棉花花鈴期光合日變化特性研究

棉花花鈴期光合日變化特性研究

0棉花鈴期的光合特性,對于棉光合作用是培育棉花生長發(fā)育和產量的基礎。本文深入了解棉花葉片的光度特征，對闡明棉花的發(fā)育規(guī)律、棉花的生產具有重要意義?；ㄢ徠谑敲藁ㄒ簧猩L發(fā)育最旺盛的時期,也是各種矛盾表現最集中、最激烈的時期。棉花本身生長發(fā)育的幾個轉折點,即由營養(yǎng)生長占優(yōu)勢,轉入營養(yǎng)生長與生殖生長同時并進,再轉入以生殖生長占優(yōu)勢,都集中在這段時間內;棉株的狂長和早衰,蕾鈴的脫落,氣候上的早澇變化,也多發(fā)生在這段時間內。棉花花鈴期成為奪取棉花優(yōu)質高產的最關鍵時期。因此,進一步研究棉花花鈴期的光合作用特性,對于全面了解棉花的基礎生理特性有很大價值。近年來,國內外已開展了對棉花不同品種和不同葉位葉片光合特性的研究;進行了不同營養(yǎng)元素如氮素(控釋氮肥)、鉀肥對棉花光合特性的影響研究;外界環(huán)境因子如控光、滴灌、遮蔭、干旱、種植密度等對棉花光合特性的影響;光合指標性狀的遺傳特性等方面的研究。在棉花光合日變化方面的研究較少,到目前還沒有掌握棉花在全天各時段的光合生理規(guī)律。了解棉花光合日變化,對于進行具有時間影響的農作措施有一定的指導價值。如:選擇何時噴施內吸式農藥和葉面肥、何時使用抑制蒸騰藥劑、如何抑制午休提高干物質積累時間等方面均有很大的參考價值。因此,筆者通過進行棉花花鈴期凈光合速率等生理參數的測定和分析,以期探明花鈴盛期棉花相關光合生理參數的日變化規(guī)律,也可為充分挖掘棉花光合和生產潛力提供理論基礎,為進行高產高效栽培和科學的田間管理提供理論依據。1材料和方法1.1砂土壤理化性質試驗在山西省農業(yè)科學院棉花試驗田(晉中市榆次區(qū)東陽鎮(zhèn)試驗中心)進行。土壤為砂壤土,pH8.0左右,有機質含量12.66g/kg,全氮0.92g/kg,堿解氮59.74mg/kg,速效磷9.42mg/kg,速效鉀129.83mg/kg。供試品種為優(yōu)質棉花品種‘晉棉45號’。1.2測定方法運用采用CB-1102型光合蒸騰作用測定系統(tǒng)進行光合參數測量,采用25mm×25mm葉室,于晴朗微風天氣在大田條件下進行,測定時間在2010年8月20日8:00—18:00時,每隔1h測定1輪,每輪重復3次,每次測定2min左右,均采用手動開路測量方式。1.3氣孔導度的測定每小時測定1輪,3次重復,每次重復包括一組基本數據?；緮祿蛋諝鉁囟取⑷~溫、流量、進氣口的相對濕度、出氣口的相對濕度、進氣口CO2濃度、出氣口CO2濃度、大氣壓力、光合有效輻射強度、凈光合速率、蒸騰速率、葉片氣孔導度、細胞間隙CO2濃度。通過測量流經葉室前后的CO2濃度的變化和濕度變化來計算植物的凈光合速率和蒸騰速率,并計算出氣孔導度和胞間CO2濃度。2結果與分析2.1輻射日變化特征mol/mss由棉花花鈴盛期光合有效輻射的日變化曲線(圖1)可以看出,花鈴盛期(8月20日左右)的光合有效輻射日變化趨勢呈現拋物線型,在13:00時出現頂峰,達到1635μmol/(m2·s)。2.2凈光合速率的季節(jié)動態(tài)本試驗測定時間內棉花正處于花鈴盛期,以地上部生長為主,蕾、花、鈴的生長開始超過莖葉,生育中心逐漸由營養(yǎng)生長轉向生殖生長,是棉花一生中營養(yǎng)吸收和生長量最大的時期,也是棉花凈光合速率的高峰期。從凈光合速率日變化的結果看(圖2),其為曲線型的光合日變化模式之一雙峰型。光合速率的第一峰值出現在10:00時前后,從9:00—11:00為棉花光合速率高峰期;12:00—14:00光合速率稍有降幅;13:00時出現一個低谷,此時出現午休現象;15:00時出現第二峰值,以后,葉片凈光合速率逐漸降低,雙峰型變化趨勢很明顯。2.3騰速率的測定蒸騰作用可以保證作物對水分和養(yǎng)分的吸收,亦可調節(jié)作物能量狀況和氣孔開度。