减施氮肥运筹对棉花冠层光合有效辐射及产量的影响

【目的】 通过减施氮肥运筹调控棉花生育期获得的光合有效辐射(PAR),分析各生育时期棉花APAR和FAPAR与产量的关系,提高棉花群体绿色光能利用率和产量。【方法】 5个施氮处理施基肥量一致,对不同处理的追氮肥量进行按比例减施,并监测各生育时期棉花群体光合有效辐射。【结果】 5个施氮处理的棉花APAR和FAPAR在生育期的变化规律相似,其值从蕾期逐渐上升,至盛花期和花铃期达到较高水平,随后逐渐降低,至吐絮期降到最低水平;按高低排列依次是N₁＞N₂＞N₃＞N₄＞N₅,并且棉花的APAR和FAPAR与籽棉产量存在极显著的正相关性。【结论】 减施氮肥运筹对棉花APAR和FAPAR的动态变化产生重要影响,可以利用其在生育期的变化特征来优化棉花群体冠层结构和提高产量。     

外源硅对盐胁迫下棉花幼苗光合、荧光及抗氧化酶活性的影响

【目的】研究外源硅提高棉花幼苗抗盐性的效应。【方法】以棉花品种新陆早45号为试验材料,采用营养液培养法,研究外源硅对不同程度盐胁迫下棉花幼苗光合色素含量、光合气体交换参数、叶绿素荧光参数及抗氧化酶活性的影响。【结果】盐胁迫下棉花幼苗叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素总量(Chla+b)和类胡萝卜素含量均随着盐浓度的升高而降低,而施用外源硅后均呈上升趋势。棉花幼苗净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO₂浓度(Ci)均随盐浓度升高而逐渐下降,施用外源硅后可缓解光合参数下降趋势。盐胁迫下棉花幼苗光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)、PSⅡ调节性能量耗散的量子产额[Y(NPQ)]和PSⅡ非调节性能量耗散的量子产额[Y(NO)]逐渐减小,施用外源硅后可使qP等荧光参数值上升,但各处理间差异并不显著。外源硅改善了盐胁迫对棉花幼苗光合色素生物合成和光合气体交换能力的抑制效应,提高了抗盐性。盐分胁迫下,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等三种抗氧化酶的活性均随盐浓度升高降低,而施硅则提高了SOD、POD和CAT抗氧化酶的活性。【结论】外源硅能提高盐胁迫下棉花幼苗光合、叶绿素荧光及抗氧化酶活性,阻止盐胁迫下有害物质的积累,提高了棉花幼苗的抗盐能力。     

棉粕对盐碱胁迫下棉花生长及生理特性的影响

【目的】 分析新疆优势资源棉粕对盐碱胁迫下棉花生长及生理特性的影响,研究棉粕对盐碱胁迫下棉花生长及生理特性的差异。【方法】 采用田间小区试验,以棉花品种新陆早60号为材料,采用两因素随机区组试验设计,测定不同盐碱含量条件下配施不同含量棉粕对棉花生长指标和生理特性的影响。【结果】 随着棉粕施用量的增加,棉花的株高、干物质、叶绿素含量均有不同程度增加,而过氧化物酶、丙二醛含量、可溶性糖含量随着盐浓度的增加呈先增加后减少的趋势。【结论】 棉粕对盐碱胁迫下棉花的生理性状影响效果不同,对盐碱胁迫下棉花生理抗盐碱性有着明显的增强作用。     

棉花PsbS基因对烟草光合特性的影响

【目的】分析光系统II PsbS基因在不同光照条件下,光系统II PsbS基因的功能 。【方法】利用转棉花PsbS基因的烟草(Nicotiana tabacum xanthin),T3代株系及非转基因(普通野生型,wt)烟草为材料,比较两者的生物学性状(叶面积、叶绿素含量)及在不同光强(75、240、450 μmol/(m²·s))下的生理(光合作用)性状。【结果】转基因植株前期叶面积增长较快,叶绿素组成成分的含量也存在差异,叶绿素a、b含量显著高于野生型烟草,转基因烟草具有更强的光合能力,并伴随着气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)提高。【结论】转PsbS 基因可以提高烟草光合能力。     

