摘除早期棉铃缓解涝渍胁迫的农艺机制：基于补偿性生长与叶片衰老延迟的生理调控

针对涝渍胁迫导致棉花减产的关键问题，山东农业科学院团队通过两年田间试验，发现摘除基部10个早期棉铃可使籽棉增产15.7%，降低25%产量损失。该措施通过提升冠层表观光合(CAP)、降低MDA和H2O2水平、调节ABA/IAA激素平衡等机制，显著延缓叶片衰老并增强根系活力，为涝渍易发区提供实用农艺策略。

　　

在全球气候变化加剧极端降雨的背景下，涝渍（waterlogging）已成为制约旱地作物生产的首要非生物胁迫。作为重要经济作物的棉花（Gossypium hirsutum L.），其根系在淹水条件下因缺氧（hypoxia）导致呼吸受阻，引发营养吸收障碍和光合抑制，最终表现为生长迟滞和叶片早衰。更严峻的是，涝渍会直接减少棉铃数量和单铃重，造成高达38.5%的籽棉产量损失。尽管棉花通过逃逸（escape）、静止适应（quiescence）和补偿性生长（compensatory growth）三种策略应对胁迫，但现有缓解措施如硝普钠（NO）和褪黑素处理仅能降低12.5-16.9%的产量损失，亟需开发更高效的农艺调控技术。

山东农业科学院团队在《Field Crops Research》发表的研究创新性地将摘除早期棉铃这一传统栽培措施引入涝渍应对体系。基于棉花无限生长特性（indeterminate growth）和器官可塑性（plasticity），研究人员假设移除基部生殖器官可重新分配光合产物，通过激活补偿性生长和延缓衰老来抵御胁迫。通过2022-2023年定位试验，团队系统验证了这一假说的科学性与实用性。

研究采用多维度技术路线：在黄河流域棉区设置10天淹水处理（早期花期），对比保留与摘除10个基部棉铃（squares/flowers/bolls）的处理组；动态监测产量构成、生物量积累和铃期分布等农艺指标；结合光合参数（CAP和Pn）、氧化应激标志物（MDA和H₂O₂）、内源激素（ABA/IAA）及根系伤流液等生理生化分析；最终通过结构方程模型（SEM）解析各因子的贡献度。

【Yield, yield components and harvest index】
涝渍使籽棉产量降低38.5%，单株铃数减少29.4%。摘铃处理显著逆转这一趋势，产量提升15.7%，相当于减少25%的涝渍损失。关键机制在于将棉铃形成高峰期从中前季调整至中后期，单株有效铃数增加21.8%，且铃重提高4.3%。

【The effectiveness of early fruit removal】
生理层面揭示三重调控网络：1）光合补偿效应：摘铃后CAP和Pn分别提升22.4%和18.7%，叶面积指数（LAI）增加31.2%；2）氧化还原平衡：MDA和H₂O₂含量降低34.5-41.8%，SOD活性提高27.3%；3）激素重构：ABA下降28.6%而IAA上升19.4%，协同延缓叶片叶绿素降解（SPAD值高17.2%）。根系伤流液量增加23.7%，证实了"根源信号"对地上部衰老的调控作用。

【Conclusions】
该研究首次建立"摘铃-补偿生长-抗涝"的理论框架，证实农艺措施可通过时空补偿（spatiotemporal compensation）重塑棉花产量形成。实践中仅需人工摘除10个基部棉铃，即可实现相当于化学调控剂1.5倍的抗逆效果，且无外源物质输入风险。这一发现为气候变化背景下的棉花抗逆栽培提供了新范式，尤其适用于中国黄淮海等频涝棉区。

研究同时提出若干待解问题：摘铃最佳数量阈值、不同基因型响应差异，以及与微生物菌剂（如AMF）的协同效应等，为后续研究指明方向。正如通讯作者Dong Hezhong强调的，该成果的价值在于"将传统经验上升为可量化的生理调控理论"，这对其他无限生长作物（如大豆、番茄）的抗涝研究具有重要借鉴意义。