抗旱剂对棉花生长发育和产量、品质的影响研究

王 新,陈 兵,余 渝,王 刚,王 琼,孙乐鑫,2,陈子杰,2

(1.新疆农垦科学院棉花研究所/农业农村部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室,新疆 石河子 832003;2.石河子大学农学院,新疆 石河子 832003)

近年来,随着全球气候变暖,我国出现大范围干旱,大多数春播作物减产或秋播作物无法成熟,造成严重减产甚至绝收[1-2]。抗旱性是指作物具有经受干旱而受害最小、减产最少的一种性质,是作物在干旱环境中生长、繁殖和生存以及干旱解除后迅速恢复正常代谢的能力[3]。棉花是喜光好温作物,但持续高温和干旱不仅影响棉叶生长,还会导致其光合作用减弱,呼吸强度增大,从而降低了碳水化合物的积累[4]。频发的高温天气是危害棉花生产的重要气候灾害[5],高温极易造成幼蕾和幼花脱落,对籽棉产量和棉纤维品质的形成产生不利影响[6-7],研究表明,高温导致生产中蕾铃的脱落率可达70%以上[8-9]。

生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等植物调节剂的先后发现和利用在作物抗旱性提高、产量增加和品质改善等方面发挥了巨大作用[10]。抗旱剂是重要的植物生长调节剂,国内外学者针对作物喷施抗旱剂的效果进行了相关研究。王志伟等[11]通过在冬小麦关键生育期分次喷施抗旱剂,发现喷施抗旱剂可以增强冬小麦的抗逆性,提高土壤水分利用效率,且对增加成穗率、穗粒数和千粒重有利;刘顺国等[12]研究表明,喷施抗旱剂后,玉米株高、穗数、千粒重等都有明显提高,增产效果显著。任立红等[13]研究发现,生育期内喷施2次抗旱剂处理的棉花各项农艺性状优于喷施1次,喷施1次抗旱剂以蕾期喷施处理各项农艺性状和品质指标最优。孙洪波等[14]研究表明,抗旱剂浸种可以增加棉花幼苗的含水量、干重和根冠比,提高叶片光合性能,促进植株干物质量的积累。Da等[15]研究发现,叶面喷施硝普钠盐可显著改善盆栽角生植物叶片相对含水量和叶片水势,同时大幅提高植株干物质积累。Yuan等[16]发现,与对照相比,叶片喷施植物调节剂和PEG化学剂浸种均能提高玉米种子在干旱胁迫下的萌发速率以及幼苗的干物质积累量。陈静等[17]研究发现,与喷施清水相比,喷施甜菜碱后,不同播期处理的夏玉米产量均有所增加,2个品种产量增幅分别为3.05%～12.81%和2.08%～7.83%,百粒重平均增加0.88 g和0.06 g;喷施甜菜碱缩小了各品种不同播期处理间玉米产量的差异。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2021年在新疆石河子市新疆农垦科学院棉花研究所试验田(44°19′N,86°03′E)进行。该区年降雨量210 mm,年均蒸发量1 637.8 mm。土壤为轻度盐碱性中壤土,pH为7.89,全盐含量2.3%,有机质含量17.2 g·kg-1,全氮含量0.11%,有效磷含量50.1 mg·kg-1,速效钾含量444.0 mg·kg-1。供试棉花品种为‘金垦1775’。

1.2 试验设计

试验设置3种抗旱剂:黄腐酸钾(新疆正午农业有限公司,天然矿源黄腐酸,黄腐酸≥50%,腐殖酸≥3%,N≥6%,P2O5≥6%,K2O≥10%),微生元植物蛋白免疫剂(湖北微生元生物科技有限公司,氨基酸总量≥100 g·L-1,锌+硼≥20 g·L-1,多联免疫蛋白≥1 g·L-1),正业沃特含氨基酸水溶肥(海南正业中农高科股份有限公司,氨基酸总量≥100 g·L-1,锌+硼≥20 g·L-1),分别用K1、K2、K3表示,喷施剂量分别为:450 g·hm-2、450 ml·hm-2、300 ml·hm-2;3个喷施时期:蕾期(6月15日)1次,蕾期+花期(6月15日+7月15日)2次,花期(7月15日)1次,分别用A1、A2、A3表示;不喷施抗旱剂为对照(CK),共10个处理,3次重复,田间随机区组排列,小区面积为67.5 m2,四周各种植2条保护行,试验处理见表1。

