南疆超高產(chǎn)棉花源庫(kù)指標(biāo)研究

南疆超高產(chǎn)棉花源庫(kù)指標(biāo)研究

0棉田織物資源源庫(kù)特性的提出和對(duì)棉地力的影響[研究意義]棉花產(chǎn)量的形成是源庫(kù)平衡發(fā)展的結(jié)果，而源庫(kù)關(guān)系的協(xié)調(diào)是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的關(guān)鍵。在目前栽培技術(shù)較為優(yōu)化的條件下,源庫(kù)大小對(duì)棉花產(chǎn)量形成有較大影響。在前人研究基礎(chǔ)上,對(duì)南疆不同產(chǎn)量水平棉花源庫(kù)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查研究,旨為揭示新疆棉花不同產(chǎn)量水平源庫(kù)特征?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】源、庫(kù)理論研究是作物高產(chǎn)理論研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。自1928年Mason和Maskill通過(guò)研究棉花植株光合產(chǎn)物的分配特點(diǎn),提出作物產(chǎn)量的源、庫(kù)理論以來(lái),人們常以源、庫(kù)的相互關(guān)系來(lái)闡明作物產(chǎn)量形成的規(guī)律,探討實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的途徑。近年來(lái),眾多學(xué)者對(duì)棉花源、庫(kù)理論進(jìn)行了大量研究,但結(jié)果卻不盡相同。國(guó)內(nèi)外已有大量研究表明,減源減庫(kù)改變棉花源庫(kù)比,得出在一定基礎(chǔ)上擴(kuò)大源庫(kù)比不利于棉鈴庫(kù)強(qiáng)度的增大,鈴重減小,產(chǎn)量降低?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】棉花源庫(kù)關(guān)系的研究多是采用改變單一栽培條件或人為改變?cè)忻藁ǖ脑磶?kù)比例的手段,而在大田栽培條件下,對(duì)超高產(chǎn)棉花產(chǎn)量形成過(guò)程中群體源庫(kù)自我調(diào)節(jié)平衡特征的研究鮮見(jiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】試驗(yàn)結(jié)合南疆棉區(qū)自然生態(tài)條件,通過(guò)對(duì)超高產(chǎn)、高產(chǎn)、中低產(chǎn)棉花LAI、葉面積載荷量、干物質(zhì)積累與分配及“三桃”比例調(diào)查分析,揭示不同產(chǎn)量棉花源庫(kù)特征。通過(guò)對(duì)不同產(chǎn)量水平棉花源庫(kù)指標(biāo)的研究,量化不同產(chǎn)量水平源庫(kù)指標(biāo),闡明源庫(kù)大小對(duì)棉花產(chǎn)量形成的影響,為探討新疆棉花高產(chǎn)途徑提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1超高產(chǎn)棉田栽培試驗(yàn)于2007~2008年在南疆阿克蘇市所轄鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行,兩年的試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)一致,以2008年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為主。阿克蘇市位于天山南麓,塔里木盆地西北邊緣,屬暖溫帶大陸性氣候,年日照時(shí)數(shù)為2750~3029h,太陽(yáng)總輻射量為5340~6220MJ/m2,無(wú)霜期183~227d,年平均氣溫9.9~11.5℃,全年≥10℃積溫3802.9℃,年降水量42.4~94.4mm。試驗(yàn)采用大田調(diào)查方式,選擇不同長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相棉田,設(shè)小區(qū)試驗(yàn),小區(qū)寬4.5m,長(zhǎng)15m,面積67.5m2。共三膜12行,重復(fù)三次。超高產(chǎn)棉田(皮棉3000kg/hm2以上)位于阿克蘇市水稻農(nóng)場(chǎng),供試品種中棉所49號(hào)。