不同咸水利用方式对棉花叶绿素荧光参数及土壤盐分的影响

【目的】本研究旨在科学合理地利用浅层咸水资源。【方法】依托短期定位试验开展了在第3年和第4年不同咸水利用方式下(CK:造墒和蕾期灌淡水;T1:造墒和蕾期灌咸淡混配矿化度3 g·L^-1的微咸水;T2:淡水造墒蕾期灌矿化度5 g·L^-1咸水;T3:造墒和蕾期灌矿化度5 g·L^-1咸水;T4:淡水造墒蕾期不灌水)棉花长势、叶绿素荧光参数、土壤盐分累积及其运移的变化。【结果】T1和T2处理的齐苗率、株高、干物质质量、叶面积指数、叶绿素荧光参数、产量及霜前花率与CK无显著差异,土壤盐分含量较CK有所增加,但未对棉花生长产生明显抑制。T3处理的棉花长势指标、叶绿素荧光参数较CK显著降低,0~100 cm土壤盐分含量较CK明显增加。【结论】从土壤质量安全和咸水高效利用的角度考虑,连续4年用3 g·L^-1的咸淡混合水灌溉或用淡水与5 g·L^-1的咸水轮灌不仅能节约淡水,且不影响棉花产量。本研究结果为当地在棉花生产中安全利用咸水提供技术参考。     

外源24-表油菜素内酯对低温胁迫下棉花幼苗光合生理的影响

【目的】研究外源24-表油菜素内酯(24-Epibrassinolide,EBR)对低温胁迫下棉花幼苗光合生理的影响,为EBR作为生长调节剂提高棉花耐冷能力提供依据。【方法】以中棉所60、鲁棉研28和泗棉3号为试验材料,在中棉所试验农场东场(河南省安阳县)进行大田试验,棉花苗期第一次低温来临前叶面喷施蒸馏水(CK)和不同浓度的EBR(0.1 mg·L~(-1)和0.2 mg·L~(-1)),3 d后测定叶片的相对电导率、叶绿素含量和快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP曲线)及荧光参数。【结果】低温胁迫下,中棉所60、鲁棉研28和泗棉3号喷施EBR后相对电导率较对照下降17.7%~32.8%,中棉所60和鲁棉研28不同浓度EBR处理没有显著差异,但泗棉3号0.2 mg·L~(-1)EBR处理较0.1 mg·L~(-1)EBR处理叶片相对电导率显著降低;棉花叶片喷施EBR后叶绿素a和叶绿素b含量较对照分别提高9.7%~32.6%和15.0%~18.9%,光系统Ⅱ(PhotosystemⅡ,PSⅡ)最大光化学效率(FV/FM)和基于吸收光能的性能指数(PIABS,Performance index on absorption basis)显著提高,其中中棉所60在0.1 mg·L~(-1)EBR处理后PIABS提高幅度最大为75.6%,鲁棉研28和泗棉3号喷施0.2 mg·L~(-1)EBR后PIABS增加幅度最大,分别提高101.1%和265.6%,单位受光面积吸收的光能(ABS/CSm)、单位有活性反应中心将电子传递到电子传递链QA下游其他电子受体的能量(ETo/RC)和将电子传递到QA下游电子受体的概率(φEo)显著提高。【结论】外源EBR可以降低低温胁迫下棉花幼苗的相对电导率,通过提高叶片光能捕获能力、光合电子传递能力和叶绿素含量缓解低温对棉花光合作用的抑制,其中中棉所60喷施0.1 mg·L~(-1)EBR处理效果较好,鲁棉研28和泗棉3号喷施0.2 mg·L~(-1)处理效果较好。     

