外源6-BA和ABA对不同播种期棉花产量和品质及其棉铃对位叶光合产物的影响

大田播种期(4月25日和5月25日)和植物生长调节剂(6-BA和ABA)试验于2006年在江苏南京(长江流域下游棉区)和河南安阳(黄河流域黄淮棉区)进行,以科棉1号和美棉33B品种为材料,研究外源6-BA和ABA对不同播种期棉铃对位叶光合产物形成与运转的影响及其与产量品质的关系。结果表明:(1)6-BA显著提高棉铃对位叶蔗糖含量和转化率及淀粉含量,而ABA则主要调节棉铃对位叶内源激素平衡。(2)不同播种期条件下(4月25日和5月25日),外源6-BA均可使棉花单铃重增加、纤维品质提高,外源ABA在晚播(5月25日,南京试点和安阳试点棉铃发育期MDTmin分别为20.9℃和16.5℃)条件下可使棉花产量(安阳试点)和纤维主要品质指标下降幅度减小;外源6-BA和ABA对棉籽主要品质性状的作用均不显著。(3)晚播条件下外源6-BA和ABA均可提高相对棉花主要品质指标,但两者作用机制不同,外源6-BA主要是提高棉铃对位叶光合产物含量和蔗糖转化率,而ABA则主要是诱导棉株抗逆性。

棉铃对位叶C/N的变化及其与棉铃干物质积累和分配的关系

以产量差异显著的14个棉花品种为材料,研究棉铃对位叶C/N的变化特征及其与棉铃干物质积累与分配的关系。结果表明,棉铃对位叶C/N随铃龄的变化可用y=at2+bt+c拟合[y为C/N,t为铃龄(d),a、b、c为常数],其主要特征值(a、b、c和C/N最大值)与单铃干物重(即单个棉铃的铃壳、棉籽和纤维3部分干重之和)和铃重(即棉籽和纤维两部分干重之和)存在极显著相关关系,而与衣分和铃壳率无显著相关关系。以a、b、c和C/N最大值为变量可将14个棉花品种聚类为Ⅰ(美棉33B等6个品种)、Ⅱ(科棉1号等6个品种)和Ⅲ(中棉所35和中棉所38)3个类群,三者棉铃对位叶C/N及单铃干物重的变化特征差异显著,其中类群Ⅲ铃龄10～17d期间的棉铃对位叶C/N显著高于类群Ⅰ和类群Ⅱ,铃龄24d之后仍保持在2.5左右,整个铃期内变幅最大,平均值最高,其单铃干物重快速增长期最长,平均增长速率最小,最终单铃干物重和铃重均最大,但3个类群棉花棉铃干物质在棉铃各部分分配率的动态变化无明显差异,最终衣分和皮棉产量与棉铃对位叶C/N变化特性无明显相关性。棉铃对位叶C/N变化的基因型差异显著,棉铃对位叶C/N在铃龄10～17d期间高、铃龄24d之后仍维持在相对较高的水平,有利于棉铃干物质的积累。

棉铃对位叶氮浓度与纤维品质指标的关系

【目的】研究棉铃对位叶氮浓度与纤维品质指标的关系,为不同开花期棉铃纤维品质形成的氮素营养监测提供理论依据。【方法】在大田栽培条件下,以高品质棉(科棉1号)和常规棉(美棉33B)品种为材料,分别于江苏南京(118°50′E,32°02′N,长江流域下游棉区)和江苏徐州(117°11′E,34°15′N,黄河流域黄淮棉区)设置不同氮素水平(低氮:0kgN·hm-2;中氮:240kgN·hm-2;高氮:480kgN·hm-2)试验,研究棉铃对位叶比叶重(LMA)、氮浓度(单位干重氮含量,NM;单位叶面积氮含量,NA)对氮素水平的响应,并初步探索了棉铃对位叶NA与纤维品质指标的关系。【结果】(1)棉铃对位叶NA蕴含了NM和LMA的双重信息,具有对氮素水平及开花期均较为敏感的特性,在氮素处理间差异性达显著水平,随开花期的推迟呈现出逐步上升趋势。(2)随着棉铃对位叶NA平均值的增加,棉纤维品质关键指标(纤维长度、比强度、马克隆值、整齐度)的变化趋势均为开口向下的抛物线型。(3)低氮与中氮处理间棉铃对位叶NA平均值的差距随着开花期的推迟逐渐扩大,而高氮与中氮处理间的差距逐渐缩小,相应氮素处理间纤维比强度和马克隆值的差距亦呈现出同样的变化趋势。【结论】棉铃对位叶NA与棉纤维品质指标的关系密切,可作为今后从氮素营养角度实时监测预报棉纤维品质优劣的一个重要生理指标。

