小麦秸秆还田和施钾对棉花产量与养分吸收的效应

在长江流域麦棉两熟制条件下,以Bt转基因抗虫棉为材料,设置不同秸秆还田量(4500 kg hm–2和9000 kg hm–2,即半量还田和全量还田)与施钾量(K2O,150 kg hm–2和300 kg hm–2)田间定位试验,研究小麦秸秆还田对棉花产量和主要养分吸收累积的影响及其与化肥钾的差异。结果表明,在施用氮磷肥的基础上,与对照相比,秸秆全量还田处理显著提高了铃数、铃重和皮棉产量,还田第2年和第3年产量增长率分别达143.5%和93.7%;显著提高了各生育时期尤其是吐絮期生物量和氮磷钾养分吸收量,延缓了棉花衰老。秸秆还田对钾吸收的促进效应大于氮磷,还田第3年棉株钾累积总量较对照增加335.1%,每生产100 kg皮棉钾吸收比例增大112.1%。秸秆全量还田处理(K2O,约折合150 kg hm–2)促进养分吸收、防止早衰及增产效应均显著大于秸秆半量还田处理,但显著低于施钾量(K2O)300 kg hm–2处理,与施钾量(K2O)150 kg hm–2处理的增产效果相当,但养分吸收量较150 kg K2O hm–2处理下降。     

基于异速生长关系的棉籽蛋白质含量模拟模型

基于不同熟性棉花品种的异地分期播种和施氮量试验,运用异速生长模型分析棉籽氮浓度与棉籽生物量间的关系,建立氮素的潜在增长模型,进而综合品种特性、主要气象条件(温度、太阳辐射)和栽培措施(施氮量)等因子,建立基于异速生长关系的棉籽蛋白质含量模拟模型。利用不同生态点品种、播期和施氮量的田间试验资料的检验结果表明:安阳、淮安和徐州试点模拟值与实测值的根均方差(RMSE)分别为2.2%、4.1%和2.3%。说明依据棉籽蛋白质含量与生物量间的异速生长关系模拟棉籽蛋白质形成切实可行,模型预测性好,广适性强。模型的不足在于其精确度受棉籽干物质累积模型和棉铃对位叶N浓度模型的影响较大。     

秸秆还田替代化学钾肥对棉麦轮作中棉仁油分累积的效应

为研究棉田化学钾肥的秸秆替代施入对棉仁含油量的影响及其生理生化基础,2012—2013年于江苏省农业科学院试验站进行麦棉两熟周年秸秆还田定位试验,在棉花季设置小麦秸秆不还田(0,W0)、半量还田(4500 kg hm–2,W1)和全量还田(9000 kg hm–2,W2),在小麦季设置棉花秸秆不还田(0,C0)、半量还田(3750 kg hm–2,C1)和全量还田(7500 kg hm–2,C2),两种作物秸秆不同还田量组合后共9个秸秆还田处理,另根据秸秆折合钾肥量,于2012年棉花季开始增设2个钾肥用量处理,即150 kg K2O hm–2和300 kg K2O hm–2(K1和K2)。研究显示,在适宜氮肥(300 kg N hm–2)、磷肥(150 kg P2O5 hm–2)水平下,随着逐年秸秆还田与施钾,土壤速效氮、有效磷年际间差异均不显著,但土壤速效钾含量年际间存在显著差异;花后17 d、24 d是不同处理条件下棉仁含油量差异形成的关键时期;相较于6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC),花后17 d、24 d的磷脂酸磷酸酯酶(PPase)的活性对棉仁油分的通径系数更大。结果表明,短期秸秆还田与单施化学钾肥均主要影响棉田土壤速效钾含量;从棉仁油分累积角度来看,秸秆还田可在很大程度上替代化学钾的施入;花后17 d、24 d棉仁钾含量是影响棉仁含油量的关键因子;秸秆还田替代化学钾肥条件下,PPase较G6PDH、PEPC对棉仁油分的影响更为关键。     

麦棉两熟双高产条件下麦棉复合根系生长的时空动态分布

在麦棉两熟双高产条件下，以单作棉和单作麦为对照，利用根钻与DT-SCAN扫描相结合的方法研究麦棉复合根系群体生长的时空动态分布，结果表明，套作棉和单作棉的根长和根长密度、根表面积以及根系平均直径均随生育进程呈单峰曲线，套作棉40 cm以下各土层根系根长和根长密度、根表面积的衰退速率在盛花期后明显低于单作棉，根系     

棉麦两熟棉纤维强度与铃期气象因子关系研究

研究棉麦两熟棉纤维强度与铃期气象因子关系的结果表明，相对湿度是影响棉麦两熟多类型、棉株多部位铃棉纤维强度的主要气象因子，相对湿度对纤维强度的作用均为负效应，作用大小因棉铃着生部位而异。日照时数对两熟春棉、温度对两熟短季棉棉株上部（７～９果枝）、顶部（１０以上果枝）铃棉纤维强度有重要作用，均为正效应。     

