多次微量滴水控盐增温成苗新技术在南疆盐碱地棉田的应用效果

为重点解决南疆盐碱地植棉出苗保苗难、灌水量大和产量低的问题,在盐碱性沙壤土条件下,以新陆中87号为研究对象,设置播种至苗期9个多次微量滴水控盐增温的不同灌溉次数(1~3次)和灌水量(每次150、300、450 m^(3)/hm^(2))处理(1-10、1-20、1-30、2-10、2-20、2-30、3-10、3-20、3-30),以常规春季大水灌溉压盐为对照(CK),分析不同处理对棉花出苗率、根系指标、棉花农艺性状、叶面积指数、干物质量及产量的影响,筛选出最优多次微量滴水处理。结果表明,与CK相比,播种至苗期2次滴水效果最好,其中2-10处理保苗率可达80.3%,籽棉产量和皮棉产量分别达6119.81、2766.57 kg/hm^(2),灌溉水生产效率达1.07 kg/m^(3),其他各项生长指标综合表现最好,2-30处理次之,2-20处理再次;1次滴水效果其次,其中1-30处理在3个滴水量处理中生长指标综合表现最好,籽棉产量在所有处理中最高,达6169.20 kg/hm^(2),1-20处理次之,1-10处理再次;3次滴水效果最差,3-10、3-20、3-30处理的出苗率、保苗率、生长指标及产量均较CK差,其中3-10、3-20处理灌溉水生产效率略高于CK。在盐碱性沙壤土条件下,棉花多次微量滴水1~2次,滴水量300~900 m^(3)/hm^(2),综合效果均较好。其中,滴水2次时,每次灌水量150 m^(3)/hm^(2)最好,每次滴水300、450 m^(3)/hm^(2)次之;滴水1次时,滴水量450 m^(3)/hm^(2)最好,可根据水情选择适合的灌水方式进行大面积推广。

调环酸钙对棉花生长发育的调控效应

为探究调环酸钙(Pro-Ca)对棉花植株农艺性状及产量形成的调控效应,于新疆库尔勒和什力克乡进行田间试验,棉花品种为新陆早67号,采用随机区组试验设计,以大田常规甲哌(DPC,225 g/hm^(2))使用剂量为对照,在棉花全生育期中分别喷施675 g/hm^(2) Pro-Ca与225 g/hm^(2) DPC、975 g/hm^(2) Pro-Ca与225 g/hm^(2) DPC、1275 g/hm^(2) Pro-Ca与225 g/hm^(2) DPC、675 g/hm^(2) Pro-Ca、975 g/hm^(2) Pro-Ca和1275 g/hm^(2) Pro-Ca,共6个处理。结果表明,675 g/hm^(2) Pro-Ca与225 g/hm^(2) DPC复配处理对棉花株高有明显的抑制作用,最终株高为71.07 cm,较对照显著降低了3.70%;1275 g/hm^(2) Pro-Ca与225 g/hm^(2) DPC复配处理下棉花茎粗达到10.04 cm,较对照显著增加了9.49%;1275 g/hm^(2) Pro-Ca单施处理下棉花主茎节间长度达到5.87 cm,较对照显著增加了16.47%;1275 g/hm^(2) Pro-Ca与225 g/hm^(2) DPC复配处理下棉花生殖器官干物质占比达到51.53%,较对照显著增加了15.69%;675 g/hm^(2) Pro-Ca与225 g/hm^(2) DPC复配处理下棉花单株结铃数和单铃重最高,分别达到5.46个和5.50 g,最终籽棉产量为6319.60 kg/hm^(2),较对照显著增加了18.75%。综上所述,推荐在棉花生产上于全生育期进行叶面喷施675 g/hm^(2) Pro-Ca与225 g/hm^(2) DPC复配处理,能够有效控制株高,有利于光合物质的积累与分配,达到增加产量的效果。

