新疆滴灌棉花打顶后激素分布动态与响应特征研究

吐尔逊江·买买提，阿塔吾拉，郭江平，梁亚军，艾先涛， 龚兆龙，郑巨云，田长彦

(1.中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐 830011；2.中国科学院研究生院，北京100049；3.新疆农科院经济作物研究所，乌鲁木齐 830091；4.新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所，乌鲁木齐 830091)

新疆滴灌棉花打顶后激素分布动态与响应特征研究

吐尔逊江·买买提1，2，3，阿塔吾拉4，郭江平3，梁亚军3，艾先涛3， 龚兆龙3，郑巨云3，田长彦1

(1.中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐 830011；2.中国科学院研究生院，北京100049；3.新疆农科院经济作物研究所，乌鲁木齐 830091；4.新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所，乌鲁木齐 830091)

【目的】研究南疆滴灌棉花打顶后，对不同棉花品种根系性状和地上部器官发育以及5种激素分布的影响。揭示不同棉花品种滴灌棉栽培条件下花打顶后植株生长发育规律，激素分布差异；为南疆滴灌棉花高产、超高产栽培棉花全程动态量化调控栽培技术提供科学依据。【方法】选择新陆中42号作为试验品种，在南疆地区采用滴灌技术种植并打顶方法。【结果】(1)处理后6和12 h、第30 d打顶的根尖生长素(IAA)含量比不打顶分别增加3.9、4.7和28.63 ng/mL；根尖乙烯含量(ETH)不打顶处理的始终高于打顶处理，处理后3 h，打顶的根尖乙烯量没有明显变化，不打顶的根尖乙烯量上升47 ng/mL；处理后30 d打顶的根尖乙烯量下降72.99 ng/mL，不打的根尖乙烯量上升70.95 ng/mL；处理后3 h打顶的根尖和倒四叶细胞分裂素含量(CTK)下降，不打顶的根尖和倒四叶细胞分裂素含量分别上升1.7和0.5 μg/L；处理后3 h打顶的根尖脱落酸含量(ABA)下降0.1 μg/L，而不打顶的根尖脱落酸含量(ABA)没有明显变化；处理后6 h打顶的根尖脱落酸含量下降0.3 μg/L，不打顶的根尖脱落酸含量；升1 μg/L；处理后3、6和12 h、30 d打顶和不打顶的根尖和倒四叶赤霉素(GA)含量差异没有明显规律性。(2)处理后3、6和12 h、30 d打顶和不打顶的顶部和倒四叶生长素(IAA)含量差异没有明显规律性。处理后6 h，打顶的顶部乙烯量(ETH)上升154 ng/mL，不打顶的下降43 ng/mL；倒四叶乙烯含量(ETH)打顶的始终高于不打顶处理；处理后3、6和12 h、30 d打顶和不打顶的顶部和倒四叶生长素(CTK)含量差异没有明显规律性；处理后3和6 h打顶的顶部和倒四叶脱落酸含量(ABA)高于不打顶处理，处理后6 h打顶的倒四叶脱落酸含量上升27.4 μg/L，不打顶处理的下降29.1 μg/L；处理后3 h打顶的顶部赤霉素含量(GA)下降16.8 pmol/L，而不打顶的没有下降，不打顶的顶部赤霉素含量(GA)始终明显高于打顶处理。(3)植株农艺性状、产量、品质以及N、P、K养分的分布有一定的响应。【结论】棉花打顶有利于降低抑制性激素水平，有利于叶片叶绿素含量的提高，促进植物的生长发育，有助于提高产量而对品质无明显影响。

