刘会宁，李聪 (长江大学园艺园林学院,湖北 荆州 434025)

朱建强 (长江大学农学院，湖北 荆州 434025)

水是作物生长的重要因素之一，水分过多、过少均不利于作物正常生长,因此保证作物合理用水对农业生产具有积极意义[1]。江汉平原地处湖北省中南部，该区域有优越的水、热、光等自然资源，且气候上雨热同季，对农业生产十分有利，因而成为我国内陆地区重要的亚热带经济作物带，但该区域又是涝渍灾害频发且比较严重的地区[1, 2]。棉花在江汉平原上栽培范围较广，是主要的经济作物之一，有喜光热、怕阴雨、忌涝渍的特性[3]。但棉花对水分最敏感的生育期恰处于江汉平原雨水最集中的时期，往往存在较严重的涝渍危害，对棉花的产量和品质造成严重影响[4～6]。因此，有效进行棉花涝渍防治，对于保证棉花的产量和品质、确保农民收入具有重要意义。

目前涝渍灾害的防治措施主要有3个：一是修建农田排水设施；二是采取农业措施，包括选择抗涝渍性强的作物品种、科学进行作物种植制度设计和栽培管理以及涝渍灾害后营养修复技术；三是进行化学调控，包括利用植物生长调节剂、激素提高作物的抗逆性或灾后恢复能力。已有研究[6]表明，使用生长调节剂如水杨酸、PP333、BR-120、乙烯等能对植物生长发育和代谢起到重要的调节作用，可有效缓解涝渍灾害并促进植物生理修复。另外，通过适当增施氮肥进行营养调控也能促进受涝植物的生存和恢复。因此，对于涝渍灾害比较严重的地区，在排水措施、农业技术措施防灾减灾的基础上，使用对涝渍灾害创伤具有愈合功能的一类植物生长调节剂并进行合理涝后营养调控很有必要。本研究通过模拟棉花受涝胁迫环境，应用抗涝渍生长调节剂与营养调控的耦合方式对苗期棉花进行处理，旨在提高受涝棉花的修复效果，为棉农增产增收提供帮助。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器与试剂

试验材料选用江汉平原广泛栽培的棉花品种“鄂杂棉15”，由湖北惠民种业有限公司提供。用于棉花修复的肥料包括尿素和磷酸二氢钾，使用浓度分别为1%和0.3 %；供试的植物生长调节剂包括芸苔素内酯、复硝酚钠、胺鲜酯和脱落酸(ABA)，使用浓度分别为0.02、10、10、50mg/L。

主要仪器包括分光光度计、冰冻离心机、微量进样器、水浴锅、光照培养箱、OS5p调制式叶绿素荧光仪。主要试剂包括50mmol/L 的磷酸缓冲液(pH=7.8)、L-甲硫氨酸、氯化硝基四氮唑蓝(NBT)溶液、核黄素、50mmol/L pH7.0的磷酸缓冲液、0.3%的双氧水、0.2%愈创木酚10%三氯乙酸(TCA)溶液、0.5%硫代巴比妥酸(TBA)溶液。

1.2 试验方法

试验从2013年6月21日开始在长江大学农学院实践教学基地进行。供试地土壤pH6.7，碱解氮含量67.2mg/kg，速效磷含量27.0mg/kg，速效钾含量158mg/kg，有机质含量22.2g/kg，全硫含量197.6mg/kg。以尿素、过磷酸钙、复合肥为基肥，施用量分别为240、75、120kg/hm2。试验采用完全随机设计，每小区面积为6m2(4m×1.5m)，每个小区种植2行，每行栽植7株，以每4个相邻的小区为1个处理。共设置5个处理，分别为T1(1～4号小区)、T2(5～8号小区)、T3(9～12号小区)、T4(13～16号小区)及CK，各处理4次重复。以植物生长调节剂和肥料相互耦合构成试验的“修复剂”，以受涝后不喷“修复剂”作为对照组(CK)，试验方案详见表1。

