不同劑量縮節(jié)胺對(duì)雜交棉品種群體結(jié)構(gòu)及群體光合生產(chǎn)的影響

不同劑量縮節(jié)胺對(duì)雜交棉品種群體結(jié)構(gòu)及群體光合生產(chǎn)的影響

通過實(shí)施栽培技術(shù)措施，優(yōu)化作物生產(chǎn)中的冠層結(jié)構(gòu)，提高光能的有效阻斷，改善光能的集體性能，提高集體生產(chǎn)力對(duì)提高作物產(chǎn)量具有重要的實(shí)踐意義?？s節(jié)胺(DPC)是我國棉花生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的植物生長調(diào)節(jié)劑,具有優(yōu)化冠層結(jié)構(gòu)及增加產(chǎn)量等作用,已成為棉花高產(chǎn)栽培技術(shù)中一項(xiàng)不可缺少的關(guān)鍵措施。已有研究表明,合理施用縮節(jié)胺可提高棉花葉片光合能力,延緩葉片衰老,提高群體光合速率,促進(jìn)棉花光合物質(zhì)的積累,提高單株鈴數(shù)和鈴重。雜交種具有高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)等優(yōu)勢,棉花雜種優(yōu)勢利用是提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)的重要途徑之一。新疆是我國最重要的商品棉生產(chǎn)基地,近年來引進(jìn)和選育了多個(gè)雜交種并進(jìn)行推廣種植,使棉花單產(chǎn)水平有了進(jìn)一步提高。目前有關(guān)雜交棉的研究主要集中在光合生理生態(tài)機(jī)制、養(yǎng)分吸收分配等方面,而對(duì)干旱區(qū)滴灌條件下系統(tǒng)化調(diào)方面的研究較少;新疆在雜交棉種植過程中,因過量施用化學(xué)調(diào)節(jié)劑而嚴(yán)重抑制雜交棉個(gè)體的生長,影響優(yōu)良冠層結(jié)構(gòu)的形成,導(dǎo)致雜種優(yōu)勢的增產(chǎn)潛力難以發(fā)揮,在南北疆一些棉區(qū)出現(xiàn)產(chǎn)量水平僅達(dá)到或低于常規(guī)棉品種的現(xiàn)象。因此,開展縮節(jié)胺用量對(duì)雜交棉冠層結(jié)構(gòu)、群體光合速率及產(chǎn)量影響的研究,揭示雜交棉生長發(fā)育對(duì)化學(xué)調(diào)節(jié)劑用量的響應(yīng)機(jī)理,為干旱區(qū)雜交棉的科學(xué)化調(diào)提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1不同量縮節(jié)胺用量對(duì)棉、稻、花的影響試驗(yàn)于2008-2009年在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站(45°19′N,86°03′E)進(jìn)行。試驗(yàn)地前茬作物為棉花,土質(zhì)為中壤土,含有機(jī)質(zhì)1.96%,堿解氮56.7mg·kg-1,速效磷15.5mg·kg-1,速效鉀194.7mg·kg-1。播前每公頃深施油渣4500kg,尿素156kg,三料磷肥225kg作基肥。4月18日播種,采用寬膜覆蓋栽培,先鋪膜后點(diǎn)播,1膜4行,行距為(60+28+58+28)cm寬窄行,留苗密度均為每公頃18萬株。供試品種:雜交棉為標(biāo)雜A1和石雜2號(hào),常規(guī)棉為新陸早13號(hào)和新陸早36號(hào);設(shè)2個(gè)縮節(jié)胺用量處理:常規(guī)化調(diào)(參照北疆高產(chǎn)田棉花生產(chǎn)縮節(jié)胺使用量,225g·hm-2),輕量化調(diào)(縮節(jié)胺用量125g·hm-2)。分別于苗期、蕾期、花鈴期共噴施5次,間隔10~15d,其中常規(guī)調(diào)控劑量分別為5.0,7.0,32.0,66.0,115.0g·hm-2,輕度調(diào)控劑量分別為5.0,3.5,16.0,33.0,67.5g·hm-2。小區(qū)面積為42m2,裂區(qū)設(shè)計(jì),主區(qū)為不同化學(xué)縮節(jié)胺用量,副區(qū)為品種,重復(fù)3次。生育期間共滴水9次,滴水量3500~3570m3·hm-2;隨水滴施尿素570kg·hm-2,7月3日打頂,其它田間管理措施按生產(chǎn)上高產(chǎn)田進(jìn)行。1.2樣品處理和測定方法在盛蕾期、盛花期、盛鈴前期、盛鈴后期、盛絮期測定冠層結(jié)構(gòu)指標(biāo)、群體光合速率及棉株干物質(zhì)重等項(xiàng)目。