4种植物生长调节剂对棉花生长发育、光合特性及产量的影响

金 嵘，李 进，梁 晶，周小云，张军高，张雪颖，曾筱凡，李珊珊，高文伟，雷 斌

(1.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆农业科学院核技术生物技术研究所/农业农村部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室/新疆作物化学调控工程技术研究中心，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】2019年新疆棉花种植面积为254.05×104hm2，总产为5.002×106t，分别占全国棉花种植面积和总产的76.0%和84.9%[1]。常年连作造成病虫害呈现多发、频发和重发的态势，不同生育期遭遇盐碱、低温、高温或干旱等多种逆境胁迫，严重制约了棉花高效生产[2-5]。化学调控技术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长调节剂来调控作物生长发育进程，促进生殖生长，增强光合作用，提高作物抗逆性，增加产量及改善品质[6-8]，与传统农艺结合，能达到事半功倍效果和提高农药利用效率。【前人研究进展】罗树凯等[9]研究表明，在棉花生长期喷施5%氨基寡糖素能促进棉花株高、茎粗、真叶数等生长量。宋妮等[10]发现喷施艾氟迪(AFD)和缩节胺(DPC)能显著增加叶片叶绿素含量，对棉蕾开花成铃有显著促进作用。史亚辉等[11]试验发现，氟节胺与DPC复配使用能优化棉花群体结构，塑造棉花株型。段鹏飞等[12]研究发现DPC与N-二乙氨基乙基己酸酯(DTA-6)复配可以增加叶绿素含量和光合速率，延长光合时间。李鹏兵等[13-14]研究发现，棉花打顶前后喷施α-氨基异丁酸(AIB)和硝酸银(AgNO3)均能增加叶片SPAD值、现蕾数和铃数，促进同化物向生殖器官转化，此外在蕾铃期叶面喷施30.0 mg/L 6-BA可以增加棉花成铃数和铃重，提高籽棉产量。阿力木江·克来木等[15]研究发现，盛花期喷施辛酸甲酯、萘乙酸钠、复硝酚钠、调环酸钙和6-BA等外源物质可以有效提高叶绿素含量，增加成铃数、铃重及纤维长度，辛酸甲酯效果最佳。【本研究切入点】现阶段棉花化控产品应用研究时期主要在花铃期，研究内容多为株型塑造、保花保铃及产量方面，关于苗期喷施植物生长调节剂对棉花营养生长与生殖生长、光合特性和产量的研究相对较少。研究4种植物生长调节剂对棉花生长发育、光合特性及产量的影响。【拟解决的关键问题】研究以萘乙酸钠(NAA-Na)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)、24-表油菜素内酯(EBR)和脱落酸(ABA)为供试植物生长调节剂，分析4种植物生长调节剂对棉花苗期生长发育、叶片光合特性及籽棉产量的影响，评价其对棉花的促生增产效果，为农药减施、棉花抗逆减灾提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试棉花品种为新陆早78号，新疆金丰源种业股份有限公司提供；供试植物生长调节剂为萘乙酸钠(HPLC≥95%)、6-苄氨基嘌呤(高纯，99%)、24-表油菜素内酯(高纯，92%)和脱落酸(精制级，99%)，购于上海源叶生物科技有限公司。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

2020年在新疆昌吉州玛纳斯县广东地乡苇坝村(44°20′N、86°20′E)进行。试验地前茬作物为棉花，地势平坦、肥力均匀。2019年10月棉花收获后基施磷酸二铵225 kg/hm2犁地，2020年4月16日整地，施用新洋丰微生物菌肥600 kg/hm2(湖北新洋丰肥业股份有限公司，成分：有效活菌数≥5.0×108/g，有机质≥45%，N+P2O5+K2O≥5%)。4月20日精量播种，机采棉模式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，试验区水肥栽培管理、病虫害防治与常规措施一致。

分别于棉花幼苗2叶期(5月27日)、4叶期(6月3日)10:00时采用背负式电动喷雾器(型号：3WBD-16型)对棉花茎叶喷雾。植物生长调节剂处理为NAA-Na、6-BA、EBR和ABA，浓度参考李进等[16]在棉花中确定的最适浓度(10.0 mg/L NAA-Na、2.0 mg/L 6-BA、0.2 mg/L EBR和0.5 mg/L ABA)，以清水为空白对照(CK)，每个处理喷液量均为450 L/hm2，药剂处理和空白对照面积约为0.1 hm2(3膜)，随机排列，重复3次。

