超高产棉花品种新陆中36号铃期光合特性

李操等

摘要：以超高产棉花品种新陆中36号和高产品种新陆中49号为研究对象，分析铃期新陆中36号与新陆中49号的生物学特性和光合特性的变化情况。结果表明，超高产品种新陆中36号的果枝数和果枝始节均低于高产品种新陆中49号，但差异不显著，而铃数则显著高于新陆中49号。新陆中36号的净光合速率（Pn）、气孔导度（Cs）和蒸腾速率（Tr）值大小依次为倒3叶>倒5叶>倒8叶，水分利用率（WUE）大小依次为：倒8叶>倒5叶>倒3叶；新陆中36号和新陆中49号的倒3叶、倒5叶与倒8叶的胞间CO2浓度（Ci）、叶室CO2浓度（SCO2）以及叶片气孔限制值（Ls）差异不显著；新陆中36号的Pn和WUE均高于新陆中49号，Tr值和Cs值则低于新陆中49号。

关键词：棉花；超高产；光合特性；铃期；生物学特性

中图分类号： S562.01 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）04-0075-03

收稿日期：2013-08-19

基金项目：国家重点基础研究发展计划（编号：2012CB722205）

作者简介：李操（1986—），女，硕士，研究方向为作物高产、优质、抗性性状的遗传育种。E-mail：594148174@qq.com。

通信作者：魏亦农，教授。Email：weiyinong@163.com 。棉花是我国最重要的经济作物，在国民经济中占有重要的地位[1]。新中国成立以来，我国棉花生产发展很快。而新疆棉区经80年代的建设和发展，已成为优质棉和出口棉的主产区[2]。棉花的生物学产量和经济学产量主要来源于光合作用[3]，因此，深入研究棉花叶片的光合作用特性对于进一步揭示棉花的生长发育规律，指导棉花生产具有重要意义[4]。衡量光合作用能力的大小通常用单位绿叶面积的净光合速率（Pn）表示，净光合速率的大小与产量构成有极其密切的关系[3]。提高净光合效率是棉花增产的主要途径之一。棉花光合能力高低不仅受品种、器官、叶龄、节位等内部因素的影响，而且还与外界环境条件及栽培管理有关[5]。评价品种光合作用强弱，除光合速率、叶面积为参数外，还应考虑到光合作用对多变环境因素的反应。近年来，国内外学者对不同条件下不同棉花品种和不同节位间叶片的光合特性进行了研究[6-19]，考虑到新疆棉区自然生态条件与栽培管理模式独特，所以本研究结合新疆夏季光照充足、高温炎热和缺水干旱等特点，对超高产品种新陆中36号盛花期不同叶位间的净光合速率（Pn）、气孔导度（Cs）、叶室CO2浓度（SCO2）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）、叶片气孔限制值（Ls）以及水分利用率（WUE）进行了测定，并以高产品种新陆中49号作为对照，来深入研究超高产棉花品种的光合特性，从而进一步揭示棉花的生长发育规律，提高棉花产量。

1材料与方法

1.1材料

本试验所用棉花品种新陆中36号[20-21]叶片较小、上举，叶量较少，植株塔形，Ⅱ式果枝，单株成铃率高，结铃性强，品质优，吐絮集中，为超高产品种。新陆中49号[22]叶片中等大小，株型较紧凑，结铃性好，桃多桃大，为高产品种，它们均由石河子大学棉花研究所提供。

1.2方法

试验于2012年在新疆阿拉尔水工团三连进行，供试品种新陆中36号和新陆中49号播种面积均为1 200 hm2，选择小区面积为2.4 m×10.0 m，每膜6行，3膜10.0 m。实测新陆中36号的面积，进行3次重复，分别为：1 026.7、8800、9730 hm2。实测新陆中49号的面积，进行3次重复，分别为：9730、1 066.7、1 0200 hm2，田间管理同常规大田。2012年4月12日播种。测定盛花时期的各项光合参数。

随机选择3个小区，每个小区随机选取10株，分别测定果枝数、果枝始节、铃数、蕾数、叶片数以及叶绿素含量。对于叶片光合参数测定，采用Li-6400便携式光合测定仪（美国LI-COR公司产品）分别测定标记棉株的倒3叶、倒5叶和倒8叶的光合参数[净光合速率（Pn）、气孔导度（Cs）、叶室CO2浓度（SCO2）、胞间CO2浓度（Ci）与蒸腾速率（Tr）]，并按以下公式计算叶片气孔限制值（Ls）与水分利用率（WUE）：Ls=1-Ci/ SCO2；WUE=Pn/Tr。

2结果与分析

2.1生物学特性

3讨论

作物不同品种间的生物学特性存在的差异主要是由于基因型造成的，这种差异不仅反映在同一品种的不同叶位间，并且也体现在不同品种的同一叶位间[23-27]。本研究结果表明，不同品种间或同一品种不同叶片间的生物学特性不仅受品种、器官、叶龄、节位等内部因素的影响，而且还与外界的环境条件有着密切的关系，叶片较多、叶绿素含量相对较高的植株，它的光合速率不一定较强。但铃数和蕾数多的植株其光合速率却越强，总体来说，无论超高产品种还是高产品种叶片光合速率的峰值都在盛花期，这与棉花养分需求最大时期相吻合，随后光合速率开始下降，超高产品种下降趋势较平缓，而高产品种下降趋势较明显。此外，光合速率也受冠层的影响，一般情况下上层叶的光合速率>中层叶>下层叶。张小彩等[28-32]对棉花的光合特性进行了研究。认为棉花的光合作用随着天气的变化会自我调节，晴天棉花的光合日变化呈单峰和双峰曲线，单峰的峰值出现在14：00—16：00时，双峰的第1峰值出现在8：00—10：00时，中午出现低谷；午后 15：00—16：00 时出现第2峰值。在晴转多云时呈现出多峰曲线，且日出和日落2个阶段的光合速率与有效辐射呈极显著相关。当以植株群体为对象时，其光合作用的日变化呈单峰曲线，则正午表现为最强，且无午休现象，上层叶片的光合速率较高，下层叶片则较低，甚至出现负值。群体的呼吸速率日变化仍呈单峰曲线，并且最大值出现在15：00—16：00。本研究结果表明：上层叶的Pn、Cs、Tr以及WUE均大于中层叶和下层叶。但上层、中层与下层叶的Ci、SCO2和Ls值无显著差异。超高产品种和高产品种的SCO2、Ci和Cs差异也不显著，且Pn值与Ls、WUE呈正相关，此结果与齐明芳等的报道[33]有所差异，这可能与棉花本身的特性有关。经过对铃期棉花光合日变化特性的研究，可以初步明确产量形成期棉花一天中各时段的光合生理特性、干物质积累以及水分蒸腾耗散特性，这对于深入研究棉花午休机理，克服光合产物积累限制的内外因提供基础，也为进一步挖掘棉花高产潜力提供切入点。

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