喷施高锰酸钾对棉花生理特性及产量、品质的影响

李伶俐，李 文，朱 伟，马宗斌，杨铁钢

（1.河南农业大学农学院，河南郑州450002；2.河南省农业科学院经济作物研究所，河南郑州450002）

喷施高锰酸钾对棉花生理特性及产量、品质的影响

李伶俐1，李 文1，朱 伟1，马宗斌1，杨铁钢2

（1.河南农业大学农学院，河南郑州450002；2.河南省农业科学院经济作物研究所，河南郑州450002）

为了解决棉田中后期叶片感病过早枯衰导致的棉铃质量和纤维品质下降等问题，采用大田试验，以不喷施高锰酸钾为对照（CK），从7月1日开始在棉田喷施0.1%的高锰酸钾溶液，设A（每隔10 d喷1次，至9月20日共9次）、B（每隔15 d喷1次，至9月15日共6次）、C（每隔20 d喷1次，至9月20日共5次）3个处理，研究喷施高锰酸钾对棉花生理特性、产量及品质的影响。结果表明：喷施高锰酸钾溶液均显著提高棉叶叶绿素含量、转化酶活性、光合速率、超氧化物歧酶活性和过氧化物酶活性，明显降低叶片丙二醛含量，有效缓解后期叶片细胞膜脂过氧化，延缓叶片衰老，提高叶片生理功能，进而显著提高铃质量和子棉产量，改善纤维品质，并提高了衣分和子指。其中，处理A单铃质量提高幅度最大，较对照显著提高28.9%，比处理B、C分别显著提高8.2%、19.7%；子棉产量增幅最高，比对照显著增产28.6%，比处理B、C分别显著增产9.3%、19.1%；纤维比强度显著高于对照，纤维综合品质表现最好。喷施高锰酸钾溶液各处理棉田后期生长表现棉枝紫红、叶色浓绿无病斑、桃大吐絮畅，实现了枝红叶绿吐白絮的高产优质棉田长相，且处理A增产促优效果最好。

棉花；高锰酸钾；生理特性；子棉产量；纤维品质

棉田高产长相是前期苗壮蹲实早发，中期株型健壮、青枝绿叶、蕾肥花大桃多脱落少，后期枝红叶绿吐白絮，但是，黄淮海棉区棉花生长中后期常遇到高温多雨天气，致使棉叶感病而过早枯萎衰落，表现为枝枯叶黑吐絮不畅，进而导致棉花铃质量和纤维品质下降。对此，生产上多采用喷施多菌灵、代森锌、代森锰锌等杀菌剂防治，但防效不佳。研究表明，采用高锰酸钾可以防治棉花枯萎病，连续3 a在枯萎病发生严重的棉田用高锰酸钾对棉花进行浸种加叶面喷施，无一发病株［1-2］。高锰酸钾，医药上称PP粉，是人畜通用的一种外科用药。高锰酸钾溶液具有很强的杀菌、消毒及防腐保鲜作用［3-4］。大量农业生产试验证明，用适当浓度的高锰酸钾溶液进行种子消毒、叶面喷雾和灌根，对瓜果蔬菜立枯病、早疫病、炭疽病、褐斑病、病毒病、枯萎病、软腐病、白粉病、霜霉病、根腐病等病害有非常显著的防治效果［3-13］。研究表明，用高锰酸钾溶液防治茄果类蔬菜苗期猝倒病，防治效果可达97%，明显优于多菌灵、代森锌、五氯硝基苯和敌克松等农药，同时高锰酸钾含有植物所必需的锰、钾2种营养元素，能起到促进作物生长和增产的作用，一般增产10%～20%，是一种比较理想的药肥兼用杀菌剂［3］。高锰酸钾药源丰富，成本低，各地药店均有销售，易于采购，而且使用时对人畜安全、无毒，对作物无残留、无药害，对环境无污染，是一种无公害的杀菌剂。研究表明，在河南省棉区土壤施锰肥或喷施0.1%的硫酸锰溶液均可明显提高棉花产量［14］。棉花中后期喷施高锰酸钾溶液预防茎叶病、促进生长、提高产量的效果如何，是否可以作为棉花中后期生长的常用药和肥，值得探究。为此，在棉田中后期，研究了不同间隔期连续喷施0.1%高锰酸钾溶液对棉花生理特性及产量、品质的影响，以期为实现棉田后期枝红叶绿吐白絮、桃大质优产量高提供技术途径和依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料与设计