1.2.2 指标测定1.2.2.1 形态指标

每处理选取代表性3点，每点10株，挂牌标记棉花植株，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调查记录各处理标记棉花植株的株高、茎粗、叶片数和蕾数。

1.2.2.2 叶片SPAD值和光合参数

每处理选取代表性3点，每点5株，挂牌标记棉花幼苗第4片真叶，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型手持式叶绿素仪测定各处理标记棉花第4片真叶的SPAD值，每片真叶测量10个点，取平均值作为该叶片SPAD值。11:00～13:30采用LI-6400XT便携式光合仪(LI-COR, USA, 使用内置红蓝光源, 光强设置为1 800 μmol/(m2·s))测定各处理标记棉花第4片真叶的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)。

1.2.2.3 产量及其构成因素

10月18日各处理选取3个点测产，每点用卷尺量取2.92 m行长(6.67 m2)，调查记录株数和有效成铃数，随机取测产点内整株棉花成铃50个以上，电子天平测定单铃重，计算籽棉产量。

1.3 数据处理

用Microsoft Excel 2010进行数据计算，SPSS Statistics 25.0软件进行方差分析(P< 0.05)，Duncan′s法进行多重比较检验，GraphPad Prism 7.0软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 喷施植物生长调节剂对棉花幼苗形态指标的影响

研究表明，各处理棉花幼苗株高、茎粗、叶片数和蕾数随生育进程呈增加趋势，喷施植物生长调节剂处理的株高、茎粗、叶片数和蕾数日增长量高于喷施清水(CK)。各处理棉花幼苗株高增加28.1～37.4 cm，日增长量在0.96～2.78 cm/d，且5～10 d时日增长量均最大；喷施0～5 d时除ABA外其他植物生长调节剂处理日增长量高于CK，喷施5～10 d时6-BA和EBR处理日增长量高于CK，喷施10～20 d时各植物生长调节剂处理日增长量均高于CK。

各处理棉花幼苗茎粗增加2.39～4.21 mm，日增长量在0.06～0.44 mm/d，其中NAA-Na和6-BA在0～5 d时日增长量均最大，而EBR、ABA和CK在5～10 d时日增长量均最大；喷施0～5 d和10～ 20 d时除ABA外其他植物生长调节剂处理日增长量高于CK，喷施5～10 d时各植物生长调节剂处理日增长量均高于CK。

各处理棉花幼苗叶片数增加5.15～7.35片，日增长量在0.15～0.58片/d，且5～10 d时日增长量均最大；喷施0～5 d和5～10 d时除ABA外其他植物生长调节剂处理日增长量高于CK，喷施10～20 d时除EBR外其他植物生长调节剂处理日增长量高于CK。

各处理棉花幼苗蕾数增加8.4～12.1个，日增长量在0.14～0.86个/d，且10～20 d时日增长量均最大；喷施0～5 d时除ABA外其他植物生长调节剂处理日增长量高于CK，喷施5～10 d和10～20 d时各植物生长调节剂处理日增长量均高于CK。喷施植物生长调节剂可以促进棉花生长发育，加快棉花由营养生长向生殖生长转化。图1

图1 不同植物生长调节剂下棉花幼苗形态指标变化

2.2 喷施植物生长调节剂对棉花叶片SPAD值变化

研究表明，棉花叶片SPAD值随着生育进程呈先增加后不变趋势，在6月13日前后SPAD值维持在较高水平。在6月3日(喷施0 d)时各处理棉花幼苗叶片SPAD值在59.90～61.15，各处理间无显著差异；在6月8日(喷施5 d)时各植物生长调节剂处理的棉花幼苗叶片SPAD值在70.88～72.83，显著高于CK(65.62)；在6月13日(喷施10 d)时各处理棉花幼苗叶片SPAD值在69.35～71.92，各处理间无显著差异；在6月23日(喷施20 d)时各处理棉花幼苗叶片SPAD值在68.87～71.80，各处理间无显著差异。喷施植物生长调节剂可以增加棉花叶片叶绿素含量，提高叶片光合能力。图2

注：同一天数不同处理间不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同

2.3 喷施植物生长调节剂对棉花幼苗叶片光合参数的影响

研究表明，喷施植物生长调节剂对棉花幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)产生一定影响。喷施0 d时各处理Pn为19.92～22.02 μmol/(m2·s)，处理间无差异；喷施5 d时各处理Pn为(25.35～29.44) μmol/(m2·s)，EBR处理显著高于CK，NAA-Na、6-BA和ABA处理与CK差异不显著；喷施10和20 d时各处理Pn为26.20～27.55 μmol/(m2·s)和23.20～24.90 μmol/(m2·s)，处理间无差异。喷施0 d时各处理Gs为0.359 4～0.476 0 mol/(m2·s)，处理间无差异；喷施5 d时各处理Gs为0.434 5～0.913 2 mol/(m2·s)，EBR处理显著高于其他处理；喷施10和20 d时各处理Gs为0.403 3～0.453 3 mol/(m2·s)和0.328 8～0.428 3 mol/(m2·s)，处理间无差异。