不同残膜量对棉田土壤水盐运移的影响

【目的】为探讨滴灌条件下地膜残留量对棉田土壤水盐时空分布的影响。【方法】本试验在绿洲棉田设0 kg·hm~(-2)、225 kg·hm~(-2)、450 kg·hm~(-2)三种残膜量处理,于棉花播种前、收获后及盛铃期灌水后第1天、第3天、第5天,采用土钻法分层取0～40 cm的土壤,进行土壤盐分测定并比较分析不同处理间差异。【结果】结果表明,残膜降低了膜下滴灌棉田土壤水分的均匀性,同时也导致棉田土壤盐分灌水后在各土层分布不均,灌水后第1天、第3天、第5天, 0 kg·hm~(-2)残膜量处理随着时间推移土壤盐分在各个土层减少,而225 kg·hm~(-2)、450 kg·hm~(-2)处理随着时间的变化各土层在灌水后第1天到灌水后第3天土壤盐分减少,但第5天的土壤盐分大于第3天,两个处理之间无显著差异。从灌水后第1天、第3天、第5天土壤盐分分布可看出,0 kg·hm~(-2)残膜量处理均匀性最好,其次是450 kg·hm~(-2)处理,最后为225 kg·hm~(-2)处理。在棉花种植播种前、收获后,不同残膜量对土壤盐分平衡的影响为:250 kg·hm~(-2)450 kg·hm~(-2)0 kg·hm~(-2);在运移速度上,随着深度和残膜量的增加,耕作层的土壤更容易出现土壤盐分的富集现象。【结论】由此可以说明,残膜的存在会阻碍土壤盐分的向下运移,同时随着残膜量的增加,阻碍土壤盐分的运移程度不同,导致土壤盐分在地表富集。     

咸-淡水交替漫灌淋洗改良滨海盐土效果

为探讨咸-淡水交替淋洗改良滨海盐土效果和节水潜力,通过土柱模拟试验,对咸-淡水交替淋洗下土壤溶液电导率变化、淋出液矿化度变化、淋洗用水量等进行了研究。结果表明,咸-淡水交替淋洗模式咸水(矿化度5.35 g L_-1)淋洗阶段,当100 cm深土体底部开始有淋出液时,距土表40 cm深处土壤溶液电导率下降已非常明显,而距土表80 cm、100 cm深处土壤由于盐分的聚积而电导率较高;咸水持续淋洗下40 cm深处土壤电导率始终缓慢下降,而80 cm、100 cm深处土壤电导率变化历经较快、快速、缓慢下降三个过程。咸-淡水交替淋洗模式淡水淋洗阶段,前期不同深度处土壤溶液电导率基本保持稳定;随着淋洗水量的增加,由土表向下不同深度位置土壤溶液电导率先后经过快速下降和缓慢下降两个过程。咸-淡水交替淋洗模式咸水淋洗阶段,淋出液矿化度变化经过快速、较快、缓慢下降三个过程,直至下降到7.32 g L_-1。淡水替换咸水继续淋洗下,前期淋出液矿化度保持稳定,当淡水淋洗水量增加到7 L(27.49 cm水层)时淋出液矿化度开始下降。咸-淡水交替淋洗模式咸水、淡水淋洗阶段结束后100 cm深土体土壤平均含盐量从初始的23.92 g Kg_-1下降到5.92 g Kg_-1和1.46 g Kg_-1,咸、淡水淋洗水量分别为21.45 L和14.85 L,与对照淡水淋洗模式比较咸-淡水交替淋洗模式淡水节约率为25.38%。咸-淡水交替淋洗模式改良滨海盐土效果较好,且节水潜力较高,但相应需要更长的淋洗改良时间。     

咸淡水轮灌对滨海盐碱地设施番茄产量及品质的影响

在滨海盐碱地以设施番茄为研究对象,设置4种咸水淡水轮灌次数处理：1:1 (T1)、2:1 (T2)、3:1 (T3)、4:1 (T4),以淡水灌溉为对照,探究不同灌溉模式对番茄生长,产量及品质的影响,为盐碱地设施番茄咸水灌溉制度提供数据支撑。结果表明：在咸淡水轮灌处理下,番茄的生物量随着咸水灌溉次数的增加呈先升高再降低的趋势,T1、T2处理下植株生物量积累明显,与对照达到显著水平;随着咸水灌溉次数的增加,T1、T2处理产量及单果重较对照无明显变化,其他处理番茄产量、单果重显著降低;从果实品质分析,各处理均不同程度提高了果实品质。综合分析,T1、T2处理在一定程度上保证了番茄正常生长及产量稳定,并提高了果实品质,是滨海盐碱地区合理有效的咸淡水轮灌模式。     