试验采用膜下滴灌、膜上点播、(66+10) cm机采棉栽培模式,株距10 cm,理论株数24.0万株·hm-2,覆膜宽205 cm,1膜6行3条滴灌带。CK处理为完全灌溉模式,即生育期灌水+其余处理喷施抗旱剂前持续灌水16 h,全生育期灌水9次,灌水量为5 700 m3·hm-2;喷施抗旱剂处理为不完全灌溉模式,即生育期灌水+喷施抗旱剂前16 h开始控水,时间为当次生育时期灌水后第3天,提前4 h关闭控水阀(即仅灌水12 h),控水量45 m3·h-1·hm-2,每次总控水量为180 m3·hm-2,蕾期喷施处理灌水关闭1次,花期喷施处理灌水关闭1次,蕾期+花期喷施处理灌水共关闭2次,形成干旱胁迫微环境,A1、A2和A3处理灌水量分别为5 520、5 340、5 520 m3·hm-2。

棉花于4月18日播种,4月24日出苗,出苗后即进行齐苗化控,喷施98%甲哌鎓7.5 g·hm-2,蕾期化调1次,喷施98%甲哌鎓30～45 g·hm-2;7月5日人工打顶,打顶前化调1次,喷施98%甲哌鎓105 g·hm-2,打顶后7 d化调1次,喷施98%甲哌鎓195 g·hm-2;9月7日机车喷施脱叶剂(80%瑞脱龙300 g·hm-2)+乙烯利1 050 g·hm-2,10月20日收获。播前未施基肥,追肥为尿素(含N 46%),硫酸钾(含K2SO434%),磷酸二氢钾(含P2O552%和K2O 34%),均随水滴施,根据棉花需肥规律,全生育期氮、钾、磷肥施用量分别为720、180、375 kg·hm-2。其他病虫草害防治按正常田间管理进行。试验期间(4—10月)每月日照时数和降雨量分别为264.7、306.9、313.0、319.3、313.1、274.9、230.3 h和1.2、33.5、8.1、12.8、22.8、2. 3、14.1 mm。

表1 试验处理

1.3 测定项目与方法

1.3.1 农艺性状指标 喷施抗旱剂处理前一天,每个处理在内行、中行、外行随机选取长势一致的棉株各3株,3个重复,挂牌标记测定固定植株的株高、果枝台数、蕾数、花数、叶龄、始果节位等农艺性状。测定间隔为7～10 d,直到固定植株上没有蕾和花为止。各指标计算生育期平均值后进行分析。

1.3.2 干物质量 农艺性状指标调查当天同步整株取样,每个处理选择长势一致棉株6株,将地上部植株按茎、叶、蕾、花、铃和地下部根各器官分装好,在烘箱中105℃下烘15 min杀青,然后在85℃下烘干达恒重,称重后计算各器官干物质量及地上部干物质量。各处理计算生育期平均值后进行分析。

由图4可以看出,尾流效应降低了风电场的输出功率,与理论分析结果相一致。尾流效应对风电场造成了一定的能量损失。忽略尾流效应会使模型结果过于乐观,而简单用尾流典型值代替尾流损失则会使结果过于保守。

1.3.3 叶面积指数 干物质量测定当天将3株棉株叶片从叶柄处摘下,通过扫描仪扫描单株叶片并利用Scion Image计算叶面积从而得到叶面积指数。

LAI=LA×D/6667000

式中,LAI为叶面积指数,LA为单株叶面积(cm2),D为种植密度(株·m-2);各处理计算LAI生育期平均值后进行分析。

1.3.4 根系形态指标 在棉花的现蕾期、开花期、结铃吐絮期整株取样后从子叶节部位截取根样,装入大塑料袋中,借助0.25 mm土壤筛和尼龙网用自来水将根系冲洗干净,放入装有少量水的有机玻璃盘,用镊子小心将每条根展开,使根与根之间不交叉、不重叠,用根系图像分析软件WinRHIZO对每个棉株根系进行扫描检测,每个处理重复3次,测定根长、根直径、根体积、根面积等指标。