參照Malone等方法,用LAI-2000冠層儀(LI-Cor,USA)測定葉面積指數(shù)(Leafareaindex,LAI)、葉傾角(Meanfoliagetiltangle,MTA)、冠層開度等指標(biāo),每處理重復(fù)4次。群體光合速率(Canopyapparentphotosyntheticrate,CAP)參照董樹亭(Canopyopenness,DIFN)等方法并有所改進(jìn),選擇晴天光強(qiáng)穩(wěn)定在1200~1400μmol·m-2·s-1時(shí),用GXH-305型紅外線CO2分析儀在田間直接測定。每處理重復(fù)4次,不同處理采用輪回測定的方法。植株干物質(zhì)樣品每處理取5~6株,將植株分成莖、葉、蕾鈴等器官,105℃下殺青,80℃烘至恒重,稱干重。各處理于收獲期選有代表性植株10株,測量節(jié)間長度;每個(gè)處理隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn),調(diào)查各樣點(diǎn)全部株數(shù)和鈴數(shù),折算出單株結(jié)鈴數(shù)和單位面積總鈴數(shù),以實(shí)收子棉產(chǎn)量計(jì)產(chǎn)。采用MicrosoftExcel2003和SPSS11.0分析處理試驗(yàn)數(shù)據(jù),用最小顯著差數(shù)法(LSD)檢驗(yàn)平均數(shù),用Sigmaplot10.0作圖。2結(jié)果與分析2.1輕量化調(diào)與常規(guī)化調(diào)處理對(duì)主莖節(jié)段的影響棉花植株主莖節(jié)間長度影響葉片的著生高度,可改變光能在冠層內(nèi)部的傳輸,對(duì)葉片光合作用具有重要影響。由圖1可見,輕量化調(diào)處理的主莖節(jié)間長度均高于常規(guī)化調(diào)處理。不同品種對(duì)DPC用量反應(yīng)不同,標(biāo)雜A1、石雜2號(hào)2個(gè)棉花雜交種較新陸早13號(hào)、新陸早33號(hào)2個(gè)常規(guī)棉品種對(duì)DPC用量反應(yīng)敏感,表現(xiàn)出隨DPC用量減少,節(jié)間長度顯著增加,其中輕量化調(diào)下雜交種主莖第6及以上節(jié)間位平均長度較常規(guī)棉品種長21.5%~32.5%。2.2dpc對(duì)不同基因的棉花冠層結(jié)構(gòu)的影響2.2.1輕量化調(diào)與常規(guī)化調(diào)處理對(duì)lai的影響葉片是進(jìn)行光合作用的主要器官,其大小直接影響棉花光合物質(zhì)積累,進(jìn)而影響產(chǎn)量。試驗(yàn)表明(圖2),輕量化調(diào)處理的LAI顯著高于常規(guī)化調(diào)處理,以盛花至盛鈴前期表現(xiàn)尤為明顯。2個(gè)常規(guī)棉品種較2個(gè)雜交種對(duì)DPC用量反應(yīng)敏感,表現(xiàn)出LAI的峰值高,但生育后期LAI的衰退速率明顯加快,而2個(gè)雜交種LAI的高值持續(xù)時(shí)間長,下降速率隨DPC用量的不同變化不大,至吐絮期仍顯著高于常規(guī)化調(diào)量。2.2.2輕量化調(diào)與常規(guī)化調(diào)處理mtaMTA是衡量冠層結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)之一,反應(yīng)葉片的直立狀態(tài)。試驗(yàn)表明(表1),輕量化調(diào)處理的MTA高于常規(guī)化調(diào)處理。在輕量化調(diào)下,2個(gè)雜交種的MTA較常規(guī)化調(diào)增加3.6%~7.8%,2個(gè)常規(guī)棉品種僅提高1.3%~3.8%,盛鈴后期至吐絮期雜交種MTA增幅均低于常規(guī)棉品種。2.2.3盛鈴前期輕量化調(diào)與輕量化調(diào)的difn比較DIFN的大小與冠層光環(huán)境優(yōu)劣及冠層對(duì)光能的利用效率密切相關(guān)。由圖3可見,雜交種在盛鈴前期以前2個(gè)DPC處理間DIFN沒有明顯差異,盛鈴前期輕量化調(diào)下的DIFN較常規(guī)化調(diào)高20.0%~48.5%,之后輕量化調(diào)下的DIFN較常規(guī)化調(diào)降低12.9%~16.2%;常規(guī)棉品種在盛蕾期到盛鈴前期輕量化調(diào)較常規(guī)化調(diào)下的DIFN低18.1%~51.7%,其后表現(xiàn)為輕量化調(diào)下的DIFN高于常規(guī)化調(diào),增幅為11.0%~25.8%。