棉花生长性状相关思考范文

河北低平原区又称黑龙港生态区,是河北省重要的粮棉产区,但气候干旱少雨,缺水严重,同时该区广泛分布有微咸水和咸水(以下统称咸水),其中西部平原区地下水矿化度为2~10g•L-1,埋深较浅,为了缓解当地水资源紧缺的局面应积极开发利用地下咸水。棉花具有较高的耐盐能力和较好的经济效益,在该区种植广泛。国内外关于棉花咸水利用的报道较多,阮明艳等研究了咸水膜下滴灌对棉花生长和产量的影响,提出低矿化度咸水灌溉对棉花生长和产量的影响不明显[1];董合忠等研究发现盐分胁迫严重影响了棉花出苗和成苗[2];Zhong和Qdir研究表明盐胁迫抑制了棉花根和地上部的生长,导致侧根的长度和数量下降,叶面积减少,茎部纤细,地上部和地下部生物量均下降,最终导致减产[3-4]。此外,研究还表明棉花不同生育期的耐盐能力差异较大,其中萌发和幼苗阶段是棉花耐盐能力最弱的阶段[5]。以往的研究表明,不同棉花品种间的耐盐性差异较大,且无一致规律[6]。本试验针对当地种植较为广泛的棉花品种———衡棉4号,研究了不同程度盐分胁迫对棉花各生育期生长及子棉产量的影响,以期得出衡棉4号的盐分敏感特性,为指导该区咸水安全利用提供参考。

1材料与方法

1.1试验区概况试验于2010年4-9月在河北省农林科学院旱作农业研究所节水农业试验站进行。该站地处河北平原中部,地势平坦,海拔在17.5~28.0m之间。四季分明,光照充足,无霜期平均188d,年均降水量500.3mm,该区土壤为轻壤质底粘潮土。

1.2试验设计试验采用筒栽土培法在防雨棚内进行。筒体为瓷质,高35cm、直径30cm,土壤采自试验站耕层土,土质为粘壤土,田间持水率为27%,风干后装桶,每桶装土26.08kg,供试土样初始含盐量为0.118%。试验通过设置5个矿化度,即1,2,3,5,7g•L-1,其中淡水(1g•L-1)为对照(CK)。于棉花生育期(苗期、蕾期、花铃期、吐絮期)分阶段对棉花进行盐分胁迫。依据以往研究结果显示,棉花苗期是其耐盐能力最弱的生育阶段,为此,试验中主要针对其它三个生育期进行盐分胁迫处理,其中苗期和非胁迫生育期全部用淡水灌溉,灌水上限为田间持水率;除吐絮后期适度干旱外,灌溉下限为田间持水率的55%~65%。试验所用不同矿化度的造墒水采用当地深层地下水掺兑NaCl配制成,其中深层地下水矿化度为1g•L-1。底肥施用量为:硫酸钾(含钾≥52%)600kg•hm-2,重过磷酸钙(含有效磷≥43%)750kg•hm-2,尿素(含N≥46.4%)150kg•hm-2,牛粪90000kg•hm-2。精选种子,晒后于4月28日播种,每筒10粒,播后覆膜,5月23日定苗。试验设置如表1。

1.3观测指标与测定方法棉花定苗后每个生育期结束时用直尺测量各处理株高和单株叶面积,叶面积采用叶长×叶宽×0.84计算得到。从蕾期开始每隔10天调查一次,生育后期分3次采摘棉花计算子棉产量。试验结束后采集棉花地上及地下生物量,洗净、烘干称重。土壤初始含盐量采用土水比1∶5测得,之后土壤含盐量通过灌水记录计算得到。

1.4备用评价指标由于使用相对指标可以消除测定项目间的固有差异,便于直接进行比较,故而本研究多采用相对指标,包括株高相对增长量(△H/H,cm•cm-1)、叶面积相对增长量(△A/A,cm2•cm-2)和相对土壤含盐量,其中△H/H(△A/A)=(处理阶段结束的株高或叶面积?处理阶段初始时的株高或叶面积)/(对照阶段结束株高或叶面积?对照阶段初始株高或叶面积)。其次还使用到3个实际调查指标(蕾花铃总数、生物量和子棉产量)作为棉花盐分胁迫评价指标,其中地上部生物量不包含叶片质量。

2结果与分析

2.1相对土壤含盐量为了明确不同盐分胁迫对棉花生长的影响,排除初始土壤含盐量和淡水中盐分因素的干扰,试验采用相对土壤含盐量表示土壤中的盐分状况,即视初始土壤含盐量为0,并令CK(1g•L-1)的灌溉水矿化度为0,则2,3,5及7g•L-1处理的相对灌溉水矿化度分别是1,2,4和6g•L-1。不同处理的相对土壤含盐量累积情况如图1所示,可以看出,花铃期处理的相对土壤含盐量最高,其次是蕾期和吐絮期,这是由于花铃期耗水量最大,即咸水灌溉量最大,可以占到全生育期的45%~65%,而蕾期和吐絮期分别只占到12%~20%和10%~20%[7]。

