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。     

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。     

氮素对花铃期干旱再复水后棉花纤维比强度形成的影响

2005—2006在南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验,设置正常灌水和棉花花铃期土壤短期干旱处理,每个处理再设置3个氮素水平（N 0、240、480 kg/hm2）,研究氮素对花铃期短期干旱再复水后棉花纤维比强度形成的影响。结果表明,干旱处理结束时,干旱处理棉花的纤维可溶性蛋白含量较正常灌水处理显著降低,而内源保护酶,即:超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性升高,丙二醛（MDA）含量增加;纤维加厚发育相关酶,即:蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶和IAA氧化酶的活性均显著降低。在复水后第10d,干旱处理棉花的纤维内源保护酶活性迅速恢复到正常灌水处理水平,MDA含量降低,但纤维发育相关酶的活性仍低于相应正常灌水处理,纤维比强度亦显著低于正常灌水处理。在棉花的纤维加厚发育期土壤短期干旱再复水条件下,以N 240 kg/hm2最有利于形成高强纤维。干旱期间该处理棉花的纤维内源保护酶活性高,细胞膜脂过氧化程度最低,其纤维加厚发育相关酶活性均最高;复水后该处理的纤维内源保护酶活性迅速恢复,MDA含量最低,棉花的纤维加厚发育相关酶活性仍处于最高值,有利于纤维素的合成与累积,最终纤维比强度亦最大。施氮不足（N 0 kg/hm2）或过量施氮（N 480 kg/hm2）均表现出相反的趋势。     

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。     

棉花冠层高光谱指数与叶片氮积累量的定量关系

利用冠层高光谱反射率及演变的多种高光谱植被指数(VI),分析了不同施氮水平下不同棉花品种叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系,建立了棉花叶片氮积累量的敏感光谱参数及预测方程。结果显示,棉花叶片氮积累量和冠层高光谱反射率均随不同施氮水平显著变化;棉花叶片氮含量的敏感光谱波段为600~700 nm的红谷波段和750~900 nm的近红外波段,叶片氮积累量与光谱指数NVD672有密切的定量关系,且不同品种可以用统一的方程来描述,从而为棉花氮素营养的监测诊断与精确施肥提供了技术支持。     

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。     

棉纤维综合品质指数模型构建

【目的】用棉纤维品质指标拟合能同时表达棉纤维综合品质和纺纱质量棉纤维综合指数模型。【方法】通过不同品质棉纤维的纺纱试验，采用主成分分析等方法，对不同品质原棉纺纱试验结果和棉纤维品质指标进行分析。【结果】⑴ 在成纱质量多个指标中，单纱强力是主要指标。⑵ 原棉纤维品质是决定单纱强力的主要因素。在不同纺纱工艺下，虽然同一原棉单纱强力不同，但不同原棉单纱强力分布趋势不受纺纱工艺影响，即如果棉纤维综合品质高，则在任何工艺条件下，其单纱强力高。⑶ 纤维长度、纤维强度、整齐度和麦克隆值是棉花纤维综合品质关键指标。基于上述研究结果建立棉纤维综合品质指数（IFQI）模型。经过分析，反映纺纱均匀性指数、单纱强力、成纱综合品质可选择模型 。IFQI模型机理性强、自变量少、形式简单直观，且与单纱强力、纺纱均匀指数呈极显著正相关。并建立SCI与IFQI间关系模型：SCI=0.3684×IFQI+35.588。【结论】IFQI模型可作为农业部棉纤维检验和纺织工业棉纤维检验部门共同参考指数，不仅解决两部门棉纤维重复检验问题，而且能大大减少棉纤维检验工作量。     

棉花纤维素累积特性的基因型差异及与纤维比强度形成的关系

以14个纤维比强度差异明显的棉花品种为材料,研究了棉纤维素累积特性的基因型差异及与纤维比强度的关系。结果表明,棉株不同果枝部位棉铃的纤维素累积均符合Logistic曲线,棉纤维素累积的5个特征值（纤维素快速累积期的起始、终止时期,最大累积速率及其出现的时期,快速累积持续期）在品种间的变异均较大,与纤维比强度的相关系数存在大小和正负的差异。其中,纤维素最大累积速率和快速累积持续期的变异最大,前者与纤维比强度呈极显著负相关,后者与纤维比强度呈极显著正相关。进一步以纤维素最大累积速率和快速累积持续期为变量,在同样欧氏距离下,基于棉株上、中、下3个果枝部位数据的聚类结果不完全一致,但总体上14个品种可分为纤维素累积快、平缓、中等3种类型,德夏棉1号、科棉1号和美棉33B分别是其中心品种。同时以纤维比强度为变量的聚类分析表明,这3个品种又分别是低强纤维、高强纤维、中等强度纤维3种类型的中心品种。总之,在棉纤维发育过程中,纤维素累积特性存在明显的基因型差异,且高强纤维的形成是以纤维素平缓累积为基础,纤维素累积过快似乎不利于纤维比强度的形成。     

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。