1.3.5 根冠比 根冠比=根干质量/地上部干物质量。

1.3.6 产量和品质 收获前各处理划定测产小区6.67 m2,测定株数、单株结铃数,取样测单铃重,并计算每公顷籽棉产量,理论籽棉产量=每公顷株数×每公顷铃数×每公顷铃重,重复3次。收获前每个处理选择连续20株上、中、下部吐絮铃各20朵并编号,轧花后送国家农业农村部棉花纤维检测室测定棉纤维品质(上半部平均长度、断裂比强、马克隆值、整齐度、伸长率)。上半部平均长度(mm)是指重量占所测棉纤维一半的较长部分纤维的平均长度;断裂比强(cN·tex-1)是衡量纤维抵抗拉伸的能力(拉伸强度)的指标之一;马克隆值是反映棉花纤维线密度与成熟度的综合指标;整齐度(%)是指棉纤维平均长度占上半部平均长度的百分率;伸长率(%)是指棉纤维拉伸至断裂时增加的长度占原纤维长度的百分比。

1.3.7 经济效益指标 毛收入(元·hm-2)=(处理籽棉产量-CK籽棉产量)×籽棉收购价(元·kg-1);总收入(元·hm-2)=处理籽棉产量(kg·hm-2)×籽棉收购价(元·kg-1);节水金额(元·hm-2)=节水量(m3·hm-2)×水价(元·m-3);纯收入(元·hm-2)=毛收入(元·hm-2)+节水金额(元·hm-2)﹣抗旱剂投入(元·hm-2)-植棉投入(元·hm-2)。

1.3.8 水分利用效率 于播种前、每次灌水前一天和收获后取1 m土层的土壤,利用烘干法(每10 cm土层取一个样)测定土壤含水量b,并计算土壤贮水量W、土壤耗水量ET和水分利用效率WUE,计算公式如下[]。

b(%)=(湿土重-烘干土重)/烘干土重×100%

W(mm)=h×a×b×10

ET(mm)=R+I-F±Q+ΔW

WUE(kg·hm-2·mm-1)=Yield/ET

式中,h、a分别为土层深度(cm)、土壤容重(g·cm-3),10为转换系数;R为生育期内有效降雨量(mm),I为灌水量(mm),F为地表径流量(mm),Q为深层渗漏量(mm),ΔW为计算时段内土壤贮水量的变化,考虑到试验田无地表径流和深层渗漏,故F=0,Q=0;Yield为各处理的籽棉产量(kg·hm-2)。

1.4 数据处理

采用SPSS 13.0和Microsoft Excel对数据进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 抗旱剂对棉花农艺性状的影响

由表2可知,喷施抗旱剂对棉花株高、果枝台数、蕾数、花数和叶龄具有不同程度影响。K1A1、K1A3、K2A1、K2A2、K2A3、K3A1处理株高与CK差异显著,较CK提高2.9～5.8 cm;各处理果枝台数较CK增加0.3～0.7台;K1A1、K1A2、K1A3、K2A2、K3A1、K3A2、K3A3处理蕾数较CK增加1.3～2.4个;K2A3、K3A1、K3A3处理的花数与CK差异显著,均较CK增加0.41个;除K2A1、K2A2处理叶龄与CK差异不显著外,其他处理叶龄与CK均差异显著,较CK高0.8～1.2片。同一抗旱剂不同喷施时期,K1、K3抗旱剂各农艺性状均表现为蕾期喷施A1、花期喷施A3≥(蕾期+花期)喷施A2,且K1抗旱剂蕾期喷施处理(K1A1)株高显著高于其(蕾期+花期)2次喷施处理(K1A2),K2抗旱剂花期喷施处理(K2A3)果枝台数显著高于其蕾期喷施处理(K2A1),其他处理间各性状差异均不显著。同一喷施时期不同抗旱剂,蕾期喷施处理各农艺性状均表现为K1A1、K3A1>K2A1,且K1抗旱剂蕾期喷施处理(K1A1)果枝台数和蕾数显著高于K2抗旱剂蕾期喷施处理(K2A1);花期喷施处理各农艺性状均表现为K1A3≥K3A3、K2A3,且K2抗旱剂花期喷施处理(K2A3)果枝台数显著高于K3抗旱剂花期喷施处理(K3A3),K1抗旱剂花期喷施处理(K1A3)蕾数显著高于K2抗旱剂花期喷施处理(K2A3),其他处理间各性状差异均不显著。综合分析表明,K1A1、K1A3、K3A1处理株高、果枝台数、蕾数、花数和叶龄分别较CK高9.0%、9.7%、68.6%、46.1%和7.9%,4.5%、6.9%、62.8%、46.1%和9.4%,8.4%、6.9%、68.6%、46.1%和7.9%,农艺性状综合表现较优。

