新疆滴灌棉花打頂后激素分布動態與響應特征研究

吐爾遜江·買買提，阿塔吾拉，郭江平，梁亞軍，艾先濤， 龔兆龍，鄭巨云，田長彥

(1.中國科學院新疆生態與地理研究所，烏魯木齊 830011；2.中國科學院研究生院，北京100049；3.新疆農科院經濟作物研究所，烏魯木齊 830091；4.新疆農業科學院農產品貯藏加工研究所，烏魯木齊 830091)

新疆滴灌棉花打頂后激素分布動態與響應特征研究

吐爾遜江·買買提1，2，3，阿塔吾拉4，郭江平3，梁亞軍3，艾先濤3， 龔兆龍3，鄭巨云3，田長彥1

(1.中國科學院新疆生態與地理研究所，烏魯木齊 830011；2.中國科學院研究生院，北京100049；3.新疆農科院經濟作物研究所，烏魯木齊 830091；4.新疆農業科學院農產品貯藏加工研究所，烏魯木齊 830091)

【目的】研究南疆滴灌棉花打頂后，對不同棉花品種根系性狀和地上部器官發育以及5種激素分布的影響。揭示不同棉花品種滴灌棉栽培條件下花打頂后植株生長發育規律，激素分布差異；為南疆滴灌棉花高產、超高產栽培棉花全程動態量化調控栽培技術提供科學依據。【方法】選擇新陸中42號作為試驗品種，在南疆地區采用滴灌技術種植并打頂方法。【結果】(1)處理后6和12 h、第30 d打頂的根尖生長素(IAA)含量比不打頂分別增加3.9、4.7和28.63 ng/mL；根尖乙烯含量(ETH)不打頂處理的始終高于打頂處理，處理后3 h，打頂的根尖乙烯量沒有明顯變化，不打頂的根尖乙烯量上升47 ng/mL；處理后30 d打頂的根尖乙烯量下降72.99 ng/mL，不打的根尖乙烯量上升70.95 ng/mL；處理后3 h打頂的根尖和倒四葉細胞分裂素含量(CTK)下降，不打頂的根尖和倒四葉細胞分裂素含量分別上升1.7和0.5 μg/L；處理后3 h打頂的根尖脫落酸含量(ABA)下降0.1 μg/L，而不打頂的根尖脫落酸含量(ABA)沒有明顯變化；處理后6 h打頂的根尖脫落酸含量下降0.3 μg/L，不打頂的根尖脫落酸含量；升1 μg/L；處理后3、6和12 h、30 d打頂和不打頂的根尖和倒四葉赤霉素(GA)含量差異沒有明顯規律性。(2)處理后3、6和12 h、30 d打頂和不打頂的頂部和倒四葉生長素(IAA)含量差異沒有明顯規律性。處理后6 h，打頂的頂部乙烯量(ETH)上升154 ng/mL，不打頂的下降43 ng/mL；倒四葉乙烯含量(ETH)打頂的始終高于不打頂處理；處理后3、6和12 h、30 d打頂和不打頂的頂部和倒四葉生長素(CTK)含量差異沒有明顯規律性；處理后3和6 h打頂的頂部和倒四葉脫落酸含量(ABA)高于不打頂處理，處理后6 h打頂的倒四葉脫落酸含量上升27.4 μg/L，不打頂處理的下降29.1 μg/L；處理后3 h打頂的頂部赤霉素含量(GA)下降16.8 pmol/L，而不打頂的沒有下降，不打頂的頂部赤霉素含量(GA)始終明顯高于打頂處理。(3)植株農藝性狀、產量、品質以及N、P、K養分的分布有一定的響應。【結論】棉花打頂有利于降低抑制性激素水平，有利于葉片葉綠素含量的提高，促進植物的生長發育，有助于提高產量而對品質無明顯影響。

滴灌棉花；打頂；激素分布；響應特征；動態變化

0 引 言

【研究意義】棉花栽培打頂處理，是減輕病蟲危害、提高棉花產量的重要技術措施之一。但是打頂后隨著頂端優勢的喪失改變了作物的生長中心和物質交換中心，誘發植株生理生化方面發生一系列的與之相對應的改變。合理開展棉花打頂栽培技術是提高棉花產量和質量的重要手段之一。【前人研究進展】國外在棉花栽培中有采用打頂處理(人工和機械打頂)減輕病蟲危害、提高棉花產量的相關報道[1-2]。國內學者主要圍繞打頂后棉花激素變化特征、棉花內源激素的變化與早衰的關系、棉花打頂對激素的影響與養分吸收變化研究[3-10]，打頂次數[11-13]，打頂對棉花產量構成因子的影響[14]，棉花打頂對光合速率的影響[13,15]，打頂對作物內源激素及礦質養分的影研究[15]，打頂對棉株根系和葉片內源激素[15]等方面開展研究。【本研究切入點】根據作物的生長發育特性、產量構成因素，適時適度打頂，才能達到增產目的，否則，打頂的效果會適得其反引起棉花早衰。研究打頂后南疆滴灌棉花不同棉花品種根系性狀和地上部器官發育以及5種激素分布的影響。【擬解決的關鍵問題】以新陸中42號作為試驗對象，連續測定在滴灌棉栽培條件下打頂后棉花激素分布數據，分析打頂對棉花生長發育影響規律，為南疆滴灌棉花高產、超高產栽培棉花全程動態量化調控栽培技術提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

