王朝晖,钟林光，陈益元，步洪凤，李鸿达

（常德职业技术学院生物系，湖南常德415000）

长江流域棉区是我国商品棉生产的重要区域，该区域秋后日照充裕，气候温暖，霜冻来得迟，有效开花结铃期比长江以北棉区长，这些优越的自然条件，是棉花高产优质的前提和保证。其特殊的生态环境条件产生了与其它棉区有很大差异的栽培技术体系：以种植杂交棉为主，采用营养钵育苗，稀植大棵，主攻早秋桃为主要措施的高产栽培技术，使该区域棉花单产名列前茅。但该地区长期大面积推广营养钵育苗和免耕栽培技术，栽培技术体系的基础研究相对落后，尤其是育苗方式与耕作方式对抗虫杂交棉高产生理机制研究更为少见。研究育苗、耕作方式与棉花生理特性的关系，对棉花高产优质栽培和新品种的选育具有理论上的指导意义[1-4]。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试棉花品种为“湘杂棉3号”，由湖南省棉花科学研究所提供。

1.2 试验设计

试验于2010年在湖南省常德职业技术学院生物科学园进行，试验地土壤是红壤，土壤肥力中等。试验设A、B两因子，A为育苗方式，A1为水浮育苗（按陈金湘等[5]提出的操作规程进行），A2为营养钵育苗（按DB43／T 286-2006棉花栽培技术规范执行），A3穴盘育苗（按陈德华等[6]提出穴盘育苗技术进行）；B为耕作方式，B1为翻耕（耕深约为20cm），B2为旋耕(耕深约为10cm），B3为免耕。试验采取随机区组排列，组合 处 理 分 别 为 A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2，A3B3，重复三次，小区面积20m2，四周设保护行。2010年4月15日播种，5月20日移栽。栽培管理按湖南省地方标准DB/T－88进行。

1.3 测定项目

花铃期分别在下部(第1-6台果枝)、中部(第7-12台果枝)、上部(第13-18台果枝)3个部位的1-2果节于开花当天挂牌标记棉铃，挂牌后每10 d左右取一次标记棉铃对应的果枝叶片，测定叶片光合速率、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和丙二醛含量。

叶片光合速率用美国产CID-301便携式光合作用测定系统测定，测定时间选择在北京时间12：00－14：00。叶绿素含量的测定采用改进的邹琦[7]的方法，95%酒精浸泡至叶片完全失绿，在665 nm、649 nm、470 nm波长下比色测定。可溶性蛋白质含量测定参照READ等[8]考马斯亮蓝法测定，用样量根据实际情况稍做改动，在595nm波长下比色测定。可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法[9]。丙二醛含量的测定参照邹琦[7]的方法测定，在600nm、532nm、450nm波长下比色测定。采用常规法测定单株干物质量和单株叶面积。

1.4 数据统计分析工具

采用的数据统计系统有：Excel2003，DPS数据处理系统[10]。

2 结果与分析

2.1 不同处理对叶片光合速率的影响

通过分析不同处理对叶片光合速率的影响，可以看出上部铃果枝叶片光合速率最大，不同处理、生育期平均光合速率达到18.26 umol/m2·s，其次是中部铃果枝叶片光合速率为15.51 umol/m2·s，下部铃果枝叶片光合速率最小为13.01 umol/m2·s，比上部铃果枝叶片低 39.4%(表 1），这与叶片相互遮阴有关。当铃龄20d的时候果枝叶片光合速率最大，随棉铃增长果枝叶光合速率的变化趋势为单峰抛物线。铃龄40d的时候果枝叶片光合速率最小。

由极差值（R）分析得知，育苗方式极差值73.2，耕作方式极差值43.7，优水平为A＞B,主次顺序为A1，B1，育苗方式对叶片光合速率影响大于耕作方式。同一生育时期同部位果枝叶片光合速率表现为水浮育苗＞营养钵育苗＞穴盘育苗，翻耕＞旋耕＞免耕。表明水浮育苗有利于叶片光合速率提高，翻耕有利于叶片光合速率提高。叶片光合速率最高组合为水浮育苗+翻耕，不同生育期光合速率平均值为18.92 umol/m2·s，其次为水浮育苗+旋耕。最低组合为穴盘育苗+免耕处理，不同生育期光合速率平均值为12.15 umol/m2·s。水浮育苗+翻耕组合叶片光合速率比穴盘育苗+免耕组合叶片光合速率高55.7%。

