金 嶸，李 進(jìn)，梁 晶，周小云，張軍高，張雪穎，曾筱凡，李珊珊，高文偉，雷 斌

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.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)農(nóng)村部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/新疆作物化學(xué)調(diào)控工程技術(shù)研究中心，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】2019年新疆棉花種植面積為254.05×104hm2，總產(chǎn)為5.002×106t，分別占全國棉花種植面積和總產(chǎn)的76.0%和84.9%[1]。常年連作造成病蟲害呈現(xiàn)多發(fā)、頻發(fā)和重發(fā)的態(tài)勢(shì)，不同生育期遭遇鹽堿、低溫、高溫或干旱等多種逆境脅迫，嚴(yán)重制約了棉花高效生產(chǎn)[2-5]?；瘜W(xué)調(diào)控技術(shù)是利用人工合成或提取的具有天然植物激素生理活性的植物生長調(diào)節(jié)劑來調(diào)控作物生長發(fā)育進(jìn)程，促進(jìn)生殖生長，增強(qiáng)光合作用，提高作物抗逆性，增加產(chǎn)量及改善品質(zhì)[6-8]，與傳統(tǒng)農(nóng)藝結(jié)合，能達(dá)到事半功倍效果和提高農(nóng)藥利用效率?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】羅樹凱等[9]研究表明，在棉花生長期噴施5%氨基寡糖素能促進(jìn)棉花株高、莖粗、真葉數(shù)等生長量。宋妮等[10]發(fā)現(xiàn)噴施艾氟迪(AFD)和縮節(jié)胺(DPC)能顯著增加葉片葉綠素含量，對(duì)棉蕾開花成鈴有顯著促進(jìn)作用。史亞輝等[11]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氟節(jié)胺與DPC復(fù)配使用能優(yōu)化棉花群體結(jié)構(gòu)，塑造棉花株型。段鵬飛等[12]研究發(fā)現(xiàn)DPC與N-二乙氨基乙基己酸酯(DTA-6)復(fù)配可以增加葉綠素含量和光合速率，延長光合時(shí)間。李鵬兵等[13-14]研究發(fā)現(xiàn)，棉花打頂前后噴施α-氨基異丁酸(AIB)和硝酸銀(AgNO3)均能增加葉片SPAD值、現(xiàn)蕾數(shù)和鈴數(shù)，促進(jìn)同化物向生殖器官轉(zhuǎn)化，此外在蕾鈴期葉面噴施30.0 mg/L 6-BA可以增加棉花成鈴數(shù)和鈴重，提高籽棉產(chǎn)量。阿力木江·克來木等[15]研究發(fā)現(xiàn)，盛花期噴施辛酸甲酯、萘乙酸鈉、復(fù)硝酚鈉、調(diào)環(huán)酸鈣和6-BA等外源物質(zhì)可以有效提高葉綠素含量，增加成鈴數(shù)、鈴重及纖維長度，辛酸甲酯效果最佳?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】現(xiàn)階段棉花化控產(chǎn)品應(yīng)用研究時(shí)期主要在花鈴期，研究內(nèi)容多為株型塑造、?；ūｂ徏爱a(chǎn)量方面，關(guān)于苗期噴施植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)棉花營養(yǎng)生長與生殖生長、光合特性和產(chǎn)量的研究相對(duì)較少。研究4種植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)棉花生長發(fā)育、光合特性及產(chǎn)量的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究以萘乙酸鈉(NAA-Na)、6-芐氨基嘌呤(6-BA)、24-表油菜素內(nèi)酯(EBR)和脫落酸(ABA)為供試植物生長調(diào)節(jié)劑，分析4種植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)棉花苗期生長發(fā)育、葉片光合特性及籽棉產(chǎn)量的影響，評(píng)價(jià)其對(duì)棉花的促生增產(chǎn)效果，為農(nóng)藥減施、棉花抗逆減災(zāi)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試棉花品種為新陸早78號(hào)，新疆金豐源種業(yè)股份有限公司提供；供試植物生長調(diào)節(jié)劑為萘乙酸鈉(HPLC≥95%)、6-芐氨基嘌呤(高純，99%)、24-表油菜素內(nèi)酯(高純，92%)和脫落酸(精制級(jí)，99%)，購于上海源葉生物科技有限公司。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2020年在新疆昌吉州瑪納斯縣廣東地鄉(xiāng)葦壩村(44°20′N、86°20′E)進(jìn)行。試驗(yàn)地前茬作物為棉花，地勢(shì)平坦、肥力均勻。2019年10月棉花收獲后基施磷酸二銨225 kg/hm2犁地，2020年4月16日整地，施用新洋豐微生物菌肥600 kg/hm2(湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司，成分：有效活菌數(shù)≥5.0×108/g，有機(jī)質(zhì)≥45%，N+P2O5+K2O≥5%)。4月20日精量播種，機(jī)采棉模式1膜6行，4月27日滴出苗水，5月14日和5月25日中耕2次，試驗(yàn)區(qū)水肥栽培管理、病蟲害防治與常規(guī)措施一致。

