基于不同水分条件下的棉花源库关系研究

基于不同水分条件下的棉花源库关系研究

除了遗传因素的控制外，棉花的产量和质量也受到源数据库变化的影响。源库关系的协调是棉花获得高产的关键。已有研究表明,通过增加播种密度或增施氮肥,改变棉株自然条件下的源库比,得出扩大源库比不利于伏桃棉铃库强度的增大,铃重减轻,产量较低,品质变劣的结论。Jone等通过摘除部分蕾花扩大源库比对产量和品质的影响,研究表明摘除第三个星期或以前开的花,皮棉产量和品质受到的影响不明显,而摘除第四个星期或以后开的花产量和品质明显下降。以上棉花源库关系的研究多是采用改变单一栽培条件或人为改变原有植株的源库比的手段,而两者结合起来研究棉花源库关系的报道很少。棉花产量形成过程中的源库关系因在不同生产或生态环境条件有所改变,水是影响棉花生长发育与产量、品质最活跃的因素之一,土壤水分不足或过大,均易造成产量有降低和品质下降。新疆地处欧亚大陆腹地,灌溉植棉,热量资源极为丰富,具有鲜明的地区特色,膜下滴灌作为高效农业节水措施,在大田生产中得到了大面积的推广,同时也为人为高精度控制水量提供了可能性。试验结合新疆独特的气候生态条件,采用膜下滴灌植棉技术,设置不同水分梯度,通过调节源库关系研究不同水分条件下源库对棉花产量及纤维品质的作用,为探讨新疆高产棉田不同栽培条件下棉花高产途径提供理论依据。1材料和方法1.1自育抗育品种植物生长特性供试棉花品种为新陆早13号、新陆早10号、标杂A1,其中新陆早13号和新陆早10号为北疆自育早熟品种且北疆大面积种植的常规品种,新陆早13号叶片中等大小,新陆早10号,叶片中等略小;标杂A1为内地棉区引进目前北疆逐步扩大种植的早熟品种,属鸡脚叶型杂交棉。1.2方法1.2.1田间暗地栽植试验于2005～2006在石河子大学农学院试验站高精度可控水防雨池中进行,每池面积为9.0m×3.7m,深1.5m,不封底,土质中壤。4月22～24日布滴灌带、铺膜后,在膜上人工点播;田间种植方式及管道铺设方法同大田膜下滴灌棉花,留苗2.2×104株/hm2。设置处理:(1)土壤含水率三个供试品种采取水分:高、中、低为主区;品种为副区的裂区试验设计。在棉花盛蕾期(2005年6月15日、2006年6月13日)进行水分控制,参照李明思等(2001)提出的方法,设3个水分处理,分别控制0～60cm土壤含水量的滴水下限为田间持水量的85%～90%(高水)、70%～75%(中水)、55%～60%(低水),三个处理的滴水上限均为田间持水量。小区面积9.0×3.7(m),重复3次。为使土壤水分达到试验设计要求,每隔2d于傍晚时(20:00～22:00)采用时域反射仪(TDR,美国)测量0～60cm土层土壤含水率,当土壤含水率降到试验设定的滴水下限时及时滴水补充消耗的水分,至田间持水率时停止滴水。滴水量用水表和球阀控制,其他田间管理措施同大田膜下滴灌棉花。(2)剪去叶、疏叶、充放电处理参照陈德华(1996)的方法,并有所改进。于花铃期(2005年6月28日,2006年6月29日)每处理选择长势整齐的棉株60株,分别进行剪1/2叶(每片叶沿主脉去一半保留主脉)、剪1/4叶(沿主脉由叶尖至主脉1/2处,然后再沿垂直方向剪去约占叶的1/4)和疏1/2蕾(去除偶数果枝部位所有蕾花)、疏1/4蕾(去除第2、6果枝部位的所有蕾花)处理,每个处理重复3次,以不去叶、蕾为对照,及时处理新长出的新叶和蕾铃。1.2.2棉铃纤维品质指标成熟前各小区选取代表性植株20株考察单株结铃数。收获期取下部第2果枝(疏蕾处理取第3果枝)、中部第5果枝、上部第6～8果枝第1果节棉铃各30个,供室内单铃考种用,以小区实际收获产量记产。纤维品质指标由农业部棉花品质监督检验测试中心(乌鲁木齐)测定。数据分析采用MICROSOFTEXCEL和SPSS统计分析软件完成。2结果与分析2.1不同品种及土壤含水量对籽棉产量的影响棉花产量受植株源库关系状况所调节。