施氮量对棉田土壤速效养分和酶活性变化特征的影响

以美棉33B为材料,研究了施氮量对棉田土壤养分和酶活性的影响,为精确农业的精确施肥及棉花产量和品质改善提供理论依据。结果表明,合理施用氮肥能提高0～20cm关键生育期土壤速效养分和酶活性;速效养分质量分数分布特征为苗期和开花期升高、花铃期降低,吐絮期开始回升的趋势。施氮量主要影响0～20cm土壤脲酶和20～40cm剖面磷酸酶时空分布;脲酶活性高值出现比速效养分质量分数最高值早一个生育时期;就某一生育时期而言,脲酶活性与土壤碱解氮、速效磷、速效钾呈极显著的正相关;土壤磷酸酶与速效磷存在显著或极显著相关。整个生育期内土壤速效钾与酶活性呈显著或极显著正相关;脲酶活性高值出现比速效养分质量分数最高值早一个生育时期,为脲酶作为更灵敏的指标提供了有力证据。     

基于形态模型的棉花（Gossypium hirsutum L.）虚拟生长系统研究

 【目的】基于棉花形态器官形成过程的定量描述,模拟棉花三维生长过程,为虚拟棉作研究提供技术基础。【方法】基于2005－2006年棉花品种、播期、氮素、水分和DPC化控试验,将系统分析方法和数学建模技术应用于棉花植株的形态建成,通过对棉花形态数据的定量分析,构建了棉花形态建成模型,主要包括：主茎叶长宽、主茎叶柄长、主茎节间长粗、果枝叶长宽、果枝叶柄长、果节长粗以及棉铃高度和直径等模型。结合OpenGL技术,在Visual C++6.0平台上实现了棉花虚拟生长系统VGSC（virtual growth system for cotton）。【结果】棉花形态模型采用Logistic方程描述各器官尺寸随GDD（生长度日,℃?d）、氮素、水分及DPC的动态变化过程,利用2006年的试验数据对模型进行检验,棉花主茎叶长宽、主茎叶柄长、主茎节间长粗、果枝叶长宽、果枝叶柄长、果节长粗以及棉铃高度和直径的观测值与模拟值的根均方差分别为0.85、0.82、0.87、0.57、0. 086、0.65、0.74、0.8、0.73、0. 016、0.36和0.4 cm,模型预测性好。此外,以NURBS（non-uniform rational B-spline, 非均匀有理B样条）曲面模拟棉花叶片及棉铃形状,以圆柱体实现茎（节）可视化表达,构建的虚拟生长系统主要包括模型库、数据库和人机界面。【结论】用户输入系统所需的相关参数值,就可较好地模拟显示棉花器官、个体和群体的三维动态生长过程。     

不同棉花品种纤维比强度形成的温度敏感性差异机理研究

 【目的】研究纤维比强度形成存在温度敏感性差异的2个棉花品种纤维发育生理特性对低温的响应差异。【方法】选用纤维比强度形成存在温度敏感性差异的2个品种（科棉1号：温度弱敏感型品种,苏棉15：温度敏感型品种）,通过分期播种,使相同果枝部位棉铃发育处于不同的温度条件,研究低温对棉花纤维发育相关物质含量和酶活性的影响。【结果】正常播期条件下,棉纤维发育期日均最低温为24.0和25.4℃,棉纤维中蔗糖合成酶活性高,β-1,3-葡聚糖酶活性低,蔗糖转化率和纤维素含量均较高,最终纤维比强度最高;晚播所致的低温（棉纤维发育期日均最低温低于21.1℃）则显著影响棉纤维发育,蔗糖转化率、纤维素含量、β-1,3-葡聚糖含量均下降,纤维发育相关酶活性中蔗糖合成酶活性下降、β-1,3-葡聚糖酶活性上升,导致纤维比强度降低。2个纤维比强度形成存在温度敏感性差异的棉花品种纤维发育生理特性对低温的响应存在差异,温度敏感型品种（苏棉15）的蔗糖转化率、纤维素含量及酶活性（蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶）在因播期形成的不同温度间的变化幅度明显大于温度弱敏感型品种（科棉1号）。【结论】低于21.1℃的日均最低温影响棉纤维发育及纤维比强度形成,不同棉花品种纤维发育相关的物质含量、酶活性对低温的响应存在差异,这可能是导致纤维比强度存在温度敏感性差异的主要原因之一。     

花铃期干旱对不同部位棉铃对位叶糖代谢及铃重的影响

以美棉33B为材料,于棉花中部果枝开花时进行干旱处理(土壤相对含水量由(75±5)%自然减少直至吐絮),研究花铃期干旱对棉铃对位叶糖代谢及铃重的影响。结果表明,花铃期干旱处理,棉铃对位叶净光合速率降低,且中部降幅上部下部;棉铃对位叶可溶性糖含量下部和上部果枝增加而中部降低,蔗糖含量增加而淀粉降低,表明干旱促进叶片光合产物向蔗糖分配;棉铃对位叶蔗糖磷酸合酶、蔗糖合酶活性降低、酸性转化酶活性先降低后增加,且对中部和上部的影响大于下部,表明蔗糖合成受抑制,而其降解先抑制后促进,降低可供外运的蔗糖水平。干旱条件下铃重降低,中部降幅上部下部。因此,棉铃对位叶蔗糖合成减少和外运受抑制是花铃期干旱条件下铃重降低的蔗糖代谢基础。     

