不同土壤深度棉花根系形态变化规律及与矿质元素的关系

【目的】研究不同土壤深度下棉花根系形态变化规律,分析与矿质元素的响应关系,及矿质元素对根系形态的调控作用,为构建合理棉花根系构型提供理论依据。【方法】测试37份棉花品种的根系长度、根系表面积、根系体积、根系生物量、根系氮、磷、钾元素,根据公式计算比根长、比根面积、比根体积、根系密度,研究矿质元素对根系形态的调控关系。【结果】位于0~10 cm土壤中,由于氮素作用,促使比根长、比根面积、比根体积增加,轻微抑制根系密度生长。在10~20 cm土壤中,氮素促使比根长、比根面积增加,抑制根系密度的生长及比根体积的增加。在20~30 cm土壤中,氮素对比根长、比根面积、根系密度的作用效果不明显,而对比根体积表现为负相关关系。在30~50 cm土壤中,氮素对比根长、比根面积、比根体积、根系密度表现为正相关关系。在50~60 cm的土壤中,比根长、比根面积、比根体积、根系密度表现为负相关关系。第一主成分与氮素、比根长、比根面积、比根体积的相关性较高,第二主成分主要与根系密度的相关性较高,第三主成分主要与磷、钾元素的相关性较高。磷、钾元素与第一主成分的相关性较高,氮素与第三主成分的相关性较高。【结论】根系在不同土壤深度下,比根长、比根面积、比根体积逐渐增大,单位质量根系含氮量不断减少。根系形态性状主要受氮素调控,磷、钾元素对根系形态性状的调控作用较小。     

氮肥对非充分灌溉下棉花花铃期光合特性及产量的补偿作用

研究氮肥对非充分灌溉下棉花花铃期光合特性及产量的补偿作用及其机制, 以期为干旱地区棉花水肥高效利用提供理论依据。以“新陆中54号”为试材, 采用裂区试验设计, 主区为总灌溉量2800 m ³ hm ^-2(非充分灌溉)和3800 m ³ hm ^-2(常规灌溉), 副区为4个施氮(纯N)水平(0、150、300和450 kg hm ^-2)。同一氮肥处理下, 非充分灌溉处理棉花花铃期叶面积指数(LAI)、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、单株光合产物积累与分配、单株结铃数、单铃重及籽棉产量均低于常规灌溉处理, 但籽棉增产率和灌溉水生产力高于常规灌溉处理; 同一灌溉量下, 随着氮肥施用量的增加, 棉花花铃期LAI和单株光合产物积累量先增后降, 且表现为N450>N300>N150>N0, T_r、P_n、单株光合产物向生殖器官分配比例、单株结铃数、单铃重、籽棉产量、籽棉增产率及灌溉水生产力均表现为N300>N450>N150>N0; 非充分灌溉下增施氮肥的补偿效果随着氮肥用量的增加呈先增加后下降的趋势, N300处理补偿效果最显著, 与常规灌溉处理相比, 补偿效应主要表现在棉花花铃期P_n平均提高10.9%, 单株光合产物积累向生殖积累器官分配比例提高10.7%, 单株结铃数、单铃重、籽棉增产率及灌溉水生产力分别提高5.0%、8.0%、7.1%和7.5%; 氮肥对棉花花铃期光合特性及产量构成因素的影响大于水分。非充分灌溉下氮肥施用量为300 kg hm ^-2时补偿效应最大, 虽然在产量上有所下降, 但从干旱地区农业缺水的现实考虑, 可准确灌溉施肥, 且籽棉产量较常规灌溉处理仅下降1.3%。因此, 在南疆自然生态条件下, 非充分灌溉下施氮300 kg hm ^-2时棉花花铃期LAI、T_r、P_n及单株光合产物积累量适宜, 向生殖器官转运补偿效果显著, 具有最大的产量补偿作用, 且节水26.3%。     

密度与氮肥对机采棉叶铃分布的影响及与产量的关系

为研究种植密度与施氮量对机采棉冠层叶面积指数、透光率和果枝长度等的影响,采用裂区试验设计,主区设2个种植密度D18(18万株/hm~2)和D24(24万株/hm~2),副区设4个施氮量N0(0kg/hm~2)、N170(170kg/hm~2)、N320(320kg/hm~2)和N470(470kg/hm~2)。结果表明,同一施氮量下,随种植密度增大,单株结铃数、单铃重与衣分减小,冠层上、中和下部叶面积指数增大,冠层上、中和下部果枝长度呈先降后增的趋势,冠层开度降低,冠层上、中和下部单铃重逐渐降低。同一种植密度下,当种植密度为D18时,随施氮量的增加,单株结铃数、单铃重、衣分、籽棉产量、皮棉产量、DIFN、冠层上、中和下部叶面积指数及果枝长度均呈上升趋势,表现为N470N320N170N0,种植密度D24条件下呈先升后降的趋势,表现为N320N470N170N0。D24N320处理虽然较最高籽棉产量略低,但差异不显著,其增产率及氮肥农学利用效率最高,在减少氮肥投入量的同时也减轻了由此产生的环境污染。因此,当种植密度为24万株/hm~2、施氮量为320kg/hm~2是本试验条件下最理想的种植密度与施氮量。     

非充分灌溉下氮肥对棉花蕾铃消减及产量的影响

研究膜下非充分灌溉条件下施用氮肥对棉花生长发育的调节效应,揭示不同灌溉量下施用氮肥对棉花产量构成因子的效应,为干旱区发展节水高产高效农业提供依据。在南疆生态条件下,选用新陆中54为试验材料,研究灌溉量及氮肥对棉花的农艺性状及产量形成的影响。与灌溉量为3 800 m~3·hm~(-2)处理相比,2 800m~3·hm~(-2)生育进程提前,现蕾增加率、成铃增加率及产量增加率均最高;与不同施氮水平(4个施氮水平0、150、300、450 kg·hm~(-2),分别用N0、N1、N2、N3表示)相比,总体趋势表现为N2N3N1N0。灌溉量及氮肥对棉花干物质形成及其分配有显著的调节效应,灌溉量为2 800 m~3·hm~(-2)处理相比灌溉量为3 800 m~3·hm~(-2)的处理,更有利提高棉花增产率。结合灌溉棉田灌溉量可控的特点,制定相应的灌溉施肥制度,对实现棉田节水高产高效有重大意义。