施氮量与播种期对棉花产量和品质及棉铃对位叶光合产物的影响

【目的】本研究旨在揭示施氮量调控不同播种期棉铃对位叶光合产物形成与运转的生理机制,以期为棉花的合理氮肥运筹提供理论依据。【方法】试验于2005和2007年在中国农业科学院棉花研究所（河南安阳,黄河流域黄淮棉区）进行,以科棉1号和美棉33B品种为材料,设置大田不同播种期（4月25日和5月25日）和不同施氮量[低氮N 0 kg/hm^2（N0）、适氮N 240 kg/hm^2（N240）、高氮N 480 kg/hm^2（N480）]处理,研究施氮量对不同播种期棉花产量和品质及棉铃对位叶光合产物的影响。【结果】1）4月25日播种条件下,随施氮量的增加棉铃对位叶中蔗糖含量先升高后降低,淀粉含量增加;随播种期的推迟,N240、N480处理下的棉铃对位叶蔗糖和淀粉含量差异不明显,但均显著高于N0处理;花后24-45 d,棉铃对位叶中蔗糖含量与叶氮浓度呈显著正相关,且相关系数随花后天数的增加而降低;花后17-24 d,蔗糖转化量与叶氮浓度呈显著负相关,至花后31-52 d,反而呈显著正相关（P〈0.01）。表明棉铃对位叶中适宜叶氮浓度有利于碳水化合物的累积。2）4月25日播种条件下,N0、N480处理对棉花单株铃数、铃重和皮棉产量影响为负效应,对纤维长度和麦克隆值影响较小;晚播低温条件下,N480处理的棉花铃重、皮棉产量、纤维比强度均有所提高,麦克隆值得以优化。因此,施氮量与播种期对纤维比强度和麦克隆值的影响存在补偿效应,晚播棉花增加施氮量可减小因低温而造成的纤维比强度降低的幅度,优化麦克隆值。【结论】本试验条件下,播种期（温度）和施氮量对棉铃对位叶光合产物含量、棉花产量和品质存在互作效应,其主导因素是播种期（温度）,施氮量对其有补偿效应。随播种期的推迟,施氮量N 240 kg/hm^2时棉花单铃重、产量及纤维品质降低的主要原因是晚播低温使棉铃对位叶中的光合产物（蔗糖和淀粉含量）增加,抑制了光合产物向棉铃及纤维的运输。晚播低温条件下,适量追施氮肥可调节棉铃对位叶中的氮浓度并提高光合产物再利用的能力,促进棉花单铃的形成,降低棉纤维比强度的下降幅度,优化麦克隆值。

温度对棉铃对位叶生理特性及铃重形成的影响

以棉纤维品质差异较大的2个品种为材料,于2005-2006年在江苏南京设置不同播期试验,研究棉铃发育期不同温度对棉铃对位叶保护酶活性及C、N代谢等生理特性的影响及其与铃重形成的关系.结果表明：棉铃发育期日平均温度在23.1℃-24.9℃时棉铃对位叶的可溶性蛋白含量和内源保护酶活性较高,膜质过氧化程度轻,C、N生理活性均强,C/N协调,棉铃平均增重速度较高,棉铃快速增重期延长,易形成大铃;≥27.0℃时可溶性蛋白含量和内源保护酶活性较低、膜脂过氧化程度严重、N生理活性较弱、C/N高,铃重平均增重速度虽高,但快速增重期短,不利于提高铃重;≤20.7℃时可溶性蛋白含量下降快,内源保护酶活性较高,但酶活性下降时间早、速度快,膜脂过氧化程度也严重,可溶性糖转运率低且在对位叶内积累,N生理活性高,C/N低,铃重快速增重期虽长,但平均增重速率低,最终铃重下降.低温下科棉1号的对位叶生理活性比美棉33B强,铃重也较高.可见,棉铃对位叶保护酶活性高,C/N协调能提高铃重,而适宜的铃期日均温可以提高棉铃对位叶的生理特性.

