土壤供钾不足对棉花光合及物质积累的影响

以抗虫棉33B为试验材料,通过去除地表20cm耕层营造土壤缺K的方法,探讨了钾营养胁迫对棉花植株光合性能及物质积累的影响。钾营养胁迫对棉花植株叶面积指数、主茎功能叶片有效光合速率、棉花中后期生育进程中主茎叶片叶绿素积累以及棉株干物质积累均有明显的抑制作用,其中随着生育进程的推进,钾胁迫对于叶面积指数和棉株干物质积累的抑制作用趋于明显。以最大拟合优度为标准,利用EXCEL对观测点数据进行拟合得到的趋势线方程显示,钾胁迫没有改变叶面积指数、主茎功能叶光合速率和棉株干物质积累的动态规律,但是却一定程度上改变了主茎功能叶片叶绿素积累的动态规律。     

棉花不同类型品种耐低钾能力的差异

以2004年我国棉区主栽的转基因抗虫棉与非抗虫棉、常规棉与杂交棉以及不同熟性的48个品种/杂交种/品系为材料, 对室内液体培养条件(钾胁迫浓度为0.02 mmol L^-1)下幼苗和田间缺钾土壤(速效钾含量为59.88 mg kg^-1)上成株的耐低钾能力进行了比较。结果表明, 抗虫棉组在苗期低钾条件下的生物量、吸钾量和钾利用指数以及田间缺钾土壤上的产量器官干重分别显著或极显著低于非抗虫棉组20.1%、15.0%、23.7%和20.9%, 而且苗期生物量最低的5个品种均为抗虫棉, 田间产量器官干重最低的5个品种中4个为抗虫棉; 杂交棉组的上述各指标分别显著或极显著高于常规棉组28.0%、19.9%、26.4%和43.2%, 而且苗期生物量和田间产量器官干重最高的5个品种中各有4个为杂交棉; 此外, 抗虫棉耐低钾的杂种优势强于非抗虫棉, 如杂交抗虫棉的上述各指标分别较常规抗虫棉显著或极显著提高37.0%、24.6%、44.3%和59.4%, 而非抗虫棉组的杂交棉只有钾胁迫下的苗期生物量和田间产量器官干重显著高于常规棉27.7%和29.9%; 品种熟性不影响棉花的耐低钾能力; 各类型品种内部的耐低钾能力也存在显著的品种差异, 常规抗虫棉耐低钾能力强的品种(系), 其苗期生物量和田间产量器官干重与常规非抗虫棉和杂交抗虫棉耐低钾能力中等的杂交种相当。     

钾素对棉花光合产物的积累及产量形成的影响

试验于１９８９～１９９１年在河南安阳中棉所壤土地进行。旨在研究钾素对两个棉花品种不同生育时期主茎叶干重变化规律和产量形成的效应。结果表明，两个品种７月１０日～８月１日不同叶位主茎叶干重的变化曲线均呈抛物线，８月１０日～２０日曲线趋向Ｓ形，施钾增加了棉株不同时期不同主茎叶的干重积累，相对增强了不同时期不同主茎叶的光合强度，并延长了主茎叶的光合时间；施钾还提高了棉株生殖器官所占干重的比率。因此提高了棉花产量，改善了棉纤维品质。钾素对中熟偏早类型品种中棉所１７的作用大于中熟类型中棉所１２。     

棉花钾吸收动力学的初步研究和应用

研究了影响棉花钾吸收动力学参数的因素,初步确定了钾吸收动力学方法在棉花上应用的条件,比较了转基因抗虫棉新棉99B和常规棉中棉所35苗期的钾吸收特性。结果表明,棉花钾吸收动力学参数受到苗龄、耗竭液中起始钾浓度及培养液中钾浓度的显著影响,在苗龄较小(3～4叶苗与4～5叶苗相比)、耗竭液中起始钾浓度较高(0.35与0.2mmol·L1相比)、培养液中钾浓度较高(2.0与0.5mmol·L1相比)的情况下,Km、Cmin均比较高,而Imax在前两种条件下较高、在后一种条件下较低。在5～6叶期,新棉99B的Imax显著降低于中棉所35,而Km、Cmin显著高于后者(培养液中K 为0.5mmol·L1),耗竭液中起始K 为0.2mmol·L1),说明新棉99B吸收有限钾的能力低于中棉所35。     

