机采模式下耐旱性不同棉花品种冠层特性对滴水量的响应

【目的】 研究等行距密植机采模式下不同耐旱性棉花品种冠层特性对滴水量的响应及作用机理,为干旱区棉花节水灌溉和耐旱性品种选择提供理论依据。【方法】 选用耐旱性强的品种新陆早22号和耐旱性弱的品种新陆早17号为试材,设亏缺滴灌(W₁)、限量滴灌(W₂)、常规滴灌(W₃)处理,研究滴水量对耐旱性不同棉花品种棉花冠层结构、光分布、群体光合和呼吸速率以及产量的影响。【结果】 叶绿素含量(Chl)、群体光合(CAP)和呼吸速率(CR)随滴水量的增加呈显著上升趋势,在W₃处理下表现为最大值,其中新陆早22号在盛花至盛铃后期上述参数在W₂、W₃条件下无显著差异,但均显著低于W₁处理;冠层开度(DIFN)和冠层PAR透过率则随滴水量的增加呈下降趋势,各处理间均表现为W₁>W₂、W₃;新陆早17号和新陆早22号分别在W₃、W₂处理下籽棉产量最高,W₂处理下水分利用效率最高。品种间,新陆早22号的Chl、叶面积指数(LAI)、CAP和CR在盛花至吐絮期比新陆早17号高0.8%~10.5%、3.4%~15.0%、1.3%~16.7%、2.9%~22.9%,籽棉产量和水分利用效率分别比新陆早17号高8.9%、9.2%。籽棉产量与LAI、CAP、CR、Chl均呈正相关,与DIFN呈负相关。【结论】 在等行距密植条件下,根据棉花品种对水分的敏感性不同,灌水量控制在3 900~4 800 m³/hm²时,可以使棉花在生育中期维持较高的叶绿素含量和叶面积指数、适宜的冠层开度以及均匀的光分布,促进光合速率的提升,在不显著降低棉花产量的前提下提高水利用效率。     

2个不同耐旱性棉花品种光合特性和干物质累积对干旱的响应

【目的】 研究抗旱性不同的棉花品种叶片光合生理特性及干物质累积与分配对干旱的响应机制,为棉花抗逆栽培和耐旱性品种选育提供理论依据。【方法】 在土柱栽培的条件下,以棉花品种新陆早17号(敏旱型)和新陆早22号(耐旱型)为材料,设常规灌溉(4 500 m³/hm²,CK)、轻度干旱(2 700 m³/hm²,W1)和中度干旱(900 m³/hm²,W2)水分处理,测定棉花产量形成期叶面积、叶绿素含量、气体交换参数、叶绿素荧光参数和干物质累积与分配的变化。【结果】 2个棉花品种的叶面积、叶绿素a含量(Chl a)、叶绿素b含量(Chl b)、叶绿素总含量(Chl)、净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)均随干旱胁迫程度的增加显著降低,品种间以新陆早22号降幅较小。与CK相比,W1条件下2棉花品种的最大光化学效率(Fv/Fm)并未显著降低,但新陆早17号的实际光化学效率[Y(II)]和光化学猝灭系数(qP)受到抑制,且轻度和中度干旱下非光化学淬灭系数(NPQ)在盛铃期显著增加。在W1条件下,新陆早17号吐絮期的生殖器官和营养器官干物质分别比CK下降了30.44%和16.61%,新陆早22号仅下降12.50%和5.74%。CK、W1、W2条件下,新陆早22号的根冠比在盛铃期较新陆早17号高2.54%、9.56%和14.48%。【结论】 耐旱性较强的棉花品种新陆早22号通过保持更好的光合性能和较大的根冠比,来保持生殖器官干物质的累积以适应干旱胁迫。     

