滨海盐碱地不同适性棉花品种的筛选及其性状特征

冯国艺，张谦，雷晓鹏，祁虹，王树林，王燕，梁青龙，林永增

（河北省农林科学院棉花研究所，农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室，河北石家庄050051）

滨海盐碱地不同适性棉花品种的筛选及其性状特征

冯国艺，张谦，雷晓鹏，祁虹，王树林，王燕，梁青龙，林永增*

（河北省农林科学院棉花研究所，农业部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室，河北石家庄050051）

在滨海盐碱棉区，针对不同盐碱程度的棉田筛选相适应的棉花品种，对于提升该区域棉花产量具有重要意义。以18个棉花品种为试材，在不同盐碱程度棉田上进行种植，依据出苗率（出苗率达到80%以上的品种作为适应该盐碱程度的品种）对参试品种的适应性进行了划分；并以3种盐碱程度下出苗率均≤50%的品种作为对照，对3种盐碱程度相适应品种的植株性状、光合性状、产量性状和产量进行了分析。结果表明：轻适性品种株高59.6～75.0 cm，果枝数7.3～9.7个，产品器官数8.0～10.1个，叶片SPAD值45.4～47.6，叶面积指数2.39～4.39，叶片光合速率12.2～16.3 μmol/（m2·s），皮棉产量达到1 200 kg/hm2以上水平；中适性品种株高61.4～68.1cm，果枝数7.9～9.2个，产品器官数7.1～10.6个，叶片SPAD值45.4～48.0，叶面积指数1.67～4.07，叶片光合速率10.3～16.2 μmol/（m2·s），皮棉产量达到1 000 kg/hm2以上水平；高适性品种株高66.7～74.7 cm，果枝数8.3～9.1个，产品器官数6.7～14.2个，叶片SPAD值41.3～42.7，叶面积指数1.08～2.80，叶片光合速率8.8～10.8 μmol/（m2·s），皮棉产量达到900 kg/hm2以上水平。品种对不同程度盐碱胁迫的适应性，外在表现为营养器官增强、产品器官减少，其生理基础是光合性能的提高。收获期单位面积铃数和衣分增加是不同适性品种产量提高的主要原因。

棉花；盐碱地；产量；植株性状；光合指标

棉花为我国仅次于粮食的第二大作物，是关系国计民生的战略物资。其具有较强的耐盐碱性，常作为先锋作物在盐碱地区广泛种植[1]。为了缓解粮棉争地矛盾，棉花种植逐渐向生产能力低下的滨海盐碱地区集中[2，3]。受地理位置及耕作措施的影响，棉花不同品种以及同一品种不同生育时期的耐盐性都存在明显差异[4]。研究表明，棉花萌发和生长的极限盐度分别为0.4%和0.6%～0.7%[5]；盐分含量较低（0.2%）时有利于棉花出苗、生长以及产量和品质的提高[6]，而盐分含量高于0.2%时就会产生离子胁迫和渗透伤害[7]；棉花种子萌发时可以忍受1.5%的NaCl溶液胁迫[8]。从棉花生育期来看，幼苗阶段和开花结铃时期对盐分较为敏感[9]，特别是三叶期前的幼苗[8]；也有资料报道，棉花耐盐性以萌发出苗时期最小[7]，随着生育进程的推进而不断提高，但在蕾期、初花期渐趋下降，至开花结铃盛期耐盐能力上升为最强[10]。我国滨海盐碱地面积辽阔[2]，不同棉田的土壤盐碱程度差异较大。以往对棉花耐盐性的研究主要是针对棉花某一时期或在某一盐碱程度下展开的[11，12]，而对不同盐碱程度下棉花各生育期农艺性状的全面评价较少。因此，对多个棉花品种在不同盐碱胁迫条件下的农艺性状和产量表现进行评价，筛选出相适应的棉花品种，旨为不同盐碱区棉花品种选择和高产抗逆栽培技术提供理论支持。

1 材料与方法

参试棉花品种（系）18个（表1）。2016年在河北省国营海兴农场（东经117°31′，北纬38°21′）进行试验。前茬作物为棉花，一年一熟制，棉田土质为中壤土，0～20 cm耕层土壤基础养分含量为有机质9.9 g/kg、全氮0.8 g/kg（其中碱解氮35.4 mg/kg）、速效磷11.7 mg/kg、速效钾203.9 mg/kg。

