【摘要】：合理密植是提高作物產(chǎn)量最重要的栽培措施。調(diào)整棉花株行距配置是實(shí)現(xiàn)合理密度與機(jī)械化管理新技術(shù)相結(jié)合的重要手段。適宜的種植密度可顯著改善作物冠層結(jié)構(gòu)和群體光合能力,有助于作物高光效冠層的形成,提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。本文以棉花葉片的光合能力光響應(yīng)調(diào)控為核心,以群體的光合適應(yīng)性調(diào)節(jié)為主線,系統(tǒng)研究了不同種植密度下棉花葉片和群體的光合作用特征,不同冠層結(jié)構(gòu)群體干物質(zhì)累積和鈴葉空間分布特征及對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。通過本研究,明確了棉花通過調(diào)節(jié)比葉重影響葉片氮素和光合氮素冠層空間分布,進(jìn)而優(yōu)化葉片和群體光合能力形成高光效冠層的光合作用適應(yīng)機(jī)制,研究結(jié)果對(duì)構(gòu)建機(jī)采模式下棉花栽培技術(shù)體系,以及高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適宜機(jī)采的棉花品種選育提供重要參考依據(jù)。論文的主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下:1.研究了種植密度對(duì)機(jī)采棉冠層結(jié)構(gòu)和群體光合特性的影響。種植密度增大后,棉花整體葉面積指數(shù)和光截獲率在生育前期的增長速度和生育后期的下降速度均加快;盛鈴期棉花冠層上部光截獲比例逐漸增大,中部和下部顯著降低;棉花冠層開度在生育前期的下降速度和生育后期的增長速度均加快。不同種植密度條件下棉花群體光合速率的生育期變化趨勢(shì)與葉面積指數(shù)的生育期變化趨勢(shì)是一致的。在盛鈴期內(nèi)維持較高的葉面積指數(shù)有助于擴(kuò)大棉花冠層光合作用面積,延長群體光合作用時(shí)間,具有最優(yōu)的冠層光截獲率和冠層光分布是棉花高光效冠層的主要冠層結(jié)構(gòu)特征。2.研究了冠層結(jié)構(gòu)差異對(duì)機(jī)采棉葉片光合機(jī)構(gòu)氮素分配調(diào)控作用及其對(duì)葉片光合特性和光合氮素利用效率的影響。種植密度對(duì)機(jī)采棉冠層內(nèi)光分布具有顯著的調(diào)節(jié)作用。為適應(yīng)種植密度變化引起的冠層光分布差異,棉花葉片通過調(diào)節(jié)比葉重,影響葉片氮素含量和葉綠素含量在冠層內(nèi)的空間分布,進(jìn)而優(yōu)化冠層內(nèi)不同部位棉花葉片光合機(jī)構(gòu)氮素含量以及光合氮素在不同光合機(jī)構(gòu)中的分配比例,以適應(yīng)冠層內(nèi)不同部位的光環(huán)境差異,最終影響葉片的光合能力和光合氮素利用效率。葉片光合機(jī)構(gòu)氮素含量對(duì)棉花葉片光合能力的調(diào)控作用并未因種植密度不同而存在差異,葉片光合機(jī)構(gòu)中的氮素含量是影響棉花葉片光合能力的關(guān)鍵因素。3.研究了冠層結(jié)構(gòu)差異對(duì)機(jī)采棉葉片形態(tài)特征的調(diào)節(jié)作用及其對(duì)群體光合光能利用效率和光合氮素利用效率的影響。研究結(jié)果表明,為適應(yīng)不同的種植密度,棉花群體通過調(diào)節(jié)比葉面積來影響冠層內(nèi)葉片氮素的空間分配,調(diào)節(jié)冠層不同部位群體光合性能,進(jìn)而優(yōu)化冠層整體水平的群體光合能力、群體光合氮素和光能利用效率。高密度條件下,棉花通過增加葉片比葉面積提高了冠層中部和上部單位質(zhì)量葉片光截獲量;低密度條件下,棉花通過降低葉片比葉面積提高了冠層中部和下部葉片的最大光合能力,使棉花冠層各部位均具有最優(yōu)的單位面積群體光合能力;適宜種植密度條件下,棉花通過調(diào)節(jié)比葉面積優(yōu)化了葉片氮素含量和葉片光合能力在冠層內(nèi)的空間分布,促使冠層整體具有較高的群體光合能力、群體光合的光能和氮素利用效率。4.研究了機(jī)采棉高光效冠層群體光合光能利用效率和光合氮素利用效率的光響應(yīng)特性。