棉铃发育期棉花源库活性对棉铃对位叶氮浓度的响应

采用大田试验,以3个铃期差异明显的棉花品种为材料,研究了不同施氮量形成的棉铃对位叶氮浓度对棉花花铃期纤维发育源库活性指标的影响。结果表明:在花后同一时期,棉铃对位叶可溶性糖、蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶活性以及棉纤维蔗糖含量和蔗糖合成酶活性等均随对位叶氮浓度的升高呈先升高后降低的变化趋势(45、52 DPA(花后天数Days post anthesis)的纤维蔗糖含量趋势相反),可用抛物线方程Y=ax2+bx+c拟合(P<0.01),通过拟合方程得到各指标所对应的最佳对位叶氮浓度。45 DPA(德夏棉1号38 DPA)前,花后同一时期各指标对应的最佳对位叶氮浓度差异较小,通过幂函数方程建立最佳叶氮浓度随花后天数的拟合方程,得到纤维发育期内源库活性各指标达到或接近最优状态时的适宜对位叶氮浓度的动态方程。本试验条件下,德夏棉1号、科棉1号和美棉33B的适宜对位叶氮浓度的拟合方程分别为N德1=7.2263DPA-0.276(R2=0.9805**)、N科1=7.23DPA-0.3026(R2=0.9861**)、N美33B=7.0997DPA-0.2814(R2=0.9807**)。

花铃期干旱对不同部位棉铃对位叶糖代谢及铃重的影响

以美棉33B为材料,于棉花中部果枝开花时进行干旱处理(土壤相对含水量由(75±5)%自然减少直至吐絮),研究花铃期干旱对棉铃对位叶糖代谢及铃重的影响。结果表明,花铃期干旱处理,棉铃对位叶净光合速率降低,且中部降幅>上部>下部;棉铃对位叶可溶性糖含量下部和上部果枝增加而中部降低,蔗糖含量增加而淀粉降低,表明干旱促进叶片光合产物向蔗糖分配;棉铃对位叶蔗糖磷酸合酶、蔗糖合酶活性降低、酸性转化酶活性先降低后增加,且对中部和上部的影响大于下部,表明蔗糖合成受抑制,而其降解先抑制后促进,降低可供外运的蔗糖水平。干旱条件下铃重降低,中部降幅>上部>下部。因此,棉铃对位叶蔗糖合成减少和外运受抑制是花铃期干旱条件下铃重降低的蔗糖代谢基础。

中棉所63棉铃对位叶光合生理性能的杂种优势研究

以杂交棉中棉所63及其亲本为材料,在棉铃发育时期对棉铃对位叶的生理和光合性能指标进行测定,探索中棉所63获得高产的杂种优势形成机理。结果表明:1)中棉所63产量优势显著。单株结铃数比两亲本分别高21.52%,43.28%,铃重高2.42%,19.31%,叶面积载铃量高22.39%,22.30%。2)中棉所63在棉铃发育后期棉铃对位叶生理指标表现出显著的杂种优势。棉铃对位叶叶面积分别比亲本高26.60%,59.41%,并且中棉所63棉铃对位叶保持较高水平的SOD活性,使其生理代谢明显提高;与此同时,中棉所63的MDA含量显著低于亲本,细胞膜受损较轻,延缓了对位叶的衰老。3)中棉所63在棉铃发育后期棉铃对位叶光合指标表现出显著的杂种优势。在棉铃发育后期,中棉所63叶绿素含量、SPS活性的高水平,能够维持高效率的光合作用,积累更多的光合产物,从而使中棉所63获得较高的单株结铃数和铃重,最终获得高产。