滴灌棉花；打顶；激素分布；响应特征；动态变化

0 引 言

【研究意义】棉花栽培打顶处理，是减轻病虫危害、提高棉花产量的重要技术措施之一。但是打顶后随着顶端优势的丧失改变了作物的生长中心和物质交换中心，诱发植株生理生化方面发生一系列的与之相对应的改变。合理开展棉花打顶栽培技术是提高棉花产量和质量的重要手段之一。【前人研究进展】国外在棉花栽培中有采用打顶处理(人工和机械打顶)减轻病虫危害、提高棉花产量的相关报道[1-2]。国内学者主要围绕打顶后棉花激素变化特征、棉花内源激素的变化与早衰的关系、棉花打顶对激素的影响与养分吸收变化研究[3-10]，打顶次数[11-13]，打顶对棉花产量构成因子的影响[14]，棉花打顶对光合速率的影响[13,15]，打顶对作物内源激素及矿质养分的影研究[15]，打顶对棉株根系和叶片内源激素[15]等方面开展研究。【本研究切入点】根据作物的生长发育特性、产量构成因素，适时适度打顶，才能达到增产目的，否则，打顶的效果会适得其反引起棉花早衰。研究打顶后南疆滴灌棉花不同棉花品种根系性状和地上部器官发育以及5种激素分布的影响。【拟解决的关键问题】以新陆中42号作为试验对象，连续测定在滴灌棉栽培条件下打顶后棉花激素分布数据，分析打顶对棉花生长发育影响规律，为南疆滴灌棉花高产、超高产栽培棉花全程动态量化调控栽培技术提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

2013～2014年，试验在新疆农科院库车陆地棉试验站进行，新陆中42号属中早熟品种，适合在南疆部分棉区种植，具有超高产特性，在南疆滴灌栽培条件下皮棉4 000 kg/hm2以上超高产潜力。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

设计打顶和不打顶两处理，每处理种两行，采用145 cm地膜，宽窄膜下滴灌(30+60+30) cm×10 cm，一膜四行，小区长20 m，一膜两带配置膜式，2013年和2014年均是4月18日播种、7月15日人工打顶处理，灌溉施肥采用膜下滴灌棉田常规田间管理施肥灌溉方式。

1.2.2 调查项目

采用框栽法栽培，人工挖根法研究棉花根系生长发育动态。并采取定点定株挂牌测定，每点取10株，每处理调查2点，共16个调查点，每个点内，中、外各选5株，每3 d一次进行全程测试调查。各生育期调查包括株高、叶龄、现蕾量、花、果枝、果节、成铃强度、蕾铃脱落的时空等发育动态。

棉花打顶后的7月16日、17日、9月17日棉花的根部、倒四叶、顶部、蕾铃等四个部位分别取样ELISA法测定激素。

2 结果与分析

2.1打顶后棉花不同部位激素分布变化(表1，图1)

2.1.1 打顶后棉花生长素变化

2.1.1.1 根部

打顶后3 h，打顶根尖生长素含量下降0.5 ng/mL，而不打顶根尖生长素含量没有明显变化；处理后6 h打顶生长素含量增加3.9 ng/mL，不打顶处理的增加3.4 ng/mL；处理后12 h，打顶处理的根尖生长素含量增加4.7 ng/mL，不打顶处理的下降55.5 ng/mL；处理后30 d，打顶处理根尖生长素含量增加28.63 ng/mL，不打顶处理的根尖生长素含量增加15.59 ng/mL；打顶处理根尖生长素含量高于不打顶处理。

2.1.1.2 顶部

打顶后3 h打顶处理顶尖生长素含量上升59.8 ng/mL，不打顶处理的上升2.5 ng/mL，打顶处理顶尖生长素含量远高于不打顶处理；处理后6 h打顶处理顶尖生长素含量上升4.0 ng/mL，不打顶处理的下降47.2 ng/mL；处理后12 h打顶处理顶尖生长素含量没有明显变化，不打顶处理的顶尖生长素含量增加50.6 ng/mL；处理后30 d打顶和不打顶处理顶尖生长素含量分别下降22.95和8.51 ng/mL，生育后期打顶处理顶尖生长素下降幅度大。