棉花GhMYB42基因的克隆及原核表达

MYB转录因子对棉花的生长发育起到重要作用,而GhMYB42为MYB家族之一的转录因子同样具有一定的研究价值,因此,从棉花中克隆了GhMYB42基因的编码序列,并构建了原核表达载体。利用生物信息学方法对GhMYB42的核苷酸序列及氨基酸序列进行了分析,通过Gataway BP和LR反应,将GhMYB42基因的编码序列构建到原核表达载体pGEX-4T-1上,通过设置不同的IPTG诱导条件来确定IPTG诱导蛋白的最佳条件,最后利用Western Blot鉴定重组蛋白。结果显示,GhMYB42(XP_016732693.1)全长序列1508 bp,编码区长792 bp,编码263个氨基酸,预测分子量约为29.534 ku,等电点为5.18。氨基酸序列比对分析发现,MYB转录因子的序列相似率为80.62%,且GhMYB42蛋白N末端含有2个串联的SANT结构域,是一个R2R3转录因子。进化树分析结果显示,陆地棉MYB42蛋白与陆地棉中另一MYB蛋白(XP_012439547.1)相似性最高并在一个分支上。蛋白诱导时由于各个试验梯度结果差别不明显,因此,选择的条件为IPTG的终浓度0.2 mmol/L,温度37℃,时间3 h,蛋白溶解的温度和时间为37℃诱导3 h。Western Blot结果表明,重组蛋白的大小正确,最终成功获得了大小为55.54 ku的GhMYB42重组蛋白,后续将对该重组蛋白进行纯化及深入研究转录因子GhMYB42的功能。

棉花远缘杂交新种质耐盐性鉴定及生理特性分析

为探究盐胁迫对棉花生理机制的影响,以耐盐碱棉花中J0710为对照,对山西农业大学棉花育种课题组培育的2个棉花远缘杂交新种质HL2、A_(2)H幼苗进行为期15 d的盐溶液处理(浓度为200 mmol/L),分析参试材料的相对株高、相对根长及相对成活率,计算盐害指数;并结合不同处理时间(0,5,12,24,48 h)的幼苗原初光能转化效率(Fv/Fm)、抗氧化酶活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量等生理指标的测定结果,对参试材料的耐盐性进行综合评价。结果表明,盐胁迫15 d后,对3个材料幼苗生长的伤害程度由弱到强依次为中J0710<HL2<A_(2)H,盐胁迫极显著抑制了A_(2)H的相对株高、相对根长及相对成活率,说明该盐浓度处理下,对HL2及中J0710的生长发育影响较小,而对A_(2)H的影响较大。在不同的处理时间下,盐胁迫对3个材料的最大光能转化效率均具有不同程度的影响,相较于胁迫前,抑制程度由弱到强依次为HL2<A_(2)H<中J0710。相较于未胁迫之前,盐胁迫提高了过氧化物酶(POD)活性;其中,整个胁迫过程中HL2的POD活性显著高于A_(2)H和耐盐对照中J0710,并且在胁迫12~48 h达到显著水平;超氧化物歧化酶(SOD)活性变化规律不明显,且在盐胁迫过程中发挥作用较低;HL2及耐盐对照中J0710的脯氨酸含量积累量均随着盐胁迫时间的延长而增多,种质HL2的可溶性糖及可溶性蛋白含量在整个盐胁迫期间均显著高于耐盐对照中J0710和A_(2)H。综上,在盐逆境中,耐盐材料具有较发达的根系;而较高的光能转化效率、细胞内较高的活性氧清除能力以及较高的渗透调节物质的积累是其耐盐性较强的生理基础。

