殷彩云+王家強(qiáng)+柳維揚(yáng)+牛建龍

摘要：通過大田對(duì)照試驗(yàn)，借助Li-6400光合儀、葉綠素儀，研究降塵對(duì)棉花光合參數(shù)、SPAD值和氮素含量的影響。結(jié)果表明，在苗期降塵對(duì)棉花光合特性的影響非常明顯，其凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）的差異均達(dá)到了極顯著水平，而對(duì)葉綠素含量的影響在苗期也非常顯著，SPAD值的差異在苗期也達(dá)到了顯著水平，對(duì)葉片含氮量的影響在苗期也較為明顯，因此降塵對(duì)棉花苗期生長影響最大。

關(guān)鍵詞：降塵；棉花；光合作用；氮素

中圖分類號(hào)： S429；S562.04 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）09-0116-03

降塵是極端干旱區(qū)沙塵或浮塵等災(zāi)害性天氣現(xiàn)象的產(chǎn)物，在大氣中依靠重力自然沉降下來的固體顆粒物，大氣降塵的粒徑多小于100 μm，可以長時(shí)間懸浮于大氣中，并且在風(fēng)力的作用下長距離、大范圍傳輸，對(duì)人類的生活和植物的生長都造成了一定的不良影響。棉花是我國最重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。隨著大氣環(huán)境的不斷惡化，沙塵和浮塵天氣不斷增多，直接導(dǎo)致降塵量的增加和空氣質(zhì)量的下降。目前，棉花生產(chǎn)的側(cè)重點(diǎn)主要還是集中在品種和施肥量上，卻忽略了環(huán)境條件尤其是降塵對(duì)棉花的影響。國外很早就有學(xué)者注意到空氣中的顆粒物對(duì)植物存在影響，煤煙降塵能夠堵塞植物氣孔，阻礙植物CO2的交換并影響葉片葉綠素含量，影響多種作物光合強(qiáng)度，使得作物品質(zhì)、干物質(zhì)量下降[1-4]。國內(nèi)的研究發(fā)現(xiàn)灰塵顆粒物在植物表面積累，降低其光合速率，使其葉溫升高，加劇高溫對(duì)葉組織的脅迫并使植物對(duì)干旱的敏感性增加[5]。自然降塵影響棉花葉片細(xì)胞的內(nèi)含物[6]。本研究以塔里木盆地北緣阿拉爾綠洲墾區(qū)為研究區(qū)，該區(qū)在研究降塵對(duì)棉花生長的影響方面具有一定代表性，試驗(yàn)設(shè)置未接受降塵（對(duì)照）和接受降塵（處理）2組處理3個(gè)重復(fù)，測定棉花不同生育期的光合參數(shù)、SPAD值和全氮含量，探討降塵對(duì)棉花光合作用及氮含量的影響，從而為研究降塵對(duì)棉花生長發(fā)育的影響提供理論基礎(chǔ)，為干旱區(qū)棉花栽培技術(shù)的改革以及進(jìn)一步的應(yīng)用推廣提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2012年在位于塔克拉瑪干沙漠西北緣和塔里木河上游西南進(jìn)行，研究區(qū)是典型極端干旱荒漠綠洲過渡帶。地理位置為80°30′～81°58′E、40°22′～40°57′N，海拔在（1 000.0±20） m，受塔克拉瑪干沙漠的影響，年平均太陽總輻射量為544.115～590.156 kJ/cm2，年日照時(shí)數(shù)為2 920.7～3 158.3 h，無霜期205～219 d。年平均氣溫為10.7～11.4 ℃，年有效積溫為4 113.7 ℃，生長季平均氣溫16.7～19.8 ℃，≥10 ℃的年平均持續(xù)日數(shù)為201 d，極端最高溫度為39.4[KG*3]℃，極端最低溫度為-25.0[KG*3]℃，年水分蒸發(fā)量為1 880.0 mm，年降水量僅約50 mm，蒸降比為38 ∶1。風(fēng)沙災(zāi)害頻繁，每年3—6月風(fēng)沙頻繁發(fā)生，是該地區(qū)降塵危害發(fā)生集中季節(jié)。光照充足、熱量豐富，屬典型的大陸性極端干旱荒漠氣候類型。試驗(yàn)區(qū)為典型的綠洲棉田，土壤類型為極端干旱荒漠鹽堿土。