不同矿化度咸水灌溉对小麦生长及产量的影响研究

为了研究小麦对不同矿化度咸水灌溉的综合反应,于2007-2008和2008-2009年度在河北省农林科学院旱作农业研究所试验站,分别采用1(CK),2,4,6,8 g/L 5个矿化度咸水对石家庄8号、衡观35、山融3号、衡观136和沧6004 5个小麦品种进行灌溉研究。结果表明,小麦的株高、生物量、叶面积和群体随灌溉水矿化度增高而降低;比叶重(叶片厚度)、叶绿素含量以及千粒重随灌溉水矿化度增高而呈现升高趋势。这一研究结果表明,可以利用适度的咸水一定程度上塑造合适的株型。灌溉水的盐分对小麦群体的影响是造成产量降低的重要原因,采用具有一定株高和分蘖成穗率强的小麦品种,适当加大播量是提高咸水灌溉小麦产量的重要手段。     

咸水膜下滴灌对棉花生长和产量的影响

试验研究了膜下滴灌方式下持续利用咸水灌溉对棉花生长和产量的影响。试验设置了3种灌溉水盐度水平:0·33(淡水)、3·62和6·71dS/m。结果表明:土壤盐分则表现出了不同程度的表聚。不同灌溉水盐度处理棉花的干物质积累无明显差异。咸水灌溉后,棉花的产量随着灌溉水盐度的增加有所降低,但差异不显著。说明棉花具有一定的耐盐性,少量咸水灌溉对棉花生长和产量的影响不明显。     

微咸水对滴灌棉花冠层光合特征及产量品质的影响

为探讨微咸水对新疆膜下滴灌棉花影响效果,利用排碱渠微咸水与河水混合方式,以河水为对照(CK),设置3 g/L和5 g/L两个微咸水矿化度,研究微咸水对滴灌棉花冠层光合特征及产量品质的影响。结果表明:灌溉初期微咸水对棉花影响不明显,至盛花期影响逐渐增强,与对照相比,微咸水滴灌使棉花LAI、MTA、Pn均降低,且5 g/L降幅大于3 g/L,而3 g/L蒸腾速率和气孔导度高于CK和5 g/L。微咸水滴灌使棉花产量降低,3 g/L下降不明显,5 g/L则显著下降,主要原因是单株铃数显著下降,而单铃重呈增加趋势,衣分无明显变化。微咸水对纤维长度和比强度无显著影响,但马克隆值显著增大。因此,低矿化度的微咸水在新疆棉花生产中可适当使用,是缓解棉花旱情实现稳产高产的重要途径。     

褪黑素对盐胁迫下棉花种子抗氧化酶活性及萌发的影响

【目的】土壤盐渍化严重影响了棉花种子萌发,褪黑素(Melatonin, MT)对种子萌发具有重要的调控作用。本研究通过分析外源褪黑素对棉花种子萌发及其抗氧化酶活性等生理指标的影响,明确褪黑素对盐胁迫下棉花种子萌发的调控效应。【方法】以国欣棉9号为材料,于2018―2019年在河北省保定市河北农业大学温室进行试验。设置不同褪黑素浓度(0、10、20、50、100μmol·L~(-1))处理,研究了盐胁迫(150 mmol·L~(-1)NaCl)下棉花种子的发芽率、发芽势,种子萌发后的生物量和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)、过氧化物酶(Peroxidase, POD)、过氧化氢酶(Catalase, CAT)活性及丙二醛(Malondialdehyde, MDA)的含量变化。【结果】盐胁迫下棉花种子发芽率、发芽势、胚根长,种子萌发后的生物量均明显下降,SOD、POD、CAT活性显著降低,MDA含量明显增加。低浓度褪黑素(10、20μmol·L~(-1))处理提高了棉花种子发芽势和发芽率,促进了种子胚根伸长,增加了种子萌发后的生物量;高浓度(50、100μmol·L~(-1))褪黑素处理抑制了种子萌发,降低种子萌发后的生物量。低浓度褪黑素(10、20μmol·L~(-1))处理提高了棉花种子的SOD、POD、CAT活性,同时降低了MDA含量,减轻了盐胁迫对种子的过氧化伤害。【结论】低浓度褪黑素对盐胁迫下棉花种子萌发具有促进作用,提高了种子耐盐性,而高浓度褪黑素对棉花种子萌发具有抑制作用,其中20μmol·L~(-1)褪黑素为盐胁迫下调控棉花种子萌发的适宜浓度。     