不同抗旱性棉花品种蜡质含量与水分利用效率的关系

【目的】在新疆自然生态条件下,研究不同抗旱性棉花品种蜡质含量变化及与水分利用效率(WUE)的关系。【方法】以抗旱性不同的棉花品种新陆早22号(抗旱性强)和新陆早17号(抗旱性弱)为试材,采用膜下滴灌技术设置正常灌溉和干旱处理,测定分析棉花产量形成期叶片蜡质含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、相对含水量(RWC)及籽棉产量。【结果】与正常灌溉相比,干旱处理显著降低了棉花籽棉产量,但盛花至吐絮期叶片蜡质含量提高10.84%、叶片WUE则增加23.96%。不同品种对水分处理响应不同,正常灌溉下新陆早22号与新陆早17号的棉花籽棉产量、RWC、WUE和叶片蜡质含量均无明显差异,干旱条件下新陆早22号的籽棉产量、叶片蜡质、RWC和WUE分别比新陆早17号高41.38%、14.27%、13.1%和3.84%;。相关分析表明,棉花叶片表皮蜡质含量与Tr、Pn呈显著负相关关系,且Tr的负相关系数高于Pn;与RWC呈显著正相关关系。【结论】抗旱性强棉花品种主要通过增加盛花至吐絮期内叶片蜡质含量,降低叶片蒸腾耗水,提高WUE及籽棉产量。     

基肥减施对不同棉花品种养分吸收差异及产量的影响

【目的】研究不同棉花品种在新疆塔里木棉区的养分积累量及产量特性。【方法】设置3种基肥用量,采用两因素裂区试验设计,比较6个棉花品种在3种基肥设置下养分积累差异及产量影响。【结果】6个棉花品种中新陆中55号品种的氮素利用率最高(36.11%),具有较高的氮素吸收能力。新陆中22号、新陆中55号、锦棉Z1112品种的磷积累量显著高于新陆中82号、新陆早74号、新陆早77号品种,磷肥利用效率表现为新陆早77号＞新陆中22号＞新陆中82号＞新陆中55号＞锦棉Z1112＞新陆早74号。新陆中22号、新陆中55号、新陆中82号、锦棉Z1112、新陆早77号品种的钾含量显著高于新陆早74号品种,钾肥利用效率表现为新陆中55号和新陆中82号较高,新陆中22号品种最低,新陆中55号和新陆中82号品种具有较高的钾素吸收能力;锦棉Z1112、新陆早77号品种的单株铃数显著高于新陆中22号、新陆中55号品种,新陆中22号品种的单铃重显著高于其他5个品种。新陆中22号、锦棉Z1112品种的衣分要显著高于新陆中55号、新陆中82号、新陆早77号品种,新陆早74号品种籽棉产量和皮棉产量均显著低于其他品种。【结论】不施基肥处理棉花株养分吸收积累量少、产量偏低。基肥全施处理下产量最高,基肥半施处理下,基肥施用量减少50%,棉花平均产量减少9%,其中新陆中22号品种和新陆中55号品种的减产最少,为5%和1%。     

深松耕作下灌溉定额对棉田水分利用效率及产量的影响

【目的】研究深松耕作下灌溉定额对新疆南疆滴灌棉田棉花生长发育及水分利用效率和产量的影响,优化新疆滴灌棉田灌水制度,为新疆南疆地区棉花生产实现高效用水,节水保产提供理论依据。【方法】2019年,深松40 cm条件下,设置2 400 m³/hm²(W₁)、3 000 m³/hm²(W₂)、3 600 m³/hm²(W₃)和4 200 m³/hm²(W₄)4个滴灌定额的田间试验,测定并分析不同滴灌定额对棉花生长发育、水分利用效率及产量的调节效应。【结果】深松40 cm条件下,棉花株高和叶面积指数均随灌溉定额的增加呈线性增大趋势,W₃和W₄处理株高与叶面积指数显著高于W₁处理;灌溉定额的增加,促进生育后期生物量的形成,有利于产量提高,但灌溉定额过大,反而不利于生物量积累与产量形成,不同处理生物量累积表现为W₃>W₂>W₄>W₁的变化规律,且W₃处理显著高于W₁处理(P<0.05),分别较W₁、W₂和W₄处理高出18.8%、9.6%和13.9%;增加灌溉定额,各生育期0~80 cm土层内土壤含水量均呈递增变化趋势,但灌溉量过大,容易造成水分下渗;对于产量性状而言,W₃处理单株结铃数显著较W₁处理增加10.9%,W₂和W₃处理籽棉产量显著高于W₁和W₄处理(P<0.05),W₂处理分别较其他处理高出10.9%、0.6%和11.8%;水分利用效率随灌溉定额的增加显著降低(P<0.05),处理间均达到显著性差异。【结论】深松40 cm条件下,当灌溉定额在3 000~3 600 m³/hm²,更有利于促进棉花生长发育和干物质积累,能更好的平衡水分利用与产量的关系,利于产量形成。     

