基于叶绿素荧光参数的滴灌棉花氮素营养估测模型

【目的】建立基于叶绿素荧光参数的棉花叶片氮素营养监测模型,为棉花高效施氮及植株生长状况的无损监测提供方法。【方法】在水肥一体化滴灌条件下,以新陆早58号为试验材料,设置4个施氮水平,测定了棉花生长关键时期顶2(从顶部数起)至顶5叶的叶绿素荧光参数和氮素含量,分析了棉花叶片氮素含量与荧光参数的关系。【结果】(1)棉花出苗70 d后,叶片氮素含量以及光系统II(PSII)潜在光化学活性(Fv/F0)、PSII潜在最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)、PSII最大光化学效率(Fv'/Fm')均随着棉花生长呈逐渐下降趋势。(2)不同氮素处理下,各叶片氮素含量以及叶绿素荧光参数Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSII和Fv'/Fm'均随施氮量的增加而上升,其中N2 (240 kg·hm-2)处理下各荧光参数值最大。(3)叶片氮含量与Fv、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSII都呈现极显著正相关关系,与荧光参数ΦPSII、Fv'/Fm'间呈现较好的指数函数关系,与荧光参数Fv、Fv/Fm、Fv/F0呈现良好的线性函数关系。顶5叶可变荧光(Fv)与叶片氮素含量建立的关系模型(y=0.0022x+1.6243)的模拟效果最好,决定系数达到0.928,相关系数达到0.963,呈极显著正相关。【结论】适量施氮(240 kg·hm-2)能够提高PSII的活性及PSII反应中心开放部分的比例,进而改善棉花叶片光合能力。顶5叶氮素含量与叶绿素荧光参数Fv构建的模型精确度和拟合效果较其他荧光参数好,因此可以选用荧光参数Fv来监测棉花叶片氮素含量,进而监测植株的氮素营养状况。     

北疆枣棉间作模式中棉花光合特性的研究

为了探明北疆地区枣棉间作系统中棉花的光合特性变化,利用Li-6400光合仪与Spad-502叶绿素仪测定单作棉花与间作棉花的光合特性与叶绿素含量,结果表明,随着生育时期的推进,与单作棉花相比,间作棉花的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度均有一定的差异,而棉花叶片叶绿素含量基本没有差异,枣棉间作系统中枣树对棉花的光合生理特性产生一定影响,此研究为北疆地区发展农林复合农业提供理论指导。     

化学打顶对棉花群体容量的拓展效应

以常规人工打顶为对照,在大田条件下设置不同种植密度(18万、22.5万和27万株·hm-2),研究化学打顶对棉株形态、群体器官数量和经济产量等的影响.结果表明,化学打顶棉花株高显著高于人工打顶,平均高出17％,中上部果枝显著变短,尤其是上部果枝平均比人工打顶短75％.冠层中部透光率平均提高约13％.在相同密度条件下,化...     

密度对棉花产量及棉铃内部产量构成的影响

以杂交种中棉所75和常规种鲁棉研28为材料,从冠层、单株以及单铃内部几个不同层次深入研究了密度对产量及产量构成因子的影响。结果表明,密度显著影响棉花产量,且这种影响可追溯到单株,甚至单个棉铃内部的单个种子上。5.1万株和8.7万株·hm-2密度下皮棉产量无显著差异,但显著高于1.5万株·hm-2密度的产量。在该试验密度范围,随着密度增加,棉株上部果枝和外围果节的成铃率显著降低;铃重、单粒种子截面积和单铃内种子数随密度增加呈下降趋势;单粒种子上纤维质量与种子所处位置相关,在棉铃基部和中部其随密度变化差异较大。     

膜下滴灌对棉花生育后期叶片与苞叶光合特性的影响

在新疆气候生态条件下,选用新陆早33号和新陆早46号棉花品种,设置2个膜下滴灌量处理,测定棉花叶片和苞叶的光响应曲线、CO2响应曲线、荧光参数等相关光合生理指标,探讨生育后期棉花叶片与苞叶光合能力的差异及对滴灌量的响应。结果表明,棉花生育期间,高温强光下苞叶最大羧化速率与最大电子传递速率的比值(Jmax/Vc,max)较高,气孔导度(Gs)较低。棉花生长发育后期,苞叶面积、含水量、叶绿素含量、净光合速率(Pn)、光系统II实际光化学效率(?PSII)、Rubisco含量显著低于叶片,但随着生育进程降幅显著低于叶片。与常规滴灌处理相比,节水滴灌处理棉花叶片含水量降幅显著高于苞叶;叶片叶绿素含量、Pn和Rubisco含量显著降低,而苞叶的变化不显著。棉花生育后期苞叶面积、含水量、叶绿素含量、Pn、ΦPSII、Rubisco含量的稳定性高于叶片,表明生育后期叶片衰老较快,但苞叶仍能保持较稳定的光合能力,对光合物质的贡献逐渐增大,常规滴灌下达7.22%~8.83%,节水滴灌下达10.24%~12.53%。     

