我国现代植棉理论与技术的新发展——棉花集中成熟栽培

集中成熟是棉花机械收获的基本要求,系指整株棉花的棉铃集中在一个较短的时间段内成熟吐絮的现象,而集中成熟栽培则是指实现棉花优化成铃、集中吐絮的栽培管理技术和方法。经过多年研究和实践,我国棉花集中成熟栽培的理论和技术业已形成,成为现代植棉理论与技术的重要内容。本文对棉花集中成熟的概念与内涵、关键栽培技术及其生理生态学机理进行了创新性总结。棉花集中成熟栽培要从播种开始,通过单粒精播技术实现一播全苗、壮苗,为集中成熟创造稳健的基础群体;在全苗壮苗基础上,以集中成熟为目标,根据当地的生态条件和生产条件,综合运用水、肥、药调控棉花个体和群体生长发育,构建集中结铃的株型和集中成熟的高效群体结构,实现优化成铃、集中吐絮。单粒精播能够创造适宜的顶土压力和出苗前的黑暗环境,诱导棉苗顶端弯钩形成和下胚轴增粗关键基因表达,促进弯钩形成、下胚轴稳健生长和顶土出苗;出苗后具有独立的生长空间,相互影响小,形成壮苗。密植与化控降低了叶枝叶的光合作用,诱导激素代谢关键基因表达,改变了内源激素含量和分布,抑制了叶枝和主茎顶端生长,实现了免整枝并促进了集中结铃;分区灌溉诱导叶片合成大量茉莉酸,其作为信号分子通过韧皮部运输到灌水区根系,促进水孔蛋白基因表达,提高了根系吸水能力和水分利用率;膜下分区滴灌、水肥协同管理,进一步提高了棉花光合产物向产品形成器官的分配比例和棉株化学脱叶率,促进了集中成熟和高效脱叶,在节水减肥的前提下,产量不减,机采籽棉含杂率显著降低。棉花集中成熟栽培理论与技术是新时代棉花栽培学研究的新成果,是现代棉业发展的重要科技支撑。展望未来,应在深入研究棉花集中成熟栽培生理生态学机制的基础上,选用更加配套的棉花新品种,创新关键栽培技术,研制新的配套物质装备,促进良种良法配套、农艺农机高度融合。同时,还应加强农艺技术与现代智慧植棉技术的有机结合,进一步提高棉花集中成熟栽培的科学性和有效性,为轻简高效植棉提供更加有力的理论和技术支撑。     

土壤水分、系统化控对小麦灌浆期旗叶碳同化物运转的影响

应用^14C示踪活体动力学和离体测量方法，探讨小麦旗叶碳同化产物在不同土壤水分条件下的运输分配情况和化学调控的影响。结果表明：灌浆期旗叶同化物活跃输出时间为饲喂后1.5d内，^14C同化物输出百分率随饲喂后时间的变化动态，在灌浆前期可拟合为对数方程，而灌浆后期可拟合为直线方程。土壤欠水处理加快了灌浆后期同化物输出，影响同化物在植株各部位的分配比例，其中向根系的分配明显增加。系统化控缓和了欠水的影响，显著缩短了^14C同化物输出半时，促进了同化物输出。     

外源过氧化物酶对黄瓜果实抗氧化酶体系的影响

为了研究萝卜过氧化物酶对植物生长的影响,用不同浓度的粗提萝卜过氧化物酶（RsPOD）对黄瓜叶面喷施,测定黄瓜果实中过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）的活性,维生素C、叶绿素和可溶性蛋白的含量,并对过氧化物酶同工酶谱进行了分析。结果表明,外施RsPOD对黄瓜果实POD、SOD、CAT活性均有不同程度的促进作用;增加维生素C和可溶性蛋白的含量,对叶绿素含量几乎没有影响。POD的同工酶谱带数目没有发生明显变化。由此推测,外源RsPOD可以提高黄瓜果实的抗氧化能力而对光合作用影响不大。     

棉花化学催熟与脱叶技术

介绍了棉花化学催熟与脱叶的原理及当前催熟剂和脱叶剂的混用/复配现状,分析了化学催熟与脱叶对棉花产量、品质和种子质量的影响,重点探讨了催熟剂和脱叶剂的使用技术,并对我国各棉区催熟及脱叶技术的发展进行了展望。     

陆地棉巯基蛋白酶抑制剂基因克隆及其氨基酸序列分析

通过对植物中已知巯基蛋白酶抑制剂(cystatin)的保守性分析,设计1对简并引物,从陆地棉栽培种中棉所29(GossypiumhirsutumL.cv.Zhongmiansuo29)cDNA中克隆出1条巯基蛋白酶抑制剂基因片断,经测序和对测序结果在有关数据库中检索分析,发现该片段与1条中棉(G.arboreumL.)EST及1条雷蒙德氏棉(G.raimondiiL.)cDNA同源性高达96%。三者编码蛋白的氨基酸同源性达100%,且完全符合CPI的特征;所克隆基因片段的氨基酸序列与NBCI蛋白质数据库中登录的豇豆、向日葵、玉米、水稻中CPI均有高度同源性,表明该片段包含编码陆地棉CPI的完整序列。     