2.2 抗旱剂对棉花地上部干物质量、叶面积指数和根冠比的影响

由表3可知,喷施抗旱剂对地上部干物质量(DM)、叶面积指数(LAI)和根冠比(RSR)具有不同程度影响,其中K2A1、K2A3和K3A1处理DM较CK显著增加0.3～0.5 t·hm-2,K1A1、K1A2、K1A3、K2A1、K2A2、K3A1、K3A3处理LAI较CK显著增加0.3～0.6,K1A1、K1A2、K2A1、K2A3、K3A1、K3A2、K3A3处理RSR较CK显著增加0.01～0.02,其他处理DM、LAI、RSR与CK差异均不显著。同一抗旱剂不同喷施时期,各抗旱剂DM均表现为蕾期喷施A1、花期喷施A3>(蕾期+花期)喷施A2,且K2A3与K2A2处理差异显著;各抗旱剂LAI均表现为A1≥A3、A2,且K2A1处理显著高于K2A2、K2A3,K3A1处理显著高于K3A2、K3A3;RSR不同喷施时期之间关系各抗旱剂表现有所不同,K1A1显著高于K1A3处理,K3A2显著高于K3A1处理,K2不同喷施时间处理间差异不显著。同一喷施时期不同抗旱剂,蕾期喷施处理DM和LAI均表现为K2A1>K1A1、K3A1,处理间差异不显著;花期喷施处理DM表现为K2A3>K1A3、K3A3,LAI表现为K1A3>K2A3、K3A3;2个时期喷施处理DM和LAI均表现为K1A2≥K2A2、K3A2,处理间差异不显著;RSR相同喷施时期不同抗旱剂表现有所不同,(蕾期+花期)喷施处理K3A2显著高于K2A2,其他时期各处理间差异均不显著。综合分析表明,K2A3处理DM,K2A1处理LAI,K1A1、K3A2处理RSR指标较其他处理有所提高,表现较优。

表2 抗旱剂对棉花农艺性状的影响

表3 抗旱剂对棉花地上部干物质量、叶面积指数和根冠比的影响

2.3 抗旱剂对棉花根系形态指标的影响

由表4可知,喷施抗旱剂对棉花根长(RL)、根直径(RD)、根体积(RV)和根面积(RA)有不同程度影响。K1A1、K1A2处理RL与CK差异显著,较CK增加4.6～4.9 cm;K1A1、K2A1、K3A1、K3A2、K3A3处理RD与CK差异显著,较CK增加0.05～0.07 mm;K1A3、K3A1、K3A2、K3A3处理RV与CK差异显著,较CK增加1.6～2.1 cm3;各处理RA与CK之间差异不显著,但较CK高0.02～0.10 mm2。同一抗旱剂不同喷施时期,仅K2A1处理显著高于K2A2、K2A3,其他各处理间RL、RV、RA差异不显著,但均高于CK。同一喷施时期不同抗旱剂,蕾期喷施仅K1A1处理RL显著高于K2A1、K3A1,分别较K2A1、K3A1处理高4.5、3.8 cm;花期喷施仅K3A3处理RV较K2A3显著增加1.9 cm3;其他同时期各处理间RL、RD、RV和RA差异均不显著。综合分析表明,K1A1处理的RL、RA,K2A1处理的RD,K3A3处理的RV、RA,较其他处理高,表现较优。