甲哌鎓复配生长促进剂对棉花株型及产量品质的影响

通过运用甲哌鎓复配促进剂对棉花进行化学封顶,促控结合,调控棉花生长发育,进一步挖掘化学封顶棉花的增产潜力,筛选出甲哌鎓复配促进剂对棉花化学封顶效果最佳的封顶剂组合。试验于2022年在新疆阿克苏地区沙雅县进行,试验棉花品种为新陆中84号,试验用药以甲哌鎓和助剂为主,分别复配噻苯隆(0.1%,T1)、复硝酚钠(98%原药,T2)、胺鲜酯(8%制剂,T3)、14-羟基芸薹素(0.01%,T4)和萘乙酸(98%原药,T5),以常规甲哌鎓封顶为对照(CK),共6个处理。在本研究中,各复配处理较CK均能够增加棉株的果枝台数和铃数,棉株株高范围最终控制在84 cm左右,与CK无显著差异,能够较好控制棉株的纵向生长,T5和T4处理棉株果枝台数较CK增加了7.96%,单株棉铃数较CK分别显著增加了15.19%和23.83%,较CK棉株株宽分别显著减少4.73、4.46 cm,能够抑制棉株中部和上部果枝的生长,对棉株的横向生长起到一定的抑制作用,其中T5处理较CK显著降低棉株果枝始节高度3.61 cm。T5处理较CK能显著提高棉花的叶面积指数和干物质积累量。T4和T5处理生殖器官干物质量占比分别达到65.04%和65.46%,较CK分别提高了3.40、3.82百分点。T5处理较CK单株结铃数显著增加了0.84个,T4和T5处理与CK籽棉产量差异显著,较CK籽棉产量分别增加了424.90、432.88 kg/hm^(2)。综上所述,T4和T5处理与常规甲哌鎓化学封顶相比获得的棉花产量更高,能够更好塑造棉花株型,促进棉花生殖生长,增加单株结铃数,较CK籽棉产量分别增加了424.90、432.88 kg/hm^(2),因此推荐使用T4和T5处理复配类型化学封顶剂对棉花进行化学封顶。

陆地棉GhRTE基因家族的鉴定与耐盐性分析

RTE(reversion-to-ethylene)是一种植物乙烯响应的负调节因子,参与植物生长发育并在非生物胁迫的逆境中起着重要作用。通过对陆地棉(Gossypium hirsutum)RTE家族成员的鉴定及其在盐胁迫下的表达模式进行解析,为进一步探索棉花RTE家族成员的功能提供一定的研究指导。通过棉花全基因组数据,鉴定棉花RTE家族成员,以陆地棉为主要研究对象,结合海岛棉(Gossypium barbadense)、亚洲棉(Gossypium arboreum)、雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii)等植物的RTE基因家族成员进行物种内的进化分析。同时,利用转录组学方法,研究陆地棉RTE家族基因的表达量及其对盐胁迫的应答规律。结果表明,棉花RTE蛋白家族共鉴定出24个RTE基因,其中来自陆地棉和海岛棉的各有8个,有4个来自雷蒙德氏棉,4个来自亚洲棉。系统发育树分析将24个RTE基因分成3个亚族,GhRTE基因同一亚族成员间具有相似的基因结构和保守基序。GhRTE启动子区包含了许多与植物激素反应、生长发育和逆境应答密切相关的顺式调控因子。通过对转录组数据分析以及荧光定量分析,初步验证该家族GhRTE6基因可能在棉花生长发育以及盐胁迫响应中发挥作用,可为阐明GhRTE基因耐盐的分子机制提供理论依据。

夏播短季栽培对棉花成铃时空分布特征及产量构成的影响

以10个不同基因型棉花品系为试验材料,采用株式图记载棉株各部位蕾铃发生、生长和脱落情况,以探明棉花在夏播短季栽培条件下的棉铃形成时空分布特征。结果表明:在时间分布上,现蕾高峰期为播种后第56天至第80天,开花高峰期为播种后第77天至第96天,成铃高峰期为播种后第85天至第101天,各品系生殖器官(蕾、花、铃)数量积累均有显著差异;在空间分布上,P56-3、07单12、07单6和07单7表现为中部成铃最多,其余品系则表现为下部成铃最多;P56-3、07单6和07单7成铃率分布表现“下部果枝内空形”;各品系产量结构有显著差异,品系2003-29单株铃数较其他品系高19.53%~119.55%,籽棉和皮棉产量较其余品系分别高21.82%~106.32%、22.46%~134.05%,在所有参试品系中表现突出,成铃分布均匀,脱落较少,单株成铃数和产量最高,适宜在夏播短季栽培模式下种植。棉花夏播短季栽培成铃主要集中在8月,不能用传统的“三桃”比例来衡量高产优质栽培的成铃结构。

