劉媛媛，林遠(yuǎn)，劉曉飛，蔡澤洲，陳媛，張祥，陳德華

（揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育點(diǎn)，江蘇 揚(yáng)州225009）

棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，是除糧食作物之外重要的農(nóng)產(chǎn)品和戰(zhàn)略物資來(lái)源[1-4]，對(duì)保障以棉花為主要原料的紡織工業(yè)健康持續(xù)發(fā)展意義重大[5-6]。 國(guó)家提出了1.2 億hm2耕地的紅線不動(dòng)搖、確保糧食供應(yīng)的要求，因此現(xiàn)階段增加棉花總產(chǎn)只能通過(guò)增加單產(chǎn)而非增加面積來(lái)實(shí)現(xiàn)。 尤其在實(shí)行一年兩熟制的長(zhǎng)江流域，只能在滿足糧食生產(chǎn)的前提下種植棉花，采用麥后或者油后移栽棉及小麥后早熟直播棉可以緩解糧棉爭(zhēng)地矛盾，但由于移栽棉很難實(shí)現(xiàn)機(jī)播及機(jī)械化采收[7-8]；而應(yīng)用小麥后直播棉種植方式更容易進(jìn)行機(jī)播機(jī)收，實(shí)現(xiàn)植棉的輕簡(jiǎn)化[9-12]，但其配套栽培技術(shù)還很不成熟。

密度、化學(xué)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是調(diào)節(jié)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的2 個(gè)關(guān)鍵因素。 適宜密度和化控措施有利于增加小麥后直播棉的產(chǎn)量[13-14]。 已有研究表明，長(zhǎng)江中下游地區(qū)密度在6 萬(wàn)株·hm－2以上可提高小麥后直播棉產(chǎn)量，密度和縮節(jié)胺配套應(yīng)用能促進(jìn)光合產(chǎn)物向棉鈴輸送，有利于集中成鈴[15-16]。 棉太金（質(zhì)量分?jǐn)?shù)27.5%胺鮮·甲哌钅翁） 是由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位共同研發(fā)的1 種新型棉花化學(xué)調(diào)節(jié)劑，不僅能解決棉花中期旺長(zhǎng)、 后期早衰的問(wèn)題，還能促進(jìn)前期弱苗的生長(zhǎng)，且它對(duì)株型的調(diào)控效果比縮節(jié)胺更好[17-21]。 適宜的密度結(jié)合棉太金化控可顯著提高小麥后直播棉的籽棉產(chǎn)量[22]，但對(duì)其成鈴特征與生理活性的影響還未見(jiàn)詳細(xì)報(bào)道。 本試驗(yàn)設(shè)置不同密度及棉太金用量，研究其對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響， 從而明確適宜長(zhǎng)江流域的密度、棉太金用量及其生理機(jī)制，為本區(qū)域棉花輕簡(jiǎn)化栽培提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2011―2012 年在揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)田進(jìn)行，采用小麥后直播方式播種，供試品種為國(guó)欣農(nóng)研會(huì)選育的短季棉品種國(guó)欣早11-1， 試驗(yàn)設(shè)置密度和棉太金用量2 個(gè)因素， 密度設(shè)7.5 萬(wàn)、9.0萬(wàn)、10.5 萬(wàn)株·hm－23 個(gè)水平， 分別以D1、D2、D3表示； 棉太金處理設(shè)0、1 170、2 340 mL·hm－23 個(gè)水平，分別以CK、T1、T2 表示，苗期（06-08）、盛蕾期（07-24）、盛花期（08-15）、盛鈴期（08-30）施用比例為1∶2∶4∶6。 具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)參考文獻(xiàn)[22]。

1.2 調(diào)查與測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.2.1 成鈴特性。 于7 月30 日、8 月15 日、8 月30 日、9 月20 日、10 月5 日進(jìn)行田間調(diào)查， 記錄成鈴數(shù)。

1.2.2 SPAD 值。 于7 月15 日、7 月30 日、8 月15 日、9 月20 日 用SPAD-502 葉 綠 素 含 量 測(cè) 定儀測(cè)定。

1.2.3 棉株功能葉生理指標(biāo)。 于7 月7 日、7 月15 日、7 月30 日、8 月15 日、9 月20 日分別取棉株功能葉（打頂之前為倒4 葉，打頂之后為倒3葉）3～5 片，用液氮速凍，備用。

可溶性總糖含量：用蒽酮比色法測(cè)定，方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[23]。

可溶性蛋白含量：用考馬斯亮藍(lán)G-250 法測(cè)定，方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[23]。

游離氨基酸總量：測(cè)定方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[24]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)方法分析

數(shù)據(jù)用SPSS 17.0 進(jìn)行處理， 用MS Excel 2003 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 密度、棉太金化控對(duì)成鈴特性的影響

