棉花地上部形態(tài)指標與蕾鈴脫落的模擬研究.pdf

1、本文綜合國內(nèi)外關(guān)于棉花地上部形態(tài)發(fā)與蕾鈴脫落的生理生態(tài)研究成果，基于2010-2011年在江蘇南京進行的不同低溫敏感性品種分期播種試驗、棉花花鈴期短期漬水試驗和2009-2011年在江蘇大豐和東臺進行的氮肥試驗、密度試驗與漬水試驗。運用作物模型學(xué)原理和系統(tǒng)分析法，在統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上，綜合量化棉花地上部形態(tài)指標與蕾鈴脫落過程和環(