2013～2014年，試驗在新疆農科院庫車陸地棉試驗站進行，新陸中42號屬中早熟品種，適合在南疆部分棉區種植，具有超高產特性，在南疆滴灌栽培條件下皮棉4 000 kg/hm2以上超高產潛力。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

設計打頂和不打頂兩處理，每處理種兩行，采用145 cm地膜，寬窄膜下滴灌(30+60+30) cm×10 cm，一膜四行，小區長20 m，一膜兩帶配置膜式，2013年和2014年均是4月18日播種、7月15日人工打頂處理，灌溉施肥采用膜下滴灌棉田常規田間管理施肥灌溉方式。

1.2.2 調查項目

采用框栽法栽培，人工挖根法研究棉花根系生長發育動態。并采取定點定株掛牌測定，每點取10株，每處理調查2點，共16個調查點，每個點內，中、外各選5株，每3 d一次進行全程測試調查。各生育期調查包括株高、葉齡、現蕾量、花、果枝、果節、成鈴強度、蕾鈴脫落的時空等發育動態。

棉花打頂后的7月16日、17日、9月17日棉花的根部、倒四葉、頂部、蕾鈴等四個部位分別取樣ELISA法測定激素。

2 結果與分析

2.1打頂后棉花不同部位激素分布變化(表1，圖1)

2.1.1 打頂后棉花生長素變化

2.1.1.1 根部

打頂后3 h，打頂根尖生長素含量下降0.5 ng/mL，而不打頂根尖生長素含量沒有明顯變化；處理后6 h打頂生長素含量增加3.9 ng/mL，不打頂處理的增加3.4 ng/mL；處理后12 h，打頂處理的根尖生長素含量增加4.7 ng/mL，不打頂處理的下降55.5 ng/mL；處理后30 d，打頂處理根尖生長素含量增加28.63 ng/mL，不打頂處理的根尖生長素含量增加15.59 ng/mL；打頂處理根尖生長素含量高于不打頂處理。

2.1.1.2 頂部

打頂后3 h打頂處理頂尖生長素含量上升59.8 ng/mL，不打頂處理的上升2.5 ng/mL，打頂處理頂尖生長素含量遠高于不打頂處理；處理后6 h打頂處理頂尖生長素含量上升4.0 ng/mL，不打頂處理的下降47.2 ng/mL；處理后12 h打頂處理頂尖生長素含量沒有明顯變化，不打頂處理的頂尖生長素含量增加50.6 ng/mL；處理后30 d打頂和不打頂處理頂尖生長素含量分別下降22.95和8.51 ng/mL，生育后期打頂處理頂尖生長素下降幅度大。

2.1.1.3 葉片

打頂后3 h打頂處理生長素含量下降2.2 ng/mL，不打頂處理的增加1.9 ng/mL；處理后6 h打頂處理生長素含量上升3.5 ng/mL，不打頂處理的下降54.2 ng/mL；處理后12 h打頂處理生長素含量下降0.9 ng/mL，不打頂處理的生長素含量增加59.5 ng/mL；處理后30 d打頂和不打頂處理生長素含量分別下降7.11和8.07 ng/mL。