减施氮肥对棉花叶片光合特性、氮素含量及产量的影响

[目的]探究不同减氮措施对棉花叶片光合特性、氮素含量及产量的影响,为长江流域棉区减氮增效提供依据。[方法]采用随机区组设计,以‘赣棉杂1号’为试材,共设置4个处理:不施氮处理(N_(0)),常规施氮处理(N_(1),施氮量345 kg·hm^(-2)),减氮20%处理(N_(2),施氮量276 kg·hm^(-2)),减氮并配施有机肥处理(N_(3),施氮量276 kg·hm^(-2),其中10%氮以有机肥形式配施)。分别调查不同施氮处理下棉花农艺性状及叶片光合参数、SPAD值、含氮量,并测量其产量与纤维品质。[结果]N_(1)、N_(2)、N_(3)处理可显著提高棉株株高、茎粗、果枝台数、单株总铃数,其中N_(3)处理对棉株生长的促进效果优于N_(1)、N_(2)处理。现蕾期,N_(2)、N_(3)处理功能叶净光合速率(P_(n))分别比N_(0)处理显著提高16.12%、17.49%,胞间CO_(2)浓度(C_(i))分别比N_(0)处理显著提高33.49%、35.42%;花铃期,N_(2)、N_(3)处理P_(n)分别比N_(0)处理显著提高28.27%、34.74%。N_(2)、N_(3)处理棉花功能叶SPAD值、含氮量、光合参数及籽棉产量、纤维品质与N_(1)处理差异均不显著。[结论]在减氮20%基础上配施有机肥处理(尿素折合纯氮248.4 kg·hm^(-2),有机肥折合纯氮27.6 kg·hm^(-2))既能减少化肥投入,又能保证较高的棉花产量,是适宜长江流域赣北棉区的施氮措施。

氟节胺化学打顶对棉花株型结构、产量形成及纤维品质的影响

研究2种氟节胺化学打顶剂对棉花株型指标、产量形成及纤维品质的影响,为棉花化学打顶技术的推广提供依据。试验设置3个处理,分别为喷施打顶剂A和B,A为25%氟节胺悬浮剂,B为40%氟节胺悬浮剂,2种打顶剂均分2次于7月3日、7月24日喷施,用量均是60 mL+95 mL,人工打顶作为对照。测定各处理棉花株型、棉铃空间分布、产量形成因素、纤维品质等指标。结果表明,化学打顶棉花株高、主根长、单株果枝数比人工打顶增加,主茎节间缩短,果枝与主茎夹角略微减小,株型紧凑;同一时期棉花开花数、结铃数、吐絮数略微增加,但差异不显著;顶部果枝结铃数减少,内围铃数增加;衣分显著增加,产量及构成因素略微增加,但差异不显著;对棉花整株纤维品质不产生显著影响,对中部棉铃纤维长度、断裂比强度可产生显著的积极影响。初步表明,氟节胺化学打顶可以有效控制棉花株高,塑造良好株型,提高棉花产量,对整株棉铃纤维品质无显著影响。化学打顶技术良好的应用效果对实现新疆棉花生产全程机械化具有重大意义。

机采棉种植模式下不同棉花品种适应性研究

明确各品种在机采棉种植模式下形态、生理及产量因子变化,为长江流域棉花机械化生产中品种选择提供理论基础。通过2018—2019年大田试验,以‘中棉所63F2’(杂交棉品种)低密度(4.5万株/hm^(2))为对照,研究‘中棉所63F2’和‘中棉所425’(常规早熟棉品种)、‘中棉所50’(常规早熟棉品种)等3个棉花品种在高密度(9.0万株/hm^(2))机采棉种植模式下的品种生育进程、农艺性状、干物质积累及产量变化。结果表明,各品种在机采棉种植模式下,其叶面积指数、干物质积累量、成铃数及产量均高于对照;‘中棉所63F2’单铃重、籽棉产量高于2个常规早熟棉花品种,但未达显著水平。常规早熟棉品种‘中棉所425’、‘中棉所50’成熟较早、集中成铃,适宜长江流域一年两熟模式下连茬种植。