根据4月中下旬0～20 cm土层含盐量，试验盐碱程度设重度（含盐量4.0～6.0 g/kg）、中度（含盐量3.0～4.0 g/kg）和轻度（含盐量3.0 g/kg以下）3个处理。小区面积60.0 m2，随机区组排列，3次重复。棉花于4月底在开沟器犁出的深10 cm左右的窄沟中抢墒播种，播后采用宽膜覆盖（2行/膜），行距配置为90 cm＋45 cm，留苗密度5.25万株/hm2；播种时施尿素450 kg/hm2和过磷酸钙750 kg/hm2做底肥；其他田间管理同当地常规。

表1 参试棉花品种及其育种单位Table 1 Tested cotton varieties

每小区固定20株棉株，分别于7月15日（生育前期）和8月15日（产量形成期），调查植株性状〔株高、果枝数、产品器官数（花蕾及成铃数）〕和光合生理性状（SPAD值、叶面积指数、单叶光合速率），其中，SPAD值采用SPAD-502叶绿素计（Minolta，JPN）选取主茎倒四叶测定，单叶光合速率采用Li-6400便携式光合作用系统（Li-cor，USA）选取主茎倒二叶测定，叶面积指数采用打孔法测定。各小区实收测产，9月初收1次僵瓣烂桃花计入小区产量，霜前和霜后籽棉分别计产。每个小区选取10株，测定单铃重和衣分。

利用Microsoft Excel 2003和SPSS 11.0进行数据处理与分析，采用最小显著差数法进行平均值比较。

2 结果与分析

2.1 不同盐碱程度下参试棉花品种（系）的出苗率

参试品种在不同盐碱程度条件下出苗率不同，其中，轻度盐碱条件下出苗率为0.00%～100.00%，中度盐碱条件下出苗率为8.33%～100.00%，重度盐碱条件下出苗率为0.00～100.00%（表2）。1401在轻度和重度盐碱条件下出苗率均为100%、在中度盐碱条件下出苗率为91.67%，可见该品种在3种盐碱程度条件下均表现出较强的适应性，为广适性品种，本文中不再进行分析。

将出苗率达到80%以上的品种作为适应该盐碱程度的品种，据此对剩余的17个参试品种（系）进行适应性划分。结果显示，轻适性品种（适应轻度盐碱胁迫的品种）有冀优861、冀棉228、F180、冀杂1号、F108、沧棉666、创优168、JM8号、1158系、873系、342和989系，共计12个；中适性品种（适应中度盐碱胁迫的品种）有冀棉616、冀优861、冀棉958、冀杂2号、JM8号和873系，共计6个；高适性品种（适应重度盐碱胁迫的品种）有冀杂2号、冀杂1号、F108、沧棉666和1158系，共计5个。JM5号在3种盐碱程度下出苗率均不高于50%，将其作为对照品种（CK）。

2.2 不同适应性棉花品种的植株性状

对不同盐碱程度下相适应品种的植株性状（图1和2）进一步研究发现，与CK相比，各适应性品种在生育前期和产量形成期均表现出株高显著增加、果枝数增多、产品器官数显著减少的变化趋势，其中，轻适性、中适性、高适性品种的株高分别为59.6～75.0、61.4～68.1和66.7～74.7 cm，增幅分别为17.1%～18.9%、14.6%～26.8%和24.6%～32.2%；果枝数分别为7.3～9.7、7.9～9.2和8.3～9.1个/株，增幅分别为5.9%～17.3%、14.6%～15.6%和4.3%～16.0%；单株产品器官数为8.0～10.1、7.1～10.6和6.7～14.2个/株，降幅分别为26.4%～80.0%、31.7%～91.3%和36.0%～66.4%。差异显著性分析结果显示，不同盐碱程度下，除生育前期轻适性和高适性品种的果枝数与CK差异不显著外，其他指标与CK差异均达到了显著水平。可以看出，棉花品种对不同程度盐碱胁迫的适应性在植株性状上的表现为营养器官增强、产品器官减少。

表2 不同盐碱程度下参试棉花品种（系）的出苗率（%）Table 2 The emergance rate of cotton varieties under different saline-alkali degrees

图1 不同适应性棉花品种生育前期的植株性状Fig.1 The plant traits of different adaptable cotton varieties at early growth stage

图2 不同适应性棉花品种产量形成期的植株性状Fig.2 The plant traits of different adaptable cotton varieties at yield formation stage