表1 打頂后棉花不同部位激素變化

Table 1 Hormone change statistics of different positions on topped cotton

時間Time 處理Treatment GA(pmol/L) IAA(ng/mL) ABA(μg/L) CTK(μg/L) ETH(ng/mL) 根尖Roottip 頂尖Toptip 葉Leaf 蕾鈴Budand boll 根尖Roottip 頂尖Toptip 葉Leaf 蕾鈴Budand boll 根尖Roottip 頂尖Toptip 葉Leaf 蕾鈴Budand boll 根尖Roottip 頂尖Toptip 葉Leaf 蕾鈴Budand boll 根尖Roottip 頂尖Toptip 葉Leaf 蕾鈴Budand boll 0h (08：00) 打頂85 102 85．2 75 200．5 146．4 206．2 200 126．8 131．9 168．5 131．6 43．4 41．9 42．9 43．3 589 587 397 596 不打頂77．6 75．6 81．2 77．6 201．4 200．9 202．7 201．4 125．7 103．1 167 125．7 40．8 42．7 43 42．5 577 618 534 624 3h (11：00) 打頂85 85．2 100 102．7 200 206．2 204 146．4 126．7 168．6 95．4 103 43．4 42．9 34．5 36．8 589 398 480 618 不打頂77．6 75．6 88．9 74．9 201．4 203．6 203．6 200 125．7 131．9 127．9 131．6 42．5 41．8 43．5 43．3 624 587 590 596 6h (14：00) 打頂72．6 82．5 86．1 97．7 203．9 210．2 207．5 207．9 126．4 162 122．8 91．6 43．4 43 43．5 34．7 566 552 617 537 不打頂73．2 78．6 99．4 82．2 204．8 156．4 149．3 204．4 126．7 160．6 98．8 121．8 41．9 42．8 37 43．4 391 544 615 500 12h (20：00) 打頂84．4 82．5 78．6 86．1 208．8 210．2 206．6 207．5 161．7 162 160．6 122．8 33 42．9 43．1 43．5 501 552 371 617 不打頂99．4 97．7 84．4 97．4 149．3 207．9 208．8 207．5 98．9 91．6 161．7 156．7 37 34．7 33 36．9 616 537 501 553 48h (08：00) 打頂99．4 84．4 82．5 72．5 149．3 208．8 210．2 103．9 98．9 161．7 162 126．4 37 33 42．9 43．3 615 501 552 566 不打頂99．4 75．1 97．7 82．5 149．3 208．8 207．9 210．2 98．8 120．7 91．6 162 37 33 34．7 42．9 615 501 537 552 30d (08：00) 打頂97．51 76．5 81．9 79 177．9 185．9 203．1 213．3 120．9 181．2 169．4 173 39 35 36．7 38．2 542．1 455．7 609．2 442．9 不打頂58．93 70．9 78．7 91．7 165 200．3 199．8 203．6 121．7 175．7 158 169．1 40 32．1 34．2 32．4 686 454 519．6 462 70d (08：00) 打頂73．1 76．3 87．5 211．9 180．3 185．9 176．1 172．2 178 36．9 41 35 494 430．1 458．8 不打頂73．6 79．6 78．7 163．5 175．8 196．6 175．3 173 173 35．1 28．6 40 442．9 400．6 514．8

圖1 打頂后棉花生長素變化

Fig.1 The changes of auxin on topped cotton

2.1.2 打頂后棉花赤霉素變化(圖2)

2.1.2.1 根部

處理后3 h兩個處理赤霉素含量沒有差異，同樣是85 pmol/L；處理后6 h兩個不同處理根尖赤霉素含量同樣下降，但是下降幅度不一樣。打頂處理的下降12.4 pmol/L，而不打頂處理下降4.4 pmol/L；處理后12 h打頂和不打頂處理赤霉素含量同樣上升，不打頂處理的上升幅度比打頂處理明顯高，打頂處理的上升13.8 pmol/L，不打頂處理的上升26.2 pmol/L；打頂后30 d兩個處理根尖赤霉素含量同樣下降，不打頂處理根尖赤霉素含量下降幅度明顯大于打頂處理。

2.1.2.2 頂部

處理后3 h打頂處理頂部赤霉素含量明顯下降，下降幅度16.8 pmol/L，而不打頂處理的沒有下降；處理后6 h打頂處理的赤霉素含量下降，不打頂處理的頂部赤霉素上升；處理后12 h打頂處理頂部赤霉素含量沒有明顯上升，而不打頂處理的上升11.1 pmol/L；處理后30 d，兩個處理頂部赤霉素含量同樣下降，其中打頂處理的下降7.89 pmol/L，不打頂處理的下降4.2 pmol/L。

2.1.2.3 葉片

處理后3 h兩種處理葉片赤霉素含量呈增加的趨勢，打頂處理增加14.8 pmol/L，不打頂處理增加7.7 pmol/L；處理后6 h打頂處理的葉片赤霉素含量下降13.9 pmol/L，不打頂處理葉片赤霉素含量增加10.5 pmol/L；處理后12 h兩個處理赤霉素含量不同程度的下降；處理后30 d兩個處理赤霉素含量下降。

圖2 打頂后棉花赤霉素變化

Fig.2 The changes of gibberellins on topped cotton

2.1.3 打頂后棉花細胞分裂素變化(圖3)

2.1.3.1 根部

打頂處理后3 h根尖細胞分裂素含量沒有明顯變化，不打頂處理的根尖細胞分裂素含量上升1.7 μg/L；處理后6 h打頂處理根尖細胞分裂素含量下降0.1 μg/L，不打頂處理根尖細胞分裂素含量下降0.6 μg/L；處理后12 h打頂處理的根尖細胞分裂素含量下降10.3 μg/L，不打頂處理的下降4.9 μg/L；處理后30 d打頂處理根尖細胞分裂素含量增加1.97 μg/L，不打頂處理沒有變化。

2.1.3.2 頂部

處理后3 h打頂處理頂尖細胞分裂素含量上升1 μg/L，不打頂處理下降0.9 μg/L；處理后6 h打頂處理頂尖細胞分裂素含量下降0.1 μg/L，不打頂處理的上升1 μg/L；處理后12 h，打頂處理頂尖細胞分裂素含量下降0.1 μg/L，不打頂處理的頂尖細胞分裂素含量下降8.1 μg/L；不打頂處理下降幅度大于打頂處理；處理后30 d打頂處理頂尖細胞分裂素含量上升1.99 μg/L，不打頂處理下降1.11 μg/L。