研究結(jié)果表明,棉花群體光合速率的光響應(yīng)模式與單葉水平的光響應(yīng)模式類似,均表現(xiàn)為“快速增長—趨于平穩(wěn)”的變化趨勢(shì);自然光照難以達(dá)到群體光合的飽和光強(qiáng)。低光條件下,棉花群體光合光能利用效率和群體光合氮素利用效率均隨種植密度增大而呈現(xiàn)增大的趨勢(shì);高光條件下,棉花群體光合的光能和氮素利用效率則隨種植密度增大而降低。較高的種植密度雖然提高了冠層利用弱光的能力,但冠層光截獲和群體光合能力比較低;較低的種植密度雖然提高了高光下群體的光能利用效率和氮素利用效率,但群體光合能力和光合利用率低。適宜的種植密度在具有較高光截獲的同時(shí),棉花群體在低光和高光條件下均具有相對(duì)較高的群體光合光能利用效率和群體光合氮素利用效率。5.研究了種植密度對(duì)機(jī)采棉干物質(zhì)累積、棉鈴空間分布及產(chǎn)量的影響。研究結(jié)果表明,在生育前期具有較高干物質(zhì)積累量是棉花常規(guī)品種高產(chǎn)形成的典型特征,但并不是雜交棉實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的限制因素;生育后期具有較高的群體光合能力是常規(guī)品種和雜交棉形成高光效冠層的共同特征。對(duì)常規(guī)品種而言,種植密度對(duì)單鈴重影響較小;總鈴數(shù)不高是常規(guī)品種產(chǎn)量提升的限制因素;通過合理的栽培措施,在增大冠層中部和上部棉鈴比例的基礎(chǔ)上獲得較高的成鈴率,是常規(guī)品種進(jìn)一步提升產(chǎn)量的關(guān)鍵。對(duì)雜交棉而言,在具有較高總鈴數(shù)的同時(shí)具有較大的單鈴重是促使其高產(chǎn)形成的主要因素;冠層上部較低的成鈴率和快速成鈴期后移是雜交棉產(chǎn)量獲得提升的限制因素;通過優(yōu)化栽培措施提高成鈴率和培育早熟雜交組合進(jìn)一步擴(kuò)充棉鈴庫容是提高雜交棉產(chǎn)量的途徑。6.研究了種植密度對(duì)機(jī)采棉脫葉、棉鈴?fù)滦跫袄w維品質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明,種植密度對(duì)棉花冠層內(nèi)葉片脫葉率有重要的影響,但對(duì)原棉纖維品質(zhì)無顯著影響。葉片脫葉率是影響機(jī)械采收棉花含雜率的關(guān)鍵,也直接影響了機(jī)采原棉的加工工序和加工后棉纖維品質(zhì)。對(duì)于常規(guī)品種而言,適度降低種植密度并選育葉面光滑、葉片功能期長的棉花品種是提高脫葉率、減少掛枝葉片的重要途徑。對(duì)于雜交棉而言,選用適宜的稀植模式并培育成鈴早、吐絮快、纖維較長的雜交組合是提高雜交棉原棉品質(zhì)的主要途徑。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S562
【圖文】：

其他栽培管理措施同一般大田生產(chǎn)實(shí)際。圖2-1 行距配置示意圖（2012~2013）Fig. 2-1 Schematic diagram of row spacing in 2012 and 2013本試驗(yàn)第二階段于 2014~2015 年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第八師 149 團(tuán) 19 連（45°09′N，86°05′E）2 號(hào)條田進(jìn)行。試驗(yàn)地土質(zhì)為沙壤土（silty-loamy，mixed，mesic）。供試棉花品種為新陸早 45 號(hào)（Gossypium hirsutum L. ；cv.Xinluzao 45）和魯棉研 24 號(hào)（Gossypium

-2（圖 2-2）。圖2-2 行距配置示意圖（2014~2015）Fig. 2-2 Schematic diagram of row spacing in 2014 and 2015

88圖 8-1 研究內(nèi)容歸納與研究展望示意圖Fig. 8-1 Diagram for the research summary and future prospects紅色虛線框代表需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容。Note: Red dashed box represents further research

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2769514