分別于棉花幼苗2葉期(5月27日)、4葉期(6月3日)10:00時(shí)采用背負(fù)式電動(dòng)噴霧器(型號(hào)：3WBD-16型)對(duì)棉花莖葉噴霧。植物生長調(diào)節(jié)劑處理為NAA-Na、6-BA、EBR和ABA，濃度參考李進(jìn)等[16]在棉花中確定的最適濃度(10.0 mg/L NAA-Na、2.0 mg/L 6-BA、0.2 mg/L EBR和0.5 mg/L ABA)，以清水為空白對(duì)照(CK)，每個(gè)處理噴液量均為450 L/hm2，藥劑處理和空白對(duì)照面積約為0.1 hm2(3膜)，隨機(jī)排列，重復(fù)3次。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定1.2.2.1 形態(tài)指標(biāo)

每處理選取代表性3點(diǎn)，每點(diǎn)10株，掛牌標(biāo)記棉花植株，于6月3日(0 d)、6月8日(5 d)、6月13日(10 d)和6月23日(20 d)09:00～10:00調(diào)查記錄各處理標(biāo)記棉花植株的株高、莖粗、葉片數(shù)和蕾數(shù)。

1.2.2.2 葉片SPAD值和光合參數(shù)

每處理選取代表性3點(diǎn)，每點(diǎn)5株，掛牌標(biāo)記棉花幼苗第4片真葉，于6月3日(0 d)、6月8日(5 d)、6月13日(10 d)和 6月23日(20 d)10:00～11:00采用SPAD-502型手持式葉綠素儀測(cè)定各處理標(biāo)記棉花第4片真葉的SPAD值，每片真葉測(cè)量10個(gè)點(diǎn)，取平均值作為該葉片SPAD值。11:00～13:30采用LI-6400XT便攜式光合儀(LI-COR, USA, 使用內(nèi)置紅藍(lán)光源, 光強(qiáng)設(shè)置為1 800 μmol/(m2·s))測(cè)定各處理標(biāo)記棉花第4片真葉的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)。

1.2.2.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

10月18日各處理選取3個(gè)點(diǎn)測(cè)產(chǎn)，每點(diǎn)用卷尺量取2.92 m行長(6.67 m2)，調(diào)查記錄株數(shù)和有效成鈴數(shù)，隨機(jī)取測(cè)產(chǎn)點(diǎn)內(nèi)整株棉花成鈴50個(gè)以上，電子天平測(cè)定單鈴重，計(jì)算籽棉產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，SPSS Statistics 25.0軟件進(jìn)行方差分析(P< 0.05)，Duncan′s法進(jìn)行多重比較檢驗(yàn)，GraphPad Prism 7.0軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)棉花幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

研究表明，各處理棉花幼苗株高、莖粗、葉片數(shù)和蕾數(shù)隨生育進(jìn)程呈增加趨勢(shì)，噴施植物生長調(diào)節(jié)劑處理的株高、莖粗、葉片數(shù)和蕾數(shù)日增長量高于噴施清水(CK)。各處理棉花幼苗株高增加28.1～37.4 cm，日增長量在0.96～2.78 cm/d，且5～10 d時(shí)日增長量均最大；噴施0～5 d時(shí)除ABA外其他植物生長調(diào)節(jié)劑處理日增長量高于CK，噴施5～10 d時(shí)6-BA和EBR處理日增長量高于CK，噴施10～20 d時(shí)各植物生長調(diào)節(jié)劑處理日增長量均高于CK。