表1 不同处理不同部位棉花果枝花铃期叶片光合速率 （单位：umol/m2.s）

2.2 不同处理对不同部位果枝叶片叶绿素含量的影响

叶绿素含量是衡量植物叶片衰老的指标之一，随着叶片的衰老，叶绿素逐渐降解，叶色变黄。因此，叶片衰老的显著特征之一是叶绿素含量下降，且叶绿素含量下降越快，表明叶片衰老越快。

由表2可见，棉株上部、中部、下部果枝叶片叶绿素含量当棉铃在20d时达到最高，随后逐步下降。通过比较不同部位果枝叶片叶绿素含量发现，上部果枝叶片叶绿素含量高于中下部果枝叶片叶绿素含量，在棉株衰老过程中，下部果枝叶片叶绿素含量下降速度最快，这与下部叶片透光、通风条件差有关。果枝叶片叶绿素含量总体表现为水浮育苗＞营养钵育苗＞穴盘育苗，翻耕＞旋耕＞免耕，水浮育苗和翻耕利于保持较高的叶绿素含量，穴盘育苗、免耕叶绿素含量低，在棉铃生长后期叶绿素含量下降较快，表现出早衰加速现象，并且这一规律在不同部位果枝叶上表现一致。

由极差值（R）分析得知，育苗方式极差值53.6，耕作方式极差值35.1，优水平为A＞B,主次顺序为A1，B1，育苗方式对果枝叶片叶绿素含量影响大于耕作方式。通过方差单因素分析水浮育苗与营养钵育苗、穴盘育苗叶绿素含量差异达到极显著差异，翻耕、旋耕、免耕之间叶绿素含量达到显著差异。叶片叶绿素含量最高组合为水浮育苗+翻耕，不同生育期叶绿素含量平均值为1.7mg/g。最低组合为穴盘育苗+免耕，不同生育期叶绿素含量平均值为1.14mg/g。水浮育苗+翻耕组合叶片叶绿素含量比穴盘育苗+免耕组合叶片叶绿素含量高49.1%。

表2 不同处理不同部位棉花果枝叶叶绿素含量 （单位：mg/g）

2.3 不同处理对叶面积指数的影响

试验结果表明（表3），随着生育时期推进，到花铃盛期各处理的叶面积指数均达到最大值，水浮育苗+翻耕组合叶面积指数达到3.88，穴盘育苗+免耕组合叶面积指数也达到3.39，整个生育期叶面积指数呈现出抛物线型变化。同一生育时期翻耕叶面积指数大于旋耕和免耕叶面积指数，水浮育苗叶面积指数大于营养钵育苗+穴盘育苗。通过单因素分析可知，耕作方式之间叶绿素含量达到显著差异，育苗方式之间叶绿素含量达到极显著差异。

表3 不同处理不同生育时期棉花叶面积指数

2.4 不同处理单株干物质积累及分配特征

试验结果表明（表4），就育苗方式而言，干物质积累和生殖器官干重表现为水浮育苗高于营养钵育苗、穴盘育苗。主要原因是苗床营养液为棉苗生长发育提供了良好的养分、水分等条件，促进了棉苗生长。有利于培育壮苗。就耕作方式而言，翻耕高于旋耕、免耕，主要原因是翻耕改善土壤结构，有利于根系发育，能为棉株生长提供充足的营养。方差分析结果显示，不同时期各处理差异达到显著水平。

表4 不同处理不同生育时期棉花单株干物质积累与分配

在棉花生育前、中期（盛花期前），各处理生殖器官与干物质总重的比值基本趋于一致。随着生育进程的推进，到了盛铃期和吐絮期，水浮育苗+翻耕组合生殖器官干重分别为104.0g/株、120.2 g/株，生殖器官干重与总重的比值分别为0.481、0.546，而免耕和穴盘育苗组合生殖器官干重分别为52.6g/株、62.6g/株，生殖器官干重与总重的比值偏低，分别为0.354、0.408，表现出早衰趋势。