试验于2015年在扶沟县和河南农业大学科教园区（郑州）试验地进行，土壤肥力中上等，供试棉花品种为中棉50（中国农业科学院棉花研究所提供）。

2个试验点均于5月20日直播，行距70 cm、株距25 cm，密度5.7万株/hm2。试验设置A、B、C、对照（CK）4个处理，其中处理A、B、C于7月1日开始喷施0.1%的高锰酸钾溶液：处理A每隔10 d喷1次，至9月20日共喷施9次；处理B每隔15 d喷1次，至9月15日共喷施6次；处理C每隔20 d喷1次，至9月20日共喷施5次。CK：不喷施高锰酸钾。郑州试验点各处理小区面积是4.2 m×6 m，种植6行，无重复；扶沟试验点各处理小区面积是5.6 m×7.6 m，种植8行，重复3次，随机排列。两试验点均于6月下旬追施三元复合肥（15-15-15）225 kg/hm2，7月下旬追施尿素225 kg/hm2，各处理均按同一标准施肥，统一化控管理。

1.2 生理指标测定及方法

1.2.1 转化酶活性 郑州点分别于8月24日、9月14日各处理选取3株棉株取倒4叶鲜样，放入冰盒带回实验室，随即按试验要求进行样品处理并进行分析测定。酶的提取：取1 g左右棉叶剪碎后，用预冷的蒸馏水在冰浴中研磨成匀浆，定容至100 m L，在冰箱中浸提3 h，4 000 r/m in离心15 min，上清液即为酶的粗提液。酶活性测定：吸取酶液2 m L，放入试管中，再加入pH值6.0的磷酸缓冲液5 m L及10%的蔗糖溶液1 m L，在37℃水浴锅中保温0.5 h，取出后立即按3，5-二硝基水杨酸法测定还原糖含量［14］，以煮沸酶液10 min钝化的试管为对照。

1.2.2 超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量 郑州点于9月15日各处理选取3株棉株，取倒4叶鲜样，放入冰盒带回实验室，随即按试验要求进行样品处理并进行分析测定。采用氮蓝四唑（NBT）法测定SOD活性［15］；采用愈创木酚法测定POD活性［16］；采用硫代巴比妥酸（TBA）法测定MDA含量［15］。

1.2.3 叶绿素含量（SPAD值） 郑州点分别于7月30日、8月20日和9月25日采用SPAD-502叶绿素仪直接测定叶绿素含量，每小区随机选取10株棉花植株，测定不同时期倒4叶的叶绿素含量，测定时选取叶面完整和无病害的叶片，求其平均值。

1.2.4 光合速率（Pn） 郑州点分别于8月24日、9月14日（晴朗天气）上午9：00—11：00利用Li-6400XT光合速率仪（开路式、内置红蓝光源），测定棉株倒4叶和倒3叶的光合速率，每处理连续测定5株，测定时选取叶面完整和无病害的叶片，求其平均值。

1.3 生育性状调查

扶沟点于8月30日每处理各小区连续选10株，分别调查果枝数、果节数、桃数、蕾数、花数和幼桃数，求平均值。

1.4 产量性状及测产

郑州点和扶沟点均于9月20日每小区中间行选择棉株30株，调查单株结铃数；每小区中间行选棉株10株，实收吐絮铃，测算平均单铃质量、衣分、子指；扶沟点最后小区单收计产，郑州点每处理实收中间行20株子棉，求平均单株子棉产量。

1.5 纤维品质测定

在扶沟点每小区收获2行吐絮铃轧花后取样，由河南省棉花质量检测中心采用大容量纤维检测仪参照HVICC棉花质量标准测定纤维品质。

1.6 数据统计与分析

采用DPS软件进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对棉叶转化酶活性的影响

转化酶又称蔗糖酶（β-D-呋喃果糖苷水解酶，sucrose invertase，INV），在植物体的源库组织广泛存在，它能将植物体内的主要同化产物——蔗糖不可逆地水解为葡萄糖和果糖，为细胞的可溶性糖类贮库提供可利用的六碳糖，以用于细胞壁、贮藏多糖及果聚糖的生物合成，并通过与呼吸作用偶联的氧化磷酸化产生能量，对蔗糖的利用和运输起着重要作用。因此，转化酶与植物组织的生长有密切关系，是衡量同化产物转化和利用、植物细胞代谢及生长强度的指标［17］。由图1可见，2个测定时期，喷施高锰酸钾溶液3个处理的转化酶活性均显著高于对照，但3个处理间差异不显著。可见，喷施高锰酸钾溶液后可提高棉叶同化产物的转化和利用，促进棉花生长代谢。