于4月9日播種,采用1.2m膜覆蓋,一膜四行,株行距配置[(20+50+20(cm))+60cm]×10cm,按高產(chǎn)栽培模式統(tǒng)一管理。同時(shí)在良種場(chǎng)、拜什土庫(kù)曼鄉(xiāng)選擇同一品種不同長(zhǎng)勢(shì)棉田進(jìn)行調(diào)查,以實(shí)收皮棉產(chǎn)量為標(biāo)準(zhǔn),分為高產(chǎn)(皮棉2225~3000kg/hm2)、中低產(chǎn)(皮棉2225kg/hm2以下)棉田,并以此為對(duì)照揭示超高產(chǎn)棉花源庫(kù)特征。1.2測(cè)量設(shè)計(jì)和方法1.2.1棉花生育期調(diào)查在小區(qū)選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻具有代表性區(qū)域定3個(gè)樣點(diǎn),每點(diǎn)選定連續(xù)10株,自三葉期開(kāi)始分別在棉花不同生育時(shí)期調(diào)查株高、果枝數(shù)、出葉速率、真葉數(shù)、蕾鈴數(shù)等指標(biāo)。1.2.2葉面積的測(cè)定在小區(qū)選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻具有代表性的區(qū)域,取6株連續(xù)棉株放入保鮮袋,帶回實(shí)驗(yàn)室利用打孔-烘干法測(cè)量葉面積,計(jì)算LAI。將棉花各器官分解放入紙袋,105℃下殺青30min,80℃烘48h,稱(chēng)重。1.2.3葉綠素spad值測(cè)定利用SPAD-502葉綠素儀,在測(cè)試農(nóng)藝性狀定點(diǎn)的10株棉花主莖葉片上測(cè)葉綠素SPAD值,分倒一葉、倒二葉、倒三葉和倒四葉,每片葉測(cè)三點(diǎn)取平均值。1.2.4“三桃”和生產(chǎn)在7月15日、8月15日、9月5日分別測(cè)伏前桃、伏桃、秋桃(2cm以上的為成鈴)數(shù)量。棉花成熟期以實(shí)收記產(chǎn)并取樣室內(nèi)考種。1.2.5數(shù)據(jù)分析采用MicrosoftExcel2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及作圖,用SPSS11.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析。2結(jié)果與分析2.1產(chǎn)量水平對(duì)衣分的影響經(jīng)方差分析3個(gè)產(chǎn)量水平的棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素收獲株數(shù)、果節(jié)數(shù)、成鈴數(shù)、鈴重均呈顯著差異,而衣分無(wú)顯著性差異,表明同一品種棉花不同產(chǎn)量水平條件下對(duì)衣分無(wú)顯著影響。對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行逐步回歸分析,與皮棉產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)大小分別為成鈴數(shù)、單鈴重、果枝數(shù)、衣分,顯著相關(guān)性的為果節(jié)數(shù)。除皮棉產(chǎn)量以外,各構(gòu)成因素之間也存在一定的相關(guān)性,其中單鈴重與果枝數(shù)、成鈴數(shù),果枝數(shù)與果節(jié)數(shù),成鈴數(shù)與單鈴重存在極顯著正相關(guān),對(duì)皮棉產(chǎn)量相關(guān)性依次為:成鈴數(shù)>單鈴重>果枝數(shù)>果節(jié)數(shù),可見(jiàn)成鈴數(shù)與單鈴重對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)最大。表12.2lai峰值出現(xiàn)的時(shí)間LAI是衡量棉花群體結(jié)構(gòu)是否合理的重要指標(biāo)之一,合理的LAI有利于提高光截獲量,減少漏光損失,從而提高光能利用率。3個(gè)處理LAI消長(zhǎng)總趨勢(shì)相同,呈單峰曲線(xiàn),但峰值出現(xiàn)的時(shí)間不同,超高產(chǎn)棉花LAI峰值出現(xiàn)在盛花期為4.96,且前期增長(zhǎng)速度快,為棉花前期生長(zhǎng)獲得大量葉源。與高、中低產(chǎn)棉花相比,超高產(chǎn)棉花LAI峰值出現(xiàn)較早,且中后期下降速率緩慢,至8月底見(jiàn)絮期仍然保持在3.43,高位時(shí)間保持較長(zhǎng)。