化学打顶对棉花群体容量的拓展效应

以常规人工打顶为对照,在大田条件下设置不同种植密度(18万、22.5万和27万株·hm-2),研究化学打顶对棉株形态、群体器官数量和经济产量等的影响.结果表明,化学打顶棉花株高显著高于人工打顶,平均高出17％,中上部果枝显著变短,尤其是上部果枝平均比人工打顶短75％.冠层中部透光率平均提高约13％.在相同密度条件下,化...     

棉花不同叶位主茎叶衰老特征的研究

 在大田条件下,研究了棉花不同叶位主茎叶在盛铃末期的衰老状况。以转基因抗虫棉33B为材料,测定全部主茎叶的主要生理生化指标,以分析不同部位叶片衰老的差异。结果表明,（1）盛铃末期是主茎功能叶片从旺盛生理功能到衰老的转折时期;（2）从主茎上部第1叶到下部的第10叶叶绿素含量、蛋白质含量、SOD活性呈下降趋势,MDA含量、POD活性呈上升趋势;（3）盛铃期调控棉花叶片的衰老应以主茎中部轻度衰老叶片为诊断和调控主体。     

追施不同形态氮肥对不同钾效率基因型棉花生长及产量品质的影响

【目的】探讨高、低供钾水平下,追施氮肥形态对棉花生长、钾素吸收利用以及产量、品质的影响。【方法】选择钾高效棉花品种辽棉18、冀棉958和钾低效棉花品种新棉99B为材料,进行营养钵培养试验,设置38.01mg·kg~(-1)和152.24 mg·kg~(-1)两个供钾水平,追施铵态氮肥(硫酸铵)和硝态氮肥(硝酸钙)两种形态氮素肥料。【结果】供钾不足会降低棉花果枝始节和单株成铃数,高钾处理棉花干物质积累量、钾累积量、钾利用指数以及产量显著高于低钾处理;与追施硝态氮肥相比,追施铵态氮肥会降低棉株高度、果枝数和单株成铃数,减少籽棉产量和总干物质积累量;追施铵态氮肥处理棉花对钾素的吸收和利用显著低于追施硝态氮肥处理。【结论】钾低效基因型品种棉花在钾素供应不足时对追施铵态氮肥更敏感,且棉花成熟越晚受到追施肥料氮素形态影响越大。     

棉花上部叶片叶绿素SPAD值动态变化研究

为了探索利用叶绿素SPAD值在不同生育阶段进行棉花营养诊断的方法,以2个早熟品种（‘中棉所36’、‘中棉所50’）和2个中熟品种（‘中棉所41’、‘鲁棉28’）为对象,研究了棉花主茎倒1至倒4叶在全生育期的叶绿素SPAD值动态变化,并研究了氮、磷施用量对鲁棉28蕾期、花期和吐絮期主茎功能叶的SPAD值影响。结果表明：2个早熟品种的棉花主茎叶全生育期SPAD值呈现倒一叶<倒二叶<倒三叶<倒四叶的规律,2个中熟品种在盛铃期以前主茎4片叶SPAD值也呈现和早熟品种一样的规律,但盛铃期以后SPAD值叶序变化不规则。在吐絮前,棉花主茎倒四叶SPAD值可以作为棉株营养诊断的参考,早熟品种棉花主茎倒一叶或倒二叶吐絮前10天和吐絮后10天左右的SPAD差值大小可以作为棉株衰老程度的参考值,中熟品种棉花主茎倒三叶吐絮前15天和吐絮后15天左右的SPAD差值大小可以作为棉株衰老程度的参考值。本试验条件下,纯氮用量高于270 kg/hm2,吐絮期主茎功能叶SPAD值与不施氮处理差异极显著,高氮处理利于主茎功能叶在吐絮期维持较高的SPAD值;纯P2O5用量在120 kg/hm2即能使吐絮期主茎功能叶维持较高的SPAD值,增加磷肥用量SPAD值反而下降。     