棉(Gossypium hirsutum L．)纤维发育相关酶和纤维比强度对棉铃对位叶氮浓度变化的响应研究

于2008～2009年在长江流域下游棉区,选用纤维比强度差异明显的德夏棉1号(平均比强度26.2 cN/tex)、科棉1号(平均比强度35 cN/tex)和美棉33B(平均比强度32 cN/tex)为试验材料,设置不同施氮量以形成不同的棉铃对位叶氮浓度,研究了棉铃对位叶氮浓度对纤维发育过程中关键酶(蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶)活性及纤维比强度形成的影响。结果表明,棉铃对位叶氮浓度随施氮量的增加而上升,随花后天数的变化符合幂函数方程YN=αt-β[YN为棉铃对位叶氮浓度(%);t为花后天数(d);α、β为参数]。在花后同一时期,纤维发育关键酶活性和纤维比强度均随棉铃对位叶氮浓度的上升呈先升后降的趋势,可用抛物线方程Y=ax2+bx+c拟合[Y:酶活性或纤维比强度(cN/tex);x:叶片氮浓度(%);a、b、c为参数]。表明在纤维发育过程中,棉铃对位叶氮浓度显著影响纤维中相关酶活性和纤维比强度的形成,各指标所对应的最佳棉铃对位叶氮浓度差异较小;因此,通过调节对位叶氮浓度可调控相关酶活性达到最优以及棉花高强纤维的形成。在本试验条件下,中部棉纤维发育所需的最佳对位叶氮浓度动态变化方程分别为:NDexiamian1=7.2841t-0.2771(R2=0.9860**);NKemian1=7.1807t-0.2989(R2=0.9879**);NNuCOTN33B=7.1467t-0.2819(R2=0.9755**)。

播期对棉铃对位叶蔗糖代谢及棉铃产量性状、纤维品质的影响

【目的】探讨棉铃对位叶蔗糖代谢机制及棉铃产量性状、纤维品质对不同播期条件的响应。【方法】以棉铃产量性状具有明显差异的两个陆地棉品系A705和A201为供试材料,于2016―2017年进行大田试验研究,在不同播期(早播2016年4月12日,2017年4月15日;晚播2016年5月6日,2017年5月28日)条件下,研究棉铃对位叶非结构性碳水化合物(蔗糖、己糖、淀粉)和蔗糖代谢关键酶(液泡酸性转化酶、细胞壁酸性转化酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶)的动态变化及差异,及不同播期对棉铃产量性状和纤维品质的影响。【结果】晚播棉铃铃期更长,铃重、单铃种子质量、籽指和纤维上半部平均长度增加,衣分和马克隆值降低。晚播导致棉铃对位叶细胞壁酸性转化酶和蔗糖合成酶活性降低,蔗糖浓度升高,可能为棉铃的发育提供了更充足的碳源。【结论】晚播相对低温条件下,棉铃发育更完全,在生产上适当晚播可以提高纤维品质。

不同覆膜方式对棉铃对位叶生理特性及产量的影响

在大田试验条件下,研究了不同地膜覆盖方式(半膜覆盖、全膜覆盖、无膜覆盖)对棉铃对位叶生理特性及产量的影响。试验结果表明:与其他覆膜方式相比,在半膜覆盖方式下,棉铃对位叶中可溶性糖、氨基酸和可溶性蛋白含量较高,内源性保护酶SOD、POD和CAT活性较强,MDA含量较高,促使单株成铃率高,单株成铃个数多,最终籽棉、皮棉产量较高。说明半膜覆盖方式可以促进棉铃对位叶的生理代谢活动,有利于棉花产量的形成。