表1 试验方案

6月20日8：00对每个处理随机选取10株棉花，挂上标号牌，分别测定其株高和叶片数；对挂有标号牌以外的棉花倒4叶(从棉花植株顶部第一片展开叶向下数的第4片叶子)进行随机取样(分别取5片)并放入冰盒，测定棉花叶片叶绿素及MDA含量；14：00使用OS5p调制式叶绿素荧光仪对每个挂有标号牌的棉花植株倒4叶进行叶绿素荧光动力学参数测定。以上所有结果作为试验处理基础值。6月21日淹大田(保持地表水高度在10cm以上)，当天测定各项生理指标及形态指标，作为基础指标。在受涝的10d中，每隔3d测定1次指标，共测定3次，随机取样。7月1日上午排除田间涝水，7月4日8：00对各处理喷施调节剂，当天测定每个处理的各项生理指标及形态指标，此后每隔3d测定1次每个处理的株高、真叶数、叶绿素含量等指标，共测定3次。对棉花“三桃”(棉花的伏前桃、伏桃和秋桃)进行统计，收取籽棉，按处理实收计产、考种及分析。

1.3 形态指标的测定

对选定的棉花植株的真叶数进行人工计数，用钢卷尺测量株高(植株子叶结至生长点的高度)。

1.4 叶绿素和MDA含量的测定

称取0.20g新鲜棉花倒4叶叶片，采用95%乙醇提取法[7]测定叶绿素含量；称取1.00g新鲜棉花倒4叶叶片，采用硫代巴比妥酸方法[7]测定MDA含量。

2 结果与分析

2.1 不同处理下的苗期棉花株高比较

图1 受涝处理前至喷施不同修复剂5d后各处理的苗期棉花株高动态变化

受涝处理前至喷施不同修复剂5d后各处理的苗期棉花株高动态变化如图1所示。由图1可知，在受涝期间，各处理植株长势均十分缓慢，受涝结束后第8天(7月9日)各处理棉花株高均有不同程度的增加。T1处理株高较CK略高，低于T2、T3、T4处理；T2、T3处理株高涨幅相近；T4处理株高上升趋势最明显，可见喷施修复剂对棉花受涝后的营养生长有积极作用，能促进棉花植株的自身修复。

2.2 不同处理下的苗期棉花真叶数比较

受涝处理前至喷施不同修复剂5d后各处理的苗期棉花真叶数统计结果如表2所示。由表2可知，受涝期间，各处理的真叶数均呈上升趋势；涝后喷施修复剂，各处理的真叶数无显著差异，说明苗期棉花真叶数对涝渍胁迫没有很强的敏感性，不可作为反映棉花遭受涝渍灾害程度的直观依据。

表2 受涝处理前至喷施不同修复剂5d后各处理的苗期棉花真叶数统计

注：表中同列数据后不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)，下同。

2.3 不同处理下的苗期棉花叶绿素荧光参数值比较

不同处理条件下苗期棉花功能叶叶绿素荧光参数值统计结果如表3所示。由表3可知，棉花受涝期间，随着受涝时间的增加，不同处理条件下苗期棉花功能叶可变荧光(Fv)与最大荧光(Fm)的比值Fv/Fm以及Fv与固定荧光(Fo)的比值Fv/Fo均逐渐下降；受涝结束后(7月3日)，Fv/Fm和Fv/Fo参数值逐渐上升；喷施修复剂后第4天(7月8号)，Fv/Fm和Fv/Fo参数值继续上升，T1、T2、T3、T4处理的Fv/Fm和Fv/Fo参数值显著高于CK，而T4的2个参数值显著高于T1、T2和T3，其上升幅度最大。上述结果表明，适量喷施修复剂有利于叶片在受涝胁迫后恢复期维持较高的光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在活性和PSⅡ光化学最大效率，对作物自身的解毒愈伤有积极作用。

表3 不同处理条件下苗期棉花功能叶叶绿素荧光参数值统计

注：表中同列数据后不同大写字母表示组间差异极显著(P<0.01)，下同。

2.4 不同处理下的苗期棉花叶绿素含量比较

不同处理条件下苗期棉花功能叶叶绿素含量统计结果如表4所示。由表4可知，棉花受涝期间，随着受涝时间的增加，不同处理条件下苗期棉花叶绿素含量呈下降趋势，涝渍结束后叶绿素含量下降趋势停止且开始缓慢上升；各处理未喷施修复剂前，叶绿素含量没有明显差异；施用修复剂4d后(7月8号)叶绿素含量显著高于CK，且T4显著高于T1、T2和T3，上升幅度最大，这说明喷施修复剂有助于提高棉花涝后细胞的活力，增强其光合能力，有利于涝后修复。