在不同水分条件下,不同棉花品种产量受源库关系状况调节的效应表现不同,经方差分析表明籽棉产量在0.05水平上均达到显著性差异,同时结果分析还表明品种、水分之间及源库处理×水分、源库处理×品种、水分×品种互作差异也达到显著性水平(P<0.05),说明不同源库处理对产量影响不同,不同的品种有不同的生产力,而不同的品种又要求不同的水分条件,由F值大小可以看出,品种对籽棉产量影响最大,其次是水分条件,然后是源库处理,源库处理×品种最小。在花铃期不同程度的减源减库对籽棉产量有不同的影响。中水条件下CK产量最高,其次为去1/4蕾,去1/2蕾与去1/4叶差异不大,去1/2叶产量最低,说明减源减产要比减库减产作用大。去1/4叶时新陆早13号和标杂A1随土壤含水量增加产量有所增加,说明在适当减源情况下,可以通过增加水分来扩源同样可以避免产量损失,而新陆早10号由于叶型小,扩增的余地比较小,因此对充足水的反应不明显;去1/2叶的产量没有随土壤含水量的增加而增产,说明这时已导致源过小,水分已经不能调节了。去1/4蕾时新陆早13号和新陆早10号籽棉产量均表现为中水>高水>低水,且低于CK,标杂A1籽棉产量则表现为高水>中水>低水,且低水下高于CK,说明适当去蕾增大源库比情况下,土壤水分的增加加大了源库比的不协调性,产量降低,而标杂A1结铃性强,低水条件下水分供应不足,棉铃库出现冗余,适当减库反而能避免产量损失;去1/2蕾使源库比严重不协调,较小的库容已对源叶的反馈调节作用很小,水分的调节作用也不明显了。标杂A1各源库处理及CK均随土壤含水量的增加产量有所增加,说明该品种对水的需求量大,充足水分可以使其源库流协调发展。其余均为中水的最高。表1,表22.2产量组成因素的变化2.2.1不同水势梯度下各保元素对单株结铃数的影响棉花的铃数是产量高低的直接反映,同一品种条件下,一般铃数愈高,产量也愈高。单株结铃数变化,经方差分析表明,源库处理之间、水分之间、品种之间,及三者互作都达到了极显著水平(P<0.01),由F值大小可知,水分对单株结铃数响应最大,其次是品种,然后是源库处理,源库与水分互作影响最小。中水条件下,不同源库处理的单株结铃数表现为CK>去1/4蕾>去1/4叶>去1/2蕾>去1/2叶。随土壤含水量的增加,单株结铃数有所增加,CK、去1/4叶、去1/4蕾全增加,去1/2叶新陆早13号、新陆早10号不增加,标杂A1增加,去1/2蕾新陆早13号不增加,新陆早10号和标杂A1增加。说明减源对单株结铃数有较大的影响,但影响作用因品种而异,标杂A1高水下单株结铃性强;低水条件下单株结铃数显著降低。表3,表42.2.2对水分的影响单铃重对皮棉产量的影响处于第二位,不同水分条件下,不同品种源库处理后单铃重变化,经方差分析表明,源库处理间、品种之间、水分之间,及源库处理×品种、品种×水分均达到显著性差异,而源库处理×水分互作不显著。进一步经LSD检验,去蕾处理单铃重较去叶处理高,去蕾处理与CK差异不显著,去叶处理低于CK且差异显著;水分间,中水最高,高水与低水之差异显著(标杂A1高水与中水差异不显著);品种间,标杂A1最高,新陆早13号和新陆早10号差异不显著。说明水分对单铃重有一定的调节作用,但其作用因品种而异,充足的土壤水分有利于标杂A1棉铃库的充实。表5,表62.3家蚕的质量变化2.3.1高水、中水、低水科学模型棉纤维长度在源库处理间差异不大,不同品种及不同水分之间表现出较大差异。品种间表现为:标杂A1>新陆早13号>新陆早10号,水分间表现为:高水>中水>低水。经方差分析,源库处理间差异不显著(P>0.05);品种、水分之间均达到极显著水平(P<0.01);源库处理分别跟品种和水分的互作没有达到显著性水平(P>0.05)。说明源库处理未引起棉纤维长度大幅度变化,品种遗传特性和水分管理措施是影响棉纤维长度的主要因素,标杂A1长度品质较优,较高土壤含水量有利于棉纤维长度的发育,土壤含水量低不利于棉纤维长度发育。