不同耕作方式对棉花主茎功能叶衰老生理特性的作用

　　随着转基因抗虫棉的大面积推广应用，棉花早衰现象越来越突出，已成为制约棉花产量提高和品质改善的重大障碍因素。棉花早衰一般导致产量损失10% 左右，严重时产量损失达 20% 以上。影响棉花早衰的因素较多，其中，棉田长期使用小型农机具耕作导致耕层浅薄、犁底层加厚，可能在一定程度上加重了棉花早衰的发生。关于耕作方式，前人在不同作物上进行了较多研究。可巧艳研究表明，翻耕小麦较旋耕小麦增产 11. 2%; 褚鹏飞等认为，翻耕小麦较旋耕小麦增产是因为翻耕小麦的叶片水分利用效率高于旋耕; 巨兆强等研究发现，土壤深松改善了耕层土壤的物理性状，上层土壤容重降低0. 5 g / cm3，20 ～ 40 cm 土层土壤含水量增加 6. 7%，夏玉米和冬小麦分别较旋耕处理增产 24% 和 52%，显着提升了干旱盐碱区粮食增产的能力; 郝洪波等指出，旋耕的抗除草剂夏谷品种产量在高密度和低密度下高于免耕，在中等密度下低于免耕，而旋耕的谷子杂交种和常规品种产量均低于免耕。截至目前，对不同耕作方式下有关棉花主茎功能叶某些衰老生理特性的研究尚不多见。以转 Bt 基因抗虫棉和抗虫杂交棉 2 种不同的棉花类型为试材，测定了翻耕、旋耕、铁茬 3 种耕作方式处理下棉花主茎功能叶片衰老生理指标的变化，以探讨不同耕作方式对棉花主茎功能叶衰老生理特性的影响，旨为探寻延缓棉花早衰的方法，为棉花高产优质栽培提供一定的理论依据。

　　1 材料与方法

　　试验于 2005 ～2006 年在河北省保定市河北农业大学试验地进行。耕层土壤为壤土，基础养分含量为有机 质 13. 09 g/kg、全 氮 0. 102% ( 其 中 碱 解 氮93. 74 mg / kg ) 、 速 效 磷 11. 47 mg / kg、 速 效 钾102. 41 mg /kg。前茬作物为大豆，棉花播种前施有机肥 750 kg/hm2、 磷 酸 二 铵 375 kg/hm2、 氯 化 钾225 kg / hm2和尿素 375 kg/hm2作底肥。

　　以转 Bt 基因抗虫棉品种新棉 33B 和抗虫杂交棉品种农大棉 6 号为试验材料，耕作方式均设翻耕、旋耕和铁茬 3 个处理，采取裂区设计排列，3 次重复。小 区 面 积 62 m2， 棉 花 种 植 密 度 均 为5. 25 万株 / hm2，7 月7 日追施尿素 75 kg/hm2。其他田间管理措施同常规棉田。

　　6 月 21 日 ～ 9 月 24 日，每小区选具代表性的棉株 3 株，每隔 15 d 左右取 1 次主茎功能叶 ( 打顶前取倒四叶，打顶后依次取倒三叶、倒二叶、顶叶) ，测定叶片的叶绿素、可溶性蛋白质和丙二醛 ( MDA)含量。其中，叶绿素含量测定采用改进的邹琦的方法，可溶性蛋白质含量测定参照考马斯亮蓝法，MDA 含量测定参照赵世杰的方法。利用 MicrosoftExcel 2003 软件进行数据处理及制图，利用 DPS 软件进行数据的差异显着性分析。

　　2 结果与分析

　　2. 1 不同耕作方式对棉花主茎功能叶叶绿素含量的影响

　　随着叶片的衰老，叶绿素逐渐降解，叶色变黄。叶绿素含量降低得越快，表明叶片衰老得越快。6 月21 日 ～ 9 月 24 日，参试棉花品种 3 种耕作方式处理的叶片叶绿素含量均随生育进程呈波动性下降趋势 ( 图 1 和 2) 。其中，6 月 21 日 ( 盛蕾期) 叶片叶绿素含量为第 1 个高峰，之后呈下降—升高趋势，在7 月23 日 ( 盛花期) 达到第2 个高峰后骤降，随后一直呈逐渐降低趋势，至 9 月 24 日叶片叶绿素含量仅为 6 月 21 日含量的 30%左右。

　　8 月 12 日前，3 种耕作方式处理的叶片叶绿素含量差异不显着; 之后表现出明显差异，不同耕作方式处理的叶片叶绿素含量顺序为翻耕 ＞ 旋耕 ＞ 铁茬，其中翻耕处理与铁茬处理的差异达到了显着水平。且这一规律在 2 个棉花品种上表现一致。表明翻耕延缓了叶片叶绿素的降解，使得叶片叶绿素含量在棉花生长发育中后期保持了一个较高水平，利于棉花生育中后期捕获较多光能供棉株进行光合作用，从而保证了棉株生长发育对营养物质的需求。

　　2 个品种相比较，在棉花生育中后期农大棉 6 号的叶片叶绿素含量 ＞ 新棉 33B，表明农大棉 6 号叶片叶绿素的降解速度慢于新棉 33B。从叶片叶绿素含量指标看，棉花杂交种在延缓主茎功能叶衰老上表现出优势。
　　
　　2. 2 不同耕作方式对棉花主茎功能叶蛋白质含量的影响

