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干旱地区农业研究 2021年第3期39卷 51-58页

作者：窦巧巧张巨松何庆雨代健敏谢玲张玮涛陈秀玲新疆农业大学农学院/教育部棉花工程研究中心新疆乌鲁木齐830052

针对近年来新疆北部(北疆)棉花花铃期降雨量增加的现象,为明确花铃期减量滴灌是否可行及其对棉花产量形成过程的影响,以新陆早50号和新陆早73号为材料,设2个花铃期减量滴灌处理(W1:2050 m^(3)·hm^(-2),W2:1650 m^(3)·hm^(-2)),同时以... 详细信息

针对近年来新疆北部(北疆)棉花花铃期降雨量增加的现象,为明确花铃期减量滴灌是否可行及其对棉花产量形成过程的影响,以新陆早50号和新陆早73号为材料,设2个花铃期减量滴灌处理(W1:2050 m^(3)·hm^(-2),W2:1650 m^(3)·hm^(-2)),同时以最适滴灌量作为对照(CK:2450 m^(3)·hm^(-2)),系统分析了棉田0~60 cm不同土层土壤含水率动态变化、冠层叶片光合荧光特性和产量构成。结果表明:随滴灌量减少,各土层土壤含水率降幅增加。在处理33~45 d,两个品种减量滴灌处理气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和净光合速率(Pn)分别下降5.40%~35.48%、1.24%~9.47%和9.22%~26.78%,品种间比较新陆早50号降幅较大。两个品种相对可变荧光曲线(ΔVt)在K点(300μs)出现较大波动,且W2处理高于W1处理。W2处理下新陆早50号和新陆早73号ΔK值分别为0.025和0.0239,Wk值较对照分别增加54.55%和35.14%。两个品种棉花叶片Mo、VI和VJ均表现为W2>W1>CK,ψo、φPo、φEo和PIABS,total均随滴灌量减少而降低,其中,新陆早50号降幅较大。W1和W2处理下两个品种单株铃数分别减少1.67%~3.17%和14.29%~15.00%,分别减产6.27%~7.77%和19.28%~21.75%,新陆早50号减产较多。减量滴灌处理使棉花叶片Pn下降的主要原因是气孔限制因素,但未造成北疆棉田花铃期严重水分亏缺。W1处理下两个品种棉花叶片光合机构的PSⅡ供体侧放氧复合体(OEC)未受到明显伤害,减产较少,可作为北疆棉田花铃期供水不足时的参考滴灌量。品种间比较,新陆早73号更适宜北疆棉田供水不足时种植。

关键词：棉花花铃期减量滴灌光合特性叶绿素荧光产量

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花铃期减量滴灌对棉花棉铃发育及其叶片光合特性的影响

花铃期减量滴灌对棉花棉铃发育及其叶片光合特性的影响

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作者：窦巧巧新疆农业大学

学位级别：硕士

随着北疆近年来气候暖湿化转变,新疆北部棉区短时强降水频次增加,且在棉花花铃期达到高峰。棉花各个生育时期需水量普遍下降,其中花铃期下降最为明显,所以干旱对北疆棉田的制约因素有所弱化。但棉花高效节水技术尚未完善,水资源短缺问... 详细信息

