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.     

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。     

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。     

膜下滴灌对新疆高产棉花群体光合作用冠层结构和产量形成的影响

 通过对新疆膜下滴灌棉花节水高产的机理探讨表明 ,限量滴灌 (为新疆目前大田膜下滴灌暂定 375m3 /ha滴水定额的 2 /3)棉田土壤水分亏缺 ,群体光合速率降低 ;群体呼吸速率及群体呼吸占群体总光合的比值在盛花期较高 ,进入盛铃期以后群体呼吸又显著低于适量滴灌棉花 ;叶面积指数低 ,叶片平均倾斜角度大 ,群体散射辐射透过系数和群体直射辐射透过系数增加 ,对光能的截获率降低 ;光合物质累积少 ,但分配到生殖器官中的比例上升快。不同品种对滴水量的反应差异较大 ,新陆早 6号对限量滴灌反应不敏感 ,籽棉产量与适量滴灌棉田差异不显著 ;而新陆早 8号对限量滴灌反应较敏感 ,籽棉产量明显低于适量滴灌棉田。因此 ,在限量滴灌条件下选择新陆早6号种植较适宜 ;在新疆开展抗旱品种选育 ,实行节水滴灌是有潜力的     

水分调控对机采棉土壤水盐运移的影响

【目的】为了探索生育期内水分管理对机采棉田根区土壤水分的调控效应。【方法】在石河子大学现代节水灌溉兵团重点实验室试验基地通过田间人工控水试验重点研究了不同水分处理对棉田土壤水盐、棉花生长、产量等指标的影响规律,试验共设置3个水分处理,各处理重复3次。【结果】机采棉种植模式下W2(蕾期下限为60%,花铃期下限为70%)水分处理棉花根系层(0～60 cm)土层土壤含水率可以达到田间持水率的63.28%,处于适宜棉花生长的含水率范围;土壤盐分观测数据表明,处理W2条件下在保持根区适宜土壤水分的前提下,可以有效淋洗根区土壤盐分,使根区土壤处理脱盐淡化区;籽棉产量为5482.38 kg/hm~2,水分利用效率为1.30 kg/m~3。【结论】机采棉种植模式下生育期灌溉策略可显著调控棉田根区土壤水盐状况,从而改善棉田根区水盐环境,科学合理的灌溉管理可有效提高棉花产量和水分利用效率,本试验条件下W2(蕾期下限为60%,花铃期下限为70%)灌水处理为适宜的水分调控策略。     

北疆棉区滴水量对化学打顶棉花冠层结构及产量的影响

【目的】研究化学打顶剂与水分对棉花的交互效应,分析不同滴水量对化学打顶棉花冠层特征、物质积累与分配及产量的影响,为棉花化学打顶技术推广提供理论依据。【方法】田间自然条件下,以人工打顶作为对照,选用氟节胺复配型和缩节胺复配型两种打顶剂,于喷施打顶剂后的两次灌水分别设高滴水量(常规灌量)、中滴水量(85%常规灌量)和低滴水量(70%常规灌量)3种不同滴水量。分别测定不同处理棉花叶面积指数、冠层各部位透光率、干物质积累量及产量构成因素;分析在不同滴水量条件下,化学打顶棉花的群体冠层特征、光分布、物质分配及产量变化。【结果】中滴水量处理下,化学打顶棉花群体叶面积指数高且持续期长,增加了光合面积。冠层开度适宜,光分布合理,冠层不遮蔽,有利于提高光能利用率。干物质积累量较大且提高了物质向上部生殖器官的分配比例;且相对于高滴水量处理灌量较少,减少了灌溉成本;相对于低滴水量处理显著提高了棉花籽棉产量。【结论】喷施打顶剂后的两次灌水控制在中滴水量(32 m~3/667 m~2)可以优化化学打顶棉花冠层结构、促进光合物质向生殖器官分配,充分发挥膜下滴灌节水、增效和增产潜力。     

