揭膜对陆地棉根际温度、各器官干物质积累和产量、品质的影响

揭膜对陆地棉根际温度、各器官干物质积累和产量、品质的影响 揭膜对陆地棉根际温度、各器官干物质积累 和产量、品质的影响 棉花CoRonScience2011,23(2):172,l77 揭膜对陆地棉根际温度,各器官干物质积累和产量,品质的影响 宿俊吉,邓福军,林海,宁新柱,陈红,李吉莲,刘萍 (新疆农垦科学院棉花研究所,新疆石河子832000) 摘要:试验以2个陆地棉(GossypiumhirsutumL.)品种新陆早4O号和新陆早45号为材料,研究了适时揭膜方 式对陆地棉根际温度,蕾铃数,根,茎,叶,蕾铃干物质积累和产量品质性状的影响.结果表明:与全生育期覆膜 相比,两陆地棉品种适时揭膜的根层5,10,15cm处根际温度均低于全生育期覆膜(6月下旬除外),平均低 O.48?;揭膜蕾铃数目及根,茎,叶,蕾铃干重前期小于全生育期覆膜,而后期大于全生育期覆膜:揭膜的产量, 单株结铃数,铃重,衣分,始节位高,麦克隆值和伸长率均高于全生育期覆膜,株高,纤维上半部平均长度,断裂 比强度,均低于全生育期覆膜,其中小区产量,单株结铃数,纤维上半部平均长度,断裂比强度4个指标达到了 显着水平.试验结果表明,揭膜相对于全生育期覆膜而言,前期发育较慢,而后期发育较快.因此,揭膜对延缓 地膜棉早衰和增产具有重要作用. 关键词:陆地棉;根际温度;揭膜:干物质积累 中圈分类号:$562.048文献标识码:A 文章编号:1002—7807(2011)o20172—06 EffectsofUncoveringPlasticF-lm013RhizosphereTemperature,DryMatterAccumula- tionofOrgans,YieldandFiberQualityofUplandCotton suJun-ji,DENGFu-jun,L1NHai,NINGXin—zhu,CHENHong,LIJi—lian, LIUPing (CottonResearchInstitute,XinjiangAcademyofAgriculturalandReclamationScience,Shihezi,Xinjiang832000,China) Abstract:Withtwouplandcotton(GossypiumhirsutumL.)cultivarsXinluzao40andXinluzao45asmaterials,thedifferencesbe- tweenthetreatmentsofuncoveringplasticfilm(UPF)andmulchingplasticfilm(MPF)onseveralcharacters,suchasrhizosphere temperature,drymatteraccumulation(includingroots,stems,leaves,budsandbolls),yield,andfiberqualitywerecompared.The resultsshowedthattherhizospheretemperaturesofUPFwerelowerthanthatofMPFattherootdepthof5cm,10cmand15cm separately,exceptthelastten—daysofJune,andtheaveragetemperatureinth ewholegrowthstagewaslowerthanthatofMPF by0.48?.SomecharactersofUPFwerehigherthanthatofMPF,includingyie ld,bollnumbersperplant,singlebollwei曲t,lint percentage,firstfruitnode,fibermicronaireandelongationrate,respectively,whileotheroftheformer?Scharacterswerelower thanthoseofthelater,suchasfiberlength,s~engthandplantheight.Andsomeofthosecharacters?differencesbetweenthetwo