2.3輕量化調(diào)和常規(guī)化調(diào)對(duì)cap衰減的影響試驗(yàn)表明(圖4),輕量化調(diào)下2個(gè)雜交種的群體光合速率(CAP)處理顯著高于常規(guī)化調(diào),2個(gè)常規(guī)棉品種的CAP在化調(diào)量處理間盛鈴前期以前無明顯差異,之后輕量化調(diào)下CAP下降更為明顯。進(jìn)入盛鈴后期,雜交種在輕量化調(diào)下CAP的衰退較常規(guī)化調(diào)緩慢,輕量化調(diào)下吐絮期較盛鈴前期CAP下降43.4%~56.0%,常規(guī)化調(diào)68.9%~69.5%;而常規(guī)品種則表現(xiàn)為輕量化調(diào)下CAP的衰退較常規(guī)化調(diào)有所加快,輕量化調(diào)下CAP較常規(guī)化調(diào)降低21.0%~46.1%;這表明輕量化調(diào)有利于維持雜交種生育中后期群體光合生產(chǎn)能力。2.4理想棉與常規(guī)化調(diào)生育前期主要矛盾的關(guān)系試驗(yàn)表明(圖5),輕量化調(diào)處理的光合物質(zhì)積累量顯著高于常規(guī)化調(diào)。輕量化調(diào)處理下,2個(gè)雜交種光合物質(zhì)積累量高于常規(guī)化調(diào),在生育后期更顯著;2個(gè)常規(guī)棉品種生育前期有所提高,輕量化調(diào)下較常規(guī)化調(diào)高42.9%~68.7%,但生育后期無明顯差異。雜交棉輕量化調(diào)吐絮期光合物質(zhì)積累量較常規(guī)化調(diào)高30.6%~31.7%,常規(guī)棉高3.0%~3.5%。2.5棉種密度對(duì)棉產(chǎn)量的影響不同處理棉花皮棉產(chǎn)量以輕量化調(diào)下雜交種較高(表2),達(dá)3500kg·hm-2以上的高產(chǎn)水平;新陸早13號(hào)最低,僅為2204kg·hm-2。品種間,降低DPC用量,雜交種皮棉產(chǎn)量顯著增加,常規(guī)棉品種皮棉產(chǎn)量則顯著降低。進(jìn)一步考察其產(chǎn)量構(gòu)成因素,輕量化調(diào)下,各品種鈴重增大;隨化調(diào)量減少,雜交種單株鈴數(shù)增多8.0%~10.5%,常規(guī)棉降低13.0%~16.2%?？梢?輕量化調(diào)能增加鈴重,雜交種單株鈴數(shù)明顯增加,而常規(guī)棉品種單株鈴數(shù)明顯下降。3討論和結(jié)論3.1葉面積指數(shù)下降棉花施用DPC能提高葉片光合速率,維持葉綠素含量及延長葉片功能期,是棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培的重要調(diào)控技術(shù)。關(guān)于DPC對(duì)棉花冠層結(jié)構(gòu)影響的研究表明,適時(shí)適量的DPC可使葉面積指數(shù)峰值提前,且使較高的葉面積指數(shù)維持較長時(shí)間。本試驗(yàn)表明,在輕量化調(diào)下,常規(guī)棉品種生育后期葉面積指數(shù)下降較為迅速,雜交種葉面積指數(shù)發(fā)展呈前快、中穩(wěn)、后衰慢的合理動(dòng)態(tài)過程。棉花高光效的冠層結(jié)構(gòu)可定性地歸結(jié)為緊湊型棉花群體,緊湊型棉花莖葉夾角較小,葉片較直立,較好的株型結(jié)構(gòu)使其在較高的葉面積指數(shù)下,冠層接受的光能可以合理地分配到群體各葉層,使中下部葉片處于較好的光照狀態(tài),從而有利于物質(zhì)生產(chǎn)和積累。DPC能有效地抑制棉株主莖和果枝的縱橫生長,延緩葉片的衰老,塑造緊湊的株型。張巨松等研究表明,在棉花打頂后,應(yīng)適當(dāng)降低化學(xué)調(diào)節(jié)劑施用量,否則易造成棉花上部節(jié)間縮短、葉片郁蔽,導(dǎo)致中下部光照條件惡化、蕾鈴脫落嚴(yán)重。本試驗(yàn)表明,雜交種在常規(guī)化調(diào)下,主莖節(jié)間短、葉面積指數(shù)低,冠層內(nèi)光照條件較差,致使生育中后期葉片早衰;輕量化調(diào)下,主莖第6及以上節(jié)間位長度明顯增加,葉傾角大、葉片較直立,進(jìn)而保證在較高的光合面積下,生育中后期冠層仍保持較高光能的利用效率。3.2設(shè)置合理的冠層結(jié)構(gòu)以提高棉、稻蝦光合能力冠層結(jié)構(gòu)狀況影響作物光合特性,合理的冠層結(jié)構(gòu)有利于構(gòu)建高產(chǎn)群體。棉花產(chǎn)量直接來自于開花后的光合產(chǎn)物,即產(chǎn)量主要由開花期-吐絮期群體光合特性所決定,特別是中上部葉片光合能力及其高值持續(xù)的時(shí)間。通過塑造合理的冠層結(jié)構(gòu)來延長花鈴期光合能力的