盐胁迫下黄河流域棉花品种主要性状的通径分析及优异种质筛选

面对黄河流域盐碱地开发利用重大政策机遇期,选育耐盐碱新品种有利于促进盐碱地棉花产业发展。在150 mmol/L NaCl溶液模拟盐胁迫和大田自然盐碱胁迫条件下,对136份棉花种质资源进行萌发期和苗期盐胁迫试验。综合考虑萌发期和苗期的耐盐情况,通过因子分析和聚类分析,筛选出12份耐盐材料和6份盐敏材料。通过建立逐步回归方程得到耐盐综合得分最优预估方程F预估=-3.383+RRDM×0.702+RGP×1.147+RER×0.017+RSOD×0.394,筛选出相对地下干物质量、相对发芽率、相对出苗率和相对SOD酶活性等4个能显著体现棉花耐盐表现的指标。通径分析结果显示,相对地下干物质量的直接通径系数最大,表明相对地下干物质量对耐盐综合得分的直接作用最大;相对地下干物质量的决策系数最大,为0.461且大于0,表明其对耐盐综合得分的影响贡献最大且起促进作用。因此,选育棉花耐盐品种,要注重对相对地下干物质量的选择,同时兼顾对相对发芽率、相对出苗率和相对SOD酶活性的选择。

锰处理下棉花幼苗根部对镉胁迫的生理响应

探讨Mn处理下棉花幼苗根部对Cd胁迫生理响应及Cd累积的影响。以湘C178和湘FZ001为试验材料,研究不同浓度Mn离子处理(0,5,10,50μmol/L)后,Cd胁迫下棉花幼苗根部超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)、游离脯氨酸(Pro)、Cd含量、干物质质量及主根长度的变化。10μmol/L Cd胁迫对棉花根部生长有明显影响,棉花幼苗通过构建物理性屏障和抗氧化防卫机制来减轻Cd对根部细胞的损害,导致SOD活性降低,CAT活性、MDA含量和Pro含量增加。同时,Mn处理会影响棉花幼苗根部对Cd胁迫的生理响应。低浓度Mn处理会导致棉花幼苗根部Cd含量降低,SOD活性和Pro含量提升、CAT活性和MDA含量降低,有效预防Cd胁迫对棉花幼苗根部生长的抑制作用;较高浓度Mn处理会导致棉花幼苗根部Cd含量增加,SOD活性提升、CAT活性和MDA含量提升、Pro含量降低,影响棉花幼苗根部生长。在利用棉花修复Cd污染耕地时可用小于10μmol/L的Mn离子处理来提高棉花耐Cd幼苗能力,保障棉花植株正常生长。

异常棉NF-YA家族基因鉴定及其在干旱胁迫下的表达分析

NF-YA转录因子在植物生长发育和逆境响应中扮演重要角色。本研究通过生物信息学手段,分析棉花二倍体野生种异常棉基因组中NF-YA家族基因的数目、染色体分布、系统进化、保守基序、结构、顺式作用元件、表达模式及编码蛋白质的亚细胞定位、理化性质等。结果表明,异常棉NF-YA基因家族(GoanoNF-YA)包含17个成员,分布在10条染色体上,编码的蛋白质长度为190~603个氨基酸,理论等电点为7.87~10.07,16个成员包含3~5个外显子且编码的蛋白质定位于细胞核。拟南芥和异常棉NF-YA基因在系统进化树上分为6类,每类基因在系统进化树上具有相同或相似类型和排列顺序的基序。5个NF-YA基因在异常棉根、茎、叶和花中广泛表达,15个NF-YA基因对干旱持续时间有不同程度的响应,11个NF-YA基因含有干旱响应顺式作用元件MBS。本研究结果为进一步解析异常棉NF-YA家族基因的功能提供了理论依据。

