【摘要】：花鈴期是棉花產(chǎn)量品質(zhì)形成的關(guān)鍵期,此時(shí)棉花對(duì)水分虧缺最為敏感。因全球氣候變化,極端氣候事件發(fā)生頻率增加,導(dǎo)致各棉區(qū)花鈴期土壤干旱頻發(fā),嚴(yán)重影響棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。本論文在盆栽和池栽試驗(yàn)條件下,研究了棉花生殖生長(zhǎng)、產(chǎn)量分布和纖維品質(zhì)指標(biāo)對(duì)土壤干旱的響應(yīng),旨在揭示干旱影響棉花產(chǎn)量品質(zhì)形成的生理生態(tài)機(jī)制,為緩解干旱災(zāi)害、探索棉花生產(chǎn)的土壤水分調(diào)控途徑提供理論依據(jù)。本研究的主要內(nèi)容:以長(zhǎng)江中下游棉花主栽品種泗雜3號(hào)為材料,于2011年至2014年在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)牌樓試驗(yàn)站進(jìn)行花鈴期持續(xù)土壤干旱試驗(yàn);試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)水分梯度,即土壤相對(duì)含水量分別維持在(75±5)%、(60±5)%和(45±5)%三個(gè)水平,記作W75、W60和W45;研究1)不同程度土壤干旱對(duì)棉田小氣候、棉花群體冠層結(jié)構(gòu)、棉株生物量累積與分配和成鈴分布的影響;2)棉花產(chǎn)量品質(zhì)指標(biāo)與棉株水分狀況之間的關(guān)系;3)不同果枝部位棉鈴對(duì)位葉光合產(chǎn)物的形成、分配與運(yùn)轉(zhuǎn)及棉鈴生物量累積對(duì)土壤干旱的響應(yīng);4)持續(xù)土壤干旱條件下棉花碳氮代謝、滲透調(diào)節(jié)和活性氧代謝等生理活動(dòng)的適應(yīng)機(jī)制的變化。主要研究結(jié)果如下:1.持續(xù)土壤干旱導(dǎo)致棉株上部果枝和外圍果節(jié)成鈴數(shù)驟降,造成嚴(yán)重減產(chǎn)干旱抑制棉花果節(jié)和新葉的發(fā)生,顯著影響群體冠層結(jié)構(gòu),導(dǎo)致光能利用效率下降。隨干旱程度增加,棉株干物質(zhì)的累積速率降低,最終生物量明顯減少,且向生殖器官的分配比例下降。持續(xù)土壤干旱不僅顯著降低了皮棉產(chǎn)量(在W60和W45處理中降幅分別達(dá)31%-35%和57%-60%),還影響產(chǎn)量的空間分部:受旱棉株上部果枝和外圍果節(jié)成鈴數(shù)驟減,導(dǎo)致其產(chǎn)量主要分布于中下部果枝內(nèi)圍果節(jié)。干旱條件下,鈴數(shù)的降低是導(dǎo)致棉花減產(chǎn)的主要原因,鈴重受到的不利影響相對(duì)較小,而衣分未受到明顯的影響。2.鈴重、纖維長(zhǎng)度和比強(qiáng)度與鈴期平均葉水勢(shì)呈直線相關(guān)關(guān)系棉花具有無限生長(zhǎng)習(xí)性,不同果枝部位棉鈴在其發(fā)育期間經(jīng)歷的環(huán)境狀況往往存在差異。在本研究中,隨果枝部位升高,棉鈴發(fā)育受到干旱的影響加劇。下部果枝棉鈴的鈴重和纖維品質(zhì)受到干旱的影響較小,而在上部果枝中,鈴重、籽指、衣分、纖維長(zhǎng)度、比強(qiáng)度和馬克隆值等指標(biāo)均受到顯著影響。以鈴期平均正午葉水勢(shì)作為水分狀況表征參數(shù),與棉鈴各組分生物量和各纖維品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn),鈴重、籽指、纖維長(zhǎng)度和比強(qiáng)度均隨鈴期平均葉水勢(shì)的降低而直線下降,降低速率分別為0.7g,1.0 g, 2.4 mm和3.4 cN tex-1 MPa-1。