treatmentswereatsignificantlevel,suchasyield,bollnumbersperplant,fiberlengthandfiberstrength.Theresultssuggested thattheUPF?SupgrowthwasslowerthantheMPF?Satthebeginningofgrowthstage.butfasterthanthelateratthelastof growthstage.UPFisaveryimportantandusefulmethodformulchedcoRontodelayprematuresenilityandtoincreaseyield. Keywords:uplandcotton;rhizospheretemperature;uncoveringplasticfilm;drymaReraccumulation 新疆是我最大的优质商品棉生产基地.棉花 种植面积达120万hm,占新疆总耕地面积的1/3 [“ .20世纪90年代以来,随着地膜覆盖和膜下滴 灌技术的大力推广,新疆棉花单产,总产和纤维 品质在全国一直名列前茅,棉花以色泽洁白,纺 纱品质较好而深受纺织企业及消费者青睐.但由 于棉花种植面积不断扩大,地膜长时间覆盖.加 之连作年限增长,造成了土壤肥力下降.病虫害 加重,早衰棉田比例增加,成为制约棉花综合经 济效益提高的重要因素. 收稿日期:2010-09—26作者简介:宿俊吉(1980一),男,硕士,Xjnl(ysujj1980@sina.com;通讯作者,Dengf.j@sohu.com 基金项目:农业部公益性行业(农业)科研专项(nyhyzx07-005);新疆农垦科学院引导计划项目(YYD2010.6);新疆农垦科 学院青年基金项目(YQJ2009—06 CottonScience 2期宿俊吉等:揭膜对陆地棉根际温度,各器官干物质积累和产量,品质的影响173 新疆棉区春末夏初气温偏低.通过覆盖地膜 可提高地温,增加土壤保水保肥性能.前期覆膜 不仅有利于促进根系早期生长,增加根长,根数 和根重,改善根系在土壤中的分布,而且还能增 加根系活性和吸收能力[2-3].但近年来的生产实践 证明全生育期覆盖地膜会导致棉株生育后期侧 根量偏少,根层浮浅,难以吸收充足的养分,且中 后期土壤温度偏高,加快了棉株的早衰. 吕丽红等_4l对小麦研究发现:适时揭膜能够 改善光合产物分配,促进根系生长下扎,维持生 长后期活性:全程覆膜处理的表层和中层土壤中 根系生物量显着低于其它处理,原因在于后期覆 膜使土壤温度急剧升高,造成根系大量死亡和活 性下降.因此,及时揭膜有利于作物生长后期的 根冠比保持在较高水平,而全程覆膜对维持作物 生长后期较高的根冠比不利.本研究以新审定的 2个陆地棉品种为试验材料,在新疆膜下滴灌条 件下.比较适时揭膜和全生育期覆膜两种条件下 陆地棉性状的变化差异,研究揭膜对陆地棉根际 温度,各器官干物质积累和产量,纤维品质性状 的影响.探索延缓陆地棉因全程覆膜而引起早衰 的有效方法.以期为新疆棉花的高效生产提供理 论和技术支撑. 1材料和方法 1试验材料 供试品种为本研究室选育的陆地棉品种新 陆早40号和45号. 1.2试验设计 试验于2008年和2009年分别在新疆农业 科学院包头湖农场试验基地和新疆建设兵团农 二师30团试验站棉田进行.采用地膜覆盖和膜 下滴灌技术.栽培管理同当地高产田. 种植方式采用机械平作覆膜的方式,播幅为 4.5m(3膜),每膜种4行棉花,行距45cm,株距 10cm.试验设适时(6月8日)揭膜(Uncovering plasticfilm,简称UPF)和全生育期覆膜(Mulching plasticfilm,简称MPF)2个处理,3次重复,随机 区组排列,小区面积为15m. 1.3试验方法 1-3.1陆地棉根层温度的测量.试验在新陆早45 号试验田进行.UPF和MPF2处理各埋设一套fH{ 管地温计,埋设位置分别为滴头正下方距地表 5,10,15cm处,从6月11日,8月20日,每天 8:00,14:00,20:00各观测一次,并作详细记录,以 10d为单位,以早中晚温度计算平均温度. 32不同时期陆地棉蕾铃数B的调查在每个 区组内各取有代表性的10株棉花(用红线标 记),于棉花生育期的各个时期进行调查,即在盛 蕾期,盛花期,盛铃期,吐絮期分别调查UPF和 MPF2种条件下的蕾,铃分布情况. 