2.3 不同适应性棉花品种的光合生理性状

对不同盐碱程度下相适应品种的光合性状（图3和4）进一步研究发现，与CK相比，各适应性品种在生育前期和产量形成期均表现出叶片SPAD值显著增加、叶面积指数增大、光合速率明显提升的变化趋势，其中，轻适性、中适性、高适性品种的叶片SPAD值分别为45.4～47.6、45.4～48.0和41.3～42.7，增幅分别为12.6%～16.1%、10.6%～19.1%和10.3%～26.5%；叶面积指数分别为2.39～4.39、1.67～4.07和1.08～2.80，增幅分别为43.9%～44.8%、8.5%～59.0%和36.7%～65.7%；光合速率分别为12.2～16.3、10.3～16.2和8.8～10.8 μmol/（m2·s），增幅分别为49.1%～60.4%、32.6%～65.6%和63.9%～69.6%。差异显著性分析结果显示，不同盐碱程度下，除产量形成期中适性品种的叶面积指数与CK差异不显著外，其他指标与CK差异均达到了显著水平。可以看出，棉花品种对不同程度盐碱胁迫的适应性在光合生理性状上的表现为叶片SPAD值、叶面积指数和光合速率的提升。

图3 不同适应性棉花品种生育前期的光合生理性状Fig.3 The photosynthesis physiology indexes of different adaptable cotton varieties at early growth stage

图4 不同适应性棉花品种产量形成期的光合生理性状Fig.4 The photosynthesis physiology indexes of different adaptable cotton varieties at yield formation stage

2.4 不同适应性棉花品种的产量及其构成因子

不同盐碱程度下，各适应性品种的籽棉产量及其构成因子与CK差异均达到了显著水平；皮棉产量仅中适性品种与CK差异达到了显著水平（表3）。从皮棉产量看，轻适性品种较CK提高了56.2%，达到1 200 kg/hm2水平；中适性品种较CK提高了36.8%，达到1 000 kg/hm2水平；高适性品种较CK提高了29.7%，达到900 kg/hm2水平。

进一步对不同适性品种的产量构成因子进行分析后发现，轻适性品种单位面积铃数、单铃重、衣分分别提高了44.7%、5.9%和1.9%；中适性品种单位面积铃数、衣分分别提高了38.5%和1.1%，而单铃重降低了2.4%；高适性品种单位面积铃数、单铃重、衣分分别提高了20.8%、6.4%和0.8%。可以看出，单位面积铃数和衣分显著增加是不同适性品种产量提高的主要原因，而单铃重对产量的作用还有待进一步研究。

表3 不同适应性棉花品种的产量及其构成因子Table 3 The yield and yield components of different adaptable cotton varieties

3 结论与讨论

以往研究表明，土壤改良剂、耕作措施和秸秆还田均对棉花植株性状、光合生理特性以及产量有显著影响[13～15]。本研究结果显示，品种适应性对棉花植株性状、光合生理特性以及产量均有显著影响。依据出苗率划分的不同适性品种对相应程度盐碱胁迫的适应性表现为株高增大、果枝数增多、产品器官数减少，叶片叶绿素含量、叶面积指数和光合速率等光合生理指标提高。与对照品种JM5号相比，不同适性品种植株性状和光合生理指标提高程度不同，其中，高适性品种增幅最为明显。

由于不同适应性品种在光合生理性状上的差异，导致其在产量上的表现明显不同。轻适性品种生育前期和产量形成期的光合性状、单位面积铃数、单铃重和衣分较高，因此，产量水平最高。高适性品种虽然在产量形成期具有较多的产品器官数，但在重度盐碱条件下器官脱落严重，最终成铃数最少，且光合生理性状受到明显抑制，因此，产量水平最低。

综上所述，棉花品种适应盐碱胁迫的外在表现是植株性状的改善，而产量提升的生理基础是光合性能的提高。针对滨海区域不同盐碱程度的棉田选择相适应的品种，有利于显著提高棉花产量。

［1］Ashraf M.Salt tolerance of cotton：some new advances［J］.Critical Reviews in Plant Sciences，2002，21（1）：1-30.

［2］董合忠.盐碱地棉花栽培学［M］.北京：科学出版社，2010.

［3］中国农业科学院棉花研究所.中国棉花栽培学［M］.上海：上海科学技术出版社，2013.

［4］孙小芳，刘友良.棉花品种耐盐性鉴定指标可靠性的检验［J］.作物学报，2001，27（6）：794-801.

［5］Levitt J.Responses of plants to environmental stress（2nd）［J］.Critical Reviews in Plant Sciences，1980，1（5）：3642-3645.

［6］周桃华.NaCl胁迫对棉子萌发及幼苗生长的影响［J］.中国棉花，1995，22（4）：11-12.