2.5 不同处理对不同部位果枝叶可溶性蛋白质含量的影响

蛋白质是植物生命特征的重要体现，其相对含量可反映植株的生理状态。蛋白质含量降低是衰老过程的一个显著标志。由极差值（R）分析得知，育苗方式极差值48.3，耕作方式极差值28.6，优水平为A＞B,主次顺序为A1，B1，对可溶性蛋白质含量影响大小的顺序为育苗方式＞耕作方式。育苗方式和耕作方式对可溶性蛋白质影响表现为水浮育苗＞营养钵育苗＞穴盘育苗，翻耕＞旋耕＞免耕。通过方差分析各处理可溶性蛋白质含量差异达到显著性水平。水浮育苗和翻耕组合果枝叶可溶性蛋白质平均值为14.03mg/g，免耕和穴盘育苗组合平均值为9.28mg/g（表5），说明水浮育苗和翻耕组合有利于果枝叶可溶性蛋白质提高。

上部果枝叶蛋白质含量随铃龄增大而降低，下降趋势快，中部果枝叶蛋白质含量随铃龄增大先增加到棉铃30 d达到高峰期，之后逐渐降低。下部果枝叶蛋白质含量随棉铃增大果枝叶蛋白质含量逐渐增加。

表5 不同处理不同部位棉花果枝叶可溶性蛋白质含量 （单位：mg/g）

2.6 不同处理对不同部位果枝叶可溶性糖含量的影响

可溶性糖是叶片重要组成成分，其含量下降预示着叶片衰老的开始。从表6可见，上部果枝叶可溶性糖含量随铃龄增大而降低，下降趋势快，中部果枝叶可溶性糖含量随铃龄增大先增加到棉铃20d达到高峰期，之后逐渐降低。下部果枝叶可溶性糖含量随铃龄增大先增加到棉铃30d达到高峰期，之后逐渐降低。尽管上部果枝叶可溶性糖随生育进程下降速率快，但在棉铃40d时与中下部棉铃果枝叶相差无几。由极差值（R）分析得知，育苗方式极差值62.7，耕作方式极差值35.7，优水平为A＞B,主次顺序为A1，B1，育苗方式对可溶性糖含量影响大于耕作方式。育苗方式和耕作方式对可溶性糖影响表现为水浮育苗＞营养钵育苗＞穴盘育苗，翻耕＞旋耕＞免耕。通过方差分析各处理可溶性糖含量差异达到显著性水平，翻耕和水浮育苗组合可溶性糖含量最高，其平均值达到7.2mg/g，比可溶性糖含量最低的免耕和穴盘育苗组合（4.6mg/g）高56.5%，有利于果枝叶可溶性糖含量提高。

表6 不同处理不同部位棉花果枝叶可溶性糖含量 （单位：mg/g）

2.7 不同处理对不同部位果枝叶MDA含量的影响

MDA是一种强烈的能与细胞内其他成分发生氧化反应的物质，因而易引起对酶和膜的严重损伤，导致膜结构完整性及生理功能的破坏，是反映膜质过氧化程度的重要指标，在植株衰老过程中不断的积累。

由表7可见上中部果枝叶MDA含量随生育进程而增加，下部果枝叶MDA含量增加幅度较小。从果枝部位来看，MDA含量为上部叶＞中部叶＞下部叶。说明上部叶片的衰老速度快，下部果枝叶相对速度较慢。

由极差值（R）分析得知，育苗方式极差值49.5，耕作方式极差值21.8，优水平为A＞B,主次顺序为A1，B1，育苗方式对果枝叶MDA含量影响大于耕作方式，免耕MDA含量＞旋耕MDA含量＞翻耕MDA含量，穴盘育苗MDA含量＞营养钵育苗MDA含量＞水浮育苗MDA含量。免耕和穴盘育苗组合MDA含量最高，翻耕和水浮育苗组合MAD含量最低，通过方差分析各处理可溶性糖含量差异达到显著性水平，翻耕和水浮育苗组合MDA含量为30.46 umol/g，比免耕和穴盘育苗组合MDA含量（42.29 umol/g）低38.8%，说明翻耕和水浮育苗组合能延缓棉株衰老。