盐胁迫下棉花K~+和Na~+离子转运的耐盐性生理机制

为了探究棉花的耐盐机制,以中棉所49、中棉所35和中51504为材料,研究了盐胁迫对棉花幼苗的生长及K+/Na+平衡生理的影响。结果表明,150 mmol·L-1 Na Cl处理对幼苗的生长具有明显抑制作用,降低了叶片的光合速率(Pn)、PSⅡ实际光量子产额(ΦPSII)和电子传递速率(ETR),增加了非光化学荧光猝灭系数(q N)。与中棉所49和中棉所35相比,中51504的干物质累积受盐胁迫影响最小,且保持较高的Pn、ΦPSII、ETR和q N值及较低的ETR/Pn值。盐胁迫提高了棉花组织中Na+的浓度,降低了K+的浓度;但中51504组织中保持了相对较低的Na+浓度和较高的K+浓度,维持了较高的K+/Na+比;通过非损伤微测技术(NMT)测定的离子流结果也表明,中51504的根系对Na+有较强的外排能力,而对K+有较强的保留和向地上部转运能力。能够有效地调节Na+和K+的跨膜转运进而维持K+/Na+平衡是棉花耐盐的重要生理机制之一。     

整枝方式与种植密度对蒜套棉产量和品质的效应

以棉花抗虫杂交种鲁棉研15号(F1)为材料,在鲁西南3个不同的地点,研究了整枝方式(去叶枝、留叶枝)与种植密度(2.7、3.3、3.9、4.5万株·hm-2)对棉花产量和纤维品质的影响。结果表明,整枝方式和种植密度对棉花纤维品质的影响不显著,但对棉花产量有显著的互作效应,3.3万株·hm-2×留叶枝、2.7万株·hm-2×留叶枝和3.3万株·hm-2×去叶枝的组合比传统栽培(2.7万株·hm-2×去叶枝)分别增产20.4%、9.2%和10%,也显著高于其他处理组合;生物产量分别提高了13.7%、27.8%和11.6%,而经济系数只降低了5.3%、11.5%和4.5%。在维持较高经济系数和铃重的基础上增加生物产量和铃数是该3个处理组合显著增产的原因,适当提高密度并配合简化整枝是实现蒜套棉高产高效的重要技术途径。     

氮肥施用前移对遮荫下棉花光合特性及产量的影响

为探讨新疆南疆地区果棉间作下棉花适宜的氮肥追施模式,设置不施氮肥(N0)、氮肥追施至初花期结束(N1)、氮肥追施至盛花期结束(N2)和正常追肥(N3)。结果表明:遮荫下氮肥追施至盛花期结束(N2)提高了棉花盛花期后主茎功能叶潜在活性(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)和光化学猝灭系数(q P),有利于光合色素将捕获的光能以较快的效率及速度转化成化学能,为碳同化提供更加充足的能量;同时增加棉花花铃期PSII开放程度和光合电子传递速率(ETR),促进实际光化学效率(ΦPSII)和净光合速率的提高,降低了初花期非辐射能的耗散,可将捕获的光能更充分地进行光合生产,提高了花铃后期非辐射能的耗散,可为棉铃输送较多的光合产物,增加了单株铃数和铃重,提高了产量。     

