劉會(huì)寧，李聰 (長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院,湖北 荊州 434025)

朱建強(qiáng) (長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

水是作物生長(zhǎng)的重要因素之一，水分過(guò)多、過(guò)少均不利于作物正常生長(zhǎng),因此保證作物合理用水對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有積極意義[1]。江漢平原地處湖北省中南部，該區(qū)域有優(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，因而成為我國(guó)內(nèi)陸地區(qū)重要的亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物帶，但該區(qū)域又是澇漬災(zāi)害頻發(fā)且比較嚴(yán)重的地區(qū)[1, 2]。棉花在江漢平原上栽培范圍較廣，是主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，有喜光熱、怕陰雨、忌澇漬的特性[3]。但棉花對(duì)水分最敏感的生育期恰處于江漢平原雨水最集中的時(shí)期，往往存在較嚴(yán)重的澇漬危害，對(duì)棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)造成嚴(yán)重影響[4～6]。因此，有效進(jìn)行棉花澇漬防治，對(duì)于保證棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)、確保農(nóng)民收入具有重要意義。

目前澇漬災(zāi)害的防治措施主要有3個(gè)：一是修建農(nóng)田排水設(shè)施；二是采取農(nóng)業(yè)措施，包括選擇抗?jié)碀n性強(qiáng)的作物品種、科學(xué)進(jìn)行作物種植制度設(shè)計(jì)和栽培管理以及澇漬災(zāi)害后營(yíng)養(yǎng)修復(fù)技術(shù)；三是進(jìn)行化學(xué)調(diào)控，包括利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、激素提高作物的抗逆性或?yàn)?zāi)后恢復(fù)能力。已有研究[6]表明，使用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑如水楊酸、PP333、BR-120、乙烯等能對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育和代謝起到重要的調(diào)節(jié)作用，可有效緩解澇漬災(zāi)害并促進(jìn)植物生理修復(fù)。另外，通過(guò)適當(dāng)增施氮肥進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)調(diào)控也能促進(jìn)受澇植物的生存和恢復(fù)。因此，對(duì)于澇漬災(zāi)害比較嚴(yán)重的地區(qū)，在排水措施、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施防災(zāi)減災(zāi)的基礎(chǔ)上，使用對(duì)澇漬災(zāi)害創(chuàng)傷具有愈合功能的一類植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑并進(jìn)行合理澇后營(yíng)養(yǎng)調(diào)控很有必要。本研究通過(guò)模擬棉花受澇脅迫環(huán)境，應(yīng)用抗?jié)碀n生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑與營(yíng)養(yǎng)調(diào)控的耦合方式對(duì)苗期棉花進(jìn)行處理，旨在提高受澇棉花的修復(fù)效果，為棉農(nóng)增產(chǎn)增收提供幫助。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與試劑

試驗(yàn)材料選用江漢平原廣泛栽培的棉花品種“鄂雜棉15”，由湖北惠民種業(yè)有限公司提供。用于棉花修復(fù)的肥料包括尿素和磷酸二氫鉀，使用濃度分別為1%和0.3 %；供試的植物生長(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(ABA)，使用濃度分別為0.02、10、10、50mg/L。

主要儀器包括分光光度計(jì)、冰凍離心機(jī)、微量進(jìn)樣器、水浴鍋、光照培養(yǎng)箱、OS5p調(diào)制式葉綠素?zé)晒鈨x。主要試劑包括50mmol/L 的磷酸緩沖液(pH=7.8)、L-甲硫氨酸、氯化硝基四氮唑藍(lán)(NBT)溶液、核黃素、50mmol/L pH7.0的磷酸緩沖液、0.3%的雙氧水、0.2%愈創(chuàng)木酚10%三氯乙酸(TCA)溶液、0.5%硫代巴比妥酸(TBA)溶液。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)從2013年6月21日開(kāi)始在長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)踐教學(xué)基地進(jìn)行。供試地土壤pH6.7，堿解氮含量67.2mg/kg，速效磷含量27.0mg/kg，速效鉀含量158mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量22.2g/kg，全硫含量197.6mg/kg。以尿素、過(guò)磷酸鈣、復(fù)合肥為基肥，施用量分別為240、75、120kg/hm2。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，每小區(qū)面積為6m2(4m×1.5m)，每個(gè)小區(qū)種植2行，每行栽植7株，以每4個(gè)相鄰的小區(qū)為1個(gè)處理。共設(shè)置5個(gè)處理，分別為T(mén)1(1～4號(hào)小區(qū))、T2(5～8號(hào)小區(qū))、T3(9～12號(hào)小區(qū))、T4(13～16號(hào)小區(qū))及CK，各處理4次重復(fù)。以植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和肥料相互耦合構(gòu)成試驗(yàn)的“修復(fù)劑”，以受澇后不噴“修復(fù)劑”作為對(duì)照組(CK)，試驗(yàn)方案詳見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)方案