施氮量对滨海改良盐土棉花钾累积利用的影响

以长江流域大面积种植的转基因棉湘杂棉8号为材料,在江苏省大丰市稻麦原种场(33.2°N,120.5°E)滨海改良盐土上研究施氮量(0、150、300、375、450、600 kg N hm–2)对棉株钾素吸收、利用和分配的影响。结果表明,增施氮肥提高不同生育阶段棉株钾的吸收量,以盛花到见絮期的钾积累增量最大,并改变生育期间的钾吸收比例,使出苗到盛花期的钾吸收比例降低,盛花到吐絮期的钾吸收比例升高;同时,增加施氮还降低生育后期中上部果枝钾浓度的下降速率,但对下部果枝影响较小。随施氮量增加,各部位果枝氮对钾吸收的边际效应(每增施1 kg氮促进钾的吸收量)呈先升高后降低趋势,且果枝部位越高,基于最大边际效应的施氮量越高。在300~375 kg hm–2施氮量范围内,干物质和钾在经济器官中的分配比例提高,钾浓度和钾累积量动态特征参数比较协调,中部和上部果枝氮素对钾吸收的边际效应和钾的皮棉生产效率较高,利于高产形成。高于375 kg hm–2的施氮量导致皮棉产量增幅下降,氮素对钾吸收的边际效应和钾的皮棉生产效率较低;低于375 kg hm–2的施氮量降低干物质和钾经济系数,不利于高产形成。     

辽棉18与新棉99B苗期耐低钾能力的差异及其机制

在室内液培(1/4改良Hoagland营养液)条件下比较了非抗虫棉辽棉18和转Bt基因抗虫棉新棉99B苗期耐低钾能力的差异,并研究了钾的吸收、运转、利用及其机制。两品种在充足供钾(2.5 mmol L^-1)处理下的幼苗干物重相当,但在低钾胁迫下(0.03 mmol L^-1)辽棉18的干物重为新棉99B的2.7倍,表现出较强的耐低钾能力。辽棉18单位根重(或单位根长、单位根表面积)的吸钾量相当或低于新棉99B,叶片钾积累量占整株的比例也显著低于后者,然而其根系发达(根长、根表面积和根体积分别为新棉99B的3.4、3.8和4.2倍),钾利用指数也较新棉99B高1倍以上。表明辽棉18较强的耐低钾能力与根系生理吸钾能力和钾在植株体内的运转无关,而主要由发达的根系和较高的体内钾利用能力决定。由于低钾条件下辽棉18和新棉99B叶片的渗透势及相对含水量均无显著差异,证明二者体内钾利用能力的不同不在于钾的生物物理功能(调节膨压和渗透势)的高低,而可能主要与钾的生物化学功能(促进光合作用、韧皮部的装载和蛋白质的合成等)有关。     

常规棉‘鄂抗8号’与美国转Bt基因棉DP410B苗期对钾素响应的差异

为了探讨不同钾水平下常规棉与转基因棉在农艺性状和钾效率方面的差异,通过营养液对常规棉‘鄂抗8号’（E8）和转Bt基因抗虫棉DP410B（转）进行了苗期培养,分别设低钾(K1,2 mg/L)与适钾(K2,20 mg/L)2个处理,对农艺性状、干物质积累与分配、钾含量和钾积累量等进行研究。结果表明,相同钾水平下,转基因棉叶片数和叶绿素含量均高于常规棉E8;转基因棉干物质较多地分配到根系,而E8较多的积累在叶片中;各器官的钾含量和全株钾积累量均表现为转基因棉DP410B大于常规棉E8;钾在各器官的分配也有差异,适钾时常规棉E8根、茎中积累的钾占总钾的比例均低于转基因棉,而叶片中积累的钾占总钾的比例高于转基因棉,低钾时2个品种各器官的分配比例相同。常规棉E8钾效率系数是转基因棉DP410B的1.31倍,E8的钾利用指数也较高,表现为：E8K1（1.77） > 转K1（1.19） > E8K2（0.43） > 转K2（0.33）,说明常规棉E8较耐低钾胁迫,且具有较高的钾利用效率,但是其增长潜力（3.75）比转基因棉DP410B（4.41）小。     