2.2不同盐分胁迫组合对棉花株高相对增长量的影响蕾期盐胁迫的处理间△H/H表现出差异,其中L7与CK相比,差异达到了极显著水平,与CK相比,L2,L3,L5和L7依次降低了12.5%,5.8%,21.1%和48.2%。花铃期盐胁迫条件下,淡水处理(CK和H2)的△H/H显著大于高矿化度处理(H3,H5和H7),其中H2的△H/H大于CK,说明棉花具有一定的耐盐能力,这在下文的论述中得到了验证。蕾期和花铃期盐分胁迫处理的平均△H/H(不包含CK)分别为3.124和3.129,说明蕾期盐分胁迫抑制棉花△H/H的程度稍大,其次是花铃期。按照常规的田间管理方式,试验于7月26日打顶,之后株高不再增长,因此吐絮期盐胁迫没有影响到△H/H(表2)。

2.3不同盐分胁迫组合对叶面积相对增长量的影响在盐胁迫条件下,各生育阶段的组内处理间△A/A整体上表现出显著或极显著的差异,其中蕾期和花铃期各组内处理间整体上显示出△A/A随盐分胁迫程度增大而减小的趋势,与CK相比L2,L3,L5和L7依次降低12.0%,13.6%,22.4%和45.7%,H2、H3、H5和H7分别降低17.8%,38.2%,43.0%和76.3%;而吐絮期的组内处理间,与CK相比,除T2的△A/A减少4.2%外,T3,T5和T7分别增加了1.7%,10.3%和19.4%,整体表现出△A/A随胁迫程度增加而增加的趋势。以上数据分析说明蕾期和花铃期盐分胁迫抑制了叶片的生长;而吐絮期适度盐分胁迫可以减缓叶片脱落。在灌溉水矿化度相同的条件下可以发现,花铃期处理的△A/A都小于蕾期处理和吐絮期处理,表明花铃期盐分胁迫抑制棉花叶面积生长的程度最大,其次是蕾期胁迫,最后是吐絮期(表2)。

2.4不同盐分胁迫组合对棉花蕾、花、铃总数的影响蕾花铃总数是棉花产量构成的重要阶段指标,包括前期蕾数,中期蕾、花、铃数,以及最终成铃数(9月15日止)三个阶段的指标。由于受到盐害,L5,L7和H7处理的蕾、花、铃总数在进入花铃期第10天前后就达到了最大值,随后开始下降,其中L5和L7处理的蕾、花、铃总数在是所有处理中最低;而其它10个处理的蕾花铃总数均在进入花铃期20天前后达到最大值,且在进入吐絮期后,各生育期盐分胁迫的组内处理间的成铃数差异不显著。蕾期、花铃期和吐絮期盐分胁迫处理的平均成铃数分别为12.25,14.75和17.13,说明蕾期盐分胁迫抑制棉花成铃数的程度最大,其次是花铃期,最后是吐絮期(图2)。

2.5不同盐分胁迫组合对棉花生物量和产量的影响就其生物量和产量而言,蕾期和花铃期胁迫处理呈现出相似的变化趋势:首先都对生物量产生了抑制作用,并且地上部比地下部更加敏感;其次都对子棉产量产生了抑制作用,产量随着胁迫程度的增大而减少。同时两个处理间也存在一些不同之处:其中蕾期处理的地上和地下部生物量在灌溉水矿化度达到2g•L-1时就受到抑制,而花铃期处理的地上和地下部生物量在灌溉水矿化度达到3g•L-1之后才受到抑制;蕾期、花铃期盐分胁迫处理的平均地上部生物量分别是45.6g•株-1和49.9g•株-1,平均地下部生物量各自为19.3g•株-1和17.0g•株-1,说明蕾期盐分胁迫抑制棉花地上部生物量的程度较大,而花铃期盐分胁迫抑制棉花地下部生物量的程度较大。在产量方面,蕾期、花铃期盐分胁迫处理的平均子棉产量分别是59.9g•株-1和69.3g•株-1,表明花铃期的耐盐能力大于蕾期。吐絮期胁迫处理对子棉产量和生物量未构成危害,反而表现出极小幅的增加趋势,这可能和该处理的相对土壤含盐量较低,以及与此期棉花已处于成熟期、耐盐能力增强存在密切关系(图3)。图3不同处理棉花生物量与子棉产量情况

3结论

从以上分析可知,除棉花叶面积相对增长量和地下部生物量以外,其它评价指标全部得出一致的结论,即蕾期盐分胁迫抑制棉花生长的程度最大,其次是花铃期,吐絮期最不敏感。花铃期胁迫处理的土壤含盐量最大,而实际受到抑制的程度并非最重,这是因为花铃期处理的棉花在花铃前期土壤含盐量较低时得到了充分生长,为后期奠定了物质基础,此外该期处理的棉花可能通过叶片脱落将体内过量的盐分排出体外,从而减轻了盐分对棉花其它生长指标的毒害作用[8]。综上所述,供试棉花品种在蕾期对盐分最敏感,其次是花铃期,吐絮期敏感性最低,整体上耐盐能力呈现出随着生育进程的推进而增强的趋势。因此,在利用咸水灌溉时,应尽量将低矿化度的微咸水分配到前期,并综合运用各种盐害控制技术[9],以减小盐分胁迫对棉花生长和产量的负面影响。