陆地棉半矮秆突变体sd株高对外源激素的敏感性

【目的】研究外源激素对棉花矮化突变体株高的影响,确定其对激素的敏感性,为利用其分析棉花株高遗传基础与激素调控关系提供依据。【方法】以棉花品种新陆早17号(CK)及其矮化突变体sd为材料,采用GA₃、IAA和BR激素分别处理后,研究不同激素和不同浓度处理对棉花株高的影响。【结果】突变体sd的株高约为新陆早17号的四分之三,突变体sd是一份典型的陆地棉半矮秆突变体。不同浓度GA₃处理后,新陆早17号的株高变化量高于突变体,50 mg/L的GA₃处理能使突变体sd的株高恢复到新陆早17号的株高水平,激素影响棉花株高的主次顺序为GA₃＞BR＞IAA,株高与GA₃具有显著的正相关性。【结论】突变体sd是一份典型的陆地棉半矮秆突变体,突变体sd的株高对GA₃敏感。     

氮肥形态和品种对棉花根系形态与氮素积累的影响

【目的】研究氮肥形态和品种对棉花根系形态与氮素积累量的影响,分析品种与氮肥形态的互作机制,为棉花合理选择氮肥形态和品种提供理论基础。【方法】试验于2020年设在新疆农业大学农科楼培养室,设置2个品种(新陆早45号和新陆早48号)与4个施肥处理(不施氮肥(CK)、施尿素(N₁)、施硫酸铵(N₂)、施硝酸钙(N₃))双因素完全随机根箱培养试验,氮肥施用量为300 kg/hm²,播种后90 d采样,测定根系形态参数指标和氮素积累量。【结果】棉花根系形态和氮素积累量变化规律为N₃>N₁>N₂>CK,N₃处理的根系形态参数(总根长、干物质质量(P<0.05)、表面积、体积)和根部、茎部、叶部(P<0.05)和植株氮素积累量显著高于N₂和CK处理(P<0.01),比N₂分别平均提升24.66%、33.93%、19.61%、18.57%和52.64...     

低磷胁迫下不同磷效率基因型棉花的根系形态特征

【目的】从根系形态变化的角度阐述磷高效基因型棉花对低磷胁迫的响应特征及适应机理,为找出影响棉花磷素吸收的主要因子和通过根系塑性提高养分利用效率的遗传改良提供科学依据。【方法】以磷高效基因型棉花品种新海18号（XH18）、中棉所42号（CCRI-42)、新陆早19号（XLZ19）和磷低效基因型棉花品种新陆早13号（XLZ13）、新陆早17号（XLZ17）为材料,通过特殊土培系统,研究不同磷效率棉花在不同磷水平下（低磷胁迫0、正常供磷150 kg·hm^-2）根系形态及其与植株磷素吸收的关系。【结果】低磷胁迫显著降低棉花生物量和磷累积量,其中磷高效基因型的生物量和磷吸收量在各施磷水平下分别为低效基因型的1.21-2.08和1.35-1.91倍。施磷可显著增加土壤中Olsen-P含量。低磷胁迫下各基因型棉花品种Olsen-P较适磷条件显著降低,且磷高效基因型棉花降低幅度大于磷低效。在低磷胁迫条件下,磷高效基因型棉花品种在0-25 cm土层中土壤Olsen-P浓度低于磷低效,较磷低效基因型XLZ13和XLZ17分别平均降低了21.1%和30.1%。棉花的总根长、总根表面积、总根体积、平均根系直径在低磷胁迫下显著降低,其中磷高效基因型棉花在各施磷水平下的总根长、总根表面积、总根体积分别为低效基因型的1.54-1.97、1.52-1.92、1.47-1.84倍。低磷胁迫下,磷高效基因型棉花比根长、比根表面积和比根体积均显著大于磷低效基因型棉花品种,分别为低效基因型的1.10-1.25、1.07-1.22、1.01-1.16倍,而平均直径显著低于磷低效基因型,为磷低效基因型的34.2%-70.2%;主成分分析表明,总根长、总根表面积、总根体积、根干质量、中根长、粗根长受基因型差异的影响较为明显,是区分两类磷效率基因型棉花根系形态差异的主要指标。一般线性模型方差分解结果表明,总根长、总根表面积、总根体积、中根长、粗根长等根系参数是植株磷素吸收的重要影响因子。【结论】磷高效基因型棉花可较大幅度增加细根比例,降低根系总体细度,促使比根长增加,提高根系的构建效率,以适应低磷胁迫。     