喷施0～20 d时各处理Ci在151.3～197.6 μmol/mol，处理间均无差异。

喷施0 d时各处理Tr为6.346～7.256 mmol/(m2·s)，处理间无差异；喷施5 d时各处理Tr为12.91～15.42 mmol/(m2·s)，EBR处理显著高于6-BA和CK，与NAA-Na和ABA差异不显著；喷施10和20 d时各处理Tr为7.023～7.778 mmol/(m2·s)和6.510～6.877 mmol/(m2·s)，处理间无差异。图3

图3 不同植物生长调节剂下棉花幼苗叶片光合参数变化

2.4 喷施植物生长调节剂对棉花产量及其构成因素的影响

研究表明，各处理棉花收获株数在19.60×104～ 20.20×104株/hm2，处理间无差异；各处理单株成铃数在5.70～6.13个，NAA-Na和EBR处理显著高于CK，较CK增加6.32%～7.54%，6-BA和ABA处理与CK无显著差异，但较CK增加0.53%～2.46%；各处理单铃重在5.53～5.67 g，无显著差异，植物生长调节剂对单铃重无影响；各处理籽棉产量在6 330.59～6 924.98 kg/hm2，EBR处理籽棉产量显著高于CK，较CK增加9.39%，NAA-Na和6-BA处理籽棉产量与CK有差异，但差异不显著，ABA处理籽棉产量与CK无差异。植物生长调节剂通过不同程度增加棉花单株成铃数来提高籽棉产量，EBR处理增产效果最明显。表1

表1 不同植物生长调节剂下棉花籽棉产量及其构成因素变化

3 讨 论

农作物在生长发育过程中会遭受生物或非生物胁迫，合理使用植物生长调节剂可以达到防病促生的作用[17-18]。在田间试验中，喷施4种植物生长调节剂后棉花株高、茎粗和叶片数日增长量高于对照，使用植物生长调节剂能促进棉花生长发育，并且喷施10 d后植物生长调节剂处理蕾数日增长量显著高于CK，EBR处理促生作用最显著，使用植物生长调节剂能促进营养生长向生殖生长转化，与SARWAR等[6]研究结果一致。

光合作用是植物进行一切生命活动的生理代谢基础，叶片是植物光合作用的主要器官，叶绿素含量高低可以反映植物叶片生理活性、营养状况及衰老程度[19]。植物生长调节剂可以增加玉米叶片SPAD值[20-21]，促进大豆叶片光合速率、蒸腾速率及气孔导度[22]。研究发现，喷施0 d时各处理间棉花幼苗叶片SPAD值无差异，而喷施5 d时植物生长调节剂处理的棉花幼苗叶片SPAD值较CK显著增加8.02%～10.99%，且喷施10 d后各处理间棉花幼苗叶片SPAD值无显著差异，喷施植物生长调节剂5～10 d内显著增加了棉花叶片叶绿素含量，进而增加叶片生理活性和光合能力，与吴琼等[20]、周雅卓等[21]在玉米上研究结果相同。研究还发现，喷施植物生长调节剂5 d后Pn、Gs、Tr增加，Ci无显著差异，其中EBR处理的Pn、Gs、Tr显著高于CK，这与赵黎明等[22]研究结果一致。

光合作用是作物产量形成的基础，试验结果发现，各处理间棉花收获株数、单铃重无显著差异，而植物生长调节剂处理后单株成铃数较CK增加0.53%～7.54%，尤其是NAA-Na和EBR处理显著高于CK，导致EBR处理籽棉产量较CK显著增加9.39%，这与段鹏飞等[12]、李鹏兵等[13-14]研究结果一致。植物生长调节剂通过增加棉花单株成铃数来提高籽棉产量，EBR处理增产效果最明显。

4 结 论

喷施4种植物生长调节剂能增加棉花株高、茎粗、叶片数和蕾数日增长量，不同程度促进棉花生长发育，加速营养生长向生殖生长转化。喷施4种植物生长调节剂5～10 d时能显著增加棉花叶片SPAD值和光合特性，最终增加籽棉产量。EBR处理对棉花促生增产效果优于NAA-Na、6-BA和ABA。