陆地棉棉铃对位叶碳氮变化特征与其生物量关系的研究

在大田栽培条件下,选用科棉1号和美棉33B两个棉花品种,于江苏南京、徐州进行施氮量(0、240、480kg.hm-2)试验,研究棉铃对位叶碳氮变化特征与棉铃(棉子、纤维)生物量的关系。结果表明:棉铃对位叶全碳、全氮含量变化可用函数Y=at2+bt+c〔Y(%):全碳或全氮含量,t(d):铃龄,a、b、c:参数〕拟合,碳氮比变化可用Logistic方程拟合。进一步分析棉铃对位叶碳氮变化的特征值发现:(1)棉铃对位叶全碳含量达到最小值的时间早、最小含量值高,则可提高棉铃、棉子、纤维生物量快速累积持续期间的平均速率,但缩短了棉铃和纤维生物量快速累积持续期,延长了棉子生物量快速累积持续期。(2)棉铃对位叶全氮含量达到最小值的时间晚,则可延长棉铃和纤维生物量快速累积持续期;全氮最小含量值高,则可延长棉子生物量快速累积持续期。(3)棉铃对位叶碳氮比快速增长持续期长、快速增长平均速率小,则可延长棉铃及纤维生物量快速累积持续期。可见,棉铃对位叶碳氮变化特征与棉铃生物量的关系密切,可通过调控棉铃对位叶碳氮含量及其比值促进棉铃发育。

不同开花期棉铃氮素累积和棉铃对位叶氮浓度对施氮量的响应

以美棉33B品种为材料,于2005年在黄河流域黄淮棉区的江苏徐州(117°11'E,34°15'N)和河南安阳(114°13'E,36°04'N)设置施氮水平(0、240和480 kg.hm-2)试验,研究不同开花期棉铃(伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃)氮素累积及棉铃对位叶氮浓度对施氮量的响应。结果表明:不同开花期棉铃氮素累积动态变化可用Logistic方程拟合。铃壳、棉籽、纤维及单铃氮素累积受施氮水平和开花期的影响。不同施氮水平下,以240 kg.hm-2处理最有利于氮素累积,而不施氮和施氮480kg.hm-2均不利于棉铃氮素累积。棉铃氮素累积特征参数(快速累积起止时间、快速累积持续期及平均累积速率)在伏桃时期最协调,氮素累积量最多;晚秋桃时期最不协调,氮素累积量最少;伏前桃和早秋桃介于上述两者之间。棉铃对位叶适宜的氮浓度有利于协调源库关系,促进棉铃氮素积累。

棉铃对位叶氮浓度对纤维糖类物质和纤维比强度的影响

【目的】探明棉铃对位叶氮浓度对棉纤维比强度形成的影响。【方法】以纤维比强度差异较大的3个棉花品种为材料,设置不同施氮量处理以形成不同的棉铃对位叶氮浓度,研究棉纤维加厚发育过程中棉铃对位叶氮浓度的动态变化及其与纤维中糖类物质及纤维比强度间的关系。【结果】棉铃对位叶氮浓度随铃龄的变化符合幂函数曲线YN=αt-β;在棉纤维加厚发育过程中,纤维中蔗糖、β-1,3-葡聚糖和纤维素含量随棉铃对位叶氮浓度的增加呈抛物线型变化,蔗糖、纤维素累积与纤维比强度形成的最佳棉铃对位叶氮浓度变化曲线相吻合,β-1,3-葡聚糖累积与纤维比强度形成的最佳对位叶氮浓度差异较大。【结论】棉铃对位叶氮浓度反映了棉铃发育的氮营养状况,在棉纤维加厚发育过程中,均存在一个有利于蔗糖、β-1,3-葡聚糖、纤维素累积及高强纤维形成的最佳对位叶氮浓度。棉纤维中较高的蔗糖和纤维素含量有利于纤维比强度的形成;棉纤维加厚发育前期较高的β-1,3-葡聚糖含量有利于纤维比强度的形成,后期则对纤维比强度形成的作用降低。不同品种纤维比强度形成的对位叶适宜氮浓度差异较大,进一步说明对位叶氮浓度影响棉花纤维加厚发育和比强度的形成。