水培条件下供氮水平对不同棉花品种氮吸收分配与氮效率的影响

【目的】 分析棉花生育前期氮素吸收分配与氮效率将有助于棉花生产中氮肥基施和追施的分配以及氮肥利用率的提高。【方法】 以新陆早45号和新陆早48号为材料,采用营养液培养的方法,设置6个供氮水平(0、7.5、10、15、17.5、30 mmol/L,分别以N₀、N_7.5、N₁₀、N₁₅、N_17.5、N₃₀表示),培育43 d后将其收获。测定棉花各器官干物质量、氮素积累量、氮吸收效率、氮利用效率以及磷素和钾素积累量等指标。【结果】 棉花幼苗各干物质量、单株氮含量、地上部分氮含量、氮积累量、氮吸收效率以及磷素和钾素积累量均随氮浓度的增加呈先升高后降低的趋势;根冠比和氮利用效率均随氮浓度的增加而降低。氮水平在17.5 mmol/L时显著增加了根和地上部干物质量,但降低了棉花根冠比。17.5 mmol/L的氮水平显著提高了棉花地上部分氮含量、单株氮含量、积累量和吸收效率以及磷和钾积累量,但降低了氮的利用效率。新陆早48号各测定指标显著高于新陆早45号。【结论】 营养液中有助于棉苗各生长指标增长的氮素浓度为17.5 mmol/L。适合机采的Ⅰ式果枝新陆早48号较不适合机采的Ⅱ式果枝新陆早45号长势更强。     

水氮互作对花生根系生长及产量的影响

【目的】明确不同水分处理下氮肥对不同抗旱性品种根系生长及产量的影响,探讨花生根系对水分和氮肥的反应机理,为花生水肥管理提供理论依据。【方法】防雨棚旱池内进行土柱栽培试验,在中度干旱胁迫（W0,45%-50%田间持水量）和充足灌水（W1,70%-75%田间持水量）两个水分处理下设置N0（不施氮）、N1（中氮,90 kg×hm^-2)、N2（高氮,180 kg×hm^-2) 3个施氮水平,研究抗旱型品种花育22号和干旱敏感型品种花育23号2个不同抗旱性花生品种根系生物量、根长、根系表面积、根系伤流量及产量变化。分别采集0-20 cm、20-40 cm和40 cm以下土层根系样品,采用WinRhizo Pro Vision 5.0a分析程序对扫描根系图像进行分析。【结果】不同抗旱性花生品种根系发育在不同水分条件下对施用氮肥的响应不同。对于抗旱型花生品种花育22号,与不施氮肥相比,干旱胁迫处理下施用氮肥降低其总根长、总根系表面积和0-20 cm土层内根长和根系表面积,增加了40 cm以下土层内根系生物量、根长和根系表面积;正常供水处理下施用氮肥处理降低其0-20 cm土层内根系生物量、根长和根系表面积,但增加40 cm以下土层内根系性状。干旱敏感型品种花育23号的根系对水分和氮肥的响应与抗旱型品种花育22号不同：干旱胁迫处理下,施用氮肥增加其总根系生物量和总根长和40 cm以下土层内根系生物量、根长和根系表面积;正常供水处理下,施用氮肥降低其40 cm以下土层内根长和根系表面积。不同抗旱性花生品种根系伤流强度对水氮互作的响应一致,与正常供水处理相比,两品种干旱胁迫下根系伤流强度均降低,干旱敏感型品种花育23号的降低幅度大于抗旱型品种花育22号。施用氮肥增加两品种干旱胁迫处理下的根系伤流强度,提高其干旱胁迫下产量;正常供水处理下中氮处理增加抗旱型品种花育22号的产量,对干旱敏感型品种花育23号的产量无显著影响。两年试验条件下水分和氮肥处理对产量的互作效应均达显著差异水平。相关性分析表明,干旱胁迫处理下40 cm以下土层内根长、根系表面积与产量间的相关性达显著或极显著水平;正常供水处理下20-40 cm土层内根系表面积与产量达显著相关;两种水分条件下根系伤流量均与产量达显著相关水平。【结论】干旱胁迫处理下增施氮肥能提高花生产量,改善花生根系的生长,增加40 cm以下土层内的根系生物量、根长和根系表面积,提高花生根系伤流强度。     