主要生理机制

 笔者结合国内外对于棉纤维发育过程中纤维细胞内部生理生化反应的最新研究成果,依据棉花纤维比强度形成机制,综述了棉纤维比强度形成的关键时期次生壁加厚期,纤维素生物合成的物质变化、参与调控其合成的酶系（纤维素合成酶,蔗糖合成酶,β-1,3-葡聚糖合酶,β-1,3-葡聚糖酶,吲哚乙酸氧化酶和过氧化物酶）及影响合成的主要因素（基因型,温度,激素）等方面的研究进展。为探索改善棉纤维比强度的生理调控途径和培育高纤维强度的棉花品种提供了理论依据。     

蕾铃脱落对棉花果枝叶光合产物积累及“源”潜力的影响

【目的】棉花蕾铃脱落率常超过60%,蕾铃脱落后的果枝叶常作为“辅助源”对其邻位铃的发育起重要作用。探明棉花果枝叶在其对位蕾铃脱落后作为“辅助源”的潜力及其变化趋势,丰富棉花产量形成的“源-库”调控理论,为棉花补偿性生长的栽培管理提供理论依据。【方法】以中棉425为材料于2021年分2个播期（5月10日、6月1日）在江苏南京（118°50′E,32°02′N）南京农业大学牌楼试验站开展田间试验,研究果枝韧皮部阻断条件下,去库（化学法阻断第四、五、六果枝第一果节“蕾-对位叶”系统与主茎连接的韧皮部,同时去除该系统蕾/花,模拟蕾铃脱落条件）后棉花果枝叶形态特征、气体交换参数、碳氮物质及内源激素含量等叶片源能力相关指标的变化。【结果】（1）去库处理显著增加了果枝叶中果糖、蔗糖、淀粉、纤维素含量,却显著降低了其葡萄糖含量。随着时间的推延,去库后1 d,淀粉的增幅最大,纤维素增幅则主要在去库后3 d明显变大;去库后5 d,蔗糖、纤维素、淀粉的增幅较大。（2）去库后,糖分更多地以非还原性糖形式积累;光合产物更多地向淀粉形式分配;多聚糖/低聚糖呈先降低后升高的趋势,而果枝叶C/N则呈现先升高后下降的趋...     

长江流域棉区麦（油）棉两熟种植的棉花增密减肥轻简高效技术

为促进长江流域棉区棉花生产的可持续发展,针对该棉区传统营养钵育苗移栽方式和配套栽培技术存在的制约棉花生产发展的问题,基于麦（油）棉两熟种植制度,研究形成了轻型育苗、机械化移栽和麦（油）后直播棉种植方式;并开展了新型种植方式下配套的增密和减肥技术研究,建成了适于长江流域棉区麦（油）棉两熟种植制度的棉花增密减肥轻简高效技术体系,为轻简高效植棉技术的进一步推广提供技术指导。     

江苏大丰市“双高生态棉”栽培技术研究

介绍了江苏省大丰市"双高生态棉"创建项目实施情况,分析了公顷7500 kg(亩产千斤)子棉试验结果,提出了栽培的技术关键,指出了选用优良品种、促进早发壮苗、合理肥料投入、科学化控、主动防灾抗灾在棉花高产栽培中的重要作用。     

种植密度对棉籽生物量和脂肪与蛋白质含量的影响

以科棉1号和美棉33B为材料,2008年在江苏南京(118o50′E,32o02′N,长江流域下游棉区)和河南安阳(114°13′E,36°04′N,黄河流域黄淮棉区)设置密度试验,研究种植密度对棉籽生物量和脂肪与蛋白质含量的影响。结果表明,不同种植密度条件下,棉籽生物量和脂肪含量的变化过程均符合Logistic生长曲线。随种植密度的增大,籽指和脂肪含量降低,且存在显著的线性负相关关系。而各密度处理棉籽蛋白质含量的变化过程均近似于V字型,随种植密度的增大,棉籽蛋白质含量呈开口向下的抛物线变化趋势,南京、安阳试点分别以每公顷3.3和5.1万株密度处理的棉籽蛋白质含量最高。品种、生态点和开花期对棉籽生物量和脂肪与蛋白质含量的形成动态及其对种植密度的响应趋势没有明显影响。不同种植密度对棉籽生物量和脂肪与蛋白质含量的影响与群体冠层光照条件变化密切相关。稀植强光有利于提高棉籽生物量和脂肪含量,而过高和过低密度均不利于棉籽蛋白质的合成与累积。     

气候变化对我国棉花生产的影响

棉花为喜高温、干旱、无限生长型植物,其产量品质形成对光照、辐射、积温等环境变化较其他作物更为敏感。全球温室化导致的积温增加、CO_2浓度上升、辐射量下降、水分分布不均匀及极端天气爆发日趋频繁将对棉花生产产生显著影响。棉花生长期(4—11月)长达7个月,其产量品质形成关键期(7—9月)极易遭受多种极端天气气象条件。因此,尽管温室化效应产生的气温升高、CO_2浓度增加将对棉花增产提质带来积极影响,并一定程度扩大我国可种植面积,但温室化效应导致的光辐射量的下降、尤其是短期极端高温/低温、短期极端干旱/暴雨等极端天气发生的日趋频繁将严重威胁我国的棉花安全生产。因此,进行前瞻性的气候变化对中国棉花生产影响的评估、棉花适宜种植区的重新区划、环境稳定型棉花品种选育、应对极端气候条件下的棉化抗逆栽培技术体系的构建对保证全球温室化背景下我国棉花产业的稳定和发展具有极其重要的意义。