棉麦两熟棉铃主要品质性状的温光水模式

选择黄河中下游地区棉麦两熟类型，建立棉铃主要品质性状与铃期温光水因子的输入、输出模型，并分别建立棉株各部位内围（１、２果节）棉铃主要品质性状的温光水模式（日均温、日照时数、相对湿度）：两熟春棉下、中、上部和整株铃分别为≥２４℃、≥４ｈ、８５％左右，≥２４℃、≥４ｈ、８３％左右，≥２１℃、≥４ｈ、８３％左右和≥２２℃、≥４ｈ、８５％左右；两熟短季棉下、中部和整株铃分别为≥２１℃、≥４ｈ、８８％左右，     

棉花茎枝叶形态模型研究

 在2005－2006年盆栽试验基础上，系统分析了生态因子对棉花主茎叶、果枝叶和主茎节间、果节形态发生的影响，量化了温度、氮素、水分、化控（DPC）等与棉花各器官形态建成的关系，构建了基于有效积温（GDD）、以Logistic模型为基础的棉花主茎和果枝的叶片长度、宽度、叶柄长度及主茎节间、果节长度和粗度形态发生的动态模型。利用不同氮素水平、不同品种、水分、化控试验资料对模型进行了检验。结果表明，棉花主茎和果枝的叶片长度和宽度、叶柄长度及主茎节间、果节长度和粗度的模拟值与观察值之间均方差根（RMSE）分别为0.66 cm、0.87 cm、0.77 cm、0.57 cm、0.77 mm、0.43 cm、0.55 cm、0.43 cm、0.73 cm、0.56 mm,棉花器官形态发生的模拟值与观测值具有较好的吻合度，说明模型具有较好的预测性和准确性     

麦棉两熟共生期对棉苗叶片光合性能的影响

 黄淮棉区主要麦棉两熟种植方式(3∶1和3∶2 式)共生期遮荫对棉苗叶片光合性能影响的研究结果表明,棉苗叶片叶绿素含量和光合速率随叶位升高呈单峰曲线变化,其峰值叶位相同,变化趋势随遮荫程度增大而降低。与 3∶1式比较,3∶2式棉苗基部叶片叶绿素降解慢,叶绿素a/b 值增大,暗呼吸作用增强,其相应叶片有效捕捉光能的能力和生理活性提高。共生期遮荫降低了功能叶光饱和点、光补偿点和CO 饱和点,可提高叶片在较低光2强条件下对光能的捕捉能力,利于光合作用进行。与常规棉比较,麦棉共生期3∶2式遮荫对棉苗生长发育的影响较小     

棉株生理年龄对纤维加厚发育及纤维比强度形成的影响

 【目的】研究棉株生理年龄对棉纤维加厚发育及纤维比强度形成的影响。【方法】通过设置播期试验使位于棉株不同部位的棉花"三桃"（伏桃、早秋桃和晚秋桃）的棉纤维加厚发育期（铃龄25～50 d）处于相同的温度条件下（统计伏桃、早秋桃和晚秋桃棉纤维加厚发育期日均温分别为22.0、19.4和15.3℃）。【结果】棉花"三桃"的棉纤维加厚发育及纤维比强度受温度和棉株生理年龄的双重影响，棉株生理年龄是影响伏桃、早秋桃棉纤维加厚发育的主要因子，对棉株上部果枝的伏桃和下部果枝的早秋桃棉纤维加厚发育具有显著影响，铃重、衣分和纤维比强度均明显低于其他部位；棉纤维加厚发育期低温则是影响晚秋桃棉纤维加厚发育及纤维比强度的首要因子。在本试验15.3℃的温度条件下，棉纤维蔗糖合成酶活性显著降低，β-1，3-葡聚糖酶活性显著升高，同时纤维素累积量和累积速率均显著降低，棉花铃重低于2 g，纤维比强度低于20 CN·tex-1。【结论】棉株生理年龄对伏桃、早秋桃和晚秋桃纤维比强度的影响作用依次增强。     

基于生长过程的水稻阶段发育与物候期模拟模型

 以水稻发育生理生态过程为基础 ,采用生理发育时间作为定量发育进程的尺度 ,构建了预测水稻顶端发育阶段与物候期的模拟模型。每日热效应、光周期效应及品种的基本早熟性 (抽穗前 )或基本灌浆期因子 (抽穗后 )互作共同决定每日生理效应的大小 ,其累积形成每日的生理发育时间。每日热效应和光周期效应分别选用Beta函数和二次曲线函数来描述 ,并引入 5个遗传参数调节水稻发育的遗传差异 ,使不同类型品种到达特定发育阶段所需的生理发育时间保持恒定。利用不同环境下的播期试验数据对不同类型品种的出苗期、穗分化期、抽穗期和成熟期进行了预测检验。不同类型品种 4个生育期的预测误差RMSE (根均方差 )平均分别为 1.4 7、5 .10、4 .5 8和3.37d ,表明模型不仅具有较强的解释性与系统性 ,且具有较好的预测性和实用性