1.2 材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試材料為陸地棉（Gossypium hirsutum）中棉49。試驗(yàn)于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)一師十團(tuán)試驗(yàn)站大田進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。對(duì)照組采用定期淋洗葉面的方式使棉花不受降塵影響，處理組則是在自然環(huán)境下使棉花受到降塵的影響。供試棉花于2012年4月9日播種，膜下滴灌，行株距為60 cm×10 cm，種植密度為21萬株/hm2，小區(qū)面積30 m2。

1.3 方法

1.3.1 光合特性的測定 測棉花功能葉片的光合參數(shù)，以Li-6400 光合儀，在棉花苗期到吐絮期選晴天12：00—14：00之間，測定功能葉片的光合參數(shù)；每次測定各處理棉花功能葉片5～10張，取平均值用于統(tǒng)計(jì)分析。為減少因環(huán)境條件變化引起的測定誤差，每次測定在30 min內(nèi)完成。

1.3.2 SPAD值的測定 用SPAD葉綠素儀測定棉花功能葉片的SPAD值；每株棉花在功能葉片上（打頂前倒四葉，打頂后頂葉）選擇3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測量，每次測定20張葉片的SPAD值，取平均值得到功能葉片的SPAD值。

1.3.3 植株氮含量的測定 在每個(gè)處理中，采集棉花功能葉片，殺青、烘干后，測定植株的氮含量。測定采用硫酸-過氧化氫消煮，堿化蒸餾定氮法，測定重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 降塵對(duì)棉花光合特性的影響

試驗(yàn)中棉花光合參數(shù)的測定主要在苗期進(jìn)行。光合參數(shù)凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Cond）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）作為棉花光合特性的主要參數(shù)，能較好地反映棉花光合特性，對(duì)其進(jìn)行測定分析。

從表1可知，除了氣孔導(dǎo)度（Cond）處理略高于對(duì)照外，受降塵影響的棉花其凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）都低于不受降塵影響的棉花，說明降塵對(duì)棉花光合作用有明顯的影響。降塵長期在棉花葉面積累，引起棉花光合速率的降低，影響棉花干物質(zhì)的形成、細(xì)胞間CO2的傳導(dǎo)和葉面水分的傳遞，最終影響棉花產(chǎn)量。

由表2可知，樣本對(duì)Pn、Ci、Tr的差異顯著性指標(biāo)均小于0.01，說明受降塵影響的棉花與不受降塵影響的棉花在其凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）上差異極顯著；而樣本對(duì)Cond差異顯著性指標(biāo)大于0.05，說明受降塵影響的棉花與不受降塵影響的棉花在其氣孔導(dǎo)度（Cond）上差異不顯著。由于影響光合作用的因素主要是光照、二氧化碳濃度、溫度、礦質(zhì)元素、水分，降塵附著在棉花葉片上影響了葉片接受光照的效率，也影響了葉片對(duì)二氧化碳的吸收，同時(shí)也降低了葉片上水分的蒸騰速率，因此，受降塵影響棉花比不受降塵影響棉花的光合速率、胞間二氧化碳濃度和蒸騰速率要低。而氣孔導(dǎo)度表示的是氣孔張開的程度，影響光合作用、呼吸作用及蒸騰作用，尤其對(duì)蒸騰有直接的影響，與蒸騰作用成正比，理論上光合速率、胞間二氧化碳濃度和蒸騰作用大，氣孔導(dǎo)度也應(yīng)該大，但本研究結(jié)果顯示不受降塵影響的棉花比受降塵影響的棉花的氣孔導(dǎo)度（Cond）小0.165 mol/（m2·s）。