随着北疆近年来气候暖湿化转变,新疆北部棉区短时强降水频次增加,且在棉花花铃期达到高峰。棉花各个生育时期需水量普遍下降,其中花铃期下降最为明显,所以干旱对北疆棉田的制约因素有所弱化。但棉花高效节水技术尚未完善,水资源短缺问题依然存在。因此,本试验在棉花花铃期设置3个滴灌量:2 450m·hm(CK)、2 050m·hm(W)、1 650m·hm(W),其中CK为当地常规滴灌量。选用2个试验品种:新陆早50号(不耐旱)和新陆早73号(耐旱)。研究花铃期不同滴灌量下棉花产量品质、棉铃发育及叶片光合特性的变化,以期为棉花花铃期供水不足时提供可行的滴灌量。主要研究结果如下:1.花铃期减量滴灌对棉田土壤水分及棉花产量品质的影响花铃期减量滴灌影响棉花产量及品质的形成,而适度减少滴灌量(W)棉花产量降幅不大,且能提高水分利用效率。W、W处理下两个品种各土层土壤含水率在盛铃后期降幅较大,但W处理水分利用效率比CK和W处理分别增加3.08%～4.38%和1.88%～3.85%。W处理下新陆早50号20–60 cm土层土壤含水率在盛铃后期降幅较大,使其生殖器官生物量降幅增加。在W和W处理下,两个品种各部位果枝铃数减少,籽棉产量整体下降6.27%～7.77%和19.28%～21.75%,其中上部果枝的铃数和产量降幅最大。此外,两个品种下部和上部果枝的马克隆值分别下降7.66%～15.97%和1.14%～13.45%。在W、W处理下新陆早50号各土层土壤含水率、生殖器官生物量及产量的降幅均大于新陆早73号,表明减量滴灌处理对新陆早50号影响较大。2.花铃期减量滴灌对棉花蕾铃生长发育的影响W和W处理下两个品种的棉纤维和棉籽干重均下降,而蕾铃脱落率增加,其中上部果枝最为明显。两个品种各部位果枝的蕾铃脱落率均表现为W>W>CK,相同滴灌处理下,新陆早50号上部果枝蕾铃脱落率显著高于新陆早73号(PCK>W,上部果枝蕾铃数表现为CK>W>W。棉铃的长度、直径、体积、棉纤维和棉籽干重均表现为CK>W>W,铃壳干重则相反。得出减量滴灌处理对两个品种棉铃长度影响不大,棉铃体积减小主要是棉铃直径下降造成的。与对照相比,减量滴灌处理后棉籽、棉纤维干物质最大理论值和最大积累速率均降低。其中上部果枝棉铃遭受干旱胁迫时间长,铃壳和棉籽蔗糖外运受阻,使得纤维干物质量明显下降。在W、W处理下新陆早50号棉纤维和棉籽干重降幅分别为8.65%、18.11%和4.47%、19.46%,均高于新陆早73号。3.花铃期减量滴灌对棉花叶片光合及快速叶绿素荧光特性的影响花后处理33～45d,W和W处理下两个品种棉花叶片的胞间CO浓度(C)和气孔导度(G)同时下降,说明导致叶片净光合速率(P)降低的主要原因是气孔因素限制,表明减量滴灌处理未造成两个品种棉田土壤严重干旱。在快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)中,两个品种均在J点前表现为W>W>CK,I点后表现为CK>W>W。W处理下两个品种可变荧光曲线(ΔV)在K点(300μs)–I点(30 ms)的波幅、ΔK-ΔJ值的增幅及Wk值均高于W处理。说明W处理下两个品种叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)供体侧放氧复合体(OEC)明显受到伤害,棉花叶片光合机构破坏和电子传递受抑制,且新陆早50号受影响较大。W处理还导致ψo、φPo、φEo、PI、Fv、Fv/Fm和Fv/Fo降低,TRo/RC和DIo/RC增加。表明PSⅡ反应中心电子传递链性能及光系统间的电子传递活性降低,细胞活性氧(ROS)的产生减少。花铃期减少滴灌量使棉花叶片通过增加热耗散来缓解过剩光能带来的压力,导致光能利用率降低,其中W处理较明显。综上所述,北疆棉田花铃期滴灌量为2 050m·hm(W),总滴灌量为3350m·hm时,水分利用效率较高,PSⅡ反应中心电子传递链性能及光能利用率的降幅较小,有利于中下部果枝棉铃光合产物累积,棉花整体产量下降6.27%～7.77%,因此,可为北疆棉田花铃期水资源紧张时参考。品种间比较,新陆早73号更适宜北疆棉田供水不足时种植。

关键词：棉花花铃期减量滴灌棉铃光合特性

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