滴灌棉花不同生育时期冠层叶片叶绿素含量的高光谱估测模型

【目的】利用高光谱数据对新疆北方地区不同生育时期滴灌棉花冠层叶片叶绿素含量进行估测,建立生长时序的叶绿素含量估算模型。【方法】以新陆早45号为试验材料,测定不同施氮水平和生育时期棉花冠层叶片叶绿素含量及对应的光谱反射率,分析了12种指数与叶绿素含量的关系,构建了滴灌棉花冠层叶片叶绿素含量的估测模型。【结果】棉花的4个生育时期(现蕾期、盛蕾期、花铃期和吐絮期)中冠层叶片叶绿素含量与Vogelmann红边指数1的相关系数都高,分别是0.944、0.907、0.895、0.930;采用多元回归方法建立的模型精度高于单指数线性模型,其决定系数都大于0.8,且均方根误差(RMSE)都较小。现蕾期模型(y=82.509x_1+89.937x_2-94.438)精度最好。【结论】针对不同生育时期建立的模型均可对棉花冠层叶片叶绿素含量进行估测,其中现蕾期模型监测效果最好。     

微咸水淋洗重壤质滨海盐土的盐分变化研究

为了节约淡水资源,合理开发利用微咸水代替淡水来改良盐碱地土壤,本研究采用野外小区试验的方法,对不同灌水条件下滨海盐土土壤的脱盐效果进行分析。结果表明,在良好的排水条件下,采用矿化度约3.5 g/L的微咸水淋洗滨海盐土,能使土壤迅速脱盐,脱盐效果明显。综合节水和脱盐效果双重考虑,微咸水淋洗重壤质滨海盐土,以淋洗量1200 m3/hm2,连续淋洗3次为适宜的淋洗方式,能使0~60 cm土壤剖面的全盐量降低到3 g/kg以下,脱盐率达60%以上,土壤盐分含量达到一般绿化植物的生长要求。     

多年连作土壤中棉花根际细菌群落结构及其动态

【目的】了解多年连作土壤中棉花根际细菌群落结构和动态。【方法】利用高通量测序技术对多年棉花连作土中陆地棉品种TM-1(Gossypium hirsutum L.)不同发育时期的根际细菌16S r DNA进行扩增、测序并分析。【结果】多年棉花连作土中,棉花根际细菌的主导菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)。受棉花根系影响相对丰度变化较大的菌门为4个主导菌门以及厚壁菌门(Firmicutes),其中酸杆菌门、拟杆菌门、浮霉菌门的相对丰度受到棉花根系的促进,而厚壁菌门、变形菌门的相对丰度受到抑制。不同发育时期棉花根际细菌α-多样性没有显著差异,但是根际细菌群落结构间存在显著差异,且在棉花花期与蕾期的差异显著高于蕾期与苗期的差异。多年棉花连作土壤中的根际细菌群落α-多样性显著高于非根际土壤,根际与非根际土壤中细菌β-多样性在棉花花期最大。【结论】确定了多年棉花连作土中棉花根际细菌的群落结构及其动态,发现棉花在花期对根际细菌群落结构的影响较大。     

