棉花生育過程中的缺陷及預(yù)防

棉花生育過程中的缺陷及預(yù)防

由于缺水和及時(shí)的灌溉，新疆棉區(qū)種植棉花面積的擴(kuò)大限制了棉花產(chǎn)量和穩(wěn)產(chǎn)的重要因素。研究棉花需水規(guī)律,缺水干旱對(duì)棉花生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的影響,對(duì)于合理節(jié)水灌溉,提高棉花產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要的意義。對(duì)此內(nèi)地已做了大量工作,但在新疆卻開展得很少。為此,前文分析了棉花不同時(shí)期受旱減產(chǎn)的原因,本文報(bào)道干旱脅迫對(duì)棉花生長發(fā)育和生理特性的影響。1土層含水量和葉片生理指標(biāo)的測(cè)定試驗(yàn)于1992～1993年在本校農(nóng)學(xué)系試驗(yàn)站進(jìn)行,試驗(yàn)地基本情況、處理方案同前文。于灌水前1天和后第5天測(cè)0～60cm土層含水量(表1)。取主莖倒4葉(打頂前)和倒1葉(打頂后)測(cè)葉片生理指標(biāo),其中葉片水勢(shì)(Ψw)用小液流法;水分飽和虧(WSD)用稱量法,蒸騰強(qiáng)度(Tr)用氯化鈷試紙法,光合強(qiáng)度(Pn)用改良半葉法,葉綠素含量經(jīng)研磨、80%丙酮提取后比色測(cè)定。2結(jié)果與分析2.1干燥對(duì)棉株生長的影響2.1.1盛花期和盛鈴初始絮期脅迫特征收獲期調(diào)查,盛蕾初花期脅迫棉株株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、成鈴數(shù)分別比對(duì)照降低了43.7%、15.9%、44.4%、20.0%;盛花期脅迫相應(yīng)低25.2%、6.7%、21.3%和61.1%;盛鈴始絮期脅迫相應(yīng)低2.7%、0.0%、0.6%、9.1%(表2)。這表明干旱對(duì)株高、果枝數(shù)和果節(jié)數(shù)的影響為盛蕾初花期>盛花期>盛鈴始絮期;對(duì)單株成鈴數(shù)的影響則是盛花期脅迫最大,盛蕾初花期次之,盛鈴始絮期最小,脫落率以盛花期處理為最大。吐絮期補(bǔ)灌1水則可明顯增加單株有效結(jié)鈴數(shù)。2.1.2適時(shí)灌溉,減輕根系壓力由表3可見,干旱脅迫后棉株根系與地上部生物量均降低,且根系建成消耗的干物質(zhì)相對(duì)較多,冠根比下降,根系生產(chǎn)力(根系載荷能力和載鈴量)明顯降低。通過適時(shí)灌水,吐絮期補(bǔ)水,可明顯促進(jìn)根系生長,延緩葉片衰老,增加產(chǎn)量。此外,在缺水干旱條件下,根系最大入土深度變化不大,干物質(zhì)在根中分配比例,根深/株高及葉面積/根重比率增加,可能有助于棉株水分狀況的恢復(fù)。2.2盛巖期提前時(shí)間在棉花生育中、后期進(jìn)行缺水脅迫使棉株生育進(jìn)程加快,鈴期縮短,吐絮提前(表4)。盛蕾初花期、盛花期和盛鈴始絮期受旱棉株吐絮分別提前3～8天、1～5天和0～1天。開花后7天1次掛牌記載開花、吐絮期的結(jié)果表明,缺水干旱主要影響7月20日前開花的棉鈴,使其鈴期顯著縮短。2.3干旱脅迫對(duì)棉株生產(chǎn)力的影響花鈴期(1992年8月6日)分層研究結(jié)果(圖1,表5)表明:1)干旱脅迫處理冠層高度明顯矮于對(duì)照,群體葉面積小,光分布變化小但漏射浪費(fèi)較大。其中盛蕾初花期脅迫、盛花期脅迫和對(duì)照葉面積分別為720.3cm2/株、1333.1cm2/株和1788.5cm2/株,冠層基部的相對(duì)光照分別為27.1%、19.8%和4.2%。2)干旱脅迫后棉株物質(zhì)生產(chǎn)量明顯減少,莖葉等營養(yǎng)器官受抑較重,光合產(chǎn)物集中轉(zhuǎn)向棉鈴。其中盛蕾初花期、盛花期脅迫和對(duì)照莖葉重占總生物量的比例分別為44.5%、53.8%和58.8%,蕾鈴所占比例分別為55.5%、46.2%和41.2%。3)干旱脅迫處理在冠層上部葉面積和莖葉重所占比例較少,但蕾鈴所占比例較大。在冠層高度1/2以上,盛蕾初花期、盛鈴期脅迫和對(duì)照葉面積所占比例分別為47.3%、50.5%和56.5%,莖葉重為36.5%、41.7%和48.3%,蕾鈴重為49.8%、28.3%和22.0%。4)干旱脅迫棉株蕾的數(shù)量較少,植株易早衰。此外,以上兩個(gè)脅迫時(shí)期相比,盛蕾初花期干旱受影響更大。2.4干旱對(duì)棉葉水生理指標(biāo)的影響2.4.1干旱脅迫對(duì)棉葉w和wsd的影響Ψw和WSD是表示植株體內(nèi)水分狀況,反映受旱與水分虧缺程度的重要指標(biāo)。