滴灌棉田根区水分对棉花干物质生产及水分利用效率的影响

[目的]研究滴灌条件下根区水分对棉花干物质生产、分配及水分利用效率的影响,为制定滴灌棉花水分精确管理制度提供依据.[方法]选用对水分敏感性不同的棉花品种为试材,分别设置常规滴灌和充分滴灌处理,在灌水前后监测土壤水分变化,同时测定棉花根系生长与分布、株高、叶面积指数及生物量等生理指标.[结果]常规滴灌量条件下土壤水分活动层集中在0～60 cm的土层中,且滴水前耕层土壤相对含水率均低于55;、滴水后可保持70;～80;的水分状况,有利于诱导根系纵向生长,维持生育后期较高的叶面积指数,并促进光合产物向产量器官蕾铃分配,从而提高了经济产量水分利用效率.不同品种对根区水分的反应差异较大,新陆早6号常规滴灌条件下皮棉产量低于新陆早8号,经济产量水分利用效率与新陆早8号无明显差异;充分滴灌条件下总生物学产量水分利用效率高于新陆早8号,经济产量水分利用效率显著低于新陆早8号.[结论]滴水总量在4 050～4 275 m3/hm2,依据品种对水分响应的差异,通过协调相关栽培技术,调控干物质生产及其在器官中的分配,可实现滴灌棉花产量与水分利用效率协同提高.     

等行距密植下滴水量对不同抗旱性棉花品种群体生长特性的影响

[目的]研究等行距密植下精量制定棉花的田间水分管理制度分析机采棉花高效生产机理.[方法]选用抗旱性强的棉花品种新陆早22号(P22)和抗旱性弱的新陆早17号(P17)为参试品种,在等行距密植机采模式下,设3000(W1)、3900(W2)、4800(W3)m3/hm23个处理水平,测定并分析不同处理下群体生长率(CGR...     

密度和灌溉定额互作对76 cm等行距机采棉田水分分布及利用的影响

【目的】研究一种利于化学脱叶催熟、提高采摘效率和品质的新型机采棉种植模式,分析该种植模式的耗水规律与产量效益,优化和完善配套的高产技术措施,为完善现行76 cm等行距机采棉配套技术提供理论依据。【方法】 采用大田试验,设置3个种植密度(低密度M₁,13.5×10⁴株/hm²;中密度M₂,18×10⁴株/hm²;高密度M₃,22.5×10⁴株/hm²)和灌溉定额[重度亏缺W₁(50% ET_C),3 150 m³/hm²;轻度亏缺W₂(75% ET_C),4 050 m³/hm²;充分灌溉W₃(100% ET_C),4 980 m³/hm²],研究其对76 cm等行距机采棉土壤水分分布、耗水特征、产量及水分利用效率的影响。【结果】不同种植密度与灌溉定额均对土壤水分分布有显著影响。水分在土壤剖面中分布整体呈现,随土层加深土壤含水率越高;在相同灌溉定额下,密度增加显著增加了上层土壤含水率,致使水分整体分布均匀性升高。在相同种植密度下,相较于重度亏缺灌溉,充分灌溉显著增加了棉田耗水量,并在土壤整体含水率上升的基础上,显著增加了下层土壤含水率,水分整体分布均匀性呈先升高后降低趋势。不同密度和灌溉定额处理下产量和水分利用效率具有显著差异,以高密与重度亏缺灌溉组合水分利用率最高,达到14.08 kg/(hm²·mm),并且超过模拟值10.18%;以低密与充分灌溉组合棉田产量最高,但是与高密和重度亏缺灌溉组合之间差异不显著。【结论】密度22.5×10⁴株/hm²和灌溉定额3 150 m³/hm²组合是最适合76 cm等行距机采棉的种植模式,有利于棉田产量和水分利用率的提高。     