花铃期土壤持续干旱对棉铃对位叶气体交换参数和叶绿素荧光特性的影响

在盆栽条件下,以杂交棉泗杂3号为材料,以花铃期正常灌水[土壤相对含水量（SRWC）（75±5）%]为对照,设花铃期SRWC（60±5）%和SRWC（45±5）%持续干旱50 d两个处理,研究棉铃对位叶气体交换参数和叶绿素荧光参数在持续干旱过程中的动态变化和响应机制.结果表明：SRWC（60±5）%处理0~21 d棉铃对位叶的净光合速率（Pn）、气孔导度（gs）、胞间CO2浓度（Ci）下降,气孔限制值（Ls）上升,叶绿素荧光参数无显著变化,Pn下降的主要原因是气孔限制;处理21~49 d棉铃对位叶Pn持续下降,Ci上升,Ls下降,同时最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（ΦPSII）和光化学猝灭系数（qP）显著降低,非光化学猝灭系数（NPQ）先升后降,Pn下降的主要原因是非气孔限制;此时叶片PSII系统受到损伤,光合机构及光合酶系统被破坏,同时成铃强度急剧下降,成铃数降低,导致产量下降.SRWC（45±5）%处理0~14 d棉铃对位叶Pn、gs、Ci显著下降,Ls急剧上升,Fv/Fm、ΦPSII、qP无显著变化,Pn下降主要由气孔限制引起;处理14~49 d,棉铃对位叶Pn缓慢下降,Ci上升,Ls下降,Fv/Fm、ΦPSII和qP不断降低,而NPQ先升后降,表明Pn下降主要由非气孔限制引起,同时成铃强度急剧下降,成铃数减少,产量降低.本试验条件下,SRWC（60±5）%和SRWC（45±5）%处理下棉花生长的临界胁迫时间分别为21和14 d.

氮素对不同开花期棉铃纤维比强度形成的生理基础的影响

于2005年在江苏南京(长江流域下游棉区)和徐州(黄河流域黄淮棉区)棉田设置不同氮素水平(零氮:0kgN.hm-2,适氮:240kgN.hm-2,高氮:480kgN.hm-2)试验,研究氮素对不同开花期棉铃(伏前桃、伏桃和秋桃)纤维比强度形成生理基础的影响.结果表明:与适氮处理相比,零氮处理显著降低了棉铃对位叶氮浓度,增加了C/N,影响程度随开花期的推迟而加大,导致伏桃、秋桃对位叶制造和运输光合产物的能力在棉铃发育中后期大幅度下降,棉纤维的相对生长速率以及纤维发育关键酶蔗糖合成酶和β-1,3-葡聚糖酶活性降低,纤维素快速累积持续期缩短,纤维比强度显著降低;高氮处理显著增加了棉铃对位叶氮浓度,降低了C/N,影响程度随开花期的推迟而降低,其降低了伏前桃、伏桃发育过程中光合产物向纤维分配的比例、棉铃发育前中期的纤维发育关键酶活性及纤维素累积速率,导致其纤维比强度亦显著降低.综合分析认为,适宜的施氮量可以协调棉花的"源库"关系,有利于促进不同开花期棉铃高纤维比强度的形成.与适氮处理相比,零氮处理的伏前桃、伏桃和秋桃纤维比强度分别降低了1.8、5.8和13.0,高氮处理则分别降低了8.2、7.4和-2.4.

氮素调控棉花纤维蔗糖代谢及纤维比强度的生理机制

以棉纤维比强度高(科棉1号,平均比强度为35cNtex-1)和中等(美棉33B,平均比强度为32cNtex-1)的2个基因型为材料,于2005年在江苏省农业科学院(长江流域下游棉区)和江苏省邳州县宿羊山镇(黄河流域黄淮棉区)设置氮素水平(零氮为0kghm-2,适氮为240kghm-2,高氮为480kghm-2)试验,研究氮素调控棉纤维蔗糖代谢及纤维比强度的生理机制。结果表明,棉铃对位叶氮浓度随铃龄变化的趋势符合幂函数曲线[YN=at-b,YN为棉铃对位叶氮浓度(%),t为铃龄(d),a、b为参数]。高氮水平下的a值显著增加,导致铃龄24d前纤维中蔗糖代谢相关酶(蔗糖酶、蔗糖合成酶和磷酸蔗糖合成酶)活性和蔗糖转化量、纤维素最大累积速率以及铃龄24d纤维比强度降低;零氮水平下的b值显著增加,与铃龄24d后纤维蔗糖代谢相关酶活性和蔗糖含量峰值降低、纤维素快速累积持续期缩短以及铃龄24d后纤维比强度增幅减小的关系密切。上述变化特征在品种间一致,是棉纤维发育对棉铃对位叶氮浓度做出的重要生理响应,进而导致高氮、零氮水平下的成熟纤维比强度显著降低。铃龄24d是氮素调控棉纤维蔗糖代谢及纤维比强度的转折期,该时期的棉铃对位叶氮浓度分别为3.15%(南京)和2.75%(徐州)时有利于高强纤维的形成。