由圖2可見,干旱脅迫條件下,棉葉Ψw明顯呈下降,WSD呈增大趨勢(shì)。處理后第5天和復(fù)水前1天測(cè)定,盛蕾初花期處理Ψw分別為-7.7Pa和-13.6Pa,較對(duì)照相應(yīng)低10.0%和78.9%;WSD為14.6%和29.5%,相應(yīng)較對(duì)照高6.3%和8.7%,盛花期處理后第5天、復(fù)水前1天Ψw分別為-10.6Pa和-11.6Pa,較對(duì)照相應(yīng)低89.3%和84.1%;WSD分別為10.7%和18.8%,較對(duì)照相應(yīng)高2.8%和5.6%。盛鈴始絮期脅迫后因不再復(fù)水,主成熟收獲期Ψw一直低于對(duì)照,而WSD高于對(duì)照。此外,復(fù)水后第5天起測(cè)定,所有干旱處理棉葉Ψw和WSD已基本恢復(fù),與對(duì)照相差不大。將Ψw和WSD與土壤含水量進(jìn)行對(duì)比,分析結(jié)果表明,Ψw、WSD與土壤含水量(SMC)呈極顯著相關(guān),回歸關(guān)系分別是:Ψw=-12.4853+0.4612SMC,r=0.671**,WSD=22.8457-0.8838SMC,r=-0.701**。2.4.2對(duì)水分吸收的影響干旱脅迫時(shí),棉葉Tr明顯降低,并隨脅迫加劇而下降。處理后第5天復(fù)水前1天測(cè)定,盛蕾初花期處理的Tr分別為3.9和3.6(H2O)mg·dm-2·s-1,分別為對(duì)照的54.2%和65.5%;盛花期處理Tr分別為5.7和3.6(H2O)mg·dm-2·s-1,相應(yīng)為對(duì)照的67.1%和45.3%。復(fù)水后第5天起測(cè)定,脅迫處理的Tr已基本接近對(duì)照(表2)。作物吸收的大部分水分主要用于蒸騰,以維持一定的葉溫,同時(shí)也促進(jìn)無機(jī)養(yǎng)分的吸收和運(yùn)輸。受旱棉株葉片Tr下降,會(huì)引起葉溫過高,從而導(dǎo)致光合速率下降進(jìn)而影響產(chǎn)量。在新疆棉區(qū),7、8月份是一年中氣溫最高的月分,葉面溫度?？蛇_(dá)到38℃以上,若缺水葉溫可能對(duì)光合作用影響較大。水分脅迫下Tr下降與Ψw降低和WSD增加的趨勢(shì)是一致的,Tr與Ψw和WSD的相關(guān)系數(shù)分別為:0.405*和-0.662**,n=34,P<0.01,均達(dá)到了極顯著的水平。其中Tr與WSD的直線回歸方程為:Tr=8.5012-0.2444WSD,Tr與Ψw的回歸關(guān)系為:Tr=-7.2742+0.2962Ψw。2.5復(fù)水對(duì)葉綠素含量的影響隨干旱時(shí)間延長,棉葉顏色逐漸由綠變灰,生理測(cè)定結(jié)果(表6)表明,葉綠素含量明顯降低,其中處理后第5天盛蕾初花期、盛鈴期和盛鈴始絮期脅迫葉綠素含量分別較對(duì)照減少17.7%、7.4%、和19.3%。復(fù)水后,葉綠素含量回升,表現(xiàn)出較強(qiáng)的恢復(fù)能力。其中盛蕾初花期和盛花期脅迫分別在復(fù)水后第5天(7月12日)和17天(8月19日)起高于對(duì)照,并一直保持到成熟收獲期。盛鈴始絮期脅迫處理因至收獲時(shí)出復(fù)水,葉片衰老加速,至處理后18天(9月9日)葉綠素含量僅為對(duì)照的70.8%。在干旱脅迫下,葉綠素a和b二者反應(yīng)不同,葉綠素a下降幅度更大,葉綠素a/b值下降。復(fù)水后,雖脅迫棉株葉片葉綠素總量超過對(duì)照,但葉綠素a與b比值仍普遍低于對(duì)照。水分脅迫與復(fù)水后葉綠素含量的變化與前文。報(bào)道光合強(qiáng)度變化趨勢(shì)相似,進(jìn)一步說明,干旱導(dǎo)致葉片葉綠體結(jié)構(gòu)破壞和葉綠素含量降低是影響棉花光合作用的主要內(nèi)因。3適時(shí)灌溉、吐絮期補(bǔ)水、排水、蒸騰1)土壤水分與棉株葉片水勢(shì)、水分飽和虧、蒸騰強(qiáng)度、光合作用等關(guān)系密切。研究表明,土壤缺水干旱造成棉株生理脫水,表現(xiàn)在葉水勢(shì)降低,水分飽和虧增加,進(jìn)而影響光合、蒸騰等其它生理代謝活動(dòng)的正常進(jìn)行。由于生理變化在生育中、后期干旱會(huì)使株高降低,果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、鈴數(shù)減少,鈴期變短,脫落數(shù)增加,導(dǎo)致產(chǎn)量下降。通過適時(shí)灌水,吐絮期補(bǔ)水,可明顯改善棉株水分狀況,促進(jìn)根系生長,延緩葉片衰老,提高光能,增加產(chǎn)量。2)由于水分由根從土壤中吸收和從葉片到大氣中釋放是延緩的過程,因此,葉面積與根重比可作為反映棉株水分平衡的重