1-3-3根,茎,叶,蕾铃各个器宫于物质积累的测 定.在棉花盛花期,盛铃期,吐絮期分别测定UPF 和MPF2种方式下各个器官的生物量.用电子天 平分别测量根,茎,叶,蕾铃的鲜物质,然后在烘 箱中115qC温度下杀青15min,调节烘箱至80? 烘烤24h后.再测量根,茎,叶,蕾铃的干物质重. 1.3.4主要性状指标的查与检测.吐絮期测量 株高,始节位,单株总铃数,以小区为单位分别收 获并收取考种铃,称重计产,然后在实验室测量 铃重,衣分.取棉样并送农业部棉花品质监督检 验测试中心对纤维品质进行检测,测定纤维上半 部平均长度,整齐度指数,断裂比强度,麦克隆 值,生长率等指标. 1.3.5数据_处理与分析.利用DPSV9.01,EX— CEL2003等软件进行数据分析,绘制图表. 2结果与分析 2.1适时揭膜对陆地棉根际温度的影响 适时揭膜(UPF)可以降低棉花根层土壤的的 温度.除6月下旬以外.其它根层土壤温度均降 低,平均降幅为0.48?.尤其在6月中旬揭膜初 期,相对于MPF(对照),UPF的根际温度降低 1.372种处理方式下根层10cm处温度最高, 其次是5cm,根层15cm处温度最低(表1). 棉花生长早期(6月中旬),MPF的根际温度 显着高于UPF的根际温度及地表气温.此后,随 着地表气温迅速升高,6月下旬UPF根际温度略 高于MPF.其中UPF10cm处的根际温度明显高 于MPF.原因可能是该时期气温迅速升高,棉花 植株营养体较小,叶片少且叶面积小,极易透光 透气,UPF土壤水分损失比MPF快,使得揭膜棉 174棉花23卷 的根际温度迅速升高且高于覆膜棉;初花期到盛 铃期(7月上旬,8月上旬),随着气温总体呈上 升趋势,地表水分蒸发量加大,水分蒸发吸热导 致地表降温,再加上对照覆膜的保温保水功能还 在发挥作用.从而引起UPF根际温度的降温幅度 逐渐递增大:盛铃期(8月上旬,8月中旬),由于 田问植株已封行,地表获得的辐射热量迅速减 少,这对MPF的影响最明显,MPF降温速度比 uPF迅速.而uPF降温缓慢,可能是因为UPF表 层温度随着封行使地表降低,导致水分散失量减 少,吸热也减少,最终降幅逐递减小.同时,从 MPF的表现可以看出,此时地膜保温作用几乎接 A口揭膜UPF口覆膜M 重 :刚.兰士. F 盛蕾期盛花期盛铃期吐絮期 BudingFloweringBoilingBoll—opening 生育期Growthstage 口隅膜UPF口覆膜MlC „一? „. 圉.?…. F 盛蕾期盛花期盛铃期吐絮期 BudingFloweringBoilingBoll—opening 生育期Growthstage 2.2适时揭膜(UPF)对不同生育时期蕾铃数目 变化的影响 如图1所示.在UPF和MPF下,新陆早40 号和新陆早45号2个品种不同生育时期棉蕾均 呈现先增加后降低的趋势,而棉铃均呈现递增的 趋势.对上述2个处理陆地棉的蕾铃数进行比 较,发现盛蕾期,盛花期uPF小于MPF,而盛铃期, 吐絮期UPF大于MPF.吐絮期新陆早40号IJ】)F 和MPF的单株成铃数分别达到了9.35和8.75 个.新陆早45号UPF和MPF的单株成铃数分别 是l0.45和9.14个.结果表明:2个品种揭膜后棉 花蕾铃前期发育较慢,而后期发育较快.由此可见, uPF有利于延缓棉株的早衰,对获得高产有利. 一 B口揭膜UPF口覆犋AlPF .酮.盛蕾期盛花期盛铃期吐絮期 opening BudingFloweringBoilingBoll— 生育期Growthstage 『D口揭膜uPF口覆膜MPF一 盛蕾期盛花期盛铃期吐絮期 BudingFloweringBoilingBoll—opening 生育期Growthstage A)和B)分别代表新陆早40号蕾铃数目变化;c)和D)分别代表新陆早45号蕾铃数目变化. A)andB)representschangeofthenumbersofbudandbollinuplandcoaonculti varXinluzao40,respectively;C)andD) representschangeofthenumbersofbudandbollinuplandco~oncultivarXinl uzao45,respectively. 