2.2 不同处理对棉叶叶绿素含量的影响

从各时期测定的叶绿素含量（表1）看，7月30日，喷施高锰酸钾各处理叶片叶绿素含量与对照没有显著差异，8月20和9月25日喷施高锰酸钾溶液3个处理棉叶绿素含量均显著高于对照，但3个喷施高锰酸钾溶液处理间无显著差异。

2.3 不同处理对棉叶SOD、POD活性及M DA含量的影响

由图2可见，9月15日喷施高锰酸钾溶液3个处理棉叶SOD、POD活性显著高于对照，MDA含量显著低于对照，而3个喷施高锰酸钾溶液处理间差异不显著。可见，喷施高锰酸钾溶液后棉叶保护酶活性显著提高，有效缓解了叶片后期膜脂过氧化，延缓了叶片衰老。从棉田后期棉株的外观表现来看，喷施高锰酸钾各处理的棉枝暗红、叶色浓绿无病斑、桃大吐絮畅，表现出红枝绿叶吐白絮；而对照棉枝暗褐色、叶色灰绿或枯死或大块枯斑，表现枝枯叶黑棉桃吐絮不畅。

2.4 不同处理对棉叶光合速率的影响

由图3可见，8月24日、9月14日喷施高锰酸钾溶液3个处理棉叶的光合速率均显著高于对照，但3个喷施高锰酸钾溶液处理处理间差异不显著。其中，处理A棉叶的光合速率在2个测定时期均表现最高，表明缩短喷施高锰酸钾溶液间隔时间对提高叶片光合速率更有效。

2.5 不同处理对棉株生育性状的影响

从8月30日调查结果看（表2），3个喷施高锰酸钾溶液处理与对照的果枝数、果节数、蕾数、花数和幼桃数没有显著差异，但3个喷施高锰酸钾溶液处理的单株桃数均比对照显著增加。

2.6 不同处理棉花产量构成及产量比较

由表3可见，4个处理在2个试验点的产量表现结果基本一致。就扶沟试验点看，3个喷施高锰酸钾溶液处理单铃质量均较对照显著提高，其中，处理A单铃质量最大，比对照显著提高28.9%，比处理B和处理C分别显著提高8.2%和19.7%；3个喷施高锰酸钾溶液处理单株结铃数与对照无明显差异，衣分略有提高；处理A的子指比对照显著提高，处理B、C与对照差异不显著；3个喷施高锰酸钾溶液处理子棉产量均显著高于对照，其中以处理A增产幅度大，比对照显著增产28.6%，比处理B显著增产9. 3%，比处理C显著增产19.1%。郑州试验点，不同处理间各项调查指标的差异表现与扶沟点基本相同，3个喷施高锰酸钾溶液处理的单铃质量均显著高于对照，衣分略有提高，其中处理A单铃质量最大，比对照显著增加28.4%，比处理B、C分别显著增加8.0%、19.4%；处理A、B的子指较对照显著提高，处理C与对照差异不显著；各处理单株子棉产量均显著高于对照，其中以处理A增产幅度最大，比对照显著增产31.5%，比处理B显著增产9.3%，比处理C显著增产20.8%。

2.7 不同处理对棉花纤维品质的影响

表4表明，3个喷施高锰酸钾溶液处理（A、B、C）的纤维比强度较对照显著提高，马克隆值均在正常范围，纤维长度、整齐度和纺纱均匀性指数比对照略有提高，其中，以处理A的综合品质最好，纤维比强度为31.6%。

3 结论与讨论

综合本试验结果，喷施0.1%高锰酸钾溶液各处理均显著提高棉叶叶绿素含量、转化酶活性、光合速率、SOD和POD活性，显著降低叶片MDA含量，从而有效缓解后期叶片细胞膜脂过氧化，延缓叶片衰老，提高叶片生理功能和光合速率，进而显著提高棉花单铃质量和子棉产量，改善纤维品质，并提高衣分和子指。2个试验点的产量及产量构成表现基本一致。其中扶沟点，处理A单铃质量增幅最大，比对照显著提高28.9%，比处理B、C分别显著提高8. 2%、19.7%；其子棉产量增幅最大，比对照显著增产28.6%，且比处理B、C分别显著增产9.3%、19.1%；且纤维比强度较对照显著提高，纤维综合品质表现最好。喷施高锰酸钾溶液各处理棉田后期棉枝紫红、叶色浓绿无病斑、桃大吐絮畅，实现了红枝绿叶吐白絮的高产优质棉田长相。