PEG模拟干旱胁迫下藜麦萌发期抗旱性评价

【目的】研究与评价PEG模拟干旱胁迫下10个藜麦品种的萌芽期抗旱性。【方法】采用5%~30%不同浓度PEG-6000溶液模拟干旱胁迫条件。【结果】低浓度PEG-6000对藜麦种子萌发及根长具有促进作用,对茎长有一定的抑制作用。随着PEG-6000浓度增大,所有抗旱指标均下降。【结论】利用隶属函数分析得出,10个藜麦品种萌发期抗旱性强弱顺序为:YL2＞YL1＞YL7＞YL3＞YL9＞YL5＞YL10＞YL6＞YL8＞YL4。为较好的反映藜麦品种在不同胁迫程度的耐受能力,将10个藜麦品种划分为三个抗旱级别:YL1、YL2、YL7为强耐旱品种; YL3、YL9为中等耐旱品种;YL4、YL5、YL6、YL8、YL10为弱耐旱品种。     

不同种源滇重楼对干旱胁迫的响应分析

【目的】筛选滇重楼（Paris polyphylla var.yunnanensis）抗旱种源,为滇重楼抗旱种源筛选及种质遗传改良提供理论依据。【方法】以3个种源（温带种源、南亚热带种源和北热带种源）的滇重楼为试验材料,结合单因素方差分析、相关分析、正交偏最小二乘判别分析及变量投影重要性分析,对比分析充足水分（W₀）、轻度干旱（W₁）和重度干旱（W₂）3个水分梯度下,不同种源滇重楼根茎叶性状、生物量分配及总皂苷产量等性状的变异,并对抗旱种源进行评价。【结果】单因素方差分析结果显示,土壤水分显著影响滇重楼地上、地下多个性状（P<0.05,下同）。干旱胁迫下,3个种源滇重楼的根茎、须根及茎和叶的鲜重、生物量呈明显下降趋势。随着干旱胁迫加剧,温带种源根质比降低;南亚热带种源和北热带种源根质比则呈升高趋势;所有种源中,南亚热带种源在不同土壤水分条件下的药用部位生物量（W₀:6.16±2.78 g、W₁:4.78±1.51 g和W₂:2.98±0.59 g）及总皂苷产量（W₀:60.51±28.23 mg、W₁:45.96±16.88 mg和W₂:13.62±2.51 mg）最高;相关分析结果显示,株高、茎粗、茎鲜重、茎生物量、叶鲜重、叶生物量、叶长和叶宽与滇重楼根及根茎部位的鲜重、生物量及总皂苷含量呈极显著（P<0.01）正相关;正交偏最小二乘-判别分析结果表明,所有种源W₁处理的植株根茎直径、根茎长、须根直径、须根长、须根数、茎鲜重、茎生物量、叶鲜重、叶生物量、叶片含水率、株高、茎粗、叶长和叶宽明显高于W₂处理;变量投影重要性分析结果显示,不同种源的株高、叶长、叶宽、茎鲜重、须根长、须根数的VIP值>1.0,表明上述性状对干旱胁迫较敏感。【结论】综合分析地下器官生物量和总皂苷产量,南亚热带滇重楼抗旱性最佳;其高产优质性状在未来抗旱优良种源培育中应加以关注。