脱叶时间和含水率对机采棉采摘力学特性的影响

【目的】研究影响机采棉采摘力学特性的主要因素,为优化水平摘锭式采棉机摘锭结构以及筛选合理棉花采收期提供理论依据。【方法】采用全因子试验设计方法,分析棉花品种、棉花含水率、棉花脱叶时间对棉花与铃壳间分离力、棉花自身扯断力的影响。【结果】棉花含水率、棉花脱叶时间、棉花品种对棉花与铃壳间分离力、棉花自身扯断力的影响均显著(P<0.05),棉花脱叶时间对机采棉采摘力学特性的影响远大于棉花含水率和棉花品种。【结论】随着棉花含水率的提高,棉花与铃壳间分离力逐渐减小,棉花自身扯断力逐渐增大;随着成熟时间增加,棉花与铃壳间分离力、棉花自身扯断力均呈现先增大后减小的趋势,在相同因素水平下,棉花自身扯断力始终大于棉花与铃壳间的分离力。     

外源ALA对克瑞森无核葡萄果实品质的影响

【目的】研究不同浓度外源ALA对克瑞森无核葡萄的果实品质效果。【方法】以露地克瑞森无核葡萄为材料,研究不同浓度的外源ALA对克瑞森葡萄果实糖酸含量、果实纵横径、花青素含量及PAL酶活性的影响。【结果】不同浓度的ALA处理能明显增加果实的纵、横径;叶片内叶绿素相对含量提高12.03%;果实糖酸比平均值与对照相比增幅可达106.21%;果皮花青素的积累量及其合成相关PAL的活性显著升高,与对照相比,平均增幅分别达到194.71%、82.35%;克瑞森果皮中花青素与其合成相关的PAL酶活性、果肉中可溶性糖的含量具有极显著正相关关系,与果肉中可滴定酸的含量呈明显负相关关系。【结论】以100 mg/L 的ALA的促进效果最好,外源ALA处理可提高克瑞森无核葡萄果实大小及糖酸比,促进果实风味,并在一定程度上促进其着色。     

棉花VIGS病毒载体的构建及其在抗病基因功能鉴定的应用

【目的】利用农杆菌介导的VIGS基因沉默技术,研究陆地棉抗病相关基因在棉花抗黄萎病中的功能。【方法】利用分子生物学技术构建VIGS病毒载体,建立VIGS病毒诱导沉默体系;利用此体系将棉花中的一个钙依赖蛋白(CDPK)基因,通过农杆菌介导在陆地棉中沉默,根据此基因沉默植株在病原菌环境下的发病情况研究该基因在棉花抗病中的功能。【结果】利用包含有GhCPK抗病基因片段的VIGS病毒载体的农杆菌侵染棉花子叶,病毒载体上的目的基因片段由RNA聚合酶识别并合成双链RNA(double stranded RNA,dsRNA),dsRNA由Dicer酶识别并于其它RNA形成RNA诱导的沉默复合体(RNA induced silencing complex, RISC),RISC对内源GhCPK mRNA进行识别和切割作用,内源GhCPK mRNA降解而发生基因沉默。GhCPK基因沉默导致棉苗对黄萎病敏感性增加,证明GhCPK基因参与调控棉花抗病功能。【结论】病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)能够快速有效的研究GhCPKs基因在棉花抗病中的功能。     