高锰酸钾含有作物营养必需的锰和钾元素。钾在植物体内的生理功能主要是促进叶绿素合成，改善叶绿体结构，提高CO2的同化速率，促进光合作用和光合产物运输；促进蛋白质合成，提高作物对氮素吸收和利用；参与细胞渗透调节，活化多种酶活性，增强作物的抗逆性［18-19］。锰在植物体内的生理功能主要是直接参与光合作用，调节酶活性，调节植物体内氧化还原反应，影响蛋白质、碳水化合物和脂肪代谢，提高植物抗病性［19-20］。棉花是一种需锰量较高的作物，供锰不足时表现出中等耐性，棉花缺锰会导致叶片间失绿、蕾铃脱落率高、单株结铃数减少、铃质量下降、纤维长度和拉力相对降低、病害较多［21］。研究表明，适量锰肥可提高棉花植株的根系活力，增加棉株叶片的叶绿素含量，调节棉株体内的酶活性，从而增加了棉花对营养物质的吸收、运输和代谢，提高了其对氮、磷的利用率，增加棉花的产量［22］。基于钾、锰的生理作用和高锰酸钾的防病作用，本试验对棉株喷施高锰酸钾溶液，既可以提高棉花抗病性，防治棉花茎叶枯萎病，实现棉田后期枝红叶绿吐白絮，又可以提高叶片光合速率，增强叶片生理活性，促进营养物质的吸收和运输，提高铃质量，实现棉花产量高、品质优的目标。

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Effects of Spraying Potassium Permanganate on Physiological Characteristics，Yield and Quality of Cotton

LI Lingli1，LIWen1，ZHU Wei1，MA Zongbin1，YANG Tiegang2
（1.College of Agronomy，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China；2.Economy Crop Research Institute，Henan Academ y of Agricultural Sciences，Zhengzhou 450002，China）

In order to solve the decrease of boll weight and fiber quality led by the leaf disease that is caused by the leaf premature withering in the middle and late stage of cotton field，the effects of spraying potassium permanganate on physiological characteristics and yield and quality of cotton were studied.The field experiment was executed with cotton cultivar Zhongmian 50 in 2015 with four spraying potassium permanganate treatments，including 0.1%potassium permanganate sprayed one time every ten days from July 1st to Sept.20th，amount to nine times（A），0.1%potassium permanganate sprayed one time every fifteen days from July 1st to Sept.15th，amount to six times（B），0.1%potassium permanganate sprayed one time every twenty days from July 1st to Sept.20th，amount to five times（C），and no potassium permanganate applied（CK）.The results showed that，compared with CK，app lication of potassium permanganate significantly increased the content of chlorophyll of cotton leaves，the activity of sucrose invertase（INV），photosynthetic rate，the activities of superoxide dismutase（SOD）and peroxidase（POD），significantly reduced malondialdeyde（MDA）accumulation amount in cotton leaves，effectively alleviated the lipid peroxidation ofmembrane of leaves cells in late stage，delayed leaf senescence，improved physiological functions of leaves，thus significantly increased the boll weight，seed cotton yield，lint percent and seed index，improved the fiber quality.The boll weight of treatment A was the highest，which significantly increased by28.9%，8.2%and 19.7%compared with CK，treatments B and C，respectively.The seed cotton yield of spraying potassium permanganate treatments significantly higher than CK.The seed cotton yield of treatment A was the highest，which significantly increased by 28.6%，9.3%，19.1%compared with CK，treatment B and treatment C.The fiber strength of treatment A was significantly higher than CK，and comprehensive quality of fiber was the best.Moreover，the plants of cotton spraying potassium permanganate were purp lish red stem branches，deep green leaves without disease，big bolls and good boll opening at the late growth stage，which indicated an appearance of better yield and that quality of cotton was red branches，green leaves and open-bolling white fiber.Treatment A was the best that increased production and improved the quality of cotton.

cotton；potassium permanganate；physiological characteristics；seed cotton yield；fiber quality

S562.01

A

1004-3268（2017）01-0048-05

2016-07-05

河南省棉花产业技术体系建设专项资金项目（S2013-07-G04）

李伶俐（1961-），女，河北磁县人，教授，主要从事作物栽培生理生态教学与研究工作。E-mail：ndlll@126.com