2.1.3.3 葉片

處理后3 h細胞分裂素含量下降8.4 μg/L，不打頂處理的上升0.5 μg/L；處理后6 h打頂處理細胞分裂素含量上升10 μg/L，不打頂處理的下降6.5 μg/L；處理后12 h打頂處理細胞分裂素含量下降0.4 μg/L，不打頂處理下降4 μg/L，不打頂處理下降幅度大；處理后30 d打頂和不打頂處理細胞分裂素含量分別下降6.22和0.5 μg/L；不打頂處理的下降幅度遠低于打頂處理。

圖3 打頂后棉花細胞分裂素變化

Fig.3 The changes of cytokinins on topped cotton

2.1.4 打頂后棉花脫落酸變化(圖4)

2.1.4.1 根部

根系也是植物生產脫落酸的重要器官。處理后3 h打頂處理根尖脫落酸含量下降0.1 μg/L，而不打頂處理的根尖脫落酸含量沒有明顯變化；處理后6 h打頂處理根尖脫落酸含量下降0.3 μg/L，不打頂處理根尖脫落酸含量上升1 μg/L；處理后12 h打頂處理的根尖脫落酸含量增加35.3 μg/L，不打頂處理的降低27.8 μg/L；處理后30 d打頂處理和不打頂處理根尖脫落酸含量分別增加22.02和22.81 μg/L，不打頂處理增幅大于打頂處理。

2.1.4.2 頂部

處理后3 h，打頂處理和不打頂處理頂尖脫落酸含量分別上升37和28 μg/L；打頂處理的增幅大于不打頂處理；處理后6 h打頂處理頂尖脫落酸含量下降6.6 μg/L，不打頂處理的上升28.7 μg/L；處理后12 h打頂處理頂尖脫落酸含量沒有明顯變化，不打頂處理的頂尖脫落酸含量下降69 μg/L；處理后30 d打頂和不打頂處理頂尖脫落酸含量分別上升19.53和50.01 μg/L；不打頂處理頂尖脫落酸上升幅度大。

2.1.4.3 葉片

處理后3 h，打頂處理和不打頂處理倒四葉脫落酸含量分別下降73.1和39.1 μg/L，打頂處理的下降幅度大；處理后6 h打頂處理倒四葉脫落酸含量上升27.4 μg/L，不打頂處理的下降29.1 μg/L；處理后12 h打頂處理和不打頂處理倒四葉脫落酸分別上升37.8和62.9 μg/L，不打頂處理增幅大于打頂處理；處理后30 d打頂和不打頂處理倒四葉脫落酸含量分別上升7.41和66.3 μg/L，不打頂處理的上升幅度大。

圖4 打頂后棉花脫落酸變化

Fig.4 The changes of abscisic acid on topped cotton

2.1.5 打頂后棉花乙烯變化(圖5)

2.1.5.1 根部

處理后3 h，打頂處理根尖乙烯量沒有明顯變化，不打頂處理的根尖乙烯量上升47 ng/mL；處理后6 h，打頂處理根尖乙烯含量下降23 ng/mL，不打頂處理根尖乙烯量下降233 ng/mL，不打頂處理降幅遠大于打頂處理；處理后12 h，打頂處理的根尖乙烯量下降65 ng/mL，不打頂處理的上升225 ng/mL，不打頂處理乙烯量大幅度上升；處理后30 d打頂處理根尖乙烯量下降72.99 ng/mL，不打頂處理上升70.95 ng/mL，生育后期乙烯含量不打頂的高于打頂的。

2.1.5.2 頂部

處理后3 h，打頂處理和不打頂處理頂尖乙烯量分別下降189和31 ng/mL，打頂處理乙烯含量下降遠遠大于不打頂處理；處理后6 h，打頂處理頂尖乙烯量上升154 ng/mL，不打頂處理的下降43 ng/mL；處理后12 h，打頂處理頂尖乙烯量沒有變化，不打頂處理的頂尖乙烯量下降7 ng/mL；處理后30 d打頂和不打頂處理頂尖乙烯量分別下降45.35和46.95 ng/mL，不打頂處理頂尖乙烯量大。

2.1.5.3 葉片

處理后3 h，打頂和不打頂處理葉片乙烯量分別上升83和56 ng/mL，打頂處理的上升幅度大；處理后6 h，打頂和不打頂處理倒四葉乙烯量分別上升137和25 ng/mL，打頂處理的增量大于不打頂處理；處理后12 h，打頂和不打頂處理乙烯量分別下降246和114 ng/mL，打頂處理下降量大于不打頂處理；處理后30 d打頂處理乙烯量增加57.18 ng/mL，不打頂處理的下降17.38 ng/mL。