2.1.1.3 叶片

打顶后3 h打顶处理生长素含量下降2.2 ng/mL，不打顶处理的增加1.9 ng/mL；处理后6 h打顶处理生长素含量上升3.5 ng/mL，不打顶处理的下降54.2 ng/mL；处理后12 h打顶处理生长素含量下降0.9 ng/mL，不打顶处理的生长素含量增加59.5 ng/mL；处理后30 d打顶和不打顶处理生长素含量分别下降7.11和8.07 ng/mL。

表1 打顶后棉花不同部位激素变化

Table 1 Hormone change statistics of different positions on topped cotton

时间Time 处理Treatment GA(pmol/L) IAA(ng/mL) ABA(μg/L) CTK(μg/L) ETH(ng/mL) 根尖Roottip 顶尖Toptip 叶Leaf 蕾铃Budand boll 根尖Roottip 顶尖Toptip 叶Leaf 蕾铃Budand boll 根尖Roottip 顶尖Toptip 叶Leaf 蕾铃Budand boll 根尖Roottip 顶尖Toptip 叶Leaf 蕾铃Budand boll 根尖Roottip 顶尖Toptip 叶Leaf 蕾铃Budand boll 0h (08：00) 打顶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 不打顶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) 打顶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 不打顶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) 打顶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 不打顶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) 打顶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 不打顶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) 打顶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 不打顶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) 打顶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 不打顶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) 打顶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 不打顶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

图1 打顶后棉花生长素变化

Fig.1 The changes of auxin on topped cotton

2.1.2 打顶后棉花赤霉素变化(图2)

2.1.2.1 根部

处理后3 h两个处理赤霉素含量没有差异，同样是85 pmol/L；处理后6 h两个不同处理根尖赤霉素含量同样下降，但是下降幅度不一样。打顶处理的下降12.4 pmol/L，而不打顶处理下降4.4 pmol/L；处理后12 h打顶和不打顶处理赤霉素含量同样上升，不打顶处理的上升幅度比打顶处理明显高，打顶处理的上升13.8 pmol/L，不打顶处理的上升26.2 pmol/L；打顶后30 d两个处理根尖赤霉素含量同样下降，不打顶处理根尖赤霉素含量下降幅度明显大于打顶处理。

2.1.2.2 顶部

处理后3 h打顶处理顶部赤霉素含量明显下降，下降幅度16.8 pmol/L，而不打顶处理的没有下降；处理后6 h打顶处理的赤霉素含量下降，不打顶处理的顶部赤霉素上升；处理后12 h打顶处理顶部赤霉素含量没有明显上升，而不打顶处理的上升11.1 pmol/L；处理后30 d，两个处理顶部赤霉素含量同样下降，其中打顶处理的下降7.89 pmol/L，不打顶处理的下降4.2 pmol/L。

2.1.2.3 叶片

处理后3 h两种处理叶片赤霉素含量呈增加的趋势，打顶处理增加14.8 pmol/L，不打顶处理增加7.7 pmol/L；处理后6 h打顶处理的叶片赤霉素含量下降13.9 pmol/L，不打顶处理叶片赤霉素含量增加10.5 pmol/L；处理后12 h两个处理赤霉素含量不同程度的下降；处理后30 d两个处理赤霉素含量下降。

图2 打顶后棉花赤霉素变化

Fig.2 The changes of gibberellins on topped cotton

2.1.3 打顶后棉花细胞分裂素变化(图3)

2.1.3.1 根部

打顶处理后3 h根尖细胞分裂素含量没有明显变化，不打顶处理的根尖细胞分裂素含量上升1.7 μg/L；处理后6 h打顶处理根尖细胞分裂素含量下降0.1 μg/L，不打顶处理根尖细胞分裂素含量下降0.6 μg/L；处理后12 h打顶处理的根尖细胞分裂素含量下降10.3 μg/L，不打顶处理的下降4.9 μg/L；处理后30 d打顶处理根尖细胞分裂素含量增加1.97 μg/L，不打顶处理没有变化。

