李操等

摘要：以超高產棉花品種新陸中36號和高產品種新陸中49號為研究對象，分析鈴期新陸中36號與新陸中49號的生物學特性和光合特性的變化情況。結果表明，超高產品種新陸中36號的果枝數(shù)和果枝始節(jié)均低于高產品種新陸中49號，但差異不顯著，而鈴數(shù)則顯著高于新陸中49號。新陸中36號的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Cs）和蒸騰速率（Tr）值大小依次為倒3葉>倒5葉>倒8葉，水分利用率（WUE）大小依次為：倒8葉>倒5葉>倒3葉；新陸中36號和新陸中49號的倒3葉、倒5葉與倒8葉的胞間CO2濃度（Ci）、葉室CO2濃度（SCO2）以及葉片氣孔限制值（Ls）差異不顯著；新陸中36號的Pn和WUE均高于新陸中49號，Tr值和Cs值則低于新陸中49號。

關鍵詞：棉花；超高產；光合特性；鈴期；生物學特性

中圖分類號： S562.01 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）04-0075-03

收稿日期：2013-08-19

基金項目：國家重點基礎研究發(fā)展計劃（編號：2012CB722205）

作者簡介：李操（1986—），女，碩士，研究方向為作物高產、優(yōu)質、抗性性狀的遺傳育種。E-mail：594148174@qq.com。

通信作者：魏亦農，教授。Email：weiyinong@163.com 。棉花是我國最重要的經濟作物，在國民經濟中占有重要的地位[1]。新中國成立以來，我國棉花生產發(fā)展很快。而新疆棉區(qū)經80年代的建設和發(fā)展，已成為優(yōu)質棉和出口棉的主產區(qū)[2]。棉花的生物學產量和經濟學產量主要來源于光合作用[3]，因此，深入研究棉花葉片的光合作用特性對于進一步揭示棉花的生長發(fā)育規(guī)律，指導棉花生產具有重要意義[4]。衡量光合作用能力的大小通常用單位綠葉面積的凈光合速率（Pn）表示，凈光合速率的大小與產量構成有極其密切的關系[3]。提高凈光合效率是棉花增產的主要途徑之一。棉花光合能力高低不僅受品種、器官、葉齡、節(jié)位等內部因素的影響，而且還與外界環(huán)境條件及栽培管理有關[5]。評價品種光合作用強弱，除光合速率、葉面積為參數(shù)外，還應考慮到光合作用對多變環(huán)境因素的反應。近年來，國內外學者對不同條件下不同棉花品種和不同節(jié)位間葉片的光合特性進行了研究[6-19]，考慮到新疆棉區(qū)自然生態(tài)條件與栽培管理模式獨特，所以本研究結合新疆夏季光照充足、高溫炎熱和缺水干旱等特點，對超高產品種新陸中36號盛花期不同葉位間的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Cs）、葉室CO2濃度（SCO2）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）、葉片氣孔限制值（Ls）以及水分利用率（WUE）進行了測定，并以高產品種新陸中49號作為對照，來深入研究超高產棉花品種的光合特性，從而進一步揭示棉花的生長發(fā)育規(guī)律，提高棉花產量。

1材料與方法

1.1材料

本試驗所用棉花品種新陸中36號[20-21]葉片較小、上舉，葉量較少，植株塔形，Ⅱ式果枝，單株成鈴率高，結鈴性強，品質優(yōu)，吐絮集中，為超高產品種。新陸中49號[22]葉片中等大小，株型較緊湊，結鈴性好，桃多桃大，為高產品種，它們均由石河子大學棉花研究所提供。

1.2方法

試驗于2012年在新疆阿拉爾水工團三連進行，供試品種新陸中36號和新陸中49號播種面積均為1 200 hm2，選擇小區(qū)面積為2.4 m×10.0 m，每膜6行，3膜10.0 m。實測新陸中36號的面積，進行3次重復，分別為：1 026.7、8800、9730 hm2。實測新陸中49號的面積，進行3次重復，分別為：9730、1 066.7、1 0200 hm2，田間管理同常規(guī)大田。2012年4月12日播種。測定盛花時期的各項光合參數(shù)。

隨機選擇3個小區(qū)，每個小區(qū)隨機選取10株，分別測定果枝數(shù)、果枝始節(jié)、鈴數(shù)、蕾數(shù)、葉片數(shù)以及葉綠素含量。對于葉片光合參數(shù)測定，采用Li-6400便攜式光合測定儀（美國LI-COR公司產品）分別測定標記棉株的倒3葉、倒5葉和倒8葉的光合參數(shù)[凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Cs）、葉室CO2濃度（SCO2）、胞間CO2濃度（Ci）與蒸騰速率（Tr）]，并按以下公式計算葉片氣孔限制值（Ls）與水分利用率（WUE）：Ls=1-Ci/ SCO2；WUE=Pn/Tr。

2結果與分析

2.1生物學特性

3討論

作物不同品種間的生物學特性存在的差異主要是由于基因型造成的，這種差異不僅反映在同一品種的不同葉位間，并且也體現(xiàn)在不同品種的同一葉位間[23-27]。本研究結果表明，不同品種間或同一品種不同葉片間的生物學特性不僅受品種、器官、葉齡、節(jié)位等內部因素的影響，而且還與外界的環(huán)境條件有著密切的關系，葉片較多、葉綠素含量相對較高的植株，它的光合速率不一定較強。但鈴數(shù)和蕾數(shù)多的植株其光合速率卻越強，總體來說，無論超高產品種還是高產品種葉片光合速率的峰值都在盛花期，這與棉花養(yǎng)分需求最大時期相吻合，隨后光合速率開始下降，超高產品種下降趨勢較平緩，而高產品種下降趨勢較明顯。此外，光合速率也受冠層的影響，一般情況下上層葉的光合速率>中層葉>下層葉。張小彩等[28-32]對棉花的光合特性進行了研究。認為棉花的光合作用隨著天氣的變化會自我調節(jié)，晴天棉花的光合日變化呈單峰和雙峰曲線，單峰的峰值出現(xiàn)在14：00—16：00時，雙峰的第1峰值出現(xiàn)在8：00—10：00時，中午出現(xiàn)低谷；午后 15：00—16：00 時出現(xiàn)第2峰值。在晴轉多云時呈現(xiàn)出多峰曲線，且日出和日落2個階段的光合速率與有效輻射呈極顯著相關。當以植株群體為對象時，其光合作用的日變化呈單峰曲線，則正午表現(xiàn)為最強，且無午休現(xiàn)象，上層葉片的光合速率較高，下層葉片則較低，甚至出現(xiàn)負值。群體的呼吸速率日變化仍呈單峰曲線，并且最大值出現(xiàn)在15：00—16：00。本研究結果表明：上層葉的Pn、Cs、Tr以及WUE均大于中層葉和下層葉。但上層、中層與下層葉的Ci、SCO2和Ls值無顯著差異。超高產品種和高產品種的SCO2、Ci和Cs差異也不顯著，且Pn值與Ls、WUE呈正相關，此結果與齊明芳等的報道[33]有所差異，這可能與棉花本身的特性有關。經過對鈴期棉花光合日變化特性的研究，可以初步明確產量形成期棉花一天中各時段的光合生理特性、干物質積累以及水分蒸騰耗散特性，這對于深入研究棉花午休機理，克服光合產物積累限制的內外因提供基礎，也為進一步挖掘棉花高產潛力提供切入點。

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