高温对陆地棉的花器官及产量性状影响*

龚照龙，郑巨云，梁亚军，王俊铎，郭江平，谭新

（1.新疆农业科学院经济作物研究所，新疆 乌鲁木齐 830091；2.新疆生产建设兵团第一师16团，新疆 阿拉尔 843018）

0 引言

棉花在生长发育过程中需要有适宜的温度，而目前由于全球温室效应的影响，导致极端天气频繁出现，尤其是在棉花生育期间的持续高温天气。会造成棉花蕾铃严重脱落现象，最终导致棉花大面积减产。赵鸿[1]等人研究指出：在棉花开花现蕾期间的适宜温度是25℃～30℃，温度过高会引起花粉活力降低，影响光合作用，呼吸作用增强，棉花叶面的蒸腾强度提高，蕾铃脱落，当开花期间日平均温度≥30℃，蕾铃脱落的数量增加，在开花期日平均气温≥32℃脱落严重[2]。受高温影响主要表现为柱头上花粉量及萌发花粉量减少，花粉管停止伸长，畸形花粉粒增多，影响了正常的受精过程[3]。33℃以上的持续高温对棉花花器官和棉铃发育就可造成影响，棉花遭遇高温后，柱头发生异常变异，变为长柱头花，影响正常的授粉，花粉粒败育，致使受精不良，导致棉花僵小铃畸形铃增多，最终影响棉花产量[2]。在棉花生产中，蕾铃脱落是一个普遍存在的问题，一般棉田蕾铃脱落率达60%～70%，有的高达80%[4]。本研究通过对50个耐高温棉花品种跟踪调查，取得经过持续12天高温后各性状的数据并进行分析，以探明高温逆境对棉花主要性状影响的具体问题。为以后选择培育更好的耐高温品种提供理论依据。

1 材料及方法

1.1 材料

在2017年从外地引进的102份棉花材料中，选择50份较耐高温材料，分别为中棉所12、中棉所16(中375)、中棉所17、中棉所19、中棉所41、中棉所43、中棉所50、中棉所60、泗棉2号、泗棉3号、鲁棉1号、鲁棉2号、鲁棉6号、鲁棉11号、鲁棉28号、鲁棉9号、鲁研棉29号、鲁21、鲁25、鲁34、鲁36、鲁37、冀91-28、冀169、冀668、冀棉958、冀棉8号、冀棉10号、冀棉11号、冀棉12号、石远321、豫棉11号、豫棉15号、豫棉19号、鄂抗棉8号、鄂棉6号、鄂棉19号、鄂棉10号、鄂棉12号、鄂棉14号、湘棉10号、湘棉11号、渝棉1号、辽棉1号、辽棉9号、辽棉16号、赣棉6号、赣棉10号、湘棉10号和湘棉11号，并分别编号NG1～NG50。

1.2 试验实施

试验于2017年在位于新疆阿拉尔市的农一师十六团6连的试验田进行。于2017年4月13日播种，采用人工点播（点播在已经覆膜打孔好的种穴中），机采棉的行距配置模式（10+66+10+66+10）cm，每个材料种1膜。

1.3 调查方式

在2017年7月14～25日持续12天≥37℃的高温天气过去5天后，即2017年7月30日，对50份材料进行调查，每份材料随机选择5株，主要调查柱头高低、花药多少、花药饱瘪、铃大小、僵小铃（指停止发育失水变干的小铃）数、脱落数、铃数及表观耐性等8种农艺性状。其中僵小铃数、脱落数和现有铃数调查的是棉花上部三台果枝的数据。

2 结果与分析

2.1 不同品种的表观耐性

将50份材料数据根据表观耐性分为三类，统计得出表观对高温逆境表现为高耐性的材料有17份、中耐性的材料有20份、低耐性（敏感）的材料有13份。所以由于持续高温的原因50份耐高温材料中已经有26%的材料在表观耐性方面表现为敏感，40%的材料表观耐性为中等。在表观耐性方面有66%的材料受到高温影响。

2.2 高温对于蕾铃脱落的影响

对前面所分的三种表观耐性类型中的每份材料的蕾铃脱落数数据进行统计分析，得出三幅脱落率的柱状图，如图1、图2和图3。

根据图1、图2和图3可以清晰的看出，表观耐性为对高温的耐受性高的17份材料中只有1份材料的脱落率在60%以上，在表观耐性为对高温的耐受性中等的20份材料中有11份材料的脱落率在60%以上，占总材料的55%，表观耐性为敏感的13份材料中有11份材料的脱落率在60%以上占总材料的85%。