2.4 抗旱剂对棉花产量和产量构成因子的影响

由表5可知,喷施抗旱剂对单株结铃数、单铃重、收获株数和籽棉产量有不同影响,各处理单株结铃数、收获株数和籽棉产量与CK差异不显著,处理之间差异亦不显著。各处理单株结铃数为5.2～5.7个,单铃重为5.1～5.5 g,收获株数为20.6～22.5万株·hm-2;籽棉产量为5 568.6～5 968.3 kg·hm-2,以K1A1、K2A3和K3A1处理的增产效果最好,籽棉产量分别较CK增加5.5%、5.3%和7.2%。K2A3、K3A1处理单铃重均较CK提高0.4 g。同一抗旱剂不同喷施时期,K1、K2抗旱剂处理单铃重均表现为花期喷施A3>蕾期喷施A1、(蕾期+花期)喷施A2,且K2A3处理较K2A2、K2A1分别显著增加0.4、0.4 g;K3抗旱剂处理单铃重表现为A1>A2>A3,且K3A1较K3A2、K3A3分别显著增加0.3、0.4 g。同一喷施时期不同抗旱剂,蕾期喷施和2个时期均喷施处理单铃重表现为抗旱剂K3≥抗旱剂K1、抗旱剂K2,且K3A1分别较K1A1、K2A1处理显著增加0.3、0.4 g;花期喷施处理则表现为K2A3单铃重较K3A3显著增加0.4 g。综合分析表明,K1A1、K2A3、K3A1处理的籽棉产量最高,产量构成因子配比最优。

2.5 抗旱剂对棉花品质的影响

由表6可知,各处理纤维品质指标上半部平均长度、断裂比强度、马克隆值、整齐度、伸长率与CK差异均不显著,除马克隆值略低外,其余纤维品质指标均高于CK,分别较CK高0.3～0.9 mm、0.6～2.1 cN·tex-1、0.1%～2.0%、0.1%～0.2%,说明所有抗旱处理均对棉花品质有一定提升作用;除断裂比强度外,其余指标各处理间均无显著差异。同一抗旱剂不同喷施时期,K1、K2、K3抗旱剂各时期喷施处理上半部平均长度和断裂比强度均表现为蕾期喷施A1>(蕾期+花期)喷施A2、花期喷施A3,且K1A1处理断裂比强度显著高于K1A3,K2A1处理断裂比强显著高于K2A3,其余处理间差异不显著。同一喷施时期不同抗旱剂,各处理纤维品质指标差异均不显著,但均高于CK(马克隆值除外)。综合分析表明,除马克隆值略低之外,K1A1、K3A1处理的其余棉纤维品质指标均高于其他处理,棉纤维品质较优。

表4 抗旱剂对棉花根长、根直径、根体积和根面积的影响

表5 抗旱剂对棉花产量和产量构成因子的影响

表6 抗旱剂对棉花纤维品质的影响

2.6 抗旱剂对棉花经济效益的影响

由表7可知,抗旱剂K1、K2、K3投入分别为180、225、240 元·hm-2,按照2021年籽棉收购均价10.3 元·kg-1计算,各处理总收入均高于CK,增幅为2.6%～7.1%,K1A1、K2A3和K3A1处理最高,分别较CK增加5.5%、5.3%和7.2%;A1、A2、A3各处理分别较CK节水180、360、180 m3·hm-2,水价按0.25 元·m-3计算,各处理节水金额分别为45、90、45 元·hm-2;按植棉成本150 元·hm-2计算,K1A1、K2A3和K3A1处理的纯收入分别为2 885.30、2 736.31、3 771.91 元·hm-2。同一抗旱剂不同喷施时期,K1抗旱剂以蕾期喷施处理(K1A1)、K2抗旱剂以花期喷施处理(K2A3),K3抗旱剂以蕾期喷施处理(K3A1)毛收入、总收入和纯收入最高;同一喷施时期不同抗旱剂,花期喷施处理以K2抗旱剂(K2A3)、蕾期喷施处理以K3抗旱剂(K3A1)、(蕾期+花期)喷施处理以K3抗旱剂(K3A2)毛收入、总收入和纯收入最高。综合分析表明,K1A1、K2A3和K3A1处理的经济效益各项指标最优。