花铃期增温对棉花干物重累积的影响及其生理机制

以遗传背景相近的棉花(Gossypium hirsutumL.)品种泗棉3号和泗杂3号为材料,于2010年在南京农业大学牌楼试验站(118o50′E,32o02′N)模拟全球温室化气候,研究花铃期增温对棉花干物质累积的影响及其生理机制。结果显示,增温2～3℃(龄期日均温33.5～35.2℃)的条件下,主茎功能叶SPAD值降低,蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)上升,但净光合速率(Pn)下降;棉铃对位叶可溶性蛋白含量大幅上升(Δ%>50%)、可溶性糖及可溶性氨基酸含量小幅下降(P<0.05)、C/N值显著下降(P<0.05);叶片POD、CAT活性大幅下降、MDA含量显著上升;泗杂3号相关指标变化幅度较泗棉3号小。说明尽管2～3℃的增温幅度较小,但在花铃期日均温(33.5～35.2℃)的条件下,植株已处于显著的热胁迫状态,光合产物累积能力受到抑制,棉铃对位叶光合产物输出能力显著下降,棉株总干物质累积量下降20%左右;增温条件下植株水分吸收能力下降并因此受到一定程度的水分胁迫,但此条件下光合能力下降主要由非气孔因子所致,与叶片膜结构的严重受损关系密切;泗杂3号抗高温能力高于泗棉3号。

棉株果枝部位、温光复合因子及施氮量对纤维比强度形成的影响

【目的】明确果枝部位、温光复合因子和施氮量对棉纤维比强度形成过程的定量关系及两者的补偿效应,探明棉纤维比强度形成的生态基础。【方法】以杂交棉(科棉1号)和常规棉(美棉33B)为材料,于2005年在江苏南京(118°50′E,32°02′N,长江流域下游棉区)和江苏徐州(117°11′E,34°15′N,黄河流域黄淮棉区)设置分期播种(4月25日、5月25日)和施氮量(0、240、480 kg N.hm-2)试验,研究棉株果枝部位、温光复合因子(用纤维加厚发育期的累积辐热积PTP表示)和施氮量对纤维比强度形成的影响。【结果】(1)棉株果枝部位显著影响纤维比强度的形成,并与温光复合因子存在协同效应。棉株中部果枝铃发育期温光条件适宜,其纤维比强度显著大于其它果枝部位铃;随温光条件变差,纤维比强度在果枝部位间的差异不明显。(2)棉纤维比强度随花后天数的增加可分为快速增加和稳定增加两个时期,PTP与纤维比强度快速增加期的日均增长速率(VRG)线性正相关、与快速增加持续期(TRG)线性负相关,与稳定增加期的日均增长速率(VSG)、持续期(TSG)及最终棉纤维比强度(Strobs)呈开口向下的抛物线关系。当PTP达到291 MJ.m-2左右时,纤维比强度Strobs最大(科棉1号、美棉33B分别为34.8、31.9 cN.tex-1),品种间差异主要源于纤维比强度稳定增加期(中科棉1号和美棉33B的VSG、TSG分别为0.32 cN.tex-1.d-1、21 d和0.18 cN.tex-1.d-1、24 d)。(3)纤维比强度达到最大值所需的PTP随施氮量增加而减小,施氮量可通过棉铃对位叶叶氮浓度(NA)影响纤维比强度的形成,棉花氮素营养对温光复合因子存在补偿效应,当PTP高于104 MJ.m-2时,240 kg N.hm-2下的NA更适宜于比强度的形成;PTP低于此值时,增加施氮量可对温光复合因子进行补偿,以利于高强纤维形成。【结论】棉株果枝部位显著影响纤维比强度的形成,且与温光复合因子存在互作效应;温光复合因子、施氮量均显著影响棉纤维比强度的形成,且后者对前者存在补偿效应;棉纤维比强度形成过程可分为快速增加和稳定增加两个阶段,后者是品种间纤维比强度形成差异的主要阶段。