图1 表观耐性为高耐性的材料的脱落率

图3 表观耐性为对高逆境敏感的材料的脱落率

从表1可以看出，在受持续高温逆境影响下，蕾铃脱落严重的材料有23份，占总材料的46%，而在表观耐性方面，受高温逆境影响越严重的材料，其脱落率越高。

2.3 不同品种的柱头高低

棉花在遭遇持续高温天气后，柱头生长发育会发生变异出现长柱头花现象，在对表观耐性分出的三种类型中每份材料的柱头高中低方面的数据进行分析，作出三幅扇形分布图，如图4、图5、图6。

从图4～6和表2中可以清晰看出，高耐性的材料，出现长柱头花现象材料的比例为12%，中耐性的材料，出现长柱头花现象材料的比例为25%，低耐性（敏感）的材料，出现长柱头花现象材料的比例为31%。

表1 表观耐性三类材料脱落率在60%以上的材料数及所占的比率

2.4 不同品种的花药多少、花药饱瘪、铃大小

在棉花生长发育期间，由于遭受持续高温天气的影响，会使得花药量减少、畸形花药增多、授粉受到抑制导致棉铃生长较小，畸形铃增多。在对50份材料的花药多少、花药饱瘪、铃大小方面进行统计作出表2。

表2 三类材料的花药多少、花药饱瘪和铃大小情况

图4 耐性材料的柱头长短扇形图

图5 中耐性材料的柱头长短扇形图

图6 敏感性材料的柱头长短扇形图

根据表2中的数据可以看出，在花药多少、花药饱瘪、铃大小这三方面所得出的结果并不与表观耐性有关系，但是从汇总后的数据可以看出，花药多少与铃大小有关系，因为高温的影响花药量少的材料占74%，中小棉铃的材料也占74%，而出现花药瘪粒的仅有4%。

3 讨论

棉花在生长发育过程中，会受到诸多外界因素的影响，而持续高温天气就是其中之一，也是影响比较大的方面。在遭受到持续高温天气后，棉花的花器官、花药、蕾铃和表观耐性等方面在不同程度上受到影响。国内外学者也作出了许多研究，郑东官[5-6]等人的研究发现，开花结铃期间气温高达35℃以上，可以直接影响到开花前7～10天幼蕾内雄蕊的正常生长发育，降低花粉活力和结铃率。洪继仁[7]研究发现，棉花遭遇高温后，柱头发育异常变异，变为长柱头花，影响正常的授粉，花药粒败育，致使受精不良，降低结铃率。高温逆境降低花粉萌发，减慢花粉管的生长速度，这必然影响到花粉粒在柱头上的萌发数目和花粉管到达胚珠的时间，最终授粉受精不正常，不受精的棉铃在开花7天后100%脱落[8]。唐耀生[9]等人研究认为棉铃发育过程中受高温天气的影响会使得棉铃发育不全，出现小铃畸形铃的现象。勾玲[10]等人研究认为不同生态棉区单铃重的变化与气象因子具有一定的相关性，花铃期遭受高温会使得畸形铃数量增加。田东洋[11]等人披露Jain在2007年研究认为，花药发育时碳水化合物的积累对后期花粉粒成熟和花粉管生长至关重要，高温逆境导致糖和淀粉代谢异常是导致花粉发育不正常以及雄性不育的重要原因，致使后期蕾铃脱落数增加。从前人的研究中可以看出，棉花生长发育过程中受高温天气影响主要集中在开花结铃期间。

4 结论

由于持续12天的高温天气，50份材料的主要性状均受到不同程度的影响，就表观耐性来说，已经有40%的材料表现出了中等耐性，26%的材料表现为对高温敏感。而作为调查的50份材料还是目前已经筛选出的较耐高温材料，就已经有66%的材料不能适应目前的高温环境。在蕾铃脱落方面，持续高温天气是导致蕾铃脱落的一个主要原因，根据调查数据得出，已经有46%的材料在8月初期的脱落率达到60%以上，而本研究的调查数据还是每株棉花的上三台果枝。在柱头的生长发育方面，由于持续高温天气的影响，有48%的材料出现了长柱头花现象，同时还有74%的材料花药量少，74%的材料是中小铃，出现花药瘪粒的材料有4%。

根据对调查数据的分析得出，由于持续高温的影响，棉花的主要性状中表观耐性、蕾铃脱落、柱头高低等三方面表现一致。花药多少、花药饱瘪、铃大小等三方面虽然不与其他三方面保持一致，但在面对高温天气时，还是受到了很大的影响。