馬克隆值在高溫年份隨土壤含水量的降低逐漸減小,而在其它年份則表現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì);研究還發(fā)現(xiàn)馬克隆值與鈴期長(zhǎng)短顯著正相關(guān),而鈴期亦受到水分和溫度的影響,表明馬克隆值受到水分和溫度因素的交互影響。3.干旱導(dǎo)致棉花源能力和庫(kù)強(qiáng)度降低,并促進(jìn)光合產(chǎn)物向下部果枝棉鈴運(yùn)轉(zhuǎn)隨著水分脅迫程度的加劇,一方面,棉花冠層溫度升高,葉片飽和水汽壓差增大,碳同化速率降低,表現(xiàn)出源能力的大幅降低;另一方面,新生果節(jié)數(shù)減少,棉鈴脫落率升高,庫(kù)的強(qiáng)度也顯著減弱。對(duì)不同果枝部位棉鈴對(duì)位葉源能力的研究發(fā)現(xiàn),隨果枝部位降低,葉片碳同化速率急劇減小,這主要?dú)w咎于光合有效輻射的下降;棉鈴對(duì)位葉的碳同化能力變化與棉鈴發(fā)育物質(zhì)需求規(guī)律不匹配,且在中下部果枝中,棉鈴對(duì)位葉的碳同化量遠(yuǎn)不足以供應(yīng)棉鈴的發(fā)育需求;同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)葉片中主要碳水化合物的含量變化受到棉株的統(tǒng)一調(diào)控而不受葉齡和葉位的影響。干旱不影響棉株碳代謝變化的總體規(guī)律,但更顯著的抑制上部果枝葉片的源能力,同時(shí)促進(jìn)碳水化合物向下部果枝大齡棉鈴的運(yùn)轉(zhuǎn)。4.干旱條件下棉花葉片大量累積的可溶性糖對(duì)滲透調(diào)節(jié)能力的貢獻(xiàn)較少盡管干旱導(dǎo)致葉片的源能力大幅降低,但可溶性碳水化合物含量卻顯著升高,原因可能是棉花生長(zhǎng)更早和更嚴(yán)重的受到抑制,碳的供給大于需求。在干旱處理的前中期,K+是滲透調(diào)節(jié)的主要貢獻(xiàn)者;處理后期,K+含量減少,葉片滲透調(diào)節(jié)能力明顯降低,此時(shí)氨基酸成為滲透調(diào)節(jié)的主要貢獻(xiàn)者;蔗糖和己糖對(duì)滲透調(diào)節(jié)的貢獻(xiàn)率較小。隨干旱程度加劇,葉片SOD活性降低,活性氧含量增加,葉綠素量子產(chǎn)量中不可調(diào)節(jié)的熱耗散比重逐步升高,MDA持續(xù)累積,棉株加速衰老。綜上所述,持續(xù)土壤干旱對(duì)不同果枝部位棉鈴發(fā)育的影響存在差異,用鈴期平均葉水勢(shì)可以較好的分析造成這種差異的原因以及量化棉鈴產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)與水分狀況之間的關(guān)系;棉株光合產(chǎn)物的形成與運(yùn)轉(zhuǎn)及滲透調(diào)節(jié)、活性氧清除等生理機(jī)制隨干旱程度的加深和持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷調(diào)整。鑒于本研究結(jié)果,在棉花生產(chǎn)推行高密度栽培、機(jī)械化采收的大趨勢(shì)下,于水分、溫度資源不足的灌溉棉區(qū),可在生育中后期控制水分供給,促進(jìn)光合產(chǎn)物向生殖器官運(yùn)轉(zhuǎn)和棉花早熟,提高水分利用率;于產(chǎn)量形成期雨水過多的棉區(qū),可通過噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等措施模擬干旱對(duì)棉花生理的影響,優(yōu)化群體冠層結(jié)構(gòu),促進(jìn)集中開花吐絮。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S562;S423

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本文編號(hào)：2285034