　　蛋白质水解是叶片衰老的主要反应之一。6 月21 日 ～ 9 月 24 日，参试棉花品种 3 种耕作方式处理的叶片可溶性蛋白质含量大体均呈下降趋势( 图 3 和 4) 。其中，6 月 21 日 ( 盛蕾期) 叶片蛋白质含量最高，之后呈下降—升高趋势，在 7 月 23 日( 盛花期) 达到第2 个高峰后骤降，到8 月12 日后一直呈缓慢降低趋势。可见，在棉花生长发育过程中的重要转变时期，其主茎功能叶可溶性蛋白质含量上升，利于满足旺盛的生殖生长对营养物质的需求，为棉花高产优质提供了较好保障。

　　盛花期 ( 7 月 23 日) 前，3 种耕作方式处理的叶片蛋白质含量差异不显着; 之后差异逐渐加大，不同耕作方式处理的叶片蛋白质含量顺序为翻耕 ＞ 旋耕＞ 铁茬，其中从 8 月 12 日开始翻耕处理与铁茬处理的差异达到了显着水平。且这一规律在 2 个棉花品种上表现一致。表明翻耕有效延缓了叶片可溶性蛋白质的降解，使得叶片蛋白质含量在棉花生长发育中后期保持了一个较高水平，利于棉花生育中后期叶片维持较高的生理功能。

　　2 个品种相比较，在棉花生育中后期农大棉 6 号的叶片蛋白质含量 ＞ 新棉 33B，表明农大棉 6 号叶片蛋白质的降解速度慢于新棉 33B。从叶片蛋白质含量指标看，棉花杂交种在延缓主茎功能叶衰老上表现出优势。
　　
　　2. 3 不同耕作方式对棉花主茎功能叶 MDA 含量的影响
　　
　　丙二醛是反映膜质过氧化程度的重要指标，在衰老过程中不断积累。离体状态下 MDA 含量也随衰老的加深而上升。6 月 21 日 ～9 月 24 日，参试棉花品种 3 种耕作方式处理的叶片 MDA 含量大体均呈上升趋势 ( 图 5 和 6) 。其中，6 月 21 日 ( 盛蕾期) 叶片 MDA 含量最低，之后呈快速上升趋势，在 7 月23 日 ( 盛花期) 达到小高峰后缓慢下降，到 8 月24 日后一直呈快速上升趋势。

　　8 月 12 日前，3 种耕作方式处理的叶片 MDA 含量差异不显着; 之后差异逐渐加大，不同耕作方式处理的叶片 MDA 含量顺序为翻耕 ＜ 旋耕 ＜ 铁茬，其中从 8 月 24 日开始不同耕作方式处理的差异均达到了显着水平。且这一规律在 2 个棉花品种上表现一致。

　　表明翻耕有效降低了叶片的 MDA 含量，使得叶片在棉花生长发育中后期保持了一个较高的活性氧清除能力，叶片衰老程度最轻; 而采用铁茬方式栽培的棉花，在生长中后期其叶片 MDA 积累水平最高，叶片衰老程度最重。

　　2 个品种相比较，农大棉 6 号的叶片 MDA 含量始终 ＜ 新棉 33B，表明农大棉 6 号清除活性氧的能力高于新棉 33B。从叶片 MDA 含量指标看，棉花杂交种在延缓主茎功能叶衰老上表现出优势。
　　
　　3 结论与讨论
　　
　　郑亭等研究表明，翻耕小麦的叶片叶绿素含量较免耕略有提高; 刘武仁等在玉米上的研究显示，翻耕处理的叶片叶绿素含量和可溶性蛋白质含量均高于免耕处理，MDA 含量低于免耕处理; 而王维等研究发现，免耕小麦的叶片叶绿素含量高于翻耕; 房清龙等研究指出，保护性耕作的小麦旗叶叶绿素含量以免耕最高，旋耕次之，深耕最低。本研究结果显示，不同耕作方式棉花主茎功能叶的叶绿素和可溶性蛋白质含量顺序均为翻耕 ＞ 旋耕 ＞ 铁茬，MDA 含量顺序为翻耕 ＜ 旋耕 ＜ 铁茬，与郑亭等和刘武仁等的研究结果相似，原因可能是翻耕较旋耕和铁茬加深了土壤耕作层的厚度，打破了常年传统耕作形成的犁底层，改善了土壤部分物理化学性状，为棉花生长发育创造了良好的土壤环境条件，从而促进棉株根系和茎叶的生长发育，利于延缓棉株衰老。

　　本研究条件下，翻耕处理的棉花主茎功能叶在棉花生长发育中后期能维持一个相对较高的叶绿素和可溶性蛋白质含量水平，较低的 MDA 含量，叶片衰老程度最轻，有效延缓了棉花衰老。翻耕是棉花栽培管理中适宜的耕作方式。

　　参考文献:

　　［1］ Wright P R. Premature senescence of cotton ( Gossypium hir-sutum L. ) ! predominantly a potassium disorder caused byan imbalance of source and sink ［J］． Plant and Soil，1999，211 ( 2) : 231 － 239.
　　［2］ 可巧艳 . 耕种方式对小麦产量的影响 ［J］． 河北农业科学，2013，17 ( 6) : 16 －18.
　　［3］ 褚鹏飞，于振文，王 东，张永丽 . 耕作方式对小麦耗水特性和籽粒产量的影响 ［J］． 中国农业科学，2010，43 ( 19) : 3954 － 3964.
　　［4］ 巨兆强，刘小京 . 干旱盐碱区耕作方式改变对土壤性状和作 物 产 量 的 影 响 ［J］． 河 北 农 业 科 学，2012，16 ( 7) : 6 － 10.