6月20日8：00對(duì)每個(gè)處理隨機(jī)選取10株棉花，掛上標(biāo)號(hào)牌，分別測(cè)定其株高和葉片數(shù)；對(duì)掛有標(biāo)號(hào)牌以外的棉花倒4葉(從棉花植株頂部第一片展開(kāi)葉向下數(shù)的第4片葉子)進(jìn)行隨機(jī)取樣(分別取5片)并放入冰盒，測(cè)定棉花葉片葉綠素及MDA含量；14：00使用OS5p調(diào)制式葉綠素?zé)晒鈨x對(duì)每個(gè)掛有標(biāo)號(hào)牌的棉花植株倒4葉進(jìn)行葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定。以上所有結(jié)果作為試驗(yàn)處理基礎(chǔ)值。6月21日淹大田(保持地表水高度在10cm以上)，當(dāng)天測(cè)定各項(xiàng)生理指標(biāo)及形態(tài)指標(biāo)，作為基礎(chǔ)指標(biāo)。在受澇的10d中，每隔3d測(cè)定1次指標(biāo)，共測(cè)定3次，隨機(jī)取樣。7月1日上午排除田間澇水，7月4日8：00對(duì)各處理噴施調(diào)節(jié)劑，當(dāng)天測(cè)定每個(gè)處理的各項(xiàng)生理指標(biāo)及形態(tài)指標(biāo)，此后每隔3d測(cè)定1次每個(gè)處理的株高、真葉數(shù)、葉綠素含量等指標(biāo)，共測(cè)定3次。對(duì)棉花“三桃”(棉花的伏前桃、伏桃和秋桃)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，收取籽棉，按處理實(shí)收計(jì)產(chǎn)、考種及分析。

1.3 形態(tài)指標(biāo)的測(cè)定

對(duì)選定的棉花植株的真葉數(shù)進(jìn)行人工計(jì)數(shù)，用鋼卷尺測(cè)量株高(植株子葉結(jié)至生長(zhǎng)點(diǎn)的高度)。

1.4 葉綠素和MDA含量的測(cè)定

稱取0.20g新鮮棉花倒4葉葉片，采用95%乙醇提取法[7]測(cè)定葉綠素含量；稱取1.00g新鮮棉花倒4葉葉片，采用硫代巴比妥酸方法[7]測(cè)定MDA含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下的苗期棉花株高比較

圖1 受澇處理前至噴施不同修復(fù)劑5d后各處理的苗期棉花株高動(dòng)態(tài)變化

受澇處理前至噴施不同修復(fù)劑5d后各處理的苗期棉花株高動(dòng)態(tài)變化如圖1所示。由圖1可知，在受澇期間，各處理植株長(zhǎng)勢(shì)均十分緩慢，受澇結(jié)束后第8天(7月9日)各處理棉花株高均有不同程度的增加。T1處理株高較CK略高，低于T2、T3、T4處理；T2、T3處理株高漲幅相近；T4處理株高上升趨勢(shì)最明顯，可見(jiàn)噴施修復(fù)劑對(duì)棉花受澇后的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)有積極作用，能促進(jìn)棉花植株的自身修復(fù)。

2.2 不同處理下的苗期棉花真葉數(shù)比較

受澇處理前至噴施不同修復(fù)劑5d后各處理的苗期棉花真葉數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。由表2可知，受澇期間，各處理的真葉數(shù)均呈上升趨勢(shì)；澇后噴施修復(fù)劑，各處理的真葉數(shù)無(wú)顯著差異，說(shuō)明苗期棉花真葉數(shù)對(duì)澇漬脅迫沒(méi)有很強(qiáng)的敏感性，不可作為反映棉花遭受澇漬災(zāi)害程度的直觀依據(jù)。