图1陆地棉在揭膜(UPF)与覆膜fMPF1下不同生育时期营铃数目变化 Fig.1ChangeofnumbersofbudandbollatdifferentgrowthstagesbyUPFand MPF O987654321O luA1IITlII一_I.? 纂骧 864208642O }ll o F<?一_I0_【IITI1I勺j?丧枢罐 .L 2O86420 luBI4矗口吕芦1I一一0? 骧 8642O8642O 口时_I.I.._【IITI? 舢婆 CottonNcience 2期宿俊吉等:揭膜对陆地棉根际温度,各器官干物质积累和产量,品 质的影响175 2.3适时揭膜(UPF)对不同生育时期各个器官 干物质积累的影响 各器官的干物质重测量结果(2008和2009 年2年平均)发现,UPF和MPF陆地棉两品种的 根,茎,叶,蕾铃均呈现递增趋势,其中蕾铃增幅 最大.相比较而言.两品种根和叶的干重盛花期 UPF均低于MPF,而盛铃期和吐絮期UPF均高 于MPF;两品种茎的干重盛花期,盛铃期UPF均 蜓 H. 峰 H- 1】茁=] 蜓 H? 8O 60 40 20 O0 80 60 40 20 O 80 60 40 20 O0 80 60 40 2O O 80 60 40 20 O0 80 60 40 2O O 180 l6O l40 l20 1O0 8O 60 40 20 O 盛花期捕铃期吐絮期 opening FloweringBoilingBoll— 生育期Growthstage 盛花期盛铃期 FloweringBolling 生育期Growth 吐絮期 Boll—opening stage 盛花期盛铃期吐絮期 HoweringBoilingBoll—opening 生育期Growthstage 盛花期盛铃期吐絮期 FloweringBollingBoll—opening 生育期Growthstage 低于MPF,而到了吐絮期UPF高于MPF:两品种 蕾铃干重盛花期UPF均低于MPF,盛铃期UPF 和MPF基本相当,吐絮期UPF高于MPF(图2). 从根,茎,叶,蕾铃干物质积累同样发现揭膜处理 使陆地棉的根,茎,叶,蕾铃各个器官前期发育减 慢,后期发育迅速.从总体上看,uPF有利于延缓 棉株的衰老,对后期根,茎,叶,蕾铃快速生长具 有重要作用. 1}母l】 蜓 L上一 1j甚=】 蟛 H- 11母1】 峰 H- 蜓 80 60 40 20 00 80 60 40 20 O 18O 160 140 120 100 8O 60 40 20 0 18O 160 140 120 100 80 60 40 20 0 8O 60 40 20 00 80 60 40 20 O 盛花期 Flowering 盛铃期吐絮期 BollingBoll—opening 生育期Growthstage 盛花期盛铃期吐絮期 FloweringBollingBoll—opening 生育期Growthstage 盛花期盛铃期吐絮期 FloweringBollingBoll—opening 牛育期Growthstage :D” 一口覆膜MPF 一 —一 一翮. 盛花期盛铃期吐絮期 opening FloweringBoilingBoll— 生育期Growthstage a),b),C),d)分别表示新陆早40号的根,茎,叶,蕾铃的干物质重;A),B),C),D)分别表示新陆早45号的根,茎,叶, 蕾铃的干物质重. a),b),C)andd)r印resentsdrymatterweightofroots,stems,leafs,budsandbollsofXinluzao40,res pectively;A),B),C) andD)representsdrymatterweightofroots,stems,leaves,budsandbollsofXi nluzao45,repectively. 图2UPF与MPF在陆地棉盛花期,盛铃期,吐絮期各个器官干物质重的变化 Fig.2ChangeofdrymatterweightofeachorganbyUPFandMPFduringtheflo wering,boll—settingandboll— openingperiodinuplandcotton 2.4UPF与MPF在产量品质性状方面的差异 2.4.1主要性状比较.由表2可知,UPF条件下2 品种的株高低于MPF,而小区产量,单株结铃 数,铃重,衣分,始节位高均高于MPF.