2.1.3.2 顶部

处理后3 h打顶处理顶尖细胞分裂素含量上升1 μg/L，不打顶处理下降0.9 μg/L；处理后6 h打顶处理顶尖细胞分裂素含量下降0.1 μg/L，不打顶处理的上升1 μg/L；处理后12 h，打顶处理顶尖细胞分裂素含量下降0.1 μg/L，不打顶处理的顶尖细胞分裂素含量下降8.1 μg/L；不打顶处理下降幅度大于打顶处理；处理后30 d打顶处理顶尖细胞分裂素含量上升1.99 μg/L，不打顶处理下降1.11 μg/L。

2.1.3.3 叶片

处理后3 h细胞分裂素含量下降8.4 μg/L，不打顶处理的上升0.5 μg/L；处理后6 h打顶处理细胞分裂素含量上升10 μg/L，不打顶处理的下降6.5 μg/L；处理后12 h打顶处理细胞分裂素含量下降0.4 μg/L，不打顶处理下降4 μg/L，不打顶处理下降幅度大；处理后30 d打顶和不打顶处理细胞分裂素含量分别下降6.22和0.5 μg/L；不打顶处理的下降幅度远低于打顶处理。

图3 打顶后棉花细胞分裂素变化

Fig.3 The changes of cytokinins on topped cotton

2.1.4 打顶后棉花脱落酸变化(图4)

2.1.4.1 根部

根系也是植物生产脱落酸的重要器官。处理后3 h打顶处理根尖脱落酸含量下降0.1 μg/L，而不打顶处理的根尖脱落酸含量没有明显变化；处理后6 h打顶处理根尖脱落酸含量下降0.3 μg/L，不打顶处理根尖脱落酸含量上升1 μg/L；处理后12 h打顶处理的根尖脱落酸含量增加35.3 μg/L，不打顶处理的降低27.8 μg/L；处理后30 d打顶处理和不打顶处理根尖脱落酸含量分别增加22.02和22.81 μg/L，不打顶处理增幅大于打顶处理。

2.1.4.2 顶部

处理后3 h，打顶处理和不打顶处理顶尖脱落酸含量分别上升37和28 μg/L；打顶处理的增幅大于不打顶处理；处理后6 h打顶处理顶尖脱落酸含量下降6.6 μg/L，不打顶处理的上升28.7 μg/L；处理后12 h打顶处理顶尖脱落酸含量没有明显变化，不打顶处理的顶尖脱落酸含量下降69 μg/L；处理后30 d打顶和不打顶处理顶尖脱落酸含量分别上升19.53和50.01 μg/L；不打顶处理顶尖脱落酸上升幅度大。

2.1.4.3 叶片

处理后3 h，打顶处理和不打顶处理倒四叶脱落酸含量分别下降73.1和39.1 μg/L，打顶处理的下降幅度大；处理后6 h打顶处理倒四叶脱落酸含量上升27.4 μg/L，不打顶处理的下降29.1 μg/L；处理后12 h打顶处理和不打顶处理倒四叶脱落酸分别上升37.8和62.9 μg/L，不打顶处理增幅大于打顶处理；处理后30 d打顶和不打顶处理倒四叶脱落酸含量分别上升7.41和66.3 μg/L，不打顶处理的上升幅度大。

图4 打顶后棉花脱落酸变化

Fig.4 The changes of abscisic acid on topped cotton

2.1.5 打顶后棉花乙烯变化(图5)

2.1.5.1 根部

处理后3 h，打顶处理根尖乙烯量没有明显变化，不打顶处理的根尖乙烯量上升47 ng/mL；处理后6 h，打顶处理根尖乙烯含量下降23 ng/mL，不打顶处理根尖乙烯量下降233 ng/mL，不打顶处理降幅远大于打顶处理；处理后12 h，打顶处理的根尖乙烯量下降65 ng/mL，不打顶处理的上升225 ng/mL，不打顶处理乙烯量大幅度上升；处理后30 d打顶处理根尖乙烯量下降72.99 ng/mL，不打顶处理上升70.95 ng/mL，生育后期乙烯含量不打顶的高于打顶的。