表2 受澇處理前至噴施不同修復(fù)劑5d后各處理的苗期棉花真葉數(shù)統(tǒng)計(jì)

注：表中同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示組間差異顯著(P<0.05)，下同。

2.3 不同處理下的苗期棉花葉綠素?zé)晒鈪?shù)值比較

不同處理?xiàng)l件下苗期棉花功能葉葉綠素?zé)晒鈪?shù)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。由表3可知，棉花受澇期間，隨著受澇時(shí)間的增加，不同處理?xiàng)l件下苗期棉花功能葉可變熒光(Fv)與最大熒光(Fm)的比值Fv/Fm以及Fv與固定熒光(Fo)的比值Fv/Fo均逐漸下降；受澇結(jié)束后(7月3日)，F(xiàn)v/Fm和Fv/Fo參數(shù)值逐漸上升；噴施修復(fù)劑后第4天(7月8號(hào))，F(xiàn)v/Fm和Fv/Fo參數(shù)值繼續(xù)上升，T1、T2、T3、T4處理的Fv/Fm和Fv/Fo參數(shù)值顯著高于CK，而T4的2個(gè)參數(shù)值顯著高于T1、T2和T3，其上升幅度最大。上述結(jié)果表明，適量噴施修復(fù)劑有利于葉片在受澇脅迫后恢復(fù)期維持較高的光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)潛在活性和PSⅡ光化學(xué)最大效率，對(duì)作物自身的解毒愈傷有積極作用。

表3 不同處理?xiàng)l件下苗期棉花功能葉葉綠素?zé)晒鈪?shù)值統(tǒng)計(jì)

注：表中同列數(shù)據(jù)后不同大寫(xiě)字母表示組間差異極顯著(P<0.01)，下同。

2.4 不同處理下的苗期棉花葉綠素含量比較

不同處理?xiàng)l件下苗期棉花功能葉葉綠素含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。由表4可知，棉花受澇期間，隨著受澇時(shí)間的增加，不同處理?xiàng)l件下苗期棉花葉綠素含量呈下降趨勢(shì)，澇漬結(jié)束后葉綠素含量下降趨勢(shì)停止且開(kāi)始緩慢上升；各處理未噴施修復(fù)劑前，葉綠素含量沒(méi)有明顯差異；施用修復(fù)劑4d后(7月8號(hào))葉綠素含量顯著高于CK，且T4顯著高于T1、T2和T3，上升幅度最大，這說(shuō)明噴施修復(fù)劑有助于提高棉花澇后細(xì)胞的活力，增強(qiáng)其光合能力，有利于澇后修復(fù)。

表4 不同處理?xiàng)l件下苗期棉花功能葉葉綠素含量統(tǒng)計(jì)

2.5 不同處理下的苗期棉花MDA含量比較

植物器官衰老或在逆境下遭受傷害，往往發(fā)生細(xì)胞膜膜脂過(guò)氧化作用，MDA是細(xì)胞膜膜脂過(guò)氧化的最終分解產(chǎn)物，能夠強(qiáng)烈地與細(xì)胞內(nèi)各種成分發(fā)生反應(yīng)，從而造成酶和細(xì)胞膜的嚴(yán)重?fù)p傷，其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度，MDA含量增加，表明細(xì)胞膜受傷害程度加大。不同處理?xiàng)l件下苗期棉花功能葉MDA含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表5所示。由表5可知，隨著受澇時(shí)間的增加，MDA含量逐漸增加，說(shuō)明棉花植株受到逆境脅迫；受澇結(jié)束后，各處理的MDA含量呈下降趨勢(shì)；與CK相比，噴施修復(fù)劑4d后(7月8號(hào))，T1、T2、T3、T4處理的MDA含量下降幅度較大，其中T4降幅最大，說(shuō)明噴施修復(fù)劑可有效降低根細(xì)胞膜膜脂過(guò)氧化傷害，有助于加快作物從澇漬逆境中恢復(fù)生長(zhǎng)。