圖5 打頂后棉花乙烯變化

Fig.5 The changes of ethylene on topped cotton

2.2 打頂后棉花植株響應特征

2.2.1 對棉花根系發育影響(表2)

2.2.1.1 根冠比

打頂后根冠比增加的趨勢，兩個處理根冠比生育前期大，生育后期根冠比下降。新陸中42號，8月6日打頂處理的根冠比15.3，不打頂處理的根冠比為13.7。9月18日打頂處理根冠比9.41，而不打頂處理的為8.7。

2.2.1.2 主根長度

不打頂處理的主根長度大于打頂處理。7月27日打頂處理的主根長度78.57 cm，而不打頂處理則79.5 cm。9月18日打頂處理的主根長度93.5 cm，而不打頂處理的94.4 cm。

2.2.1.3 側根長度和側根數

打頂處理有利于側根數和側根長度的增加。7月27日打頂處理的側根長度40.14 cm，比不打頂處理高6.01 cm，側根數打頂處理的20.14條，比不打頂處理高2.76，側根長度和側根數的優勢一直保持到9月18日。

表2 打頂后棉花根系發育變化

Table 2 The changes of topped cotton root

調查Investigation處理Treatment主根長度(cm)Mainrootlength次根長度(cm)Sub-rootlength次根數(個)Numberofsub-roots(piece)根冠比Rootshootratio7月27日27thJuly未打頂79 534 1317 3815 8打頂78 5740 1420 1414 58月6日6thAugust未打頂81 8833 8825 513 7打頂79 1439 7123 5715 38月16日16thAugust未打頂94 2533 2525 7514 6打頂9341 7530 2515 29月18日18thSeptember未打頂94 444 826 88 7打頂93 546319 41

2.2.2 對棉花地上部發育影響(表3,表4)

2.2.2.1 單株葉片數

7月27日打頂處理的單株葉片數為62.4片，不打頂處理為46.4片。9月18日打頂處理的68.3片，不打頂處理的53.4片葉。

2.2.2.2 單株葉面積

7月27日打頂處理的單株葉面積3 269 cm2，而不打頂處理的2 653 cm2。9月18日打頂處理的單株葉面積2 075 cm2，而不打頂處理的1 634 cm2。

2.2.2.3 鈴葉比

9月18日打頂處理的鈴葉比25.7，比不打頂處理高3.2。以上結果可以看出打頂處理有利于棉花經濟系數的提高。

2.2.2.4 株高

打頂處理的株高67 cm，比不打頂處理低16%，新陸中42號品種在滴灌栽培縮節胺化學調控下不打頂處理的最大株高達到80 cm。

2.2.2.5 果枝和葉枝發育

打頂處理的果枝數12.6個，而不打頂處理的14.1個，不打頂處理的單株果枝數比打頂處理分別高1.5個。葉枝數打頂處理的2個，不打頂處理的1.6個，打頂處理的葉枝數比不打頂處理高0.4個。打頂處理有利于葉枝數的增加。

2.2.2.6 蕾鈴發育和脫落

不打頂處理的總蕾鈴數40.2個，而打頂處理的39.8個，打頂處理的脫落數28個，不打頂處理的27.6個，打頂處理和不打頂處理總蕾鈴數差異0.4個，差異不是很明顯，不打頂處理的蕾鈴脫落數低于打頂處理。

2.2.2.7 果枝和葉枝成鈴數

打頂處理的果枝成鈴數9.6個，葉枝成鈴數2.2個，而不打頂處理的果枝成鈴數11.4個，葉枝成鈴數1.2個。這說明打頂處理有利于葉枝成鈴率的提高，而不打頂處理有利于果枝成鈴率的提高。

表3 打頂后棉花地上部發育變化

Table 3 The changes of overground part on topped cotton

調查Investigation處理Treatment單株葉片數(片)Numberofleavesonsingleplant(piece)單株葉面積(cm2)Singleplantleafarea(cm2)LAI鈴葉比Bollleafratio7月27日27thJuly未打頂46 426531 812 1打頂62 43269 41 515 58月6日6thAugust未打頂47 91545 3317 5打頂49 31921 92 418 58月16日16thAugust未打頂42 31425 53 318 3打頂521850 42 520 79月18日18thSeptember未打頂53 41634 372 922 5打頂68 32075 52 325 7

表4 植株生長發育指標對比

Table 4 Comparison of growth and development index on plant

處理Treatment株高(cm)Plantheight果枝數(個)Numberoffruitingbranch(piece)葉枝數(個)Numberofleafbranch(piece)總蕾鈴數(個)Totalamountofbudsandbolls(piece)脫落數(個)Numberofdropping(piece)果枝成鈴數(個)Numberofbollsetting(piece)葉枝成鈴數(個)Numberofeafsetting(piece)成鈴率Bollsettingratio(%)脫落率Droppingratio(%)未打頂Non-topping8014 11 640 227 611 41 231 368 7打頂Topping6712 6239 8289 62 229 670 4

2.2.3 對棉花光合速率和葉綠素含量(表5，圖6)