扁秆荆三棱种群密度对棉花营养物质吸收和积累的影响

【目的】明确扁秆荆三棱对棉花营养物质吸收和积累的竞争效应。【方法】设置扁秆荆三棱种群数量为0、20、40、60、80、100株·m~(-2) 6个密度,于棉花苗期、蕾期和花铃期测定棉叶磷、钾、硝态氮、可溶性糖和可溶性蛋白含量和棉花鲜质量,并于采收期测棉花产量。研究扁秆荆三棱种群密度对棉花营养物质吸收和积累的影响。【结果】在棉花苗期,扁秆荆三棱种群密度为20株·m~(-2)时,棉叶可溶性蛋白含量比对照显著增加,其他指标与对照差异均不显著;而扁秆荆三棱种群密度高时,降低棉花叶片可溶性蛋白含量,且增加棉花叶片可溶性糖含量。在棉花蕾期时,扁秆荆三棱种群密度低于40株·m~(-2)时,可显著增加棉花叶片磷含量,而对其他指标影响均不显著。而在棉花花铃期时,扁秆荆三棱在各种群密度下均可降低棉叶钾和可溶性糖含量。扁秆荆三棱种群密度为20株·m~(-2)时,对棉花产量影响不显著,其他种群密度下均显著降低棉花产量。【结论】扁秆荆三棱种群密度高于20株·m~(-2)时,对棉花的营养物质吸收和积累以及棉花产量有显著影响。     

密度对棉花冠层小气候影响及其与棉花相关生理特征和纤维品质的关系

为了探讨密度对棉花冠层小气候的影响,进一步研究密度与棉花生理特征和品质的关系,设计了5种不同密度(9万～27万株.hm-2)的田间试验。试验结果表明:不同冠层的透光率初花后迅速下降,各处理中A3(18万株.hm-2)处理透光率均变为最高。空气温度花期20 cm处冠层以A3处理空气温度最高,吐絮后规律性不明显。花期相对湿度较高且变化较小,以A3处理的相对湿度最为稳定,变化最小。吐絮期,不同冠层相对湿度变化趋势基本一致,早、晚的相对湿度较高,处理间规律性不明显。A3处理皮棉产量最高,LAI高峰出现在盛铃期,吐絮时仍保持在2.5~2.6。8月14日左右棉花第10果枝叶开始衰老,5 d后第8果枝叶开始衰老,其A3处理能维持较长时间的正常生理状态。不同处理棉花纤维品质无显著差异,密度增加能增进纤维品质,但密度大于A4(22.5万株.hm-2)后,又对纤维品质产生负效应。     

甲哌鎓化控对南疆杂交棉功能叶生理指标及产量性状的影响

在南疆气候生态条件下,设置6组不同甲哌鎓喷施次数,以兆丰1号和鲁棉研30号2个杂交棉品种为材料,研究植物生长调节剂甲哌鎓对杂交棉功能叶生理特性及产量性状的影响。结果表明:喷施甲哌鎓并未改变杂交棉主要生理指标的变化规律,但较对照明显提高了同期各指标值及峰值持续时间。系统喷施甲哌鎓3~4次使得棉花株型紧凑,成铃率高;LAI前期上升快,峰值高且持续期长,后期下降缓慢;功能叶SPAD值增大且后期下降缓慢,净光合速率(Pn)峰值高且持续时间长;可溶性糖含量(SS)与可溶性蛋白质含量(SP)明显增加;皮棉产量增产显著。     

减少化肥配施有机肥对滴灌棉花N、P吸收和产量的影响

施用有机肥是作物增产和提升地力的有效途径。本试验在连续定位施肥的第3年,研究了常规单施化肥(CF)和化肥减量20%~40%、配施3000~6000 kg·hm-2不同种类的有机类肥料对棉株干物质质量,产量,氮、磷吸收量,土壤保水性以及养分利用率的影响。结果表明,与单施化肥相比,减化肥配施有机肥各处理的生物量在蕾期、铃期和吐絮期分别增加4.3%~30.0%、16.8%~35.1%和18.5%~38.8%;棉花产量在第3年提高了6.9%~18.5%,其中施用6000 kg·hm-2生物有机肥获得最高产,子棉产量为7578 kg·hm-2。施用有机肥能增加棉株对氮、磷养分的吸收,且显著提高了氮肥利用率(P0.05)以及田间持水量,生物有机肥对磷肥利用率的提高优于普通有机肥。     