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%。     

膜下滴灌棉花源库比调节对产量和品质影响及对土壤水分的响应

选用不同叶型的棉花品种,在膜下滴灌条件下,设置3个土壤水分梯度,分别控制0～60 cm土壤含水量的滴水下限为田间持水量的85;～90;(高水)、70;～75;(中水)、55;～60;(低水),滴水上限均为田间持水量,并在花铃期不同程度地减源减库,研究棉花源库比调节对产量和品质的影响及对土壤水分的响应.结果表明:减源减产比减库减产的影响大,适宜范围内源不足引起的产量损失,可通过增加水分来弥补,减源减库过度则不可能通过水分来弥补,而这种水分调节作用也是通过表现在水分调节了单株结铃数的增加而实现的.品种间,小叶型新陆早10号减源和减库减产的程度最大,新陆早13号次之,鸡脚叶型标杂A1减产效应最小,且标杂A1在土壤水分充足条件下产量最高.品种遗传特性和土壤水分状况是影响棉纤维品质的主要因素,源库处理对其影响不明显,综合分析,与其他两个品种相比标杂A1的品质较优.     

不同耐旱性棉花品种根系生长及水分利用效率对干旱的响应机制

【目的】研究耐旱性不同的棉花品种根系生长及水分利用效率对干旱的响应机制,为棉花抗逆栽培和耐旱性品种选育提供理论依据。【方法】以不耐旱性品种新陆早17号和耐旱型品种新陆早22号为试材,设常规灌溉(CK)、轻度干旱(W₁)和中度干旱(W₂)处理,测定不同处理下棉花产量形成期0~120 cm 土层根长密度、根体积密度、根重密度及水分利用效率。【结果】干旱处理下,0~20 cm土层内,2品种根重密度、根体积密度、根长密度均显著低于CK;80~120 cm土层内,新陆早22号随干旱胁迫程度的增强而增加,新陆早17号则降低。W₁、W₂处理的水分利用效率分别比CK高15.18%、21.91%。品种间,新陆早22号根长密度在40~80 cm土层的分布比例显著高于新陆早17号,80~120 cm土层的分布比例显著低于新陆早17号。新陆早22号耗水量比新陆早17号低6.30%,但水分利用效率比新陆早17号高40.95%,差异显著。新陆早22号在80~120 cm 土层根体积密度与生物学水分利用效率呈显著正相关。【结论】耐旱型棉花品种通过增加深土层根系分布比例延伸其在干旱下汲取水分空间,保证地上部生长,实现有限水分高效吸收与利用。     

施氮量对不同品种滴灌棉花氮素利用率及产量的影响

【目的】研究不同施氮量对不同品种滴灌棉花的氮素利用率及产量的影响,为种植棉花高效合理的施用氮肥和高产量提供理论参考。【方法】供试棉花品种为新陆早50号、新陆早58号、鲁棉研24号,施氮量水平为0、120、240、360 kg/hm²纯氮。【结果】不同品种棉花吐絮期的各器官氮素分配比从大到小分别为:纤维+种子>叶片>铃壳>茎秆;不同施氮处理对不同品种棉花的平均氮累积量为N₃>N₂>N₁>N₀,不同品种氮累积量为新陆早58号>新陆早50号>鲁棉研24号;新陆早50号和鲁棉研24号在施氮量240 kg/hm²、新陆早58号在施氮量360 kg/hm²时的氮素利用率和产量达到最优,在获得高产的同时氮素达到有效的利用。【结论】3个品种中以新陆早58号的氮素分配率、氮累积量、生物量和产量达最高,鲁棉研24号的氮素利用率高于另外2个品种;滴灌棉花在360 kg/hm²处理下的生物量、氮素累积量和籽棉产量最高。     