花铃期遮荫对棉花叶片生理特性的影响

【目的】研究棉花花铃期遮荫弱光对棉花叶片生理特性的影响。【方法】选择耐荫性不同的2个棉花(Gossypium hirsutum L.)品种中棉所 49 号和新陆中36 号为材料,于2016至2017年在乌鲁木齐市安宁区镇(87°28′E, 45°56′N)新疆农业科学院综合试验场进行不同程度遮荫大田试验。【结果】遮荫弱光造成棉花主茎功能叶SPAD值、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r) 和气孔导度(G_s)迅速降低,胞间CO₂浓度(C_i)上升,棉铃对位叶可溶性糖和氨基酸含量上升。中棉所 49 号的相关指标变化幅度较新陆中36号小。不同生态型品种对遮荫弱光环境的适应性亦不同。【结论】遮荫弱光环境下棉花叶片光合性能下降,光合产物累积能力及输出能力受阻,导致棉铃对位叶可溶性糖和氨基酸含量降低,棉花单株铃数、铃重、籽棉产量亦随遮荫程度加深而显著减少(P<0.05)     

外源褪黑素对盐胁迫下棉花幼苗生长及光合特性的影响

【目的】土壤盐渍化严重制约棉花幼苗生长,褪黑素(Melatonin,MT)能有效调控植物在盐胁迫下的生长机制。研究外源褪黑素对盐胁迫下棉花幼苗生长及光合特性的影响。【方法】采用对棉花幼苗叶面喷施外源褪黑素的方法,分析外源褪黑素在NaCl胁迫下棉花幼苗生长及光合系统的响应,筛选出最适喷施褪黑素浓度。以新陆中70号为材料,设置不同褪黑素浓度(25、50、100、200 μmol/L)处理,测定NaCl胁迫下不同时间段(1、3、6和9 d)棉花幼苗生长指标及叶片荧光、光合作用参数等指标。【结果】NaCl胁迫显著降低棉花幼苗株高、叶片光合、荧光指标,喷施外源褪黑素后,促进株高生长及干物质质量的增加,并有效缓解了NaCl胁迫对棉花幼苗叶片净光合速率、气孔导度、最大光化学效率、PSⅡ有效光量子产量、光化学猝灭等指标的影响,减少NaCl胁迫对棉花幼苗的损伤。【结论】NaCl胁迫条件下,外源褪黑素能有效促进棉花幼苗生长,喷施100 μmol/L褪黑素浓度处理效果最佳。     

核桃主枝环剥后不同部位光合光响应特性

【目的】研究核桃主枝环剥之后上、下部位核桃叶片对光能利用的差异,为新疆核桃提质增效提供技术支撑。【方法】选取长势一致的3株核桃树在内堂空虚的主枝中下部位进行环剥,萌发新枝后进行嫁接,并选取三株完整核桃树作为对照,利用Li-6400便携式光合分析仪测定核桃在17不同光量子通量密度下的光响应曲线。【结果】核桃主枝环剥之后上、下部位叶片与未环剥核桃叶片的光响应参数不一致:未环剥核桃叶片的Amax、LSP、LCP、Rd均高于环剥核桃树的叶片,环剥下部的AQY值最大,即在弱光阶段环剥上部光合曲线的斜率最大。环剥下部叶片的Gs、Tr、Ci值都高于未环剥与环剥上部。随着PAR强度的增强, Tleaf也随之变化,环剥上部的叶温最低。【结论】环剥上部由于环剥原因使得营养流失,光合作用较弱,而环剥下部萌发的新枝长势良好,营养补充及时,适合对其新枝进行嫁接。     

不同氮效棉花品种植株农艺性状、氮素积累及光合特性差异

【目的】研究不同氮效品种之间农艺性状,氮素积累及光合特性,为合理施氮提供参考。【方法】以棉花品种新陆早32号(氮高效品种)和新陆早36号(非氮高效品种)为材料,设置240、360 kg/hm²两个氮素水平,寻找差异,优化品种选育,提高氮素效率。【结果】无论在低氮还是高氮条件下,新陆早32号的株高、茎粗和果枝数均高于新陆早36号,分别相差8.34 cm、2.34 mm和1.56台。在氮素积累上,2个品种根的含氮量呈逐渐下降的趋势,但新陆早32号高于新陆早36号;在低氮水平时新陆早32号的茎后期可以积累更多的氮素,与叶片积累相反,而高氮水平时,后期茎的氮素积累相差不大,叶片则一直是新陆早32号含量高,差距保持在3.0 g/kg以上。在光合特性上,新陆早32号的净光合速率、胞间CO₂浓度基本高于新陆早36号,而蒸腾速率则相反。【结论】高氮水平下新陆早32号产量最高,为4 022.82 kg/hm²。不同氮水平下氮效品种均有差异,尤其是在低氮条件下,氮高效品种更能有效的利用氮素,保证产量,并在氮充足条件下提高产量。     