表4 不同处理条件下苗期棉花功能叶叶绿素含量统计

2.5 不同处理下的苗期棉花MDA含量比较

植物器官衰老或在逆境下遭受伤害，往往发生细胞膜膜脂过氧化作用，MDA是细胞膜膜脂过氧化的最终分解产物，能够强烈地与细胞内各种成分发生反应，从而造成酶和细胞膜的严重损伤，其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度，MDA含量增加，表明细胞膜受伤害程度加大。不同处理条件下苗期棉花功能叶MDA含量统计结果如表5所示。由表5可知，随着受涝时间的增加，MDA含量逐渐增加，说明棉花植株受到逆境胁迫；受涝结束后，各处理的MDA含量呈下降趋势；与CK相比，喷施修复剂4d后(7月8号)，T1、T2、T3、T4处理的MDA含量下降幅度较大，其中T4降幅最大，说明喷施修复剂可有效降低根细胞膜膜脂过氧化伤害，有助于加快作物从涝渍逆境中恢复生长。

表5 不同处理条件下苗期棉花功能叶MDA含量统计

2.6 不同处理下的棉花“三桃”数比较

棉花“三桃”是指棉花的伏前桃、伏桃和秋桃，是衡量棉花产量的重要指标。由于前期受涝结束于7月1日，棉花植株在7月中旬处于恢复期，棉花无伏前桃，仅就棉花伏桃与秋桃数进行对比分析。从图2和图3可以看出，同等受涝条件下，与CK相比，T1、T2、T3、T4处理的伏桃、秋桃数明显增多，说明施用适量修复剂可以很好地减缓土壤水分过多对棉花造成的伤害，增加棉花伏桃和秋桃数，且秋桃数的增加更为明显。

图2 不同处理条件下的棉花伏桃数

图3 不同处理条件下的棉花秋桃数

2.7 不同处理下的棉花产量比较

不同处理条件下的棉花产量如图4所示。由图4可知，与CK相比，T1、T2、T3、T4各处理的产量均有增加，尤其是T4处理的表现较为突出，这说明涝后棉花喷施修复剂有助于增加棉花产量。

3 讨论与结论

图4 不同处理条件下的棉花产量

1)生长量是植物受涝胁迫后综合反应的一种体现，可作为反映植物胁迫耐受性时的常用指标。受涝胁迫后，植物最显著和最常见的变化是其生长受到抑制。本研究发现，棉花苗期受涝后，肥料尿素和磷酸二氢钾分别配合芸苔素内酯、复硝酚钠、胺鲜脂和脱落酸同时施用，均能缓解涝渍胁迫对棉花幼苗生长的抑制作用，增加棉花株高、伏桃和秋桃数以及产量，这与前人研究结果[8]基本一致，其中添加脱落酸的修复剂能明显减轻苗期棉花因受涝而造成的伤害，这可能与其改善植物相应的生理活动有关。

2)叶绿素含量是衡量植物是否受到逆境胁迫的指标之一。有研究认为，叶绿素合成受到抑制是逆境胁迫抑制植物光合作用的首要步骤[9]。本研究发现，喷施修复剂后，棉花叶绿素含量和光合能力较不喷施修复剂的对照均有所增加，其中添加有脱落酸的修复剂的效果更为突出，这可能与脱落酸促进植物生长的作用有关[10]。

3)叶绿素荧光动力学技术广泛应用于测定叶片光合作用指标，可直接反映植物光合作用的内在特征，使用该技术可以更方便地分析逆境下光合作用的反应机理[11]。在正常条件下，植物荧光参数值在一定范围内相对稳定。受到逆境胁迫时，植物叶绿素Fv/Fm和Fv/Fo参数值均下降，表明PSⅡ潜在活性中心受到损伤，光化学效率降低，抑制了光合作用的原初反应，光合电子传递过程也受到影响，光合作用的能量来源受阻[12]。本研究发现，适量喷施修复剂有利于苗期棉花叶片在受涝胁迫后期维持较高的PSⅡ潜在活性和PSⅡ光化学最大效率，对作物自身的愈伤和恢复正常生长有积极作用，其中添加有脱落酸的修复剂的效果更为突出。