2 年密度與棉太金化控試驗(yàn)結(jié)果相似， 隨著小麥后直播棉生育進(jìn)程的推進(jìn)，群體成鈴數(shù)均呈逐步增加趨勢(shì) （表1）。 不同處理間相比，D3T1、D3T2 8 月31 日成鈴數(shù)高， 如2011 年D3T1、D3T2 的8 月31 日成鈴數(shù)分別達(dá)72.1 萬(wàn)、75.4 萬(wàn)個(gè)·hm－2，顯著高于其他處理。7 月20 日―8 月31日是長(zhǎng)江流域優(yōu)質(zhì)桃（伏桃和早秋桃）形成期。 因此，高密度配合適量棉太金化控有利于小麥后直播棉鈴數(shù)的增加，特別是優(yōu)質(zhì)鈴的增加。

表1 密度和棉太金化控對(duì)群體（公頃）成鈴的影響（2011-2012 年）Table 1 Effect of density and Miantaijin chemical control on boll-setting number per hectare (2011-2012) 104

2.2 密度和棉太金化控對(duì)功能葉生理特征的影響

2.2.1 對(duì)SPAD 值的影響及SPAD 值對(duì)成鈴數(shù)的影響。表2 表明，7 月15 日以后，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，各處理的葉片SPAD 值均表現(xiàn)為逐漸上升的趨勢(shì)。 進(jìn)一步分析表明，不同棉太金處理間表現(xiàn)為T2＞T1＞CK， 說(shuō)明棉太金有利于提高SPAD 值。 但方差分析表明， 不同密度之間葉片SPAD 值無(wú)顯著差異。

表2 密度和棉太金化控對(duì)小麥后直播棉SPAD 值的影響（2012 年）Table 2 Effect of density and Miantaijin chemical control on SPAD value of direct-seeded cotton after wheat harvest (2012)

由圖1 可見(jiàn)，7 月15 日、7 月30 日、8 月15日的SPAD 值與8 月31 日的成鈴數(shù)均表現(xiàn)為開(kāi)口向下的拋物線關(guān)系，且達(dá)到極顯著水平。說(shuō)明8月15 日前保持適宜的葉綠素含量有利于優(yōu)質(zhì)桃（伏桃、早秋桃）的形成。 這可能與適宜的葉綠素含量有利于棉株保持碳氮平衡有關(guān)[25]。

圖1 不同時(shí)期測(cè)定的棉株功能葉SPAD 值與8 月31 日成鈴數(shù)關(guān)系Fig.1 The relationship between SPAD value of cotton plant functional leaves detemined at different times and boll number on August 31

2.2.2 對(duì)可溶性糖含量的影響及可溶性糖含量對(duì)成鈴數(shù)的影響。 表3 表明，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，各處理葉片可溶性糖含量均表現(xiàn)為先上升后下降再上升的趨勢(shì)，均在7 月15 日達(dá)到最大值。不同處理間相比，D3T2、D2T2、D1T2 較高。 多重比較進(jìn)一步表明， 不同棉太金處理間表現(xiàn)為T2＞T1＞CK， 說(shuō)明棉太金化控有利于增加葉片中可溶性糖含量。 不同密度間葉片可溶性糖含量無(wú)顯著差異。

表3 密度和棉太金化控對(duì)棉葉可溶性糖含量的影響（2012 年）Table 3 Effect of density and Miantaijin chemical control on soluble sugar content in cotton leaves (2012) mg·g－1

圖2 表明，7 月15 日、7 月30 日功能葉可溶性糖含量與8 月31 日的成鈴數(shù)呈顯著或極顯著開(kāi)口向下的拋物線關(guān)系。 可見(jiàn)，8 月15 日前棉株葉片保持適宜的可溶性糖含量有利于優(yōu)質(zhì)桃的形成。

圖2 不同時(shí)期測(cè)定的棉株功能葉可溶性糖含量與8 月31 日成鈴數(shù)關(guān)系Fig.2 The relationship between soluble sugar content of cotton plant functional leaves determined at different times and boll number on August 31

2.2.3 對(duì)可溶性蛋白含量的影響及可溶性蛋白含量對(duì)成鈴數(shù)的影響。 表4 表明，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，各處理葉片可溶性蛋白含量的變化趨勢(shì)與可溶性糖含量變化類似， 均在7 月30 日達(dá)到最大值。 不同棉太金處理間表現(xiàn)為T2＞T1＞CK，說(shuō)明棉太金處理有助于提高其可溶性蛋白含量。方差分析表明，不同密度間葉片中可溶性蛋白含量無(wú)顯著差異。

表4 密度和棉太金化控對(duì)棉葉可溶性蛋白含量的影響（2012 年）Table 4 Effect of density and Miantaijin chemical control on soluble protein content in cotton leaves (2012) mg·g－1

圖3 結(jié)果進(jìn)一步表明，8 月15 日前功能葉中可溶性蛋白含量與8 月31 日的成鈴數(shù)呈開(kāi)口向下的拋物線關(guān)系， 且達(dá)到顯著或極顯著水平。說(shuō)明棉株功能葉中保持適宜的可溶性蛋白含量同樣有利于棉株優(yōu)質(zhì)鈴的形成。

圖3 不同時(shí)期測(cè)定的棉株功能葉可溶性蛋白含量與8 月31 日成鈴數(shù)關(guān)系Fig.3 The relationship between soluble protein content of cotton plant functional leaves determined at different times and boll number on August 31