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。     

应用病毒诱导基因沉默技术研究棉花GhAKT1和GhKT2基因的功能

【目的】本研究旨在揭示棉花钾离子(K~+)吸收机制。【方法】以国欣棉3号和中棉所41为材料,应用病毒诱导基因沉默技术研究棉花K~+通道基因GhAKT1和K~+转运体基因GhKT2的功能。【结果】在低水平供K~+(0.1 mmol·L~(-1))和充分供K~+(2.5 mmol·L~(-1))条件下,沉默GhAKT1和GhKT2基因使棉花幼苗的K~+积累量分别降低15%左右和25%以上。此外,沉默GhAKT1和GhKT2基因导致棉花幼苗对K~+的最大吸收速率和亲和能力出现不同程度的下降。药理学试验结果表明,在外界K~+浓度低于250μmol·L~(-1)的条件下,高亲和系统对棉花K~+吸收的贡献大于K~+通道;而且GhAKT1蛋白可能是1个对NH4+比较敏感的组分。【结论】棉花K~+通道蛋白GhAKT1和K~+转运体蛋白GhKT2具有吸收K~+的功能,而且表现出双亲和吸收K~+的特性,可作为改善棉花钾营养的候选基因。     

外源脯氨酸对缺硼下棉花幼苗生长、生理特性以及脯氨酸代谢的影响

【目的】研究外源脯氨酸对不同硼浓度处理下棉花幼苗生长及生理特性和脯氨酸代谢的影响。【方法】采用水培方法,以鄂抗8号棉花品种为试验材料,设置0.02μmol·L~(-1)(低硼)、2.5μmol·L~(-1)(中硼)、100μmol·L~(-1)(适硼)3个硼(Boron,B)浓度梯度以及0和20μmol·L~(-1)2个脯氨酸(Proline,Pro)浓度,共计6个处理,完全随机,其中低硼和中硼均属于缺硼处理,植株生长出现明显差异后收获并测定相关指标。【结果】添加外源脯氨酸在适硼(100μmol·L~(-1))浓度下抑制了棉花的生长,而在低硼(0.02μmol·L~(-1))处理时促进了根系对硼的吸收。与低硼处理相比,添加脯氨酸降低了叶片中脯氨酸、过氧化氢(Hydrogen peroxide,H_2O_2)含量,而促进根中丙二醛(Malondialdehyde,MDA)和H_2O_2的积累;同时,根和叶片中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)活性显著上升,过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性显著下降,而过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性无明显变化。另外,缺硼时(0.02μmol·L~(-1)和2.5μmol·L~(-1))添加脯氨酸可明显增加其代谢途径中Δ~1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(Δ~1-pyrroline-5-carboxylate synthetase,P5CS)、Δ~1-吡咯啉-5-羧酸还原酶(Δ~1-pyrroline-5-carboxylate reductase,P5CR)、鸟氨酸转氨酶(Ornithine-aminotransferase,OAT)等合成酶及脯氨酸脱氢酶(Proline dehydrogenase,PRODH)的活性。【结论】在适硼下施用脯氨酸抑制了棉花的生长。低硼下添加脯氨酸促进根系对硼的吸收,提高叶片抗氧化酶APX活性而降低叶片中膜脂过氧化物质。低硼导致植株体内脯氨酸的积累,而低硼处理下添加外源脯氨酸会降低叶片中脯氨酸含量,其诱因是影响了脯氨酸代谢途径(谷氨酸和鸟氨酸途径)中关键的合成酶和分解酶活性,主要是由于促进分解代谢的脯氨酸脱氢酶活性显著增加所致。     