间作模式农田小气候效应对棉花生理生态指标的影响

【目的】研究间作模式下农田小气候对棉花生理生态指标的影响。【方法】采用大田试验和盆栽试验,分析和测定不同种植模式下棉花冠气温湿度及生理指标。【结果】间作棉花受间作枣树的影响,使植物蒸腾和土壤蒸发水分在近地表层滞留时间延长,提高了冠层湿度15.07%,延缓夜间冠气温度的散失。相对湿度的提高,促使间作棉花的株高提升26.61%,叶面积指数提高19.42%,全生育期叶片净光合速率提高10.25%。间作盆栽棉花的株高、叶面积指数和净光合速率分别提升21.37%、14.02%、12.55%,差幅微小于大田试验。【结论】间作模式改变了农田小气候中的相对湿度,提升棉花生理指标,较单作模式、间作棉花产量提高约20%左右。     

不同程度镉污染对棉花生长和镉富集特征的影响

【目的】研究不同程度镉污染土壤下棉花生长和镉富集的特征。【方法】采用盆栽模拟方法,添加外源镉,分析棉花种植后土壤pH和镉含量的变化,以及镉胁迫对棉花生长和镉积累量的影响。【结果】棉花根系具有酸化作用,使其根际土壤pH下降,随镉胁迫浓度的增加,酸化受到抑制,土壤有效态镉含量随之显著降低。棉花株高和地上部生物量随镉浓度增加逐渐降低,根系则相反。棉花各器官镉含量、转移系数与积累量随镉浓度的增加显著升高。在不同镉胁迫下,棉花根系镉富集系数均>1。在10 mg/kg镉胁迫下茎、叶和蕾富集系数分别达到0.98、0.33和0.63;镉富集量分别为74.01、39.5和98.623 μg/盆,表现出较强的积累能力。【结论】在镉胁迫下棉花根系生物量增加,地上部生物量降低,随镉浓度的增加,棉花镉积累量增大,在5和10 mg/kg镉胁迫下棉花地上部镉积累量显著高于地下部。     

膜下滴灌连作棉田土壤有机碳及其活性变化分析

【目的】研究不同连作年限膜下滴灌棉田土壤有机碳变化特征,为连作棉田有机碳储量估算、固碳潜力分析提供支撑。【方法】采用田间调查、取样测定方法,分析不同连作年限下(L₅、L₁₂、L₁₇、CK)0~40 cm土层土壤有机碳含量、易氧化有机碳、有机碳密度、土壤容重及碳库活度和碳库管理指数变化。【结果】随连作年限的延长,棉田土壤有机碳含量在时间尺度上表现为先增后降,连作1~5a时土壤总有机碳增加,连作5~17 a时总有机碳显著下降;在空间尺度上,有机碳含量表层0~20 cm大于20~40 cm土层含量;不同连作棉田土壤易氧化有机碳和土壤有机碳密度也表现出与总有机碳相同的变化趋势。随种植年限增加各土层土壤容重变化趋势总体为逐渐增大,L₁₇＞L₁₂＞L₅＞CK在空间尺度上,土壤容重随土层深度增加逐渐增大。在时间和空间尺度上,土壤碳库活度均表现为逐渐减小。【结论】长期膜下滴灌,短期连作可以提高土壤总有机碳、易氧化有机碳含量,随着连作年限延长,土壤有机碳和活性有机碳含量均显著下降,土壤碳库管理指数下降,土壤质量降低,土壤肥力受影响。