施钾对不同转基因棉花品种光合特性及产量和品质的影响

 在田间试验条件下,研究了施钾对转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41、转Bt基因抗虫棉国抗1号和常规棉泗棉3号光合特性和产量及品质的影响。结果表明,施用钾肥能不同程度地提高不同转基因棉花品种的叶绿素含量、叶面积指数(LAI)、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、叶绿素荧光动力学参数PSⅡ、最大光化学量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在光化学活性(F_v/F_o),从而提高棉花叶片的光合性能。施钾还提高了转基因棉花干物质量及分配到生殖器官的比例,增加了棉花总成铃数、铃重和衣分;施钾处理的中棉所41、国抗1号和泗棉3号的皮棉产量较未施钾处理分别增加5.8%,11.8%和7.0%,棉纤维的主要品质指标也得到改善。转Bt基因抗虫棉国抗1号比转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41和泗棉3号对钾肥更为敏感。     

田间条件下棉花叶片缺钾症状及钾含量的时空动态研究

为了探究棉花中上部叶片首先出现缺钾症状的生理机制,以中棉所41为供试材料,于2013—2014年在中国农业大学上庄实验站缺钾(K)土壤上(速效K含量64.0~70.9 mg kg–1)进行试验,设置低钾(225 kg K2O hm–2)和高钾(375 kg K2O hm–2)2个钾处理,以不施钾为对照,观察蕾期至花铃后期主茎叶缺K症状的发展动态,并测定了叶片的K+含量。结果表明,棉花叶片缺K症状并不是简单的自下部老叶逐步向上发展,而是从第10节位左右向上推移,并且这种推移呈跳跃式,植株中部某些叶位的叶片一直未出现缺K症状或症状很轻微。棉花这种缺K症状模式与叶片K+含量无必然联系。叶片K+含量基本遵循随叶位上升而增加的规律,符合缺K条件下的一般特征,但这种自下而上增加的幅度及增幅较大的部位在不同生育时期和不同年份存在差异。大部分叶片的K+含量随叶龄增长呈或快或慢的下降趋势,但在蕾期至盛花期某些幼叶和功能叶的K+含量会出现上升现象,如2013年的第7~第14叶、2014年的第13~第16叶。要揭示棉花缺K症状的生理机制,还需要从不同叶片对K+的敏感性、K+在整株水平的再分配等方面深入研究。     

钾营养对冬小麦光合作用和衰老的影响

盆栽砂培和田间试验结果表明，供钾不足使小麦生育后期旗叶过氧化物酶活性和丙二醛含量增高，可溶性蛋白质、叶绿素含量和根系活力降低，旗叶光俣速率下降，加速衰老。     

转Bt基因抗虫棉中棉所30的碳、氮代谢特征

本试验在田间条件下研究了转Bt基因抗虫棉中棉所30的碳、氮代谢特征,于各主要生育期测定了棉株地上部营养器官的全N、非蛋白质N和可溶性糖及淀粉含量.研究结果表明,与轮回亲本中棉所16相比,中棉所30苗蕾期的C/N较低,非蛋白质N含量较高,N代谢比较旺盛;初花期至盛花期的C/N则较高,C代谢明显加强;进入结铃早期,中棉所30叶片中可溶性糖、淀粉及营养体中非蛋白质N的含量均下降,反映出其"根源”和"叶源”的功能已减弱,表现出早衰迹象.为了改善转Bt基因抗虫棉中棉所30的生育状况,提高其产量和品质,"促源”是根本.     