耕层重构对连作棉田土壤理化性状及棉花生长发育的影响

针对黄河流域连作棉田常年旋耕导致犁底层变厚变硬,土壤蓄水保墒能力下降,养分在表层富集,病害加重等问题,探讨土壤耕层重构技术在黄河流域棉区生产上的可行性。试验于2014和2015年在河北省农林科学院棉花研究所威县试验站进行,在连作棉花20年的土壤条件下采用随机区组试验,设置了T1(0~15 cm与15~30 cm土壤互换)、T2(0~20 cm与20~40 cm土壤互换,同时松动40~55 cm土壤)、T3(0~20 cm与20~40 cm土壤互换,同时松动40~70 cm土壤)、CK(旋耕15 cm)4个处理,调查土壤理化性状、棉花生育性状、田间杂草与病衰指数等指标。结果表明,在20~40 cm土层T2处理容重两年较CK分别降低0.13 g cm–3与0.15 g cm–3;20~40 cm土层全氮、速效磷、速效钾含量T2与T3显著高于T1与CK;灌水(雨)后深层土壤蓄水量增加,播种后40~60 cm与60~80 cm土层蓄水量T2较CK 2014年增加3.5 mm、5.5 mm,2015年增加6.7 mm、3.4 mm,在蕾期干旱时0~20 cm与20~40 cm土层蓄水量T2较CK 2014年高6.6 mm、8.7 mm,2015年高4.2 mm、9.2 mm。耕层重构后棉花根系量显著增加,地上部干物质积累表现出开花期前低、开花期后高的趋势;耕层重构处理单株铃数、单铃重、皮棉产量较对照显著提高,T2皮棉产量两年较CK分别增加6.1%、10.2%。耕层重构对灭除田间杂草具有明显效果,T2处理病衰指数两年分别降低41.7与31.9个百分点。适宜的土壤耕层重构方式(T2)是解决连作棉田问题、提高棉花产量的有效措施。     

脱落酸对棉花体细胞胚胎发生的影响

【目的】研究脱落酸(Abscisic acid, ABA)对棉花体细胞胚胎发生过程中下胚轴脱分化和再分化的影响,优化体细胞胚胎发生体系和初步解析脱落酸调控棉花体细胞胚胎发生分子机制。【方法】以棉花品种中棉所24(CCRI 24)下胚轴为外植体,设置5个ABA浓度0、0.02、0.04、0.06、0.08μmol·L~(-1),分别以A0、A1、A2、A3、A4表示,添加至MSB(MS培养基+B5维生素)培养基诱导愈伤和胚性愈伤,研究ABA对棉花下胚轴初始细胞脱分化、愈伤组织诱导和胚性愈伤组织诱导的影响。【结果】ABA促进下胚轴初始细胞脱分化;显著提高愈伤组织的脱分化率和增殖率;0.02μmol·L~(-1)ABA显著提高胚性愈伤分化率,0.04～0.08μmol·L~(-1)ABA显著降低胚性愈伤分化率。ABA处理后胚性愈伤和非胚性愈伤的增殖率均显著提高且质地受到影响。0.02～0.08μmol ABA处理下,LBD和LBD在愈伤起始期上调表达。0.02μmol·L~(-1)ABA处理下,在愈伤增殖早期和中期BBM、LEC1和AGL15上调表达,愈伤增殖后期FUS3、LEA、ABI3基因上调表达。【结论】脱落酸调控的棉花体细胞胚胎发生与相关标记基因的时空性表达密切相关,这些基因表达水平的增加是ABA调控愈伤和胚性愈伤分化的分子基础。     

减氮配施生物刺激素对棉花产量及氮肥吸收利用的影响

【目的】花生产中氮肥施用过量现象普遍存在。研究减氮配施不同生物刺激素黄腐酸(Fulvic acid,简称F)、壳聚糖(Chitosan,简称C)、海藻酸(Alginic acid,简称A)对棉花的生长发育及其氮素利用的影响,旨在为棉田氮素优化管理和减氮增效提供理论依据。【方法】设置棉花大田氮肥常规施用量(360 kg·hm~(-2),N_1)、减量20%(288 kg·hm~(-2),N_(0.8))和减量40%(216 kg·hm~(-2),N_(0.6))叶面配施生物刺激素(不施刺激素0 g·kg~(-1),S_0;黄腐酸0.12 g·kg~(-1),F;壳聚糖0.1 g·kg~(-1),C;海藻酸0.24 g·kg~(-1),A),分析棉花干物质积累量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、根系形态,收获期棉花产量、氮肥吸收总量及利用效率。【结果】适量减氮配施壳聚糖、黄腐酸和海藻酸均可促进棉花的生长,提高产量和收获期氮肥利用效率。其中,减氮40%配施壳聚糖(N_(0.6)C)处理下棉花株高、干物质积累量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、产量及氮肥吸收总量均最高。初花期至盛铃期,减氮40%配施壳聚糖(N_(0.6)C)处理的棉铃可溶性蛋白含量较N_(0.6)S_0提高41.39%,铃数、铃重和单株籽棉产量分别为7.85、6.79 g和46.47 g,较N_(0.6)S_0显著提高19.33%、25.60%和58.87%;减氮40%配施壳聚糖(N_(0.6)C)处理在棉花收获期氮肥吸收总量最大,为10.28 g,较N_(0.6)S_0显著提高193.71%,氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥表观利用率分别较N_(0.6)S_0提高38.76%、116.45%、88.60%。减氮20%配施黄腐酸(N_(0.8)F)对根系形态改善幅度最大,其处理的棉株根表面积、根长度、根体积、平均直径、根尖数、分支数分别为263.91 cm~2、183.58 mm、0.21 mm~3、0.39 cm、4 073和4 842,分别较N_(0.8)S_0提高了63.56%、28.96%、305.74%、103.22%、100.16%、105.69%。减氮20%配施海藻酸(N_(0.8)A)较N_(0.8)S_0显著增加棉花铃重和铃数,提高籽棉产量和氮肥利用效率。【结论】适量减氮配施壳聚糖、黄腐酸和海藻酸促进棉花株高、叶绿素含量,协调各营养器官干物质量和可溶性蛋白向铃转运,促进成熟期氮肥积累,增加铃重和铃数,提高产量和氮肥利用效率。     