在棉花蕾期、盛蕾期、盛花期、盛鈴期和吐絮期5個生育期，選擇晴朗無云的天氣于北京時間11：00～13：00，測定棉花功能葉的葉綠素相對含量(SPAD值)和單葉光合速率(Pn)。每個品種測定30片葉，每片葉分別在主脈兩側測定2次，最終取平均值。

2.2.3.1 單葉凈光合速率(Pn)

7月17日～8月27日40 d前不打頂處理的單葉凈光合速率高于打頂處理，7月17日不打頂處理的光合速率比打頂處理高2.3 umol/(m2·s)，這個優勢一直保持到大概40 d。40 d后，不打頂處理的單葉凈光合速率比打頂處理高7.9 umol/(m2·s)，打頂后單葉光合能力受約束，原因需要進一步研究。

2.2.3.2 葉綠素含量(SPAD值)

打頂處理棉花葉片厚度比不打頂處理棉花厚，顏色比不打頂處理棉花深綠，葉綠素SPAD值始終高于不打頂處理棉花。

表5 葉綠素和單葉凈光合速率

Table 5 Chlorophyll and single leaf net photosynthetic rate (μmol/(m2·s))

圖6 光合效應變化趨勢對比

Fig.6 Comparison of photosynthetic effect shifting trend

2.2.4 對棉花產量和品質影響(表6)

2.2.4.1 霜前籽棉產量

打頂處理棉花霜前籽棉產量高于不打頂處理棉花，通過方差分析差異達到顯著和極顯著水平。

2.2.4.2 鈴重

1～3果枝鈴重打頂和不打頂處理的分別為4.8和6.5 g，不打頂處理的比打頂處理的重1.7 g；4～6果枝鈴重，不打頂處理的比打頂處理重0.6 g；7～9果枝鈴重，打頂處理的高于不打頂處理，中下部鈴重不打頂處理的高于打頂處理。打頂技術有利于棉花籽指、中下部衣分、馬指和成熟度的提高，中下部鈴纖維絨長、比強度兩個方面有不同的表現，且沒有明顯規律可循，但不利于棉花中下部鈴重的增加，。

2.2.4.3 籽指

1～9果枝鈴的籽指，打頂處理的高于不打頂處理。

2.2.4.4 衣分

1～9果枝鈴的衣分，總體上打頂處理的高于不打頂處理。

2.2.4.5 纖維絨長

1～3果枝鈴的絨長，不打頂處理的高于打頂處理，4～9果枝鈴的絨長，打頂處理的高于不打頂處理。

2.2.4.6 纖維比強度

打頂處理的高于不打頂處理。

2.2.4.7 馬指和成熟度

馬克隆值打頂處理的高于不打頂處理。

表6 棉鈴素質和品質差異

Table 6 The distinction of quality and characteristics on cotton boll

性狀Character鈴重Bollweight(g)衣分Lintpercentage(%)籽指Seedindex(g)絨長Staplelength(mm)比強度Specificstrength(cN/tex)馬克隆值Micronairevalue果枝臺位Positionoffruitingbranch1～34～67～91～34～67～91～34～67～91～34～67～91～34～67～91～34～67～9打頂Topping4 85 56 742 941 542 311 812 110 629 630 530 130 030 330 34 644 364 05未打頂Non-topping6 56 15 541 542 541 811 8119 830 828 328 129 925 730 53 714 103 80

3 討 論

3.1 植物激素及生長調節劑可分為“促進的”和“抑制的”兩類。前者包括乙烯、脫落酸、茉莉酸、水楊酸、油菜素甾醇及糖(尤其是葡萄糖)；后者包括細胞分裂素、生長素、赤霉素、多胺及一氧化氮。棉花發育的頂芽抑制側芽的生長，這種現象稱為頂端優勢。去除頂端后，則會對棉花不同器官的激素分布發生一系列的變化，從而棉花發育有不同的響應[7]。研究結果顯示，處理后3 h打頂的根尖長素、細胞分裂素含量下降、乙烯含量沒有變化、不打頂處理根尖生長素、細胞分裂素、乙烯含量上升；兩個處理根尖生長素含量與根尖全氮含量相關分析顯示打頂處理的負相關系數-0.030 6，不打頂處理的正相關0.655 1。前人的研究結果顯示自然情況下，大部分營養元素由根吸收進入植物，生長素通過調控根的發育影響營養元素的吸收，或者可以直接影響根細胞對營養的吸收和利用。此外，生長素能夠改變營養物質在植物體內的分配，在生長素含量較高的部分，獲得的營養物質越多，形成分配中心。生長素對營養物質的運輸起調控作用，如在根中生長素能調節N元素的運輸。以上結論進一步驗證了生長素含量與根系吸收氮素養分的關系。說明不打頂處理有利于根系吸收氮素養分。