2.1.5.2 顶部

处理后3 h，打顶处理和不打顶处理顶尖乙烯量分别下降189和31 ng/mL，打顶处理乙烯含量下降远远大于不打顶处理；处理后6 h，打顶处理顶尖乙烯量上升154 ng/mL，不打顶处理的下降43 ng/mL；处理后12 h，打顶处理顶尖乙烯量没有变化，不打顶处理的顶尖乙烯量下降7 ng/mL；处理后30 d打顶和不打顶处理顶尖乙烯量分别下降45.35和46.95 ng/mL，不打顶处理顶尖乙烯量大。

2.1.5.3 叶片

处理后3 h，打顶和不打顶处理叶片乙烯量分别上升83和56 ng/mL，打顶处理的上升幅度大；处理后6 h，打顶和不打顶处理倒四叶乙烯量分别上升137和25 ng/mL，打顶处理的增量大于不打顶处理；处理后12 h，打顶和不打顶处理乙烯量分别下降246和114 ng/mL，打顶处理下降量大于不打顶处理；处理后30 d打顶处理乙烯量增加57.18 ng/mL，不打顶处理的下降17.38 ng/mL。

图5 打顶后棉花乙烯变化

Fig.5 The changes of ethylene on topped cotton

2.2 打顶后棉花植株响应特征

2.2.1 对棉花根系发育影响(表2)

2.2.1.1 根冠比

打顶后根冠比增加的趋势，两个处理根冠比生育前期大，生育后期根冠比下降。新陆中42号，8月6日打顶处理的根冠比15.3，不打顶处理的根冠比为13.7。9月18日打顶处理根冠比9.41，而不打顶处理的为8.7。

2.2.1.2 主根长度

不打顶处理的主根长度大于打顶处理。7月27日打顶处理的主根长度78.57 cm，而不打顶处理则79.5 cm。9月18日打顶处理的主根长度93.5 cm，而不打顶处理的94.4 cm。

2.2.1.3 侧根长度和侧根数

打顶处理有利于侧根数和侧根长度的增加。7月27日打顶处理的侧根长度40.14 cm，比不打顶处理高6.01 cm，侧根数打顶处理的20.14条，比不打顶处理高2.76，侧根长度和侧根数的优势一直保持到9月18日。

表2 打顶后棉花根系发育变化

Table 2 The changes of topped cotton root

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

2.2.2 对棉花地上部发育影响(表3,表4)

2.2.2.1 单株叶片数

7月27日打顶处理的单株叶片数为62.4片，不打顶处理为46.4片。9月18日打顶处理的68.3片，不打顶处理的53.4片叶。

2.2.2.2 单株叶面积

7月27日打顶处理的单株叶面积3 269 cm2，而不打顶处理的2 653 cm2。9月18日打顶处理的单株叶面积2 075 cm2，而不打顶处理的1 634 cm2。

2.2.2.3 铃叶比

9月18日打顶处理的铃叶比25.7，比不打顶处理高3.2。以上结果可以看出打顶处理有利于棉花经济系数的提高。

2.2.2.4 株高

打顶处理的株高67 cm，比不打顶处理低16%，新陆中42号品种在滴灌栽培缩节胺化学调控下不打顶处理的最大株高达到80 cm。

2.2.2.5 果枝和叶枝发育

打顶处理的果枝数12.6个，而不打顶处理的14.1个，不打顶处理的单株果枝数比打顶处理分别高1.5个。叶枝数打顶处理的2个，不打顶处理的1.6个，打顶处理的叶枝数比不打顶处理高0.4个。打顶处理有利于叶枝数的增加。

2.2.2.6 蕾铃发育和脱落

不打顶处理的总蕾铃数40.2个，而打顶处理的39.8个，打顶处理的脱落数28个，不打顶处理的27.6个，打顶处理和不打顶处理总蕾铃数差异0.4个，差异不是很明显，不打顶处理的蕾铃脱落数低于打顶处理。