不同粒型花生品种氮磷钾养分积累动态研究

为明确不同粒型花生品种氮磷钾养分吸收动态及模式,在大田试验条件下,以大粒型花生品种花育22、中粒型花生品种花育20和小粒型花生品种农花16为试材,采用完全随机设计,研究了不同粒型花生品种氮磷钾养分积累量、积累最快时间、吸收最大速率及产量。两年试验结果表明:各生育时期大粒型花生品种植株和荚果的氮磷钾素积累量均最高,中粒品种次之,成熟时大粒品种平均分别比小粒品种高61.63%、60.37%、47.64%和77.97%、91.49%、86.74%,中粒品种分别比小粒品种高46.53%、50.99%、38.32%和63.53%、73.37%、77.92%;籽仁中氮磷钾含量亦表现为大粒品种>中粒品种>小粒品种;不同粒型花生品种氮磷钾素积累量符合“S”型生长曲线特征,小粒型品种氮素和磷素积累最快时间出现较早,2016年和2017年分别为出苗后58 d、65 d和53 d、81 d,大粒型品种则钾素积累最快时间较早,平均为出苗后54 d。大粒型和中粒型品种氮素和钾素最大积累速率均高于小粒型品种;大、中、小粒品种磷素最大积累速率平均分别为2.59,2.57,2.21 mg·plant^(-1)·d^(-1),3个品种之间差异未达到显著水平。大粒型品种百果重和百仁重均最大,分别为195.47 g、219.63 g和76.57 g、85.53 g,大粒型产量最高,达到5300.00 kg·hm^(-2),中粒型品种次之,为4744.44 kg·hm^(-2),小粒型品种产量最低,仅为4713.89 kg·hm^(-2),后两者分别比大粒型品种低10.48%和11.06%,且与大粒型品种均达到了差异显著水平(p<0.05)。

陆地棉2-酮戊二酸依赖型氧化酶GhAOP2-like基因的克隆和功能分析

为了研究棉花中AOP2-like(GhAOP2-like)与抗旱耐盐的相关性,根据河北省农林科学院棉花研究所遗传育种研究室前期获得的蛋白质组数据,利用同源克隆法得到了GhAOP2-like的基因序列,用生物信息学方法对GhAOP2-like蛋白的理化性质、结构、亚细胞定位等进行了分析,利用qRT-PCR技术检测了GhAOP2-like的组织特异性表达以及在干旱、盐和激素处理下的表达量变化。结果显示,GhAOP2-like位于D13染色体上,CDS序列长972 bp,编码323个氨基酸。生物信息学分析发现,GhAOP2-like蛋白的分子式为C_(1654)H_(2525)N_(429)O_(478)S_(19),理论等电点为5.20,不含信号肽和跨膜结构域,定位于细胞质中。聚类分析结果显示,棉花与其他物种中的AOP序列被明显分成2组,但与木槿中AOP序列关系最近。根据qRT-PCR的结果,发现GhAOP2-like在根、茎、叶和发育中的种子中都表达,但在根中表达量最高,并且在干旱、盐、GA_(3)、MeJA和ABA处理下上调表达,但在MeJA处理下表达变化最强烈,说明GhAOP2-like可能通过参与茉莉酸信号通路调节根系的生长从而提高陆地棉的抗逆性。