水氮运筹对新疆无膜滴灌棉花生长发育及土壤温室气体排放的影响

【目的】探究水氮运筹对新疆无膜滴灌棉田棉花生长发育、水氮利用效率及土壤温室气体排放的影响。【方法】设置2个灌水定额(W1:450 m³·hm^-2,W2:540 m³·hm^-2)和3个施氮量(150、225、300 kg·hm^-2纯氮),分析不同水氮条件下土壤和植株全氮含量、棉花株高与茎粗、籽棉产量、水分与氮素利用效率及土壤温室气体排放的差异。【结果】225 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2施氮量下,不同生育时期W1的0～80 cm土层平均全氮含量高于W2处理。同一施氮量水平下,W1处理的土壤CO₂、CH₄、N₂O累积排放量,全球增温潜势(global warming potential,GWP),土壤温室气体排放强度(greenhouse gas emission intensity,GHGI)及水分利用效率均高于W2处理。W1灌溉水平下,苗期和蕾期0～80 cm...     

盐胁迫下施钾调节棉纤维断裂比强度的糖代谢机制

【目的】研究盐胁迫下施钾调节棉花纤维断裂比强度的糖代谢机制,为盐碱地适量施钾提供理论依据。【方法】以中棉所79(耐盐型)和泗棉3号(盐敏感型)为试验材料,通过设置3个土壤电导率(低盐1.68～1.78 dS·m~(-1)、中盐6.21～6.42 dS·m~(-1)、高盐10.59～11.08 dS·m-1),3个施钾量(0、150、300 kg·hm-2),研究了盐胁迫下施钾对棉花纤维断裂比强度、纤维加厚发育期纤维素累积和蔗糖、β-1,3-葡聚糖及相关酶活性的影响。【结果】(1)盐胁迫显著降低了棉花纤维断裂比强度;施钾显著缓解了中、高盐胁迫下盐分对纤维断裂比强度的影响,但施钾150、300 kg·hm-2处理间无显著差异。盐碱地施钾,中棉所79的纤维断裂比强度增幅高于泗棉3号。(2)盐胁迫降低了纤维加厚期纤维素的累积量,降低了纤维蔗糖含量并提高了β-1,3-葡聚糖含量;盐碱地施钾则提高了纤维加厚发育期纤维素最大累积速率,提高了花后28 d磷酸蔗糖合成酶以及β-1,3-葡聚糖酶的活性,提高了蔗糖及β-1,3-葡聚糖含量,且施钾缓解作用随盐胁迫程度加重而逐渐减弱。施钾条件下,中棉所79的纤维素最大累积速率及β-1,3-葡聚糖酶活性的增幅高于泗棉3号。【结论】盐碱地适量施钾可缓解盐胁迫对棉花纤维断裂比强度的影响。