2.2.2.7 果枝和叶枝成铃数

打顶处理的果枝成铃数9.6个，叶枝成铃数2.2个，而不打顶处理的果枝成铃数11.4个，叶枝成铃数1.2个。这说明打顶处理有利于叶枝成铃率的提高，而不打顶处理有利于果枝成铃率的提高。

表3 打顶后棉花地上部发育变化

Table 3 The changes of overground part on topped cotton

调查Investigation处理Treatment单株叶片数(片)Numberofleavesonsingleplant(piece)单株叶面积(cm2)Singleplantleafarea(cm2)LAI铃叶比Bollleafratio7月27日27thJuly未打顶46 426531 812 1打顶62 43269 41 515 58月6日6thAugust未打顶47 91545 3317 5打顶49 31921 92 418 58月16日16thAugust未打顶42 31425 53 318 3打顶521850 42 520 79月18日18thSeptember未打顶53 41634 372 922 5打顶68 32075 52 325 7

表4 植株生长发育指标对比

Table 4 Comparison of growth and development index on plant

处理Treatment株高(cm)Plantheight果枝数(个)Numberoffruitingbranch(piece)叶枝数(个)Numberofleafbranch(piece)总蕾铃数(个)Totalamountofbudsandbolls(piece)脱落数(个)Numberofdropping(piece)果枝成铃数(个)Numberofbollsetting(piece)叶枝成铃数(个)Numberofeafsetting(piece)成铃率Bollsettingratio(%)脱落率Droppingratio(%)未打顶Non-topping8014 11 640 227 611 41 231 368 7打顶Topping6712 6239 8289 62 229 670 4

2.2.3 对棉花光合速率和叶绿素含量(表5，图6)

在棉花蕾期、盛蕾期、盛花期、盛铃期和吐絮期5个生育期，选择晴朗无云的天气于北京时间11：00～13：00，测定棉花功能叶的叶绿素相对含量(SPAD值)和单叶光合速率(Pn)。每个品种测定30片叶，每片叶分别在主脉两侧测定2次，最终取平均值。

2.2.3.1 单叶净光合速率(Pn)

7月17日～8月27日40 d前不打顶处理的单叶净光合速率高于打顶处理，7月17日不打顶处理的光合速率比打顶处理高2.3 umol/(m2·s)，这个优势一直保持到大概40 d。40 d后，不打顶处理的单叶净光合速率比打顶处理高7.9 umol/(m2·s)，打顶后单叶光合能力受约束，原因需要进一步研究。

2.2.3.2 叶绿素含量(SPAD值)

打顶处理棉花叶片厚度比不打顶处理棉花厚，颜色比不打顶处理棉花深绿，叶绿素SPAD值始终高于不打顶处理棉花。

表5 叶绿素和单叶净光合速率

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

图6 光合效应变化趋势对比

Fig.6 Comparison of photosynthetic effect shifting trend

2.2.4 对棉花产量和品质影响(表6)

2.2.4.1 霜前籽棉产量

打顶处理棉花霜前籽棉产量高于不打顶处理棉花，通过方差分析差异达到显著和极显著水平。

2.2.4.2 铃重

1～3果枝铃重打顶和不打顶处理的分别为4.8和6.5 g，不打顶处理的比打顶处理的重1.7 g；4～6果枝铃重，不打顶处理的比打顶处理重0.6 g；7～9果枝铃重，打顶处理的高于不打顶处理，中下部铃重不打顶处理的高于打顶处理。打顶技术有利于棉花籽指、中下部衣分、马指和成熟度的提高，中下部铃纤维绒长、比强度两个方面有不同的表现，且没有明显规律可循，但不利于棉花中下部铃重的增加，。