新型聚合物包膜尿素配施黄腐酸对棉花叶绿素荧光动力学特征及产量的影响

以不施氮肥为对照(CK),研究常规尿素(CU)、新型聚合物包膜尿素(PU)及其与黄腐酸(FA)配施对棉花叶绿素荧光动力学曲线(OJIP)、光化学效率、光合性能及产量的影响,为棉花生产中新型尿素与黄腐酸施用提供理论依据。结果表明,与CK相比,两种尿素及其配施黄腐酸处理(CU、CU+FA、PU、PU+FA)提高棉花叶片30 ms时的I相荧光值(F_(I))和500 ms时的P相最大荧光值(F_(m)),从而改变叶片OJIP曲线;整体提高叶片PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、光合性能指数(PIabs、PItotal);增加单位面积内反应中心的数量(RC/CS_(m));提升QA向QB的传递过程和电子传递能力(V_(I)、V_(J));促进叶绿体类囊体膜的功能和结构完整性(V_(L)、V_(K));增强820 nm处光信号(△I/I_(o))。说明尿素和黄腐酸可激发叶片光合系统Ⅱ(PSⅡ)和光合系统Ⅰ(PSⅠ)反应中心活性,不同尿素类型结合黄腐酸处理对棉花OJIP及PSⅡ、PSⅠ活性规律的影响基本一致,整体均表现为CU<CU+FA<PU<PU+FA。PU+FA处理总成铃数、单铃重、籽棉产量和皮棉产量均显著高于其他处理,其中籽棉产量和皮棉产量较其他施肥处理(CU、CU+FA、PU)分别显著提高8.97%~22.64%和9.42%~23.31%。综上,使用新型聚合物包膜尿素结合黄腐酸可有效改善棉花叶绿素荧光动力学曲线,激发光合系统反应活性,显著增加总成铃数和单铃重,提高产量。

土壤水分调控对棉花生长和土壤水盐分布的影响

【目的】针对北疆地区水资源短缺及棉田土壤盐渍化等问题,研究不同生育期土壤基质势调控对棉花生长、产量、土壤水分及脱盐效果的影响,为北疆棉田节水控盐高效灌溉制度制定提供理论依据。【方法】于2020年4月至2020年9月,在新疆石河子市146团进行大田试验,以棉花“新陆早42号”为材料,在棉花的苗期(A)、苗期+蕾期(B)、苗期+蕾期+花铃期(C)分别设置W_(1)(-10 kPa)、W_(2)(-20 kPa)和W_(3)(-30 kPa)3个土壤基质势调控灌溉水平,以整个生育期土壤基质势下限-40 kPa为对照(CK),共10个处理,对不同土壤基质势调控处理棉花生长、产量及土壤水盐等指标进行测定,最后采用TOPSIS法对不同处理效果进行综合评价。【结果】1)同一基质势灌溉水平下,不同生育期调控灌溉对棉花的株高、茎粗、叶面积指数、地上干物质量和籽棉产量有明显影响,表现为C>B>A>CK;同一生育期调控灌溉下,随着土壤基质势水平的提高,棉花株高、茎粗、叶面积指数、干物质量均明显增加,其中W_(1)和W_(2)处理明显高于W_(3)和CK。从籽棉产量来看,W_(1)C、W_(2)C、W_(3)C、W_(1)B处理显著高于其他处理,其中W_(1)C处理最高。2)在同一基质势调控水平下,0~40 cm土层的土壤含水率基本表现为C>B>A>CK;随着土壤基质势水平的提高,0~40 cm土层的土壤含水率明显增大,其中W_(1)C和W_(2)C处理土壤含水率明显高于其他处理。3)同一基质势灌溉水平下,不同生育期调控灌溉收获期0~100 cm土层相对脱盐率的平均值基本呈现C>B>A;相同生育期调控下土壤基质势水平越高,土壤脱盐效果越好,相对脱盐率均值越大(A除外),且膜内脱盐效果优于膜外。其中W_(1)C和W_(1)B处理脱盐效果优于其他处理,其相对脱盐率平均值分别为175.16%和152.44%。TOPSIS综合评析结果表明,W_(2)C处理更有利于棉花的生长发育、产量形成和较高的水分利用效率及较好的脱盐效果。【结论】在保证北疆棉田节水控盐高效生产的情况下,在苗期、蕾期和花铃期实施-20 kPa土壤基质势调控灌溉为最佳的灌溉模式。

