盐渍化是土地生产力的重要限制因子,严重影响农业可持续发展。棉花是抗旱耐盐碱的优势作物,大力提高盐碱地棉花产量与品质已成为棉花生产的主攻方向。研究土壤盐分胁迫对棉花叶片与棉纤维发育蔗糖代谢及产量品质的影响,可为优化盐碱地棉花栽培技术及耐盐品种的筛选提供依据。本研究基于黄河流域棉区和长江流域下游棉区22个棉花主推品种耐盐性评价及耐盐指标筛选试验,以耐盐性差异明显的中棉所79 (耐盐品种)和泗棉3号(盐敏感品种)为试验材料,在江苏省大丰市稻麦原种场(120°46’E,33°20’N)设置土壤盐分水平(低盐:1.15dSm-1,中盐:6.00dSm-1和高盐:11.46dSm-1)试验,研究:(1)土壤盐分对棉花叶片蔗糖代谢、棉纤维发育蔗糖代谢及棉花生长发育与产量品质形成的影响;(2)不同土壤盐分水平下棉田土壤和棉株盐离子含量的时空变化及与产量的关系。主要研究结果如下:1.筛选出耐盐性差异明显的棉花品种:高耐盐品种(中棉所79)和盐敏感品种(泗棉3号)在大田土壤盐胁迫下对22个供试棉花品种的萌发期和苗期耐盐性进行比较,通过主成分分析和聚类分析进行综合评定,划分品种耐盐性强、弱类型。结果表明,根长、根生物量和根鲜重在棉花萌发和苗期耐盐性因子中的负荷量最大,可作为萌发期和苗期棉花耐盐性筛选的主要鉴定指标,并鉴定出中棉所79为高度耐盐品种,泗棉3号为盐敏感型品种。2. 土壤盐分抑制棉花生长,产量降低,品质下降,耐盐品种受盐分影响较小在土壤电导率1.15-11.46 dSm-1范围,随着土壤盐分升高,棉花果枝数、蕾数、果节数降低,脱落率显著升高;棉花总生物量及各器官生物量均显著降低,棉铃铃壳生物量所占比例增加,棉籽和纤维比例降低,铃重降低;土壤盐分显著影响棉花产量,以铃数的变异最大;棉纤维长度、整齐度、断裂比强度显著降低。耐盐型品种中棉所79受土壤盐分的影响较盐敏感型品种泗棉3号小。3.高耐盐品种中棉所79植株具有较高的K+/Na+和Ca2+含量棉田土壤电导率和盐离子(Na+、K+、Mg2+和Cl-)含量随棉花生育期推迟呈明显上升趋势,变化趋势基本一致,皮棉产量随着土壤电导率的升高而显著降低;在同一生育期随土壤深度的增加呈下降趋势;不同品种间差异较小。棉株中K+、Ca2+含量随土壤电导率增加逐渐降低,Na+、Mg2+则相反;耐盐品种中棉所79K+、Ca2+含量高于盐敏感品种泗棉3号,而Na+、Mg2+含量则相反。较高的K+/Na+和Ca2+含量可能是中棉所79耐盐性高的原因。4.棉铃对位叶蔗糖代谢较主茎功能叶对盐分胁迫更敏感,土壤盐分胁迫下铃重受棉铃对位叶净光合速率、蔗糖转化率和磷酸蔗糖合成酶共同作用随土壤盐分水平升高,棉花主茎功能叶和棉铃对位叶叶绿素含量和净光合速率(Pn)降低,Ci先降低后升高;棉花主茎功能叶可溶性糖、蔗糖和淀粉含量降低,棉铃对位叶中蔗糖、淀粉含量增加。在土壤盐分胁迫下,棉花主茎功能叶和棉铃对位叶中磷酸蔗糖合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SuSy)活性升高,转化酶(Inv)活性差异不显著;棉铃对位叶较主茎功能叶对盐分胁迫更敏感。统计分析棉花叶片SPS和SuSy峰值在年份、品种和土壤盐分水平间的差异及其互作效应,结合分析土壤盐分胁迫下SPS、SuSy活性峰值的增加幅度(较低盐处理分别增加10%-70%、10%-35%),结果表明:在盐分胁迫下SPS的高活性,能高效合成蔗糖来降低细胞渗透势,以适应外界盐分胁迫的变化。随土壤盐分升高,棉铃对位叶Pn、蔗糖转化率下降,铃重的降低是受Pn、蔗糖转化率和SPS共同作用的结果。盐敏感型品种泗棉3号棉铃对位叶净光合速率、磷酸蔗糖合成酶活性和蔗糖转化率在不同盐分水平间的变化幅度明显大于耐盐型品种中棉所79。5.土壤盐分显著降低纤维蔗糖含量与SPS活性,使β-1,3-葡聚糖含量上升,纤维素累积下降,造成最终纤维长度和比强度降低纤维长度主要受蔗糖代谢影响,而比强度则受蔗糖、纤维素和β-1,3-葡聚糖的共同影响·在棉纤维主要指标中,纤维长度与最大蔗糖、平均蔗糖含量显著正相关;纤维比强度与最大蔗糖、平均蔗糖、纤维素含量及蔗糖转化率显著正相关,而与β-1,3-葡聚糖含量显著负相关。随土壤盐分的升高,纤维蔗糖含量降低,纤维长度变短;纤维中蔗糖含量和蔗糖转化率降低,β-1,3-葡聚糖含量升高,纤维素最大累积速率降低,纤维比强度快速增加持续期缩短、稳定增加期的日均增长速率下降,最终纤维比强度降低。纤维中蔗糖酶和SPS活性随土壤盐分水平的升高呈下降趋势,糖代谢受抑制,纤维素合成受阻,而纤维SuSy和β-1,3-葡聚糖酶活性随盐分水平的升高呈上升趋势,且盐敏感品种泗棉3号纤维中SuSy活性较耐盐品种中棉所79活性高。综上,棉花通过对土壤中的无机离子进行选择性吸收,特别是对Na+和K+的选择性吸收来减轻盐害,提高叶片光合性能,提高生物量在生殖器官的分配比例,促进叶片与纤维中蔗糖代谢,进而提高棉花产量,改善纤维品质。