DPC调控棉花氮素追肥时期的复合效应研究

1986～1988年,选用陆地棉(Gossypium hisrsutum L.)农大7631、北农1号和中棉12号品种,在大田栽培和应用植物生长延缓剂 DPC(1.1-二甲基哌啶(钅翁)氯化物,编节安)调控条件下,分别于蕾期、初花期和盛花期进行 N 素追肥处理(每亩施纯氮6～7.5kg,其中2/3用作基肥,1/3用于追肥),进行了 DPC 系统化控与 N 素追肥时期相结合的复合效应研究。试验结果表明:(1)在 DPC 调控下,前二期、特别是蕾期施氮肥,较盛花期施用有较强的提高根系活力的作用,表现为根系伤流量增加,伤流液中的可溶性糖、还原糖、氨基酸和无机磷的总量提高,以及根系合成细胞分裂素能力增强。(2)DPC 调控早施氮肥可以协调棉株生育前期的营养生长与生殖生长,在棉株发育的中后期,可以改善棉铃的时空分布,并对棉铃和纤维细胞的发育有促进作用。(3)三年试验选用三个品种,经历了不同气候条件,DPC 化控早施氮肥对产量均无不良影响,尤其是在棉花主要生育期间降雨多日照少的年份,化控早施氮肥对产量的形成和增加霜前花比率更为有利。这表明在 DPC 调控下将传统的重施花铃肥的时间提早到盛蕾期或初花期施用是有益的和可行的,...     

乙烯利-甲哌 FDA4 复配剂对夏玉米生育及产量的影响

在玉米大喇叭口期叶面喷施乙烯利-甲哌 FDA4 复配剂,能起到改善株型结构、促进同化物分配转运和提高产量的综合效果。具体表现为:1)增加气生根数和根系干重;2)缩短节间长度、增加茎粗,降低株高和穗位高,提高茎粗系数;3)促进灌浆初期同化物向根系分配、灌浆中期在地上部营养器官内积累、灌浆后期向产量器官转运,并有利于玉米提早成熟;4)提高双穗率、增加穗数,减少秃尖、增加行粒数,显著提高玉米单产。上述结果表明,乙烯利-甲哌 FDA4 复配剂能起到防止倒伏、提早成熟的作用,在夏玉米生产中具有较好的应用推广价值。     

黄河流域棉区棉花脱叶催熟剂的筛选研究

棉花机械采收前需要应用化学脱叶催熟剂促进脱叶和吐絮。试验于2014年在河北省河间市和北京中国农业大学上庄实验站进行,研究了多种脱叶催熟剂对棉花脱叶率、吐絮率、产量、纤维品质和种子质量的影响。结果表明,在2014年偏旱年份,脱叶催熟剂的催熟效果不明显,但脱叶效果显著;河间试验点应用脱叶催熟剂后天气条件有利,脱叶效果好于天气条件不利的上庄试验点;复配剂50%噻苯·乙烯利SC的脱叶效果较好,受不利天气条件的影响也比较小。参试的各脱叶催熟剂对棉花产量、纤维品质和种子质量均无显著影响。     

缩节胺浸种提高棉花幼苗根系活力中的活性氧代谢

以国欣棉3号为材料,研究200 mg L^–1缩节胺(DPC)浸种12 h对棉花子叶苗根系活力的影响,并从活性氧(ROS)代谢的角度揭示相关的生理机制。结果表明,DPC浸种显著增强了棉花幼苗的根系活力,根尖部位氯化三苯基四氮唑(TTC)染色光密度为清水对照的1.3倍,TTC法测定的根系活力和呼吸速率分别较对照增加167%和90%,非损伤微测技术(NMT)测定的K⁺净内流速率 (距根尖300 μm处)较对照提高36%。吖啶橙染色结果显示,DPC处理根尖伸长区的凋亡细胞数目较对照减少。此外,DPC处理使根系的过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸氧化酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活力显著高于对照,超氧化物歧化酶(SOD)活力则降低;H₂O₂含量和超氧阴离子(O₂⁻)产生速率较对照分别降低56%和65%,H₂O₂原位染色结果也显示其根尖部分的褐色较对照明显减弱。根系组织的ROS代谢得到改善可能是DPC浸种提高棉花幼苗根系活力的机制之一。     

赤霉素生物合成酶基因GhCPS和GhKS参与甲哌鎓对棉花幼苗叶片生长的控制

室内盆栽欣抗4,在棉花幼苗第3片真叶完全展平时(第4叶未展开)叶面喷施甲哌鎓(DPC),研究DPC对棉花幼苗叶片生长的控制与赤霉素(GA)合成早期关键酶柯巴基焦磷酸合酶(CPS)和内根-贝壳杉烯合酶(KS)基因表达的关系。结果表明,DPC处理显著减小棉花幼苗第3和第4叶的叶面积,第4叶叶面积受控制程度较第3叶大;80 mg L^–1DPC处理的棉花幼苗第3和4叶中GA₄含量分别于处理后4 d和4~6 d显著低于对照;与对照相比,80 mg L^–1 DPC处理的棉花幼苗第3叶中GhCPS和GhKS表达在处理后1~4 d显著降低,而第4叶中GhCPS和GhKS的表达在处理后1~6 d显著降低。由此可见,DPC通过影响GhCPS和GhKS的表达,降低内源活性GA₄的含量,控制棉花幼苗叶片生长,且较幼嫩叶片对DPC较敏感。