［7］贾玉珍，朱禧月，唐予迪，蔡养廉，林同保，罗先宝，杨兆庚，韩海江.棉花出苗及苗期耐盐性指标的研究［J］.河南农业大学学报，1987，21（1）：30-41.

［8］叶武威.氯化钠和食用盐对棉花种子萌发的影响［J］.中国棉花，1994，21（3）：14-15.

［9］赵可夫.作物抗性生理［M］.北京：农业出版社，1990：116-121.

［10］罗宾.棉花生理学［M］.上海：上海科学技术出版社，1983：71-73.

［11］辛承松，董合忠，温四民，张晓洁，辛梅平.滨海盐碱地转基因抗虫棉品种鉴选［J］.中国农学通报，2008，24（2）：188-192.

［12］杜海英，张谦，王树林，冯国艺，祁虹，林永增.不同类型棉花品种对滨海盐碱地的适应性研究［J］.河北农业科学，2014，18（3）：4-6.

［13］冯国艺，张谦，林永增，祁虹，李智峰，王树林，王志忠，刘金潭.不同土壤改良剂对滨海盐碱地棉苗光合特性及生长的影响［J］.河南农业科学，2014，43（7）：38-42.

［14］冯国艺，张谦，祁虹，杜海英，王树林，李智峰，梁青龙，王燕，林永增，曹荣荣.不同深耕时间对滨海盐碱棉田土壤理化性质及棉苗光合特性的影响［J］.河南农业科学，2015，44（2）：34-38.

［15］冯国艺，张谦，王树林，祁虹，杜海英，李智峰，梁青龙，林永增.秸秆还田对滨海盐碱地棉苗光合特性及生长的影响［J］.棉花学报，2015，27（3）：248-253.

Screening and Characteristics of Different Adaptable Cotton Varieties in Coastal Saline-alkali Area

FENG Guo-yi，ZHANG Qian，LEI Xiao-peng，QI Hong，WANG Shu-lin，WANG Yan，LIANG Qing-long，LIN Yong-zeng*
（Cotton Research Institute of Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Cotton in Huanghuaihai Semiarid Area of Ministry of Agriculture，Shijiazhuang 050051，China）

It is of great significance to improve cotton yield by screening cotton varieties suitable to different saline-alkali degree in the coastal saline-alkali area.Eighteen cotton varieties were screened under different saline degree of coastal area.The adaptability of tested varieties was divided by the emergence rate.The variety with the emergence rate above 80%was defined as the adaptable variety.The cotton varieties with the emergence rate of less than 50%were selected as the control under three saline-alkali degrees.The plant traits，photosynthesis physiology，yield and yield components of adaptable cotton varieties were studied at three saline-alkali degrees.The results showed that the plant height，number of fruit branches，product organ numbers，SPAD value，leaf area index，photosynthetic rate of leaf and lint yield of mild adaptable varieties were 59.6-75.0 cm，7.3-9.7，8.0～10.1，45.4-47.6，2.39-4.39，12.2-16.3 μmol/（m2·s），and more than 1 200 kg/hm2，respectively.Those of moderate adaptable varieties were 61.4-68.1 cm，7.9-9.2，7.1-10.6，45.4-48.0，1.67-4.07，10.3-16.2 μmol/（m2·s），and more than 1 000 kg/hm2，respectively.And those of severe adaptable varieties were 66.7-74.7 cm，8.3-9.1，6.7-14.2，41.3-42.7，1.08-2.80，8.8-10.8 μmol/（m2·s），and more than 900 kg/hm2，respectively. Theadaptabilityofcottonvarietiestodifferentsaline-alkali stresses was mainly reflected in the enhancement of nutrition organs and the decrease of product organs，and the improvement of photosynthetic performance was the physiological basis of cotton variety adaptation enhancement.The main reason for the yield increasing of different adaptable cotton varieties was the increase of the boll number per unit area and lint percentage at harvesting period.

Cotton；Saline-alkali；Yield；Plant trait；Photosynthesis index

S562

A

1008-1631（2017）03-0025-05

2017-03-23

国家科技支撑计划项目（2013BAD05B0503）；河北省渤海粮仓科技示范工程项目；河北省青年自然基金项目（C2015301051）

冯国艺（1982-），男，河北邢台人，副研究员，博士，主要从事棉花抗逆高产生理研究。E-mail：fgy_2010@sina. com。

林永增（1963-），男，河北威县人，研究员，主要从事棉花高产高效栽培技术研究。E-mail：zaipei@sohu.com。