表7 不同处理不同部位棉花果枝叶MDA含量 （单位：umol/g）

3 结论与讨论

3.1 结论

本试验结果表明，翻耕和水浮育苗组合有利于保持叶片较高的光合速率、较高的叶绿素含量、较高的叶面积指数、较多单株干物质积累，旋耕和营养钵育苗组合次之，免耕和穴盘育苗组合最低。翻耕和水浮育苗组合能使棉株不同部位果枝叶可溶性蛋白质含量和可溶性糖含量高，丙二醛含量较低，而免耕和穴播育苗组合导致棉株不同部位果枝叶可溶性蛋白质含量和可溶性糖含量低，丙二醛含量较高。

棉株上部棉铃在生育前期果枝叶片具有较高的可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量，随着棉铃增大而降低，下降趋势较快，在棉铃生长后期基本与中、下部棉铃可溶性蛋白、可溶性糖持平。中下部棉铃在生育前期果枝叶具有可溶性蛋白、可溶性糖较低，但随着生育进程下降的幅度慢。上部果枝叶片丙二醛含量随生育进程不断增加，下部果枝叶丙二醛含量增加幅度较小。说明上部叶片的衰老速度快，下部果枝叶片衰老速度相对较慢。

翻耕和水浮育苗组合能延缓棉株衰老。因此抗虫杂交棉栽培体系中育苗方式选取水浮育苗，耕作方式选取翻耕，能有效改善棉株生理代谢，延缓棉株衰老。

3.2 讨论

翻耕有利于叶片保持较高的叶绿素、可溶性蛋白质、可溶性糖含量和较低的丙二醛含量，旋耕次之，免耕叶片叶绿素、可溶性蛋白质、可溶性糖含量较低，而丙二醛较高。同时翻耕果枝叶片光合速率高、叶面积指数高、干物质积累多、生殖器官与营养器官比值趋于合理，旋耕次之，免耕最低。这一结果与晋小军等[11]研究耕作方式对小麦衰老程度影响和付国占等[12]研究耕作方式对玉米衰老程度影响相吻合。这一结果可能是翻耕为棉株生长创造了适宜的耕作层，改善了根系通气状况和持水导水性能，增强根系对土壤养分、水分吸收性能，有利于棉花营养生长，导致叶片具有高光合速率、叶面积指数，有利于光能利用率提高，有效改善棉株生理代谢，延缓棉花衰老。旋耕相比而言耕作层浅、土壤较为紧实，而免耕土壤更为紧实，影响棉株根系生长，影响棉株生理代谢，加速棉株衰老。

水浮育苗保持较高的叶绿素、可溶性蛋白质、可溶性糖含量和较低的丙二醛含量，果枝叶片光合速率高、叶面积指数高、干物质积累多、生殖器官与营养器官比值趋于合理，营养钵次之，穴盘育苗最差，水浮育苗在一定程度上能有效改善棉株生理代谢，延缓棉株衰老。这与大田试验中水浮育苗叶片色泽更深、衰老较慢的表现一致。可能是水浮育苗提升了棉花根系吸收、合成、运输功能，从而改善了棉株果枝叶生理代谢水平，为棉花生长发育提供了充足的营养物质，延缓了棉株衰老进程。

韩秋成等研究[13]认为上部果枝叶片丙二醛含量随铃龄增大先缓慢下降，铃龄24d后又迅速上升，中部果枝叶片丙二醛含量随铃龄增大逐渐上升，下部果枝叶丙二醛含量随铃龄增大先缓慢下降后又上升。上部果枝叶蛋白质含量随铃龄增大而降低，中部果枝叶蛋白质随生育进程先上升后下降，下部果枝叶随生育进程逐渐上升。本研究与之不符，结果为上中部果枝叶丙二醛含量随生育进程而增加，下部果枝叶片丙二醛含量增加幅度较小。上部果枝叶蛋白质含量随铃龄增大而降低，下降趋势快，中部果枝叶蛋白质含量随铃龄增大先增加到棉铃30d达到高峰期，之后逐渐降低,下部果枝叶蛋白质含量随棉铃增大果枝叶蛋白质含量逐渐增加。这可能与种植区域有关，有待进一步研究。

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