2.7 抗旱剂对棉花水分利用效率的影响

由图1可知,抗旱剂对各处理水分利用效率(WUE)有不同程度的影响。各处理WUE均显著高于CK,较CK增加5.8%～10.5%。同一抗旱剂不同喷施时期,各抗旱剂处理WUE均表现为蕾期喷施A1>(蕾期+花期)喷施A2、花期喷施A3,K1A1、K1A2显著高于K1A3,K2A1、K2A3显著高于K2A2,K3A1显著高于K3A3。同一喷施时期不同抗旱剂,蕾期喷施各处理间WUE差异不显著;(蕾期+花期)喷施处理,K1、K3抗旱剂(K1A2、K3A2)显著高于K2抗旱剂(K2A2);花期喷施处理,K2抗旱剂(K2A3) 显著高于K1抗旱剂(K1A3)和K3抗旱剂(K3A3)。总体来看,喷施抗旱剂明显提高了棉花水分利用效率,以K1A1、K2A1、K3A1处理最高。

3 讨 论

3.1 抗旱剂对棉花形态和生理指标的影响

使用抗旱剂是提高棉花抗旱性和籽棉产量、品质等指标较为有效、实用的技术途径。新疆棉区棉花生长时期的高温出现在6—8月,不同地区35℃以上高温持续时间为9～33 d不等,7月中旬到8月上旬进入盛花期,该阶段的高温和干旱胁迫是影响棉花花蕾发育和开花结铃的主要因素[19]。王志伟等[11]研究表明,拔节期、孕穗期和灌浆期叶面喷施一定浓度的抗旱剂能促进冬小麦生长发育,在干旱年份,高浓度喷施处理效果优于低浓度喷施处理,喷施3次效果优于喷施2次。本研究表明,K1A1(K1抗旱剂蕾期喷施)、K1A3(K1抗旱剂花期喷施)和K3A1(K3抗旱剂蕾期喷施)处理的株高、果枝台数、蕾数和花数均高于CK(不喷施抗旱剂常规处理),说明喷施抗旱剂对提高植株抗旱能力、优化各项农艺性状指标、防止落蕾和落花具有较好的作用,且蕾期、花期单独喷施1次效果优于(蕾期+花期)喷施2次,结论与前人研究结果存在一定差异,可能是作物品种、抗旱剂类型、生态条件和栽培技术等不同造成的。白艳红等[20]、罗杰等[21]研究表明,在播种时撒施抗旱保水剂可显著加快棉花生育进程,平均株高、分枝数分别较对照高2.6 cm、0.17个;抗旱剂可以增加鸡冠花的发枝数、株高、干重和根冠比,与本文的研究结果趋势相同。说明喷施抗旱剂可对不同作物的生长发育进程和农艺性状指标产生显著作用。

赵海峰等[22]研究发现,喷施抗旱剂可使盆栽玉米叶片数量和根长增加,且能有效提高玉米产量。本研究也表明K1A1(K1抗旱剂蕾期喷施)、K1A3(K1抗旱剂花期喷施)和K3A3(K3抗旱剂花期喷施)处理根长、根直径、根体积、根面积均高于CK,可见在A1(蕾期)、A3(花期)喷施抗旱剂对棉花根系功能的构建和根系形态的建成具有积极影响。赵春艳等[23]在南疆盐渍化棉田施用“FA旱地龙”抗旱生长营养剂,棉花株高、茎粗、叶面积等均显著增加,表明在不同土壤条件下喷施抗旱剂均能较好地促进棉花生长发育。成志明等[24]研究发现,在干旱条件下,叶面喷施抗旱剂可促进冬小麦幼苗根系的生长,同时很好地协调了产量构成要素(穗数、穗粒数和千粒重)。本研究是在控水微旱情况下进行的,得到的结论与其相似,表明在干旱胁迫条件下,喷施抗旱剂能较大限度地提高不同作物抗旱能力,但并非施用量越多越好,需根据作物生长情况和抗旱剂的作用效果适量喷施。

表7 抗旱剂对棉花经济效益的影响/(元·hm-2)