图1,表72.3.2不同品种、不同水分间的生长曲线不同水分条件下,不同品种源库处理间的棉纤维比强度存在较大差异。源库处理间剪1/2叶处理比强度较低且与其他处理差异显著(P<0.05);品种间表现为,标杂A1>新陆早13号>新陆早10号,其差异达到极显著性水平(P<0.01);水分间表现为高水<中水<低水,其差异达到极显著性水平(P<0.01);源库处理分别和品种水分的互作没有达到显著差异(P>0.05),表明叶源不足严重影响纤维比强度的发育;源库并不是影响纤维比强的主要因素,品种遗传特性和栽培管理措施水分是主要影响因子,土壤含水量适当降低有利于比强度的增强。图2,表72.3.3对棉田马克隆的影响棉纤维马克隆值在不同水分条件下,不同源库处理及品种之间差异较大,经方差分析均达到极显著水平(P<0.01),马克隆值变化在各源库处理之间表现无明显规律性。品种间新陆早10号>新陆早13号>标杂A1,经LSD检验,新陆早13号和新陆早10号的马克隆值差异未达到显著水平,标杂A1的马克隆最低。根据国家棉花标准,标杂A1在高水条件下去叶处理的马克隆值处于A级范围(2.7～4.2),对照和减库处理处于B级范围,中水及低水条件下马克隆值多处于B级;新陆早13号和新陆早10号普遍较高,高水条件下,马克隆值处于B级范围,但去叶处理的要低于对照及疏蕾处理,中水及低水条件下,马克隆值多处于B级和C级。可见,马克隆值的改变受多种因素的影响,源库关系协调性、品种遗传因素及水分管理措施。图33不同水势导质对棉产量的影响源库关系的协调直接影响着作物的产量和品质。试验研究表明,减源对产量的影响较大,源不足时产量明显降低。随着土壤含水量的增加,适宜范围内源不足引起的产量损失,可通过增加水分来弥补,此调节效应因品种不同而异,新陆早13号和标杂A1调节效应明显,小叶型新陆早13号,对充足水分的反应不明显。而这种水分调节作用也是通过表现在水分调节了单株结铃数的增加而实现的。适度减库对产量的影响不大,主要是由于在稳定单株结铃数的基础上,确保铃重没有大幅度变化;过度减库铃重虽然变化不大,但单株结铃数严重下降,所以产量大幅度下降。随着土壤含水量的增加,适当减库引起的产量损失不能通过水分来弥补。减源减库过度都不可能通过水分来弥补。有研究表明在植物营养生长初期损失部分叶面积或生殖生长初期损失部分繁殖器官易于产生超越补偿,这种补偿反应与植物的营养状况,如高的水肥条件密切相关。试验研究表明,在高水条件下新陆早13号和标杂A1去1/4叶籽棉产量较中水条件下增加,新陆早13号还高于CK,出现了超越补偿,说明在土壤水分充足时,源库比增大,适当去除部分叶片时源库比协调发展,生产的光合产物较多地分配到生殖器官中去;而去蕾使更多的光合产物运输到茎叶中,增大了源库比的不协调性,影响了光合产物向蕾铃中的输送,产量较低。严重减源由于叶面积过小,虽然单位面积载荷量增加,然而产量下降;严重减库,较小的库容已对源叶的反馈调节作用很小,产量明显降低。这两种源库关系变化对产量引起的损失已不能通过水分调节得以弥补。低水条件下,棉株地上部生长受到限制,影响了库与源之间的协调水平,产量在3个水分处理中最低。但此水分条件下,标杂A1去1/4蕾处理籽棉产量高于CK,这与补偿反应的获得与高的水分条件相关的研究结果不一致,这可能是由于标杂A1结铃性强,低水条件下水分供应不足,棉铃库出现冗余,适当减库反而能避免产量损失有关,其内部机理需进一步研究。3.3土壤含水量对纤维细度的影响纤维品质是棉花品种遗传特性在环境因子综合作用下的具体表现,不同品质指标受控因子的作用大小也不同。在试验条件下,品种遗传特性和土壤水分状况可能是影响纤维长度、比强度和马克隆值的主要因素,源库处理对纤维长度影响不明显,随着土壤含水量的增加长度增加;通过剪1/2叶降低源库比在一定程度上影响了纤维比强度的增加,随土壤含水量降低,比强度增加,这与邓天宏等的关于当土壤水分不足或过多时,纤维粗短,比强度减少的研究结果不一致。马克隆值去叶处理的低于CK和去蕾处理,且