各處理棉花幼苗莖粗增加2.39～4.21 mm，日增長量在0.06～0.44 mm/d，其中NAA-Na和6-BA在0～5 d時(shí)日增長量均最大，而EBR、ABA和CK在5～10 d時(shí)日增長量均最大；噴施0～5 d和10～ 20 d時(shí)除ABA外其他植物生長調(diào)節(jié)劑處理日增長量高于CK，噴施5～10 d時(shí)各植物生長調(diào)節(jié)劑處理日增長量均高于CK。

各處理棉花幼苗葉片數(shù)增加5.15～7.35片，日增長量在0.15～0.58片/d，且5～10 d時(shí)日增長量均最大；噴施0～5 d和5～10 d時(shí)除ABA外其他植物生長調(diào)節(jié)劑處理日增長量高于CK，噴施10～20 d時(shí)除EBR外其他植物生長調(diào)節(jié)劑處理日增長量高于CK。

各處理棉花幼苗蕾數(shù)增加8.4～12.1個(gè)，日增長量在0.14～0.86個(gè)/d，且10～20 d時(shí)日增長量均最大；噴施0～5 d時(shí)除ABA外其他植物生長調(diào)節(jié)劑處理日增長量高于CK，噴施5～10 d和10～20 d時(shí)各植物生長調(diào)節(jié)劑處理日增長量均高于CK。噴施植物生長調(diào)節(jié)劑可以促進(jìn)棉花生長發(fā)育，加快棉花由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化。圖1

圖1 不同植物生長調(diào)節(jié)劑下棉花幼苗形態(tài)指標(biāo)變化

2.2 噴施植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)棉花葉片SPAD值變化

研究表明，棉花葉片SPAD值隨著生育進(jìn)程呈先增加后不變趨勢(shì)，在6月13日前后SPAD值維持在較高水平。在6月3日(噴施0 d)時(shí)各處理棉花幼苗葉片SPAD值在59.90～61.15，各處理間無顯著差異；在6月8日(噴施5 d)時(shí)各植物生長調(diào)節(jié)劑處理的棉花幼苗葉片SPAD值在70.88～72.83，顯著高于CK(65.62)；在6月13日(噴施10 d)時(shí)各處理棉花幼苗葉片SPAD值在69.35～71.92，各處理間無顯著差異；在6月23日(噴施20 d)時(shí)各處理棉花幼苗葉片SPAD值在68.87～71.80，各處理間無顯著差異。噴施植物生長調(diào)節(jié)劑可以增加棉花葉片葉綠素含量，提高葉片光合能力。圖2

注：同一天數(shù)不同處理間不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同

2.3 噴施植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)棉花幼苗葉片光合參數(shù)的影響

研究表明，噴施植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)棉花幼苗葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)產(chǎn)生一定影響。噴施0 d時(shí)各處理Pn為19.92～22.02 μmol/(m2·s)，處理間無差異；噴施5 d時(shí)各處理Pn為(25.35～29.44) μmol/(m2·s)，EBR處理顯著高于CK，NAA-Na、6-BA和ABA處理與CK差異不顯著；噴施10和20 d時(shí)各處理Pn為26.20～27.55 μmol/(m2·s)和23.20～24.90 μmol/(m2·s)，處理間無差異。噴施0 d時(shí)各處理Gs為0.359 4～0.476 0 mol/(m2·s)，處理間無差異；噴施5 d時(shí)各處理Gs為0.434 5～0.913 2 mol/(m2·s)，EBR處理顯著高于其他處理；噴施10和20 d時(shí)各處理Gs為0.403 3～0.453 3 mol/(m2·s)和0.328 8～0.428 3 mol/(m2·s)，處理間無差異。

噴施0～20 d時(shí)各處理Ci在151.3～197.6 μmol/mol，處理間均無差異。

噴施0 d時(shí)各處理Tr為6.346～7.256 mmol/(m2·s)，處理間無差異；噴施5 d時(shí)各處理Tr為12.91～15.42 mmol/(m2·s)，EBR處理顯著高于6-BA和CK，與NAA-Na和ABA差異不顯著；噴施10和20 d時(shí)各處理Tr為7.023～7.778 mmol/(m2·s)和6.510～6.877 mmol/(m2·s)，處理間無差異。圖3