表5 不同處理?xiàng)l件下苗期棉花功能葉MDA含量統(tǒng)計(jì)

2.6 不同處理下的棉花“三桃”數(shù)比較

棉花“三桃”是指棉花的伏前桃、伏桃和秋桃，是衡量棉花產(chǎn)量的重要指標(biāo)。由于前期受澇結(jié)束于7月1日，棉花植株在7月中旬處于恢復(fù)期，棉花無(wú)伏前桃，僅就棉花伏桃與秋桃數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。從圖2和圖3可以看出，同等受澇條件下，與CK相比，T1、T2、T3、T4處理的伏桃、秋桃數(shù)明顯增多，說(shuō)明施用適量修復(fù)劑可以很好地減緩?fù)寥浪诌^(guò)多對(duì)棉花造成的傷害，增加棉花伏桃和秋桃數(shù)，且秋桃數(shù)的增加更為明顯。

圖2 不同處理?xiàng)l件下的棉花伏桃數(shù)

圖3 不同處理?xiàng)l件下的棉花秋桃數(shù)

2.7 不同處理下的棉花產(chǎn)量比較

不同處理?xiàng)l件下的棉花產(chǎn)量如圖4所示。由圖4可知，與CK相比，T1、T2、T3、T4各處理的產(chǎn)量均有增加，尤其是T4處理的表現(xiàn)較為突出，這說(shuō)明澇后棉花噴施修復(fù)劑有助于增加棉花產(chǎn)量。

3 討論與結(jié)論

圖4 不同處理?xiàng)l件下的棉花產(chǎn)量

1)生長(zhǎng)量是植物受澇脅迫后綜合反應(yīng)的一種體現(xiàn)，可作為反映植物脅迫耐受性時(shí)的常用指標(biāo)。受澇脅迫后，植物最顯著和最常見(jiàn)的變化是其生長(zhǎng)受到抑制。本研究發(fā)現(xiàn)，棉花苗期受澇后，肥料尿素和磷酸二氫鉀分別配合蕓苔素內(nèi)酯、復(fù)硝酚鈉、胺鮮脂和脫落酸同時(shí)施用，均能緩解澇漬脅迫對(duì)棉花幼苗生長(zhǎng)的抑制作用，增加棉花株高、伏桃和秋桃數(shù)以及產(chǎn)量，這與前人研究結(jié)果[8]基本一致，其中添加脫落酸的修復(fù)劑能明顯減輕苗期棉花因受澇而造成的傷害，這可能與其改善植物相應(yīng)的生理活動(dòng)有關(guān)。

2)葉綠素含量是衡量植物是否受到逆境脅迫的指標(biāo)之一。有研究認(rèn)為，葉綠素合成受到抑制是逆境脅迫抑制植物光合作用的首要步驟[9]。本研究發(fā)現(xiàn)，噴施修復(fù)劑后，棉花葉綠素含量和光合能力較不噴施修復(fù)劑的對(duì)照均有所增加，其中添加有脫落酸的修復(fù)劑的效果更為突出，這可能與脫落酸促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用有關(guān)[10]。

3)葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)技術(shù)廣泛應(yīng)用于測(cè)定葉片光合作用指標(biāo)，可直接反映植物光合作用的內(nèi)在特征，使用該技術(shù)可以更方便地分析逆境下光合作用的反應(yīng)機(jī)理[11]。在正常條件下，植物熒光參數(shù)值在一定范圍內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定。受到逆境脅迫時(shí)，植物葉綠素Fv/Fm和Fv/Fo參數(shù)值均下降，表明PSⅡ潛在活性中心受到損傷，光化學(xué)效率降低，抑制了光合作用的原初反應(yīng)，光合電子傳遞過(guò)程也受到影響，光合作用的能量來(lái)源受阻[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，適量噴施修復(fù)劑有利于苗期棉花葉片在受澇脅迫后期維持較高的PSⅡ潛在活性和PSⅡ光化學(xué)最大效率，對(duì)作物自身的愈傷和恢復(fù)正常生長(zhǎng)有積極作用，其中添加有脫落酸的修復(fù)劑的效果更為突出。