而高產(chǎn)、中低產(chǎn)棉花LAI峰值出現(xiàn)比超高產(chǎn)田晚,分別出現(xiàn)在盛鈴前期、盛鈴期,為4.00、2.52,比超高產(chǎn)棉花小24%、96.8%。表明隨著皮棉產(chǎn)量的提高LAI峰值有逐漸提前的趨勢(shì),現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期LAI增加速率也相應(yīng)加快。圖12.3中等光合特性已有大量研究表明棉花葉片SPAD值與葉綠素含量有顯著正相關(guān)關(guān)系,目前葉片SPAD值已作為田間快速診斷葉綠素含量的指標(biāo)被逐漸應(yīng)用。棉花開(kāi)花后主要功能葉片SPAD值,頂部倒一、倒二葉增長(zhǎng)較快,倒三、倒四葉增長(zhǎng)緩慢。打頂后隨著頂部倒一、倒二葉片生長(zhǎng),光合功能逐漸增強(qiáng),成為中后期光合主要功能葉片。超高產(chǎn)棉花光合作用主要功能葉上移速率明顯快于高產(chǎn)、中低產(chǎn)棉花,且有兩個(gè)高峰,分別出現(xiàn)在盛花期(7月30日)和盛鈴期(8月22日),而這兩個(gè)時(shí)期是棉花光合產(chǎn)物積累較快的階段,葉片保持較高的SPAD值延緩了葉片的衰老,延長(zhǎng)了葉片光合作用功能期,使光合作用保持在較高水平,從而提高中后期光合效率。而高產(chǎn)、中低產(chǎn)棉花主要功能葉上移速率較慢,且整體水平比較低。表明頂部主莖葉SPAD值峰值出現(xiàn)越早,且高位維持時(shí)間長(zhǎng),一定程度上增加了葉片光合作用功能期,頂部葉片SPAD值逐漸增大并成為后期進(jìn)行光合作用的主要功能葉,提高了后期葉片光合性能和光合產(chǎn)物的形成。圖22.4葉源對(duì)超高產(chǎn)棉花生長(zhǎng)和水分積累的影響前人研究表明增源擴(kuò)庫(kù)是棉花高產(chǎn)的關(guān)鍵,而葉源干物質(zhì)的積累速率一定程度上同樣影響庫(kù)器官干物質(zhì)積累。不同產(chǎn)量水平棉花源庫(kù)器官干物質(zhì)積累規(guī)律相似,即現(xiàn)蕾期開(kāi)始葉片干物質(zhì)的積累逐漸增大,盛花期達(dá)到最大,高產(chǎn)棉花稍有推遲;而超高產(chǎn)棉花蕾鈴干物質(zhì)積累開(kāi)花期迅速增大,至盛鈴期達(dá)到51.54g/株,遠(yuǎn)高于高、中低產(chǎn)棉花的35.66和25.98g/株。分析認(rèn)為超高產(chǎn)棉花前中期葉源積累速率快(現(xiàn)蕾期至開(kāi)花期),積累量分別比高、中低產(chǎn)棉花高3.37和6.91g/株,葉源的增大一定程度上促進(jìn)了庫(kù)的增大,超高產(chǎn)棉花自見(jiàn)花起庫(kù)器官干物質(zhì)積累明顯加快,至盛鈴期分別比高、中低產(chǎn)棉花高15.88和26.56g/株。因此,前期增源是超高產(chǎn)的關(guān)鍵,中后期擴(kuò)庫(kù)是超高產(chǎn)的保證。超高產(chǎn)棉花前期葉片干物質(zhì)的迅速積累,為棉花中后期生長(zhǎng)提供了大量的葉源,同時(shí)減少了中后期與庫(kù)器官爭(zhēng)奪光合產(chǎn)物的現(xiàn)象,有利于光合產(chǎn)物庫(kù)器官積累,從而獲得較高產(chǎn)量。表32.5超高產(chǎn)棉花“三桃”構(gòu)成比例“三桃”比例是從時(shí)間上衡量棉花結(jié)鈴性、產(chǎn)量構(gòu)成、品質(zhì)形成的一個(gè)重要指標(biāo),合理的“三桃”比例是棉花獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提。不同產(chǎn)量棉花“三桃”構(gòu)成比例不同。超高產(chǎn)棉花伏前桃所占比例較大,為59.87%,伏桃40.13%,無(wú)秋桃。其中伏前桃比高產(chǎn)、中低產(chǎn)棉花高出57.73%、12.45%,伏桃比例略低于高產(chǎn)棉花,但高于中低產(chǎn)棉花。超高產(chǎn)棉花“三桃”所占比例依次為遞增趨勢(shì),表現(xiàn)為伏前桃<伏桃<秋桃,秋桃占有比例過(guò)大,且單株鈴數(shù)較低。中低產(chǎn)棉花各階段棉桃所占比例較均勻,由于單株結(jié)鈴數(shù)較少,產(chǎn)量較低。表42.6超高產(chǎn)棉花葉面積載鈴量影響產(chǎn)量的增加不同產(chǎn)量棉花LAI、單位葉面積載生殖器官量、單位葉面積載地上生物量、葉鈴比變化趨勢(shì)一致,差異顯著且與產(chǎn)量呈正相關(guān),表現(xiàn)為超高產(chǎn)>高產(chǎn)>中低產(chǎn)。