圖3 不同植物生長調(diào)節(jié)劑下棉花幼苗葉片光合參數(shù)變化

2.4 噴施植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

研究表明，各處理棉花收獲株數(shù)在19.60×104～ 20.20×104株/hm2，處理間無差異；各處理單株成鈴數(shù)在5.70～6.13個(gè)，NAA-Na和EBR處理顯著高于CK，較CK增加6.32%～7.54%，6-BA和ABA處理與CK無顯著差異，但較CK增加0.53%～2.46%；各處理單鈴重在5.53～5.67 g，無顯著差異，植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)單鈴重?zé)o影響；各處理籽棉產(chǎn)量在6 330.59～6 924.98 kg/hm2，EBR處理籽棉產(chǎn)量顯著高于CK，較CK增加9.39%，NAA-Na和6-BA處理籽棉產(chǎn)量與CK有差異，但差異不顯著，ABA處理籽棉產(chǎn)量與CK無差異。植物生長調(diào)節(jié)劑通過不同程度增加棉花單株成鈴數(shù)來提高籽棉產(chǎn)量，EBR處理增產(chǎn)效果最明顯。表1

表1 不同植物生長調(diào)節(jié)劑下棉花籽棉產(chǎn)量及其構(gòu)成因素變化

3 討 論

農(nóng)作物在生長發(fā)育過程中會(huì)遭受生物或非生物脅迫，合理使用植物生長調(diào)節(jié)劑可以達(dá)到防病促生的作用[17-18]。在田間試驗(yàn)中，噴施4種植物生長調(diào)節(jié)劑后棉花株高、莖粗和葉片數(shù)日增長量高于對(duì)照，使用植物生長調(diào)節(jié)劑能促進(jìn)棉花生長發(fā)育，并且噴施10 d后植物生長調(diào)節(jié)劑處理蕾數(shù)日增長量顯著高于CK，EBR處理促生作用最顯著，使用植物生長調(diào)節(jié)劑能促進(jìn)營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化，與SARWAR等[6]研究結(jié)果一致。

光合作用是植物進(jìn)行一切生命活動(dòng)的生理代謝基礎(chǔ)，葉片是植物光合作用的主要器官，葉綠素含量高低可以反映植物葉片生理活性、營養(yǎng)狀況及衰老程度[19]。植物生長調(diào)節(jié)劑可以增加玉米葉片SPAD值[20-21]，促進(jìn)大豆葉片光合速率、蒸騰速率及氣孔導(dǎo)度[22]。研究發(fā)現(xiàn)，噴施0 d時(shí)各處理間棉花幼苗葉片SPAD值無差異，而噴施5 d時(shí)植物生長調(diào)節(jié)劑處理的棉花幼苗葉片SPAD值較CK顯著增加8.02%～10.99%，且噴施10 d后各處理間棉花幼苗葉片SPAD值無顯著差異，噴施植物生長調(diào)節(jié)劑5～10 d內(nèi)顯著增加了棉花葉片葉綠素含量，進(jìn)而增加葉片生理活性和光合能力，與吳瓊等[20]、周雅卓等[21]在玉米上研究結(jié)果相同。研究還發(fā)現(xiàn)，噴施植物生長調(diào)節(jié)劑5 d后Pn、Gs、Tr增加，Ci無顯著差異，其中EBR處理的Pn、Gs、Tr顯著高于CK，這與趙黎明等[22]研究結(jié)果一致。

光合作用是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各處理間棉花收獲株數(shù)、單鈴重?zé)o顯著差異，而植物生長調(diào)節(jié)劑處理后單株成鈴數(shù)較CK增加0.53%～7.54%，尤其是NAA-Na和EBR處理顯著高于CK，導(dǎo)致EBR處理籽棉產(chǎn)量較CK顯著增加9.39%，這與段鵬飛等[12]、李鵬兵等[13-14]研究結(jié)果一致。植物生長調(diào)節(jié)劑通過增加棉花單株成鈴數(shù)來提高籽棉產(chǎn)量，EBR處理增產(chǎn)效果最明顯。

4 結(jié) 論

噴施4種植物生長調(diào)節(jié)劑能增加棉花株高、莖粗、葉片數(shù)和蕾數(shù)日增長量，不同程度促進(jìn)棉花生長發(fā)育，加速營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化。噴施4種植物生長調(diào)節(jié)劑5～10 d時(shí)能顯著增加棉花葉片SPAD值和光合特性，最終增加籽棉產(chǎn)量。EBR處理對(duì)棉花促生增產(chǎn)效果優(yōu)于NAA-Na、6-BA和ABA。