2.2 降塵對(duì)棉花葉綠素含量的影響

一定范圍內(nèi)葉綠素含量的高低直接影響葉片的光合能力。土壤水分變化對(duì)膜下滴灌植株的葉片光合作用及根系生理單位葉面積葉綠素含量與SPAD值的回歸分析，二者呈顯著的線性相關(guān)，y=0.014 5x-0.308 7（r=0.785 6）[7]。結(jié)果顯示受降塵影響的棉花（處理）比不受降塵影響的棉花（對(duì)照）在苗期、蕾期和鈴期功能葉片的SPAD值要略高一些，即葉綠素含量要略高一些，而吐絮期則低一些。

由表3可以得出：樣本對(duì)蕾期、鈴期、吐絮期SPAD值的差異顯著性指標(biāo)均大于0.05，說明受降塵影響的棉花（處理）與不受降塵影響的棉花（對(duì)照）在蕾期、鈴期和吐絮期功能葉片的SPAD值差異不顯著；而樣本對(duì)苗期SPAD值的差異顯著性指標(biāo)略小于0.05，說明受降塵影響的棉花（處理）與不受降塵影響的棉花（對(duì)照）在苗期功能葉片的SPAD值差異顯著。說明降塵在苗期時(shí)對(duì)棉花葉綠素含量的影響比較明顯，而對(duì)苗期過后的蕾期、花期、鈴期和吐絮期的影響都不明顯。因此，棉花在苗期受降塵影響后，其光合特性在此期間也會(huì)受到明顯影響。

2.3 降塵對(duì)棉花氮素含量的影響

作物產(chǎn)量的高低，不但取決于光合產(chǎn)物的生產(chǎn)總量，而且與光合產(chǎn)物在產(chǎn)品器官與非產(chǎn)品器官間的分配密切相關(guān)，在作物生長發(fā)育過程中，同化物在各器官不斷進(jìn)行轉(zhuǎn)化與分配，因此，光合速率的快慢直接決定了光合產(chǎn)物的多少，從而決定了營養(yǎng)器官中貯藏物質(zhì)的水平[8]。本研究在棉花苗期、蕾期、花期、鈴期和吐絮期分別取棉花的功能葉片，測定其氮含量。

在棉花苗期，對(duì)照功能葉片的氮素含量比處理的要明顯高很多（表4），即不受降塵影響的棉花（對(duì)照）苗期功能葉片的氮素含量比受降塵影響的棉花（處理）要高，而其他生育期變化不是很明顯。

由圖1可知，在棉花生長的苗期、蕾期、花期和鈴期4個(gè)生育期中，處理組的SPAD值均高于對(duì)照組的SPAD值；降塵對(duì)棉花含氮量影響的主要階段是在苗期，在其他生育階段的影響沒有苗期明顯。

4 討論與結(jié)論

本研究通過設(shè)置不受降塵（對(duì)照）和接受降塵（處理）2個(gè)處理3個(gè)重復(fù)的方式，分析了棉花在2個(gè)不同處理間的光合特性、SPAD值和氮素含量的差異，揭示了降塵對(duì)棉花光合作用及氮素含量的影響，結(jié)果表明：在苗期降塵對(duì)棉花光合特性的影響非常明顯；其凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）差異達(dá)到了極顯著水平；降塵對(duì)棉花葉綠素含量的影響在苗期也顯著，其SPAD值的差異在苗期也達(dá)到了顯著水平；降塵對(duì)棉花全生育期葉片含氮量均有影響，但對(duì)棉花苗期葉片含氮量影響最大。

總之，通過研究棉花在2個(gè)不同處理間的光合特性、SPAD和氮素含量的差異，可知降塵對(duì)棉花光合作用及氮素含量影響主要在苗期，對(duì)其他生育時(shí)期影響不大或影響低于苗期。由于影響棉花光合作用和氮素含量的因素很多，如二氧化碳濃度、光照、水分、礦質(zhì)元素、溫度等，因此如何能排除土壤肥力差異，同時(shí)排除試驗(yàn)對(duì)照設(shè)置時(shí)水分的影響，從而獲得更為可靠的數(shù)據(jù)，來說明降塵這一單因素對(duì)棉花光合作用的影響效果，有待進(jìn)一步研究。

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