河南植棉区施氮量对麦棉两熟产量及氮肥利用率的影 响简

 研究了河南植棉区麦棉两熟施氮量对两季产量和氮肥利用率的影响。结果表明,施氮能显著提高小麦产量、总有效穗数和穗粒数,籽粒千粒重随施氮量增加而降低;商丘和内黄试验点小麦最高产量所需的施氮量分别为201.4 kg·hm^-2和187.2 kg·hm^-2,经济最佳施氮量分别为163.0 kg·hm^-2和134.9 kg·hm^-2。施氮也能显著提高棉花产量和单株成铃数;适量施氮可提高铃重;商丘和内黄试验点棉花最高产量所需的施氮量分别为244.4 kg·hm^-2和224.2 kg·hm^-2,经济最佳施氮量分别为225.9 kg·hm-2和207.0 kg·hm^-2。小麦氮肥利用率以施氮量180 kg·hm^-2最高。麦棉两季氮肥利用率,商丘试验点随施氮量增加而降低;内黄试验点以施氮量390 kg·hm^-2最高。小麦、棉花氮肥偏生产力、农学利用率均随施氮量增加而降低。     

南疆枣树￣棉花间作对土壤微生物区系及代谢熵的影响

通过大田试验和实验室测定,研究南疆枣树-棉花间作对土壤微生物性状的影响。在阿克苏地区阿瓦提县巴格托拉克乡采集枣树￣棉花间作、纯枣林及单作棉田土样,测定比较细菌、放线菌和真菌三大类群微生物及氮素生理群菌群数量、微生物代谢熵的变化特征。结果表明,不同种植模式土壤微生物数量分布有明显差异。枣树￣棉花间作土壤细菌、放线菌、真菌和微生物总数总体呈现出显著低于单作棉田,降低幅度最大的位点在西侧冠下区(W80);较纯枣林增加,增加幅度最大的是东侧冠下区(E80)。枣树-棉花间作系统比单作棉田土壤氨化细菌、硝化细菌数量有较大提高,反硝化细菌数量明显下降,氨化细菌、反硝化细菌相比纯枣林均为增加。间作系统内在枣树行的东、西两侧冠下区与近冠区及L1(0~20 cm)、L2(20~40 cm)及L3(40~60 cm)各层次土壤中的微生物数量都呈现出较大差异,具有明显的水平和垂直方向空间变异性。不同种植模式下土壤微生物代谢熵(q CO2)依次为纯枣林枣树￣棉花间作单作棉花。不同种植模式下土壤微生物Shannon多样性、均匀度指数与微生物数量具有相似的变化特性。相关性分析表明,有机碳、全氮、碱解氮含量及p H与微生物多样性呈极显著正相关(P0.01),与代谢熵则呈极显著负相关。研究结果证明,微生物群落多样性及代谢熵对间作种植模式响应灵敏,反映出枣树和棉花间作系统地下部分存在明显的竞争作用,影响土壤微生物的群落。     

东北特早熟棉区不同群体棉花氮临界浓度稀释模型的建立初探

 选用辽棉19号（生育期125 d）和新棉33B（生育期135 d）为材料,于2009年在东北特早熟棉区（辽宁辽阳,41°26'N,123°14'E）设置棉花种植密度（7.50万,9.75万,12.00万株·hm^-2）和施氮量（0,120,240,360,480 kg·hm^-2）试验,研究不同种植密度下棉花氮临界浓度的变化并建立东北特早熟棉区不同群体棉花氮临界浓度稀释模型。结果表明：不同种植密度下棉花氮临界浓度与地上部最大生物量间均符合幂函数关系（N=aW^-b）,模型参数 a ,b 值在不同种植密度下存在差异。同一品种生产相同生物量的需氮量随种植密度的增加而增大,而同一密度下生产相同的生物量新棉33B的氮素吸收量高于辽棉19号。基于氮临界浓度稀释条件下的异速生长参数,氮素营养指数以及动态氮素临界累积量等指标得到的东北特早熟棉区不同群体适宜施氮量的结果一致,表明9.75万株·hm^-2密度下240 kg·hm^-2施氮量为东北特早熟棉区最佳种植密度和施氮量。     

棉花苗期耐低钾能力筛选指标研究及其与产量、品质的关系

以长江流域下游棉区的12个棉花主栽品种为研究材料,在人工气候室水培和田间种植条件下进行棉花苗期耐低钾能力筛选指标研究。结果表明,低钾会放大棉花苗期关于钾素吸收利用和光合碳同化等生理特性上的品种间差异幅度。土壤严重缺钾时会显著降低棉花铃数、铃重及衣分,其中铃数响应土壤缺钾最为敏感,而在铃重组成中纤维质量对土壤缺钾的响应幅度大于棉子质量。通过对比基于棉花苗期不同生理指标和最终产量与品质指标的筛选结果,发现综合考虑棉花苗期叶片SuSy活性、SPAD值和单株叶片生物量3项指标的低钾胁迫系数对棉花最终产量与品质的耐低钾能力具有较好的预测效果。通过试验筛选出低钾敏感型棉花品种泗杂3号和耐低钾型棉花品种泗棉3号,二者可作为进一步研究低钾环境下棉花产量、品质形成机理的理想试验材料。     

