑制MDA 的合成，而干旱和水分過(guò)量均對(duì)棉苗葉綠素合成具有明顯的抑制作用。

定苗后第20 天開始，棉花葉綠素含量均以T3處理最多。其中，定苗后第20 天，除T5處理葉綠素含量顯著較低外，其他4 個(gè)處理之間差異均不顯著；定苗后第30 和40 天，T3處理葉綠素含量均顯著＞其他處理，而其他4 個(gè)處理之間差異均不顯著；定苗后第50 天，T3處理葉綠素含量均顯著＞其他處理，T2與T4處理差異不顯著但均顯著＞干旱和水分過(guò)量處理，而T1與T5處理葉綠素含量差異不顯著。表明水分過(guò)量時(shí)對(duì)棉苗倒4 葉葉綠素含量影響最大，通過(guò)調(diào)節(jié)劑修復(fù)后定苗后第50 天的葉綠素含量表現(xiàn)為適度水分時(shí)最高，指標(biāo)值隨著水分脅迫程度的增大而逐漸降低。

表3 水分條件對(duì)定苗后不同天數(shù)棉花葉綠素和丙二醛含量的影響Table 3 Effects of water conditions on chlorophyll and MDA contents of cotton different days after seedling setting

MDA 含量反映了棉苗對(duì)脅迫的應(yīng)激反應(yīng)。定苗后第20 天開始，棉花MDA 含量均以T3處理最低，且顯著＜其他處理。其中，定苗后第20 天，除T3處理外，其他4 個(gè)處理之間差異均不顯著；定苗后第30 和40 天，T2與T4處理差異不顯著但均顯著＜干旱和水分過(guò)量處理，而T1與T5處理MDA 含量差異不顯著；定苗后第50 天，T1、T4和 T5處理 MDA 含量差異不顯著，但三者均＞T2處理。表明水分脅迫會(huì)導(dǎo)致棉苗MDA 含量增加，指標(biāo)值隨著水分脅迫程度的增大而逐漸提高。

2.4 水分條件對(duì)棉花”三桃”數(shù)及產(chǎn)量的影響

不同水分處理的棉花伏前桃、伏桃和秋桃數(shù)量以及皮棉產(chǎn)量均達(dá)到了顯著水平（表4）。表明水分條件對(duì)棉花纖維品質(zhì)和皮棉產(chǎn)量有顯著影響。

表4 水分條件對(duì)棉花“三桃”數(shù)量及皮棉產(chǎn)量的影響Table 4 Effects of water condition on the quantity and lint yield of three kinds of cotton bolls

有資料表明，無(wú)修復(fù)的水分脅迫無(wú)伏前桃[14～16]。本研究中，T3處理伏前桃最多，且顯著＞其他處理；不同程度水分脅迫處理的伏前桃數(shù)量為0.9～2.7 個(gè)/株，顯然與調(diào)節(jié)劑修復(fù)有關(guān)。

伏桃和秋桃是形成產(chǎn)量的主要組成部分，伏桃棉纖維品質(zhì)最好，產(chǎn)量更高。隨著水分用量的增大，棉花伏桃數(shù)量呈先增加后降低的趨勢(shì)變化，其中，T3處理最多且顯著＞其他處理，T2、T4和T5處理差異不顯著但均顯著＞T1處理；秋桃數(shù)量呈先降低后增加的趨勢(shì)變化，其中T3處理最少且顯著＜其他處理，T2與T4處理差異不顯著但均顯著＜干旱和水分過(guò)量處理，而T1與T5處理差異不顯著；最終，T3處理產(chǎn)量最高且顯著＞其他處理，T2與T4處理差異不顯著但均顯著＞干旱和水分過(guò)量處理，而T1與T5處理差異不顯著。表明水分脅迫會(huì)導(dǎo)致棉纖維品質(zhì)和產(chǎn)量明顯降低，且這種作用隨著脅迫程度的增大而增強(qiáng)。適度水分時(shí)，棉花纖維品質(zhì)最好，產(chǎn)量最高。

3 結(jié)論與討論

生長(zhǎng)量是植物受水分脅迫后綜合反應(yīng)的表現(xiàn)，是反映植物脅迫耐受性的常用指標(biāo)[19]。而調(diào)節(jié)劑修復(fù)可以適當(dāng)減緩植物受到水分脅迫后生長(zhǎng)量的變化。葉綠素含量是衡量植物受逆境脅迫大小的重要指標(biāo)[20，21]。趙靜等[22]研究表明，水分脅迫初期，由于棉花自身抗逆系統(tǒng)的保護(hù)，葉綠素含量出現(xiàn)小幅度增加；生育后期，嚴(yán)重干旱會(huì)造成葉綠素分解，植物光合作用受到抑制。MDA 含量反映出植物應(yīng)對(duì)脅迫應(yīng)激性的大小。孫紅春[23]研究表明，干旱脅迫下棉花MDA 含量急劇升高，光合作用受到抑制。楊威等[24]研究表明，地下水埋深處理過(guò)程中，棉花MDA 含量急劇增加。

本研究結(jié)果表明，適度干旱有利于棉花出苗；在棉花生長(zhǎng)早期，增加水分能有效促進(jìn)棉花株高生長(zhǎng)和莖粗增大，但水分過(guò)大仍然會(huì)抑制苗期棉花的正常生長(zhǎng)。過(guò)量水分對(duì)棉苗倒4 葉葉綠素含量影響最大，通過(guò)調(diào)節(jié)劑修復(fù)后表現(xiàn)為適量水分時(shí)葉綠素含量最高、MDA 含量最低。適度水分條件下，伏前桃和伏桃均為最多，秋桃最少，最終皮棉產(chǎn)量最高。水分脅迫影響棉苗生長(zhǎng)，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，這種作用隨著脅迫程度的增大而逐漸增強(qiáng)。