库源平衡调控下冠层微环境与激素互作介导高密度棉花脱叶动态的生理机制研究

本研究针对棉花(Gossypium hirsutum L.)机械采收中脱叶效率优化的关键问题，通过两年田间试验探究库源比调控对叶片脱落的影响机制。研究人员采用去叶(1/2L)、去铃(1/2B/0B)和差异灌溉(I2970/I3420/I4095)处理，发现减少库器官(棉铃)会延迟脱叶，与叶片相对含水量(LRWC)、生长素(IAA)和玉米素核苷(ZR)升高，脱落酸(ABA)降低相关；而补充灌溉通过提高库源比使脱叶率增加14%。该研究为高密度棉花系统的精准脱叶策略提供了生理学框架。

　　

在棉花机械化采收过程中，脱叶效率直接影响纤维品质和采收成本。然而，当前生产实践中存在脱叶剂使用效果不稳定、环境风险高等问题，其根本原因在于对棉花叶片脱落的生理调控机制认识不足。特别是在高密度种植模式下，冠层微环境与库源器官（棉铃作为"库"，叶片作为"源"）的互作如何影响脱叶动态，成为制约精准脱叶技术发展的关键科学问题。

为解析这一机制，国内研究人员以'新陆早78号'(XLZ78)和'原棉11号'(YM11)为材料，设计了为期两年的田间试验。研究设置四种库源处理：不处理(CK)、去除1/2叶片(1/2L)、去除1/2棉铃(1/2B)和去除全部棉铃(0B)，同时对新陆早78号实施差异灌溉(亏缺灌溉2970 m³·ha^-1、常规灌溉3420 m³·ha^-1和补充灌溉4095 m³·ha^-1)。通过监测叶片相对含水量(LRWC)、植物激素(包括生长素IAA、玉米素核苷ZR和脱落酸ABA)、冠层温度等指标，结合纤维素酶(CEL)和多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性测定，系统阐明了库源平衡调控脱叶的生理机制。该研究成果发表于《Journal of Integrative Agriculture》，为高密度棉花系统的精准脱叶提供了理论依据和技术支撑。

关键技术方法包括：1) 田间控制试验设计，设置不同库源比处理；2) 生理指标测定(LRWC、植物激素)；3) 酶活性分析(CEL、PG)；4) 冠层微环境监测(温度)；5) 脱叶率统计。

【库源调控对脱叶动态的影响】
减少库器官(1/2B和0B处理)显著延迟脱叶，两年平均使XLZ78和YM11的脱叶率分别降低7.3-13.4%和0.8-9.2%。这与叶片相对含水量升高、IAA和ZR积累、ABA减少以及冠层温度降低相关，这些变化共同抑制了脱落区CEL和PG的活性。

【灌溉水平对脱叶的调节作用】
补充灌溉(I₄₀₉₅)通过提高库源比和冠层温度，使脱叶率较亏缺灌溉(I₂₉₇₀)增加14.0%，证实水分管理可协同调控库源关系和脱叶效率。

【去叶处理的等效效应】
1/2L处理表现出与去铃处理相似的生理响应，说明源器官减少同样会打破库源平衡，影响脱叶进程。

该研究首次系统揭示了高密度棉花系统中，库源平衡通过"冠层微环境-植物激素-细胞壁降解酶"级联反应调控脱叶的生理机制。实践意义在于：1) 提出通过优化铃叶比而非单纯依赖脱叶剂的精准调控策略；2) 阐明灌溉管理可作为脱叶效率的调节手段；3) 为开发基于冠层温湿度监测的脱叶预测模型提供参数依据。这些发现不仅推动了棉花栽培生理学理论发展，也为实现棉花机械采收"提质、增效、减药"目标提供了创新思路。