而單位葉面積載鈴量卻隨之減小。超高產(chǎn)棉花單位葉面積載鈴量為34.78個(gè)/m2,分別比高產(chǎn)、中低產(chǎn)棉花小2.19%、16.02%,而這一比例小于高產(chǎn)棉花增加的鈴數(shù)與葉面積的比例,說(shuō)明超高產(chǎn)棉田源庫(kù)協(xié)調(diào)較合理,葉面積載荷量已達(dá)到較高水平。在此基礎(chǔ)上如果增加葉面積的載荷量將減小地上部生物量的積累,從而使單鈴重減小,最終影響產(chǎn)量。超高產(chǎn)棉花葉面積載果節(jié)量為446.38×104節(jié)/hm2,單位葉面積載生殖器官干物質(zhì)量為0.295kg/m2,較大的庫(kù)容量則是超高產(chǎn)形成的基礎(chǔ)。表53超高產(chǎn)棉花lai及葉面積載鈴量變化試驗(yàn)研究結(jié)果表明產(chǎn)量構(gòu)成因素中,成鈴數(shù)對(duì)棉花產(chǎn)量貢獻(xiàn)最大,相關(guān)系數(shù)R=0.997達(dá)極顯著水平。而同一品種單鈴重、成鈴數(shù)存在極顯著性相關(guān)性表明不同產(chǎn)量條件下棉花庫(kù)容量不同。超高產(chǎn)棉花具有較大數(shù)量的成鈴數(shù)和單鈴重,即有較大的庫(kù)容量,隨著產(chǎn)量降低,庫(kù)容量相應(yīng)降低。謝志霞等認(rèn)為棉花庫(kù)的強(qiáng)弱對(duì)葉片的光合生產(chǎn)能力具有反調(diào)節(jié)作用,并影響光合產(chǎn)物的分配方向。超高產(chǎn)棉花較高的成鈴數(shù)提供的強(qiáng)大的庫(kù)容量,因而干物質(zhì)積累較多。中、低產(chǎn)棉花庫(kù)容量較小,一方面庫(kù)器官自身干物質(zhì)積累較少,另一方面通過(guò)源的反饋調(diào)節(jié)干物質(zhì)積累也較少,因此源庫(kù)積累的總體水平較低。LAI是衡量棉花群體結(jié)構(gòu)是否合理的重要指標(biāo)之一,南疆超高產(chǎn)棉花LAI前期增長(zhǎng)速率快,中后期保持較高水平,此結(jié)果與張旺峰等研究一致。前期LAI增長(zhǎng)較快棉株積累了大量的葉源,后期高產(chǎn)棉花主要功能葉片SPAD值保持較高水平,進(jìn)一步提高了源的光合效率,而前期葉片干物質(zhì)的迅速積累擴(kuò)大葉源,同時(shí)協(xié)調(diào)了中后期庫(kù)的擴(kuò)大,為超高產(chǎn)棉花保證了大量的伏前桃、伏桃,促進(jìn)了光合產(chǎn)物向庫(kù)器官積累,單鈴重增大。而高產(chǎn)棉花前期LAI較小,中后期擴(kuò)源,雖然庫(kù)容量擴(kuò)大伏桃、秋桃增多,但隨著后期日照時(shí)間縮短、溫度降低LAI迅速下降,棉鈴大量脫落,成鈴率較低,為21.64%。中低產(chǎn)棉花LAI整個(gè)生育期起伏不大保持在較低水平,7月中上旬快速增大,而獲得較多的伏前桃。表明庫(kù)對(duì)源的響應(yīng)非常敏感,且隨著擴(kuò)源時(shí)間向后推移庫(kù)容量逐漸減小。綜合分析認(rèn)為:與其它產(chǎn)量水平相比高產(chǎn)棉花伏前桃、伏桃比例較高,而基本沒(méi)有秋桃,一定程度上還具備增產(chǎn)潛力,而無(wú)秋桃的原因,值得進(jìn)一步研究。陳德華等研究認(rèn)為葉面積載鈴量可作為衡量棉花源庫(kù)是否協(xié)調(diào)的重要指標(biāo),也可以作為高產(chǎn)栽培的理論依據(jù)。超高產(chǎn)棉花葉面積載鈴量低于高產(chǎn)、中低產(chǎn)棉花,而葉面積載生物量高于高產(chǎn)、中低產(chǎn)棉花。與北疆同等產(chǎn)量棉花相比,南疆超高產(chǎn)棉花葉面積載鈴量平均比北疆大4.48個(gè)/m2,皮棉產(chǎn)量大0.015kg/m2,地上生物量大0.01kg/m2;與長(zhǎng)江棉區(qū)高產(chǎn)棉花相比,南疆超高產(chǎn)棉花葉面積載鈴量比長(zhǎng)江棉區(qū)高2個(gè)/m2左右,表明南疆高產(chǎn)棉花葉面積載荷量高于北疆和長(zhǎng)江棉區(qū),而南疆超高產(chǎn)棉花成鈴率低于北疆。因此,進(jìn)一步提高南疆棉花產(chǎn)量,提高成鈴率將成為主要途徑,而反映源庫(kù)數(shù)量的葉鈴比南北疆差異不大。由試驗(yàn)結(jié)果推斷,源庫(kù)比對(duì)棉花產(chǎn)量有較大影響,在一定的時(shí)間范圍內(nèi),庫(kù)起主導(dǎo)作用,產(chǎn)量與其鈴重成