兩個處理根尖細胞分裂素、乙烯含量與根尖全氮含量相關分析顯示兩個處理的細胞分裂素、乙烯含量與根尖全氮含量同樣正相關，前人研究結果在植物生長發育過程中，細胞分裂素是調控營養元素吸收、轉運、同化與代謝的主要因子之一，其中對氮、磷代謝的調控尤為重要；乙烯參與了氮對側根的調控(Tian等，2009)。研究結果與先人的研究結果相一致。

3.2 打頂后棉花激素變化響應

3.2.1 棉花打頂后植株不同部位赤霉素含量有差異而且差異達到顯著水平。處理后30 d根尖、莖尖、葉片等部位兩個處理赤霉素含量下降，蕾鈴兩個處理赤霉素含量上升。

3.2.2 棉花打頂后植株不同部位生長素含量有差異而且差異達到顯著水平。兩個處理根尖生長素含量上升，打頂處理的上升量大于不打頂處理；莖尖和葉片兩個處理生長素含量下降；蕾鈴器官打頂處理的生長素含量上升，不打頂處理的生長素含量下降。

3.2.3 打頂后根尖、頂尖、葉片等器官兩個處理細胞分裂素含量同樣下降；蕾鈴打頂處理的上升，不打頂處理的下降。

3.2.4 棉花打頂后植株不同部位脫落酸含量有差異但是差異不顯著。

3.2.5 棉花打頂后植株不同部位乙烯含量有差異，除了頂部以外其他器官差異達到顯著水平。上述趨勢說明，滴灌棉花打頂后植株不同部位的植物5種激素差異比較明顯，植株農藝性狀、產量、品質以及N、P、K養分的分布有一定的響應，因此棉花打頂有利于降低抑制性激素水平，促進植物的生長發育。

3.3 打頂后棉花植株生長發育響應

3.3.1 打頂處理有利于棉花根冠比和側根數、側根長度的增加，不利于主根長度的增加。

3.3.2 棉花打頂處理后因果枝葉片數的增加，單株葉片數和單株葉面積的增加等原因導致打頂處理的單株葉面積大于不打頂處理。

3.3.3 不打頂處理的總蕾鈴數高于打頂處理，不打頂處理的果枝蕾鈴脫落數低于打頂處理。打頂有利于葉枝成鈴率的提高，而不打頂處理有利于果枝成鈴率的提高。

3.3.4 打頂不利于棉花中下部鈴重的增加，有利于棉花籽指增加及中下部衣分、馬指和成熟度的提高，中下部鈴纖維絨長，比強度沒有明顯的規律。

3.4 打頂后棉花光合作用響應

3.4.1 兩個品種打頂處理的葉綠素含量始終明顯的高于不打頂處理，棉花打頂有利于葉片葉綠素含量的提高。

3.4.2 打頂后不打頂處理的單葉凈光合速率(Pn)高于打頂處理，打頂后光合能力受約束，原因需要進一步研究。

4 結 論

4.1 打頂處理棉花葉片厚度比不打頂處理棉花厚，顏色比不打頂處理棉花深綠，葉綠素SPAD值始終高于不打頂處理棉花，打頂有利于葉片葉綠素含量提高。

4.2 打頂處理有利于提高棉花根冠比，新陸中42號，8月6日打頂處理的根冠比15.3，不打頂處理的根冠比為13.7，9月18日打頂處理根冠比9.41，而不打頂處理的為8.7；打頂處理有利于側根數和側根長度的增加，7月27日打頂處理的側根長度40.14 cm，比不打頂處理高6.01 cm，側根數打頂處理的20.14條，比不打頂處理高2.76，側根長度和側根數的優勢一直保持到9月18日；打頂處理不利于主根長度增加，不打頂處理的主根長度大于打頂處理。7月27日打頂處理的主根長度78.57 cm，而不打頂處理則79.5 cm。9月18日打頂處理的主根長度93.5 cm，而不打頂處理的94.4 cm。

4.3 打頂有利于棉花籽指以及中下部衣分、馬指和成熟度的提高，不利于棉花中下部鈴重增加。1～3果枝鈴重打頂和不打頂處理的分別為4.8和6.5 g，不打頂處理的比打頂處理的重1.7 g；4～6果枝鈴重，不打頂處理的比打頂處理重0.6 g；7～9果枝鈴重，打頂處理的高于不打頂處理，中下部鈴重不打頂處理的高于打頂處理；對于纖維絨長、比強度沒有明顯的規律。

4.4 7月27日打頂處理的單株葉片數為62.4片，不打頂處理為46.4片。9月18日打頂處理的68.3片，不打頂處理的53.4片葉。7月27日打頂處理的單株葉面積3 269 cm2，而不打頂處理的2 653 cm2。9月18日打頂處理的單株葉面積2 075 cm2，而不打頂處理的1 634 cm2。棉花打頂處理后，因果枝葉片數、單株葉片數和單葉面積的增加等原因，打頂處理的單株葉面積大于不打頂處理

4.5 滴灌棉花打頂后，植株不同部位的植物5種激素差異比較明顯。

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ResearchonHormoneDynamicDistributionandResponsiveCharacteristicsofDripIrrigationCottonafterToppinginXinjiang