新疆超高产杂交棉的光合生产特征研究

 【目的】研究超高产条件下棉花的光合生产特征,总结超高产形成规律,提出超高产的产量结构和光合生理指标,对挖掘品种产量潜力,构建超高产栽培技术体系具有重要意义。【方法】以杂交棉标杂A1为研究对象,采取定向培育超高产试验示范田,以一般产量水平条件下常规棉品种（系）为对照,研究超高产条件下标杂A1产量形成过程中叶面积指数、叶绿素相对含量（SPAD值）、光合速率和光合物质积累与分配等变化。【结果】与常规高产棉田相比,标杂A1皮棉单产达到3 500 kg?hm-2时,叶面积指数高且持续期长,叶绿素SPAD值、单叶光合速率在盛铃期至初絮期显著高于对照;群体光合速率峰值高且持续时间长,群体呼吸速率占群体总光合的比例在生育中后期保持在较低水平,初絮期显著低于常规高产棉田;营养器官光合物质积累直线增长期起始时间早、积累持续时间长、物质积累量大,群体总光合物质和生殖器官光合物质积累直线增长期及积累速率峰值出现较晚,积累活跃期较长,物质积累强度大。【结论】杂交棉标杂A1皮棉单产达到3 500 kg?hm-2的产量结构和生育期主要光合生理指标：总铃数每公顷应大于150万个,单铃重大于5.5 g,衣分不低于44%;叶面积指数在盛铃前期应达4.9～5.2,初絮期应维持在3.3以上;叶绿素SPAD值在盛铃期达到65.4～66.5,初絮期仍在64.8以上;单叶光合速率在盛蕾期至盛铃期保持在32.2～36.5μmol?m-2?s-1,初絮期应高于22.2μmol?m-2?s-1;群体光合速率盛铃前期达43.4μmol?m-2?s-1,初絮期在16.3μmol?m-2?s-1以上;总光合物质积累量达26 345.4 kg?hm-2,经济系数不低于31%。     

海岛棉和陆地棉叶片光合特性、冠层结构及物质生产的差异

【目的】探讨海岛棉和陆地棉两个棉花栽培种群体物质生产存在差异的原因,揭示海岛棉和陆地棉产量形成的机理,为选育高光效棉花品种和高产高效栽培提供理论依据。【方法】在新疆气候生态条件下,选用能适应北疆棉区的海岛棉品种（系）（新海22号、H858）和陆地棉主栽品种（新陆早13号、新陆早33号）为试验材料,分别测定不同棉花品种（系）叶片的叶绿素含量、叶面积指数、冠层开度、叶片向日性运动、群体光合速率和生物量等指标,探讨海岛棉和陆地棉两个栽培种间群体冠层结构、叶片光合组分和光合生产特性等的差异。【结果】陆地棉品种冠层上部叶片数量多,叶面积指数大,冠层开度小,上部叶片光截获量占冠层光截获总量的比例大,冠层中下部光截获量少;海岛棉品种冠层上部叶片少,叶面积指数小,冠层开度大,截获的光占冠层光截获总量的比例小;海岛棉品种群体光合速率均比陆地棉高;两个棉花栽培种光合物质生产能力存在显著差异,海岛棉光合产物总量多,但生殖器官占总光合产物的比例显著低于陆地棉;海岛棉和陆地棉产量构成因子及皮棉产量差异显著,陆地棉单位面积总铃数约为1.30×10⁶个/hm²,皮棉产量为3 000-3 500 kg·hm^-2,海岛棉虽然单位面积铃数显著大于陆地棉,达到1.54×10⁶个/hm²左右,但单铃重远低于陆地棉,皮棉产量仅1 500 kg·hm^-2左右;在棉铃空间分布上,海岛棉棉铃主要分布在冠层中下部,而陆地棉棉铃在冠层中上部的分布比例大。【结论】与海岛棉相比,陆地棉总光合产物低,但经济系数高,籽棉产量高,通过改善陆地棉冠层结构,延长群体光合功能期,提高光合产物累积量,有利于陆地棉产量的进一步提高;与陆地棉相比,海岛棉冠层光能利用率高,群体光合速率高,光合物质生产潜力大,但单铃重低,总铃库较小,且铃库与光合源比例失衡,光合产物转运效率低,经济系数小,产量较低。选育大铃、早熟性好的海岛棉品种,并适当增大种植密度,可能是海岛棉增产的技术途径。     