果枝数和 ?\lq??矗=?星AJ0 0;矗#吕AJ0 Q?矗#?gQ .事吕.I盆 ?甚?暑.I臼 0事』a#?目_able2ComparionofyieldandyieldcomponentsforUPFandMPFinuplandcot ton 注:”„为达显着差异水平,Fl司. Notes:”“aresignificantlydifferent;Sameasbelow. 2.4.2陆地棉纤维品质主要性状的比较.与MPF重要指标有所降低.T测验结果显示,UPF2品 相比较.新陆早40,45号的纤维上半部平均长度种的纤维上半部平均长度,断裂比强度显着低于 缩短,断裂比强度减弱,麦克隆值和伸长率增大.MPF的水平(表3). 总体来讲,IJ】)F相对于MPF陆地棉纤维品质的. 表3陆地棉揭膜与全生育期覆膜纤维品质性状的比较 Table3ComparionoffiberqualitiesforUPFandMPFinuplandcotton 3讨论 3.1适时揭膜能增加作物根系的透气性和活性. 有利于棉花后期生长发育 一 般情况下,温度越高,气孔张开越大,但是 当温度增加超过一定的范围后将导致植株气孔 关闭,净光合效率下降;根际温度高可能直接抑 制与根生长有关的酶而抑制根生长,也可能导致 根呼吸消耗增多.根生长可利用底物不足,生长 减慢_5:另有研究证明,地膜棉在生育前期将深层 土壤水分提早利用.由于深层土壤水分含量少, 从而影响了主根下扎生长【6J.本研究于6月上旬 在新疆膜下滴灌棉田进行揭膜试验.结果发现. 揭膜后期土壤表层温度平均下降0.48(见图 1),陆地棉蕾铃数目及根,茎,叶,蕾铃干重均前 期发育较慢,后期发育较快,说明适时揭膜能够 延缓棉花早衰.原因是全程覆膜使土壤温度较 高.可能造成了根系的大量死亡和根系活性下 降,土壤透气不良,根系呼吸受阻,极易引起蕾铃 脱落.相反,适时揭膜不仅有利于作物根系生长, 而且也能够增加根系的透气性和活性.对棉花后 期的生长发育有利. 3.2适时揭膜能增加棉花产量.但对纤维品质性 状有所影响 地膜覆盖的增产机制首先在于改善了土壤 生态环境,即水,热状况,进而活化了土壤养分, 使养分有效性和水分利用效率得以提高.但已有 的生产实践表明,地膜覆盖有时因作物生长前期 土壤水分和养分消耗严重,后期会出现严重的脱 水,脱肥现象,从而导致减产啊.郭大勇等【7J研究发 现,在春小麦生长中期,适时揭膜能够显着增加 有效分蘖数,提高后期结实穗数.延长成熟期,有 利于作物形成大粒,提高千粒重.肖光顺等【8】研究 发现,北疆膜下滴灌早熟棉田适时揭膜不影响产 量,还可回收旧膜,有利于环境保护.本研究发 CottonNcience 2期宿俊吉等:揭膜埘陆地棉根际温度各器官干物质积累和产量,品 质的影响177 现,在光温条件更为丰富的南疆,膜下滴灌棉田 适时揭膜能使陆地棉产量提高.通过分析可知, 产量的提高主要是依靠单株结铃数的增加来实 现的,其次是铃重和衣分.同时发现揭膜相对于 覆膜陆地棉纤维品质的重要指标有所降低,如上 半部平均长度,断裂比强度等.出现这种情况的 原因可能是揭膜相对于覆膜棉田土壤含水量较 低.水分胁迫影响了棉纤维的形成.因此,后期适 当滴灌补水可能是防止揭膜棉纤维品质下降的 有效方法.但影响棉纤维品质降低的准确原因仍 需要进一步研究. 3_3适时揭膜能够抑制地膜棉的早衰 众多的研究证明,烤烟旺长期揭膜培土处理 具有前期地温较高,中后期地温较低的特点,且 该处理烟叶叶绿素含量,蔗糖转化酶(INV),硝酸 还原酶(NR)和过氧化物酶(POD)活性较高,而丙 二醛(MDA)含量较低,其烤后烟叶的产量,产值 和上等炯比例等经济性状也均高于全程地膜覆 盖”本实验发现,6月上旬对陆地棉进行揭膜 处理,其棉花根际温度也具有前期地温较高,中 后期地温较低的特点;蕾铃数目及根,茎,叶,蕾 铃干重均在揭膜初期(6月上旬,7月上旬)发育 较慢.7月上旬以后发育较快,吐絮期表现为青 枝绿叶吐白絮.因此,揭膜能够在一定程度上抑 制地膜棉早衰.有关揭膜后陆地棉叶片中叶绿 素,可溶性蛋白含量和过氧化物酶(POD)活性及 丙二醛(MDA)含量变化的情况,仍需进一步研究. 参考文献 [1]刘晏良.棉花发展战略研究【I咽.北京:中国统计版社,2006. 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