要保證一定量物質的積累,就必須有一定量的水分來維持,這些均依賴于作物的實際蒸騰量,而蒸騰速率是衡量作物干物質積累和水分利用效率的重要指標。通過蒸騰速率日變化趨勢圖(圖3)可以看出:棉花蒸騰速率的日變化規(guī)律呈雙峰型,峰值出現在11:00和15:00時左右,第一峰值在時間上比凈光合速率的峰值晚1h,第二峰值與光合速率第二峰值時間相近。11:00—15:00為高峰期,16:00時之后降幅最明顯。光合作用與氣孔導度具有相關性,兩者可以相互影響。如果氣孔導度發(fā)生變化,可以直接影響葉片與空氣間的飽和水汽壓差,從而影響蒸騰。因此,光合作用與蒸騰作用具有很強的耦合性。2.4氣孔導度與凈光合速率、co濃度的關系氣孔是水分和CO2氣體交換的重要通道。通過氣孔,空氣中的CO2擴散進入葉片光合組織的細胞間隙,并溶解于液相中,在光能的作用下發(fā)生光合作用;同時,大量的水分也通過氣孔經蒸騰作用而擴散于大氣中,因此氣孔導度在影響經光合速率的同時也會連帶影響蒸騰速率和作物的水分利用效率。所以,人們在研究氣孔開閉的過程中發(fā)現,氣孔導度與凈光合速率和CO2濃度都有關。棉花氣孔導度的日變化規(guī)律與經光合速率和蒸騰速率類似,也呈雙峰型曲線。從7:00時開始上升至10:00出現一個小峰值,此后氣孔導度持續(xù)下降,12:00出現一個低谷,之后又加速上升,至15:00時出現最大峰值(圖4)。氣孔導度的日變化與葉片凈光合速率的日變化出現峰值的時間一致,大小峰值出現的時間剛好相反。2.5時胞間胞間co濃度的日變化圖5顯示,棉花葉片細胞間隙CO2濃度呈現斜“V”字型的變化規(guī)律。8:00—12:00呈快速下降趨勢,12:00時出現全天最低值,12:00之后平穩(wěn)回升,之后變化趨勢不明顯。12:00時胞間胞間CO2濃度為17.7μmol/mol,為全天中最低值。在對光合速率日變化資料進行相關分析時,如果把棉花凈光合速率和細胞間隙CO2濃度全天的資料放在一起分析,會得到凈光合速率與細胞間隙CO2濃度之間基本上無相關性的結果;如果把一天分成上午、中午和下午3個不同時段來分析,可以得到上午、中午兩者呈負相關而下午兩者卻無相關的結果。上午的負相關可能說明,細胞間隙CO2濃度的降低主要是在光合作用的光誘導過程中葉肉細胞的光合活性隨光強增高而增高的結果;中午的負相關可能說明,細胞間隙CO2濃度的增高主要是某種原因引起的葉肉細胞光合活性降低的結果。3花鈴期織物光催化期日變化通過利用CB-1102型光合蒸騰系統(tǒng)對花鈴盛期棉花的光合生理參數進行測量,并對測量結果進行線性分析,筆者初步探明花鈴期棉花光合日變化特性?；ㄢ徠诿藁▋艄夂纤俾实娜兆兓€為光合日變化模式之一的雙峰型,光合速率的峰值分別出現在10:00時和15:00時,13:00左右出現午休現象。蒸騰速率的日變化規(guī)律呈雙峰型,峰值出現在11:00時和15:00時左右。氣孔導度的日變化規(guī)律也呈雙峰型曲線,峰值出現在10:00時(小峰值)和15:00時左右(大峰值)。胞間CO2濃度呈現斜“V”字型的日變化規(guī)律,12:00時為全天最低值。4光能耗在棉田對日變化的影響通過進行花鈴期棉花光合日變化特性研究,可以初步摸清產量形成期棉花一天中各時段的光合生理特性、干物質積累特性、水分蒸騰耗散特性。對于深度研究棉花午休機理和原由、克服光合干物質積累限制的外因和內因提供基礎理論,也可以為進一步挖掘棉花高產潛力提供切入點。在本項研究中,凈光合速率日變化為曲線型的光合日變化模式之一雙峰型,13:00左右時出現午休現象。張小彩等指出棉花盛花期光合速率日變化在晴天呈單峰曲線。鄭有飛研究棉花光能利用后指出,一天中,正午時的光合作用最大,且無午休現象。李少昆等認為棉花晴天光合日變化呈雙峰和單峰曲線2種。不同曲線類型的出現是否與生態(tài)氣候條件、品種類別有關系,還需要進一步探索。通過對花鈴盛期棉花光