不同灌溉方式和灌水量对棉花冠层叶铃配置的影响

【目的】分析膜下滴灌和传统漫灌对棉花叶铃配置关系的影响,研究膜下滴灌棉花高产原理,寻求增产新途径。【方法】设置膜下滴灌和传统漫灌两种灌溉方式,并设两个灌水量:3 900和6 000 m³/hm²,共4个处理。测定棉花叶面积、光吸收率、干物质累积和棉花产量构成因子等指标,分析不同灌溉方式对棉花叶铃配置关系及产量的影响。【结果】盛铃后期,相比传统漫灌,膜下滴灌棉花叶面积指数高出30.66%,冠层上部叶面积指数维持在2~2.5,中下部在1~1.5,冠层各部位光吸收量均匀;同时不同冠层结铃比例适中,与各层光分布比例耦合良好,有利于光合产物生产。3 900 m³/hm²灌水量下,膜下滴灌棉花相对传统漫灌棉花增产25.07%;而6 000 m³/hm²灌水量下,膜下滴灌棉花相对传统漫灌棉花减产6.74%,过量灌水不利于膜下滴灌棉花产量形成。【结论】相比传统漫灌,膜下滴灌棉花叶铃配置更合理,光合生产力更强,有利于光合产物向生殖器官转运和产量形成     

增温水滴灌对棉花生物量、养分吸收及产量的影响

[目的]研究田间增温水灌溉下滴灌温度对棉花生长及产量的影响.[方法]设置增温水灌溉(ZW)和井水灌溉试验(CK),测定棉花生长、干物质积累与分配、养分吸收、产量指标,分析增温水灌溉对棉花生长的影响.[结果]增温处理各生育时期株高明显增加,茎粗略有增加,叶面积在蕾期和初花期时显著增加,除盛铃期外,其余时期比叶重也有所增加...     

花铃期水分亏缺对不同部位果枝棉铃发育及产量的影响

【目的】研究花铃期水分亏缺对不同部位果枝棉铃大小(直径、长度、体积)、各组分干重(铃壳、纤维、棉籽)和产量的变化,以及水分亏缺处理与棉铃指标的关系,为机采棉花铃期供水不足时提供参考滴灌量。【方法】以新陆早50号和新陆早73号为材料,花铃期设3个滴灌量:2 450 m³/hm²(CK)、2 050 m³/hm²(D₁)、1 650 m³/hm²(D₂),于花后17 d开始,每隔7 d分别取第2、第5和第7果枝的棉铃,共取5次,测定棉铃大小及各组分干重。【结果】2个品种不同部位果枝棉铃长度、直径和体积均在花后24 d达到最大值。在花后45 d,D₁和D₂处理中上部果枝棉铃直径与对照差异明显,新陆早50号中部和上部果枝棉铃直径分别降低2.92%~4%和2.21%~5.35%;新陆早73号分别降低2.66%~6.38%和2.77%~8.69%。2个品种棉铃各组分干重棉籽 ＞ 纤维 ＞ 铃壳,铃壳、棉纤维及棉籽重分别在花后24、38和38 d达到最大值。在花后45 d,2个品种D₁和D₂处理中上部果枝棉籽重与对照差异明显,新陆早50号中部和上部果枝棉籽重分别下降8.9%~20.71%和11.53%~20.73%;新陆早73号分别下降8.96%~16.24%和10.21%~17.06%。单株籽棉产量与棉籽重呈极显著的正相关。2个品种D₂处理各部位果枝减产明显,新陆早50号下部、中部和上部果枝籽棉产量分别下降12.5%、13.48%和15.67%;新陆早73号分别下降12.69%、11.9%和18.21%。【结论】中上部果枝棉铃直径是影响棉铃干重的重要因素。水分亏缺不利于棉纤维和棉籽发育,中上部果枝棉籽受影响较大。D₁处理与对照各部位果枝成铃数和籽棉产量差异不显著,2 050 m³/hm²(D₁)为应对花铃期供水不足时滴灌量。     

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。