Tursunjan Maimaiti1,2,3, Atawulla4, GUO Jiang-ping3, LIANG Ya-jun3, AI Xian-tao3, GONG Zhao-long3, ZHENG Ju-yun3, TIAN Chang-yan1

(1.XinjiangInstituteofEcologyandGeography,ChineseAcademyofSciences,Urumqi830011,China; 2.GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China; 3.ResearchInstituteofEconomicCropsUrumqi830091, 4.ResearchInstituteofAgro-productsStorageandProcessing，XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China)

【Objective】 To research the influence on root characters, development of overground organ and distribution of five hormones of different varieties of topped cotton watered by drip irrigation in southern Xinjiang; To reveal the growth and development law and hormone distributional difference of cotton in different varieties after topping under the cultivation condition of drip irrigation; To provide scientific basis for high yield and ultra-high yield cultivation of Southern Xinjiang's cotton watered by drip irrigation and whole-journey dynamic quantization regulating techniques for cotton cultivation.【Method】Selecting Xinluzhong 42 as tested variety, using the technology of drip irrigation and planting topping experiment in the southern Xinjiang. 【Result】Research results: (1) The content ratio of IAA of root tip after topping for 6 hours, 12 hours and 30 days respectively increases by 3.9 ng/mL, 4.7 ng/mL, 28.63 ng/mL; the content of ETH of root tip with non-topping is always higher than that of topping, there is no obvious change in the content of ETH of root tip after topping for 3 hours, the content of ETH of root tip with non-topping increases by 47 ng/mL; the content of ETH of root tip after topping for 30 days decreases by 72.99 ng/mL, the content of ETH of root tip with non-topping increases by 70.95 ng/mL; the content of IAA of root tip and CTK of the top fourth leaf after topping for 3 hours decreases, the content of IAA of root tip and CTK of the top fourth leaf with non-topping relatively increases by 1.7 μg/L and 0.5 μg/L; the content of ABA of root tip after topping for 3 hours decreases by 0.1 μg/L, while there is no obvious change in the content of ABA of root tip with non-topping; the content of ABA of root tip after topping for 6 hours decreases by 0.3 μg/L, the content of ABA of root tip with non-topping increases by 1 μg/L; the content difference of the ETH of tip and GA of the top fourth leaf after topping for 3, 6, 12 hours and 30 days and that of non-topping shows no obvious regularity. (2) The content difference of the ETH of tip and IAA of the top fourth leaf after topping for 3, 6, 12 hours and 30 days and that of non-topping shows no obvious regularity. The content of ETH of tip after topping for 6 hours increases by 154 ng/mL, and that of non-topping decreases by 43 ng/mL; the content of ETH of the top fourth leaf after topping is always higher than that of non-topping; the content difference of the tip and CTK of the top fourth leaf after topping for 3, 6, 12 hours and 30 days and that of non-topping shows no obvious regularity; the content of the tip and ABA of the top fourth leaf after topping for 3 hours and 6 hours is higher than that of non-topping, the content of ABA of the top fourth leaf after topping for 6 hours increases by 27.4 μg/L, and that of no-topping decreases by 29.1 μg/L; the content of GA of the tip after topping for 3 hours decreases by 16.8 pmol/L, while that of non-topping does not decrease, the content of GA of the tip with non-topping is always obviously higher than that of topping. (3) The agronomic characters, yield and quality of the plants and the distribution of nutrients, such as N, P, K, have certain influence on it.【Conclusion】Cotton topping helps to reduce the inhibition of hormone levels, enhances the chlorophyll content of leaves, facilitates the growth and development of the plant, boosts production, but conducts no significant influence on quality.

drip irrigation cotton；topping；hormone distribution；responsive characteristics；dynamic change

Tian Chang-yan (1961-), male, Han, born in Shanyang County of Shaanxi Province, researcher and doctoral supervisor, research direction: soil improvement, plant nutrient and oasis farming ecological study, (E-mail) tianchy@ms.xjb.ac.cn

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.08.004

2017-05-13

自治區科技廳科研院所創新與發展專項“打頂棉花早衰機理研究”(2012024)；自治區科技廳高技術發展專項“棉花超高產群體質量調控栽培關鍵技術研究與示范”(20131110)

吐爾遜江·買買提(1972-)，男，新疆人，研究員，研究方向為棉花遺傳育種、棉花高產栽培，(E-mail)tursunjan15@126.com

田長彥(1961-)，男，陜西山陽人，研究員、博士生導師，研究方向為土壤改良，植物營養與綠洲農業生態， (E-mail)tianchy@ms.xjb.ac.cn

S562

：A

：1001-4330(2017)08-1402-12

Supported by: Special Innovation and Development Project of Scientific Research Institutions of Science & Technology Department of Xinjiang Uygur Autonomous Region (2012024) and Special High Tech Development Project of Science & Technology Department of Xinjiang Uygur Autonomous Region (20131110)