3.2 抗旱剂对籽棉产量和棉纤维品质的影响

本研究中,K1A1(K1抗旱剂蕾期喷施)、K3A1(K3抗旱剂蕾期喷施)和K2A3(K2抗旱剂花期喷施)处理单株结铃数、单铃重和籽棉产量均高于CK;K1A1、K3A1处理上半部平均长度和断裂比强均高于CK,说明喷施抗旱剂能在一定程度上缓解干旱胁迫对棉株生长和棉铃发育的不良影响。刘英等[25]研究表明,叶面喷施“FA旱地龙”抗旱剂后,棉花单铃重和籽棉产量较CK分别增加了11.6%和10.6%。李磐等[26]研究表明,抗旱剂与保水剂能够显著增加棉花产量,增产幅度为2.55%～29.71%,同时显著提高了棉花单铃重。张玉屏等[27]研究发现,在干旱胁迫条件下,喷施抗旱剂有利于稳定水稻有效穗数,增加每穗粒数和植株干物质量,使其保持稳定的株高和较高的茎蘖数,进而获得稳定产量。可见,喷施抗旱剂对缓解干旱胁迫造成的作物减产具有显著作用。白艳红等[20]研究表明,抗旱保水剂对农作物有明显的增产效果和改善品质的作用,可使棉花纤维增长和产量提高。张建新等[28]研究表明,在小麦拔节期叶面喷施MFB多功能抗旱剂后,小麦粗蛋白含量、面筋含量和赖氨酸含量分别较不施用抗旱剂处理增加0.98%、37.7%和0.07%,小麦籽粒营养品质得到改善。

3.3 抗旱剂对棉花经济效益和水分利用效率的影响

棉花经济效益是衡量抗旱剂喷施效果的重要指标。吴勇等[29]研究表明,喷施抗旱剂能显著提高冬小麦种植的经济效益,各处理较对照平均增收1 147.5 元·hm-2。刘顺国等[12]研究发现,玉米喷施抗旱剂虽然成本增加,但效益也显著增加,较不喷施处理纯增效益500.25～1 893.75 元·hm-2。伏旭东[30]研究发现,用抗旱拌种剂拌种育苗,水稻纯经济效益为361.05～456.60元·hm-2,分蘖期喷施经济效益达697.50～1 108.50 元·hm-2。莫海涛等[31]研究表明,施用腐植酸液肥后,每公顷籽棉的平均产量达到6 731 kg,与常规施肥处理相比增产率为12.3%,增产效果和经济效益提高显著。本研究除CK外其余处理均为控水形成的微旱处理,在节水前提下,各处理毛收入、总收入、纯收入均高于CK,且K1A1、K2A3和K3A1处理均优于其他处理,研究结果与前人较为一致。

李磐等[26]研究表明,施用抗旱保水剂可显著提高棉花水分利用效率,且水分利用效率随着抗旱保水剂施用量的增大而提高。席吉龙等[32]研究表明,在干旱胁迫条件下,小麦播种前进行抗旱剂拌种可极显著提高其收获期水分利用效率,较CK提高60.81%。可见,叶面喷施抗旱剂或抗旱剂拌种均能提高不同作物水分利用效率。本研究也表明,生育期喷施抗旱剂可不同程度地提高棉花水分利用效率(WUE),且K1(黄腐酸钾)、K2(微生元植物蛋白免疫剂)、K3(正业沃特含氨基酸水溶肥)3种抗旱剂均在A1(蕾期)喷施水分利用效率最高。

4 结 论

1)喷施抗旱剂会对棉花生长发育、形态指标等产生一定程度影响,各指标受影响程度表现为蕾数>花数>株高>果枝台数。

2) 喷施抗旱剂后棉花地上部干物质量、叶面积指数、根冠比、根系形态指标及籽棉产量均优于CK;除马克隆值略低外,其余纤维品质指标均较CK有所增加。与常规处理相比,喷施抗旱剂有良好的节水增产及提高棉花经济效益的效果。

3) K1A1处理各方面均表现较优,K2A1处理在叶面积指数、根直径和水分利用效率等方面表现较优,K2A3处理在干物质量、产量和经济效益等方面表现较优,K3A1处理在农艺性状、产量、品质、经济效益和水分利用效率等方面表现较优。综合而言,K1(黄腐酸钾)、K2(微生元植物蛋白免疫剂)、K3(正业沃特含氨基酸水溶肥)3种抗旱剂在A1(蕾期)喷施为新疆棉区适宜推广的棉花抗旱节水栽培模式。