小麦秸秆还田后茬棉田土壤NO_(3)^(−)-N和酚酸变化对棉苗根系生长的影响

揭示前茬小麦长期秸秆还田后,后茬棉田土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)与酚酸含量的时空变化对棉苗根系生长影响的生理机制,可为完善秸秆还田技术提供理论支撑。试验于2021年与2022年在小麦长期秸秆定位还田地块进行。以棉花品种‘中棉所425’为材料,设置小麦秸秆不还田(CK)与小麦秸秆还田(S)2个处理。结果表明,秸秆还田增加了土壤NO_(3)^(-)-N与酚酸含量,对0~20 cm土层的影响大于20~40 cm;随秸秆还田后时间推移,土壤NO_(3)^(-)-N与酚酸含量呈先增加后降低趋势,且在秸秆还田后24~31 d达到峰值。秸秆还田后31 d前,秸秆还田处理棉株根系活力、根系NO_(3)^(-)-N含量、硝酸还原酶活性、根系生物量和形态指标均显著低于CK处理,31 d后则呈相反趋势。相关分析表明,0~20 cm土壤酚酸含量与根系活力、根系NO_(3)^(-)-N含量、棉花根系长度、直径、表面积和地上部生物量呈显著负相关;不同土层NO_(3)^(-)-N含量与棉苗形态、生理指标及生物量之间呈正相关但未达显著水平。秸秆还田对棉花幼苗生长影响呈“先抑后促”的趋势,秸秆还田后31 d内,酚酸含量的增加降低了棉苗根系活力,阻碍了根系生长,抑制了棉苗对NO_(3)^(-)-N的吸收利用,表明秸秆还田前期对棉株生长的“抑制效应”大于秸秆的“肥料效应”,秸秆还田31 d后,秸秆的“肥料效应”大于酚酸的“抑制效应”,促进棉株根系的生长。

播期和种植密度对不同熟性棉花生理特性及产量的影响

以棉花早熟品种‘湘K27’和‘JX0010’为试验材料,以晚熟品种‘HN127’为对照,分别设置2个种植密度(2000株/(667 m^(2)))、3000株/(667 m^(2))和2个播期(5月25日、6月5日),于2021年在湖南农业大学耘园基地进行大田试验,通过测定其生理生化指标和产量构成因素,研究不同种植密度和播期对棉花产量的影响。结果表明:早熟直播棉较晚熟品种SPAD值高;晚熟品种SOD活性总体高于早熟品种,晚播较早播在蕾期到花铃期时能显著提高棉花的SOD活性;从POD活性来看,早熟棉较优;从MDA含量来看,在早播和高种植密度条件下,营养生长期(蕾期)以晚熟品种表现较佳,生殖生长期(花铃期)以早熟品种‘JX0010’最优;品种极显著影响单铃质量、单株铃数和产量,且均表现为早熟品种优于晚熟品种。综合分析,早播有利于提高早熟棉产量,增加种植密度虽在一定程度上可提高产量,但增产潜力不大。

裸地栽培下打顶方式对棉花干物质积累及产量特征的影响

本研究旨在探讨裸地栽培下棉花最优打顶方式,以提高生产效率与经济效益。试验以新陆中82为材料,采用单因素完全随机区组设计,研究了化学打顶(3种配方,分别记为C1、C2、C3)、人工打顶(A)和不打顶(N)处理对棉花株型及干物质积累、分配和产量的影响。结果表明:打顶处理能降低棉花株高和单株果枝数,显著提高单株铃数、单铃重和产量,但对茎粗影响较小。打顶后35 d,株高和单株果枝数表现为C3>C2>C1>A,均显著低于N处理;单株铃数、单铃重、产量则表现为C1与A处理相当,均高于C2和C3处理。不同打顶方式下棉花生殖器官与营养器官的干物质积累均较好地符合Logistic曲线,R^(2)值分别达0.97和0.82;生殖器官的最大干物质积累量为48.76~73.33 g/株,最大干物质积累量和干物质快速积累持续时间均表现为A>C1>C2>C3>N;营养器官的最大干物质积累量为44.04~51.33 g/株,打顶处理的最大干物质积累量和干物质快速积累持续时间均低于不打顶处理。化学打顶处理中,C1处理的单株果枝数、最大干物质积累量和干物质快速积累持续时间与A处理差异较小,单株铃数、单铃重、产量与A处理无显著差异。综合上述分析,裸地栽培下化学打顶可以代替人工打顶,适时适量喷施打顶剂能有效调控棉花株型,提高产量,其中C1处理(25%氟节胺)效果最好。本研究结果可为南疆裸地栽培模式下棉花化学调控提供理论依据。