2.2.4.3 籽指

1～9果枝铃的籽指，打顶处理的高于不打顶处理。

2.2.4.4 衣分

1～9果枝铃的衣分，总体上打顶处理的高于不打顶处理。

2.2.4.5 纤维绒长

1～3果枝铃的绒长，不打顶处理的高于打顶处理，4～9果枝铃的绒长，打顶处理的高于不打顶处理。

2.2.4.6 纤维比强度

打顶处理的高于不打顶处理。

2.2.4.7 马指和成熟度

马克隆值打顶处理的高于不打顶处理。

表6 棉铃素质和品质差异

Table 6 The distinction of quality and characteristics on cotton boll

性状Character铃重Bollweight(g)衣分Lintpercentage(%)籽指Seedindex(g)绒长Staplelength(mm)比强度Specificstrength(cN/tex)马克隆值Micronairevalue果枝台位Positionoffruitingbranch1～34～67～91～34～67～91～34～67～91～34～67～91～34～67～91～34～67～9打顶Topping4 85 56 742 941 542 311 812 110 629 630 530 130 030 330 34 644 364 05未打顶Non-topping6 56 15 541 542 541 811 8119 830 828 328 129 925 730 53 714 103 80

3 讨 论

3.1 植物激素及生长调节剂可分为“促进的”和“抑制的”两类。前者包括乙烯、脱落酸、茉莉酸、水杨酸、油菜素甾醇及糖(尤其是葡萄糖)；后者包括细胞分裂素、生长素、赤霉素、多胺及一氧化氮。棉花发育的顶芽抑制侧芽的生长，这种现象称为顶端优势。去除顶端后，则会对棉花不同器官的激素分布发生一系列的变化，从而棉花发育有不同的响应[7]。研究结果显示，处理后3 h打顶的根尖长素、细胞分裂素含量下降、乙烯含量没有变化、不打顶处理根尖生长素、细胞分裂素、乙烯含量上升；两个处理根尖生长素含量与根尖全氮含量相关分析显示打顶处理的负相关系数-0.030 6，不打顶处理的正相关0.655 1。前人的研究结果显示自然情况下，大部分营养元素由根吸收进入植物，生长素通过调控根的发育影响营养元素的吸收，或者可以直接影响根细胞对营养的吸收和利用。此外，生长素能够改变营养物质在植物体内的分配，在生长素含量较高的部分，获得的营养物质越多，形成分配中心。生长素对营养物质的运输起调控作用，如在根中生长素能调节N元素的运输。以上结论进一步验证了生长素含量与根系吸收氮素养分的关系。说明不打顶处理有利于根系吸收氮素养分。

两个处理根尖细胞分裂素、乙烯含量与根尖全氮含量相关分析显示两个处理的细胞分裂素、乙烯含量与根尖全氮含量同样正相关，前人研究结果在植物生长发育过程中，细胞分裂素是调控营养元素吸收、转运、同化与代谢的主要因子之一，其中对氮、磷代谢的调控尤为重要；乙烯参与了氮对侧根的调控(Tian等，2009)。研究结果与先人的研究结果相一致。

3.2 打顶后棉花激素变化响应

3.2.1 棉花打顶后植株不同部位赤霉素含量有差异而且差异达到显著水平。处理后30 d根尖、茎尖、叶片等部位两个处理赤霉素含量下降，蕾铃两个处理赤霉素含量上升。

3.2.2 棉花打顶后植株不同部位生长素含量有差异而且差异达到显著水平。两个处理根尖生长素含量上升，打顶处理的上升量大于不打顶处理；茎尖和叶片两个处理生长素含量下降；蕾铃器官打顶处理的生长素含量上升，不打顶处理的生长素含量下降。

3.2.3 打顶后根尖、顶尖、叶片等器官两个处理细胞分裂素含量同样下降；蕾铃打顶处理的上升，不打顶处理的下降。

3.2.4 棉花打顶后植株不同部位脱落酸含量有差异但是差异不显著。

3.2.5 棉花打顶后植株不同部位乙烯含量有差异，除了顶部以外其他器官差异达到显著水平。上述趋势说明，滴灌棉花打顶后植株不同部位的植物5种激素差异比较明显，植株农艺性状、产量、品质以及N、P、K养分的分布有一定的响应，因此棉花打顶有利于降低抑制性激素水平，促进植物的生长发育。