棉花不同品种钾吸收效率差异的根系形态学和生理学机理

用6个棉花品种作为试验材料,通过水培试验比较其对钾的吸收能力,研究其根系形态学、生理学特征和K+吸收动力学参数。结果表明,低钾胁迫下,钾高效品种中棉所64的根干物质质量、根体积、根活跃吸收面积、根活跃比表面积最大,根系活力最强;钾高效品种中棉所35的根干物质质量较大、根长而细,根总吸收面积最大,根总比表面积都最大,根系活力也较强,且K+最大吸收速率Imax最大,最小临界浓度Cmin较小,耐低钾能力强。而钾低效品种中棉所50和中植棉2号的根系形态学等指标都较差,根系活力较弱,且Imax也较小。该研究不仅有助于阐明棉花耐低钾胁迫的机理,而且能评价不同品种对低钾的适应能力。     

转Bt基因抗虫棉施钾效应研究初报

试验于2002—2003年分别在安徽合肥及宿州就安徽省推广的主要抗虫棉品种，国抗1号、中棉所29及32B的施钾效应进行了研究。结果表明：（1）在每公顷施用尿素450kg、磷肥600kg条件下，Bt抗虫棉增施钾肥能明显提高其产量，皮棉产量增加2.3%~18.9%，品质也有所改善，以施用氯化钾375kg/hm2为宜。增产的主要原因是施钾提高了单株果枝数、单株结铃数、单铃重和衣分，优质铃率也明显提高；（2）在施钾量相同条件下，不同施钾方法对产量也有显著影响，以基施与追施比6:4的方式肥效更佳；（3）中棉所29施钾处理较对照增产12.7%，32B较对照增产11.2%，产量差异均极显著；中棉所29较32B增产6.7%，且差异显著，其主要生理原因是单株干物质积累多，尤其是中后期的干物质积累速率明显高于32B，显示出杂交抗虫棉具有明显的杂种优势。     

施钾方式对棉花叶片抗氧化酶活性、产量及钾肥利用效率的影响

在大田试验条件下, 以鲁棉研28为试验材料, 研究不施钾肥(CK)、一次性基施硫酸钾(T1)、分次(1/2基施, 1/2于花铃期追施)施用硫酸钾(T2)、一次性基施控释复合肥(T3) 4个处理的棉花叶片保护酶活性、产量及钾肥利用效率变化。结果表明, 与不施钾处理相比, 施钾可显著增加叶片叶绿素、可溶性蛋白含量, 降低MDA含量, 提高SOD、CAT活性(叶龄30、45、60 d), 降低POD活性(叶龄30、45 d), 提高籽棉产量和皮棉产量;与一次性基施硫酸钾和控释复合肥相比, 分次(1/2基施、1/2花铃期追施)施用硫酸钾可显著提高叶片可溶性蛋白含量(叶龄30、45、60 d)和SOD (叶龄15、30、45 d)、CAT(叶龄15、30 d)活性, 降低MDA含量(叶龄30、45、60 d)和POD活性(叶龄30 d), 提高籽棉产量、皮棉产量和钾肥生产效率。本试验条件下, 分次(1/2基施、1/2花铃期追施)施用硫酸钾是兼顾高产高效的施肥方式。     

缺钾诱导早衰条件下应用嫁接技术研究根-冠互作对棉花下胚轴解剖结构的影响

缺钾诱导早衰条件下,根-冠互作对棉花叶片早衰的调节包括地上部主导型和根系主导型。本研究主要观察缺钾条件下2种根-冠互作类型单接穗单砧木(I型)和双接穗单砧木(Y型)嫁接接穗下胚轴的解剖结构,并判断其与下胚轴木质部中CTK和ABA的流量是否有关。结果表明,地上部主导型I型嫁接接穗下胚轴解剖结构与砧木品种更为相似,与其木质部CTK和ABA的流量主要受地上部调节不符;Y型嫁接2个不同品种接穗之间下胚轴解剖结构的差异与其木质部CTK和ABA流量的差异虽然具有相关性,但可能是一种伴生现象。根系主导型I型嫁接砧木对接穗的影响很大,但这与砧木对接穗下胚轴木质部CTK和ABA流量的调节可能也是一种伴生现象;Y型嫁接2个不同接穗之间下胚轴解剖结构差异较大,与二者之间CTK和ABA流量无显著差异的结果不符。因此,棉花叶片早衰2种根-冠互作类型接穗下胚轴解剖结构与其木质部中CTK和ABA的流量无关。此外,无论是地上部主导型还是根系主导型,2个品种自身嫁接的接穗下胚轴结构差异在Y型嫁接与I型嫁接中不一致,可能与Y型嫁接的2个接穗之间存在冠-冠互作有关。