李順

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

水是影響植物生長的重要因素之一，水分過多或過少均不利于植物的正常生長[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，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分有利。棉花是大蒜后茬較好的經(jīng)濟作物之一，蒜后棉花在菏澤蒜區(qū)種植較廣。灌水量對棉花出苗、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]，灌水量不合理會影響棉花的正常生長發(fā)育[5]。干旱脅迫造成棉花保苗率低，進而影響棉花產(chǎn)量；灌水量過大則會造成水資源的浪費。植物生長調(diào)節(jié)劑、激素、養(yǎng)分等能夠提高植物的抗逆性或災(zāi)后恢復(fù)能力。研究表明，使用生長調(diào)節(jié)劑（如水楊酸、BR-120、乙烯等）能夠調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育和代謝活動[6～8]，可有效緩解水分逆境對植物的傷害。采用膜下滴灌技術(shù)模擬棉花受到的水分脅迫環(huán)境，利用生長調(diào)節(jié)劑與營養(yǎng)調(diào)控的方式對棉花進行處理，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 試驗點概況

試驗在山東省菏澤市巨野縣蒜區(qū)進行。試驗田土壤容重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、花鈴期地下水過大的雙重水分脅迫。

1.2 試驗材料

棉花品種為魯棉研28 號。

試驗所用儀器主要有分光光度計、微量進樣器、水浴鍋、冰凍離心機；試劑主要有磷酸緩沖液（pH 值7.0）、氯化硝基四氮唑藍（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]。

試驗調(diào)節(jié)劑組成為肥料和植物生長調(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 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計 2019 年4 月20 日點播棉花，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） 和過量 （T5） 5 個處理。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4 m，8 行/區(qū)，7 株/行，隨機區(qū)組設(shè)計，3 次重復(fù)。

1.3.2 調(diào)查項目與方法

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 后計算出苗率（出苗數(shù)/播種數(shù)×100%）。每個小區(qū)選取長勢均勻、具有代表性的棉苗5 株，用鋼卷尺測量株高（植株子葉節(jié)至生長點的高度），用游標卡尺測定莖粗，用鋼卷尺測定植株全部葉片的葉長和葉寬。計算葉面積（葉長×葉寬×0.84）[11～13]。

1.3.2.2 株高和真葉數(shù)。定苗后每個處理隨機選取棉苗10 株并掛牌標記，每隔10 d 測定1 次株高和真葉數(shù)，共測定5 次。

1.3.2.3 葉綠素和丙二醛（MDA） 含量。定苗后第10 天隨機在未掛標牌的棉花上取倒4 葉并放入冰盒，每小區(qū)均取5 株，測定葉綠素和MDA 含量。以后每隔10 d 取樣測定1 次，共測定5 次。其中，葉綠素含量測定方法為稱取新鮮倒4 葉0.20 g，采用95%乙醇提取法測定；MDA 含量測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 軟件進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分條件對棉花出苗的影響

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，而干旱和水分過量均不利于棉苗素質(zhì)的提高。

表1 水分條件對棉苗素質(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促進棉苗株高生長效果較好。

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。

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，苗后不同時間的棉花株高和真葉數(shù)均呈先增加后降低的趨勢變化；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，其他時間2 個指標值差異均達到了顯著水平（表2）。表明定苗早期水分條件對棉苗株高和真葉數(shù)影響不大；隨著棉苗生長，在一定范圍內(nèi)增加水分能夠顯著促進棉苗株高生長和真葉數(shù)增多，而干旱和水分過量均不利于苗期棉花生長。

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＞干旱和水分過量處理；而T1與T5處理株高差異均不顯著。表明在棉花生長早期，增加水分有利于株高生長；隨著時間推遲，過量水分對植株生長產(chǎn)生了不利影響，雖然通過調(diào)節(jié)劑進行了修復(fù)，但對株高生長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，而干旱和水分過量均對棉苗生長具有明顯的抑制作用。

表2 水分條件對定苗后不同天數(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，苗后不同時間的棉花葉綠素含量呈先增加后降低的趨勢變化，MDA 含量則先降低后升高的趨勢變化；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，其他時間2 個指標值差異均達到了顯著水平（表3）。表明定苗早期水分條件對棉苗葉綠素和MDA 含量影響不大；隨著棉苗生長，在一定范圍內(nèi)增加水分能夠顯著促進棉苗葉綠素合成、抑制MDA 的合成，而干旱和水分過量均對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＞干旱和水分過量處理，而T1與T5處理葉綠素含量差異不顯著。表明水分過量時對棉苗倒4 葉葉綠素含量影響最大，通過調(diào)節(jié)劑修復(fù)后定苗后第50 天的葉綠素含量表現(xiàn)為適度水分時最高，指標值隨著水分脅迫程度的增大而逐漸降低。

表3 水分條件對定苗后不同天數(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。表明水分脅迫會導(dǎo)致棉苗MDA 含量增加，指標值隨著水分脅迫程度的增大而逐漸提高。

2.4 水分條件對棉花”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)量均達到了顯著水平（表4）。表明水分條件對棉花纖維品質(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，無修復(fù)的水分脅迫無伏前桃[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/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＞干旱和水分過量處理，而T1與T5處理差異不顯著。表明水分脅迫會導(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。適度水分時，棉花纖維品質(zhì)最好，產(chǎn)量最高。

3 結(jié)論與討論

生長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[19]。而調(diào)節(jié)劑修復(fù)可以適當減緩植物受到水分脅迫后生長量的變化。葉綠素含量是衡量植物受逆境脅迫大小的重要指標[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，葉綠素含量出現(xiàn)小幅度增加；生育后期，嚴重干旱會造成葉綠素分解，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；在棉花生長早期，增加水分能有效促進棉花株高生長和莖粗增大，但水分過大仍然會抑制苗期棉花的正常生長。過量水分對棉苗倒4 葉葉綠素含量影響最大，通過調(diào)節(jié)劑修復(fù)后表現(xiàn)為適量水分時葉綠素含量最高、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，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。