黄河流域棉区北部留叶枝棉栽培的适宜密度研究

以中等密度(6.0万株.hm-2)下的传统整枝为对照,于2004—2005年研究了密度(1.5万~12.0万株.hm-2)对留叶枝棉产量和品质的影响。结果表明,随密度增加,留叶枝棉的子棉产量和单位面积铃数先升高后降低,但在3.0万～9.0万株.hm-2范围内无显著差异;单株铃数、铃重和纤维的麦克隆值则随密度增加显著下降。中等密度下,留叶枝棉的子棉产量在降雨较少的2004年与对照相当,但在降雨较多的2005年减产13.4%。在黄河流域棉区北部,留叶枝棉栽培的适宜密度为6.0万株.hm-2左右,多雨年份要注意防止群体过大造成郁闭。     

灌溉水盐度和施氮量对棉花根系分布影响研 究简

 通过田间小区试验,研究了不同灌溉水盐度和施氮量对滴灌棉花根系分布的影响。试验设置3种灌溉水盐度;0.35、4.61和8.04 dS·m^-1（分别代表淡水、微咸水和咸水三种灌溉水类型）;施氮量为0、240、360和480 kg·hm^-2。结果表明,按质量计,棉花的根主要分布在0~20 cm,此部分占根总质量的85%~90%。微咸水和咸水灌溉棉花根的总质量显著降低,分别较淡水灌溉减少10%和36%,尤其在土壤表层0~20 cm和下层60~100 cm显著降低;施用氮肥可以显著增加棉花根的质量。以长度计,棉花根集中分布在0~60 cm,此部分占总根长的87%~96%;60 cm以下根长密度明显降低。微咸水灌溉棉花根长密度最大,其次是咸水,淡水灌溉最低;淡水灌溉下,根长密度随施氮量增加显著降低;微咸水和咸水灌溉下,根长密度随施氮量增加呈先增后降趋势,其中施氮240 kg·hm^-2最高。棉花根表面积表现为微咸水>淡水>咸水,平均根直径为微咸水>咸水>淡水,而不同灌溉水处理间根体积的差异不显著。随着施氮量的增加,根表面积、根体积和平均直径均显著降低。     

Density responses and spatial distribution of cotton yield and yield components in jujube (Zizyphus jujube)/cotton (Gossypium hirsutum) agroforestry

Trees are the dominant species in agroforestry systems, profoundly affecting the performance of understory crops. Proximity to trees is a key factor in crop performance, but rather little information is available on the spatial distribution of yield and yield components of crop species under the influence of trees in agroforestry systems. Also, little information is available on how crop density may be exploited to optimize the yield in such systems. Here we studied the performance of cotton in jujube/cotton agroforestry. Field experiments were conducted in 2012 and 2013 in Hetian, Xinjiang, China. Cotton was grown at a row distance of 60 cm in three densities, 13.5, 18.0 and 22.5 plants m⁻² in six m wide paths between tree lines in a jujube plantation. Plant density affected both cotton aboveground dry matter and yield significantly. The highest yield was attained at the intermediate density of 18.0 plants m⁻² (20.0 plants m⁻² corresponding in sole cotton), lower than the optimal density in sole cotton (25.0 plants m⁻²). Yield at the lower density was constrained by the low number of bolls per m² as a direct consequence of the low density, whereas at the high plant density yield was constrained by a lower allocation of assimilates to cotton seed and lint, as a consequence of intraspecific and interspecific competitions. There were strong gradients in yield and yield components in relation to the distance from the tree rows. Leaf area and total dry matter of cotton in rows close to the tree lines were reduced, especially in the rows next to the trees. Moreover, biomass allocation to cotton fruits was reduced in these rows. Competitive influences from the trees on cotton performance extended two rows deep in a six-year old jujube stand, and even three rows deep in a seven-year old stand. Shading effects on cotton yield were compensated by increasing plant density as a result of greater boll numbers per unit ground area. Data from this study help guide the design of optimal plant density of cotton in jujube plantations and give insight in the spatial distribution and dynamics of competitive effects in agroforestry systems in general.