3.3 打顶后棉花植株生长发育响应

3.3.1 打顶处理有利于棉花根冠比和侧根数、侧根长度的增加，不利于主根长度的增加。

3.3.2 棉花打顶处理后因果枝叶片数的增加，单株叶片数和单株叶面积的增加等原因导致打顶处理的单株叶面积大于不打顶处理。

3.3.3 不打顶处理的总蕾铃数高于打顶处理，不打顶处理的果枝蕾铃脱落数低于打顶处理。打顶有利于叶枝成铃率的提高，而不打顶处理有利于果枝成铃率的提高。

3.3.4 打顶不利于棉花中下部铃重的增加，有利于棉花籽指增加及中下部衣分、马指和成熟度的提高，中下部铃纤维绒长，比强度没有明显的规律。

3.4 打顶后棉花光合作用响应

3.4.1 两个品种打顶处理的叶绿素含量始终明显的高于不打顶处理，棉花打顶有利于叶片叶绿素含量的提高。

3.4.2 打顶后不打顶处理的单叶净光合速率(Pn)高于打顶处理，打顶后光合能力受约束，原因需要进一步研究。

4 结 论

4.1 打顶处理棉花叶片厚度比不打顶处理棉花厚，颜色比不打顶处理棉花深绿，叶绿素SPAD值始终高于不打顶处理棉花，打顶有利于叶片叶绿素含量提高。

4.2 打顶处理有利于提高棉花根冠比，新陆中42号，8月6日打顶处理的根冠比15.3，不打顶处理的根冠比为13.7，9月18日打顶处理根冠比9.41，而不打顶处理的为8.7；打顶处理有利于侧根数和侧根长度的增加，7月27日打顶处理的侧根长度40.14 cm，比不打顶处理高6.01 cm，侧根数打顶处理的20.14条，比不打顶处理高2.76，侧根长度和侧根数的优势一直保持到9月18日；打顶处理不利于主根长度增加，不打顶处理的主根长度大于打顶处理。7月27日打顶处理的主根长度78.57 cm，而不打顶处理则79.5 cm。9月18日打顶处理的主根长度93.5 cm，而不打顶处理的94.4 cm。

4.3 打顶有利于棉花籽指以及中下部衣分、马指和成熟度的提高，不利于棉花中下部铃重增加。1～3果枝铃重打顶和不打顶处理的分别为4.8和6.5 g，不打顶处理的比打顶处理的重1.7 g；4～6果枝铃重，不打顶处理的比打顶处理重0.6 g；7～9果枝铃重，打顶处理的高于不打顶处理，中下部铃重不打顶处理的高于打顶处理；对于纤维绒长、比强度没有明显的规律。

4.4 7月27日打顶处理的单株叶片数为62.4片，不打顶处理为46.4片。9月18日打顶处理的68.3片，不打顶处理的53.4片叶。7月27日打顶处理的单株叶面积3 269 cm2，而不打顶处理的2 653 cm2。9月18日打顶处理的单株叶面积2 075 cm2，而不打顶处理的1 634 cm2。棉花打顶处理后，因果枝叶片数、单株叶片数和单叶面积的增加等原因，打顶处理的单株叶面积大于不打顶处理

4.5 滴灌棉花打顶后，植株不同部位的植物5种激素差异比较明显。

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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

自治区科技厅科研院所创新与发展专项“打顶棉花早衰机理研究”(2012024)；自治区科技厅高技术发展专项“棉花超高产群体质量调控栽培关键技术研究与示范”(20131110)

吐尔逊江·买买提(1972-)，男，新疆人，研究员，研究方向为棉花遗传育种、棉花高产栽培，(E-mail)tursunjan15@126.com

田长彦(1961-)，男，陕西山阳人，研究员、博士生导师，研究方向为土壤改良，植物营养与绿洲农业生态， (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)