2.2.4 對(duì)游離氨基酸含量的影響及游離氨基酸含量對(duì)成鈴數(shù)的影響。 表5 表明，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，其主莖功能葉片中游離氨基酸呈先增加后下降再上升趨勢(shì)， 且7 月7 日至7 月30 日表現(xiàn)出快速增加的特征， 并于7 月30 日達(dá)到最大值。

表5 密度和棉太金化控對(duì)棉葉游離氨基酸含量的影響（2012 年）Table 5 Effect of density and Miantaijin chemical control on free amino acid content in cotton leaves (2012) μg·g－1

圖4 進(jìn)一步表明，8 月15 日前游離氨基酸含量與8 月31 日前的成鈴數(shù)呈顯著開(kāi)口向下的拋物線關(guān)系，且達(dá)到顯著或極顯著水平，說(shuō)明保持棉株葉片適宜的游離氨基酸含量，有利于優(yōu)質(zhì)桃的形成。

圖4 不同時(shí)間測(cè)定的棉株功能葉游離氨基酸含量與8 月31 日成鈴數(shù)關(guān)系Fig.4 The relationship between free amino acid content of cotton plant functional leaves determined at different times and boll number on August 31

綜上所述，密度和棉太金化控可顯著調(diào)節(jié)小麥后直播棉群體碳氮代謝水平， 保持葉片適宜的碳氮代謝強(qiáng)度有利于群體成鈴， 特別是優(yōu)質(zhì)桃的形成， 進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)集中成鈴和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)奠定基礎(chǔ)。

3 討論

密度和化控是棉花種植中重要的調(diào)節(jié)手段。對(duì)于傳統(tǒng)的育苗移栽棉，一般常規(guī)品種種植密度為3.0 萬(wàn)～3.75 萬(wàn)株·hm－2，生育過(guò)程中進(jìn)行4～5 次縮節(jié)胺化控， 即通過(guò)低密度和縮節(jié)胺的協(xié)調(diào)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)棉花高產(chǎn)。 但由于其成鈴期長(zhǎng)，吐絮期相應(yīng)持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，達(dá)75 d 左右，需要多次采收[9]， 這已不適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)管理技術(shù)輕簡(jiǎn)化的要求。 對(duì)適于輕簡(jiǎn)化要求的小麥后直播棉通過(guò)高密度和棉太金化控的協(xié)同應(yīng)用研究表明，雖播期大幅度推遲，但通過(guò)高密度配合棉太金應(yīng)用同樣能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)[13,17-18]。 進(jìn)一步研究表明，密度為10.5 萬(wàn)株·hm－2、 棉太金用量為1 170 mL·hm－2時(shí)，群體成鈴主要集中在8 月31 日前。 而該時(shí)段溫度、光照最有利于棉鈴發(fā)育和纖維品質(zhì)形成[26]。因此，通過(guò)高密度配合棉太金化控不但能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江流域小麥直播棉高產(chǎn)[17]，而且可為集中吐絮、一次性人工采收或機(jī)械化采收，以及實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

碳、氮生理代謝決定著棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的形成。 已有研究表明，棉花碳、氮代謝的強(qiáng)度及協(xié)調(diào)程度都可明顯調(diào)節(jié)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成[27]。 而密度和化控作為重要的調(diào)控技術(shù)，對(duì)棉花的碳、氮代謝生理均有明顯的調(diào)節(jié)作用[28]。本研究顯示，小麥后直播棉關(guān)鍵生育過(guò)程中，棉株功能葉碳代謝生理指標(biāo)（SPAD 值、可溶性糖含量）、氮代謝生理指標(biāo)（可溶性蛋白含量、游離氨基酸含量）與8 月31日的成鈴數(shù)都呈顯著或極顯著的開(kāi)口向下拋物線關(guān)系，表明將小麥后直播棉植株關(guān)鍵生育期葉片碳、氮代謝生理活性保持在適宜的范圍有利于優(yōu)質(zhì)桃（伏桃、早秋桃）的形成。 且密度為10.5 萬(wàn)株·hm－2條件下， 結(jié)合1 170 mL·hm－2棉太金化控可實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。 這與已有研究結(jié)果表明的碳、氮代謝強(qiáng)度是品種自身特性、生態(tài)條件和栽培技術(shù)措施等多種因素共同作用的結(jié)果相似[28-30]。 生長(zhǎng)后期棉葉中糖及含氮化合物含量的上升，顯然與成鈴減少，對(duì)葉片碳氮養(yǎng)分需求減少有關(guān)。 因此，小麥后直播棉種植方式下，高密度和化控技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用，有利于棉株碳氮代謝生理水平保持在適宜范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)碳氮代謝平衡，促進(jìn)棉鈴特別是優(yōu)質(zhì)桃的形成。

4 結(jié)論

在植棉密度10.5 萬(wàn)株·hm－2、1 170 mL·hm－2棉太金化控條件下，小麥后直播棉碳、氮代謝水平適宜，成鈴數(shù)多，特別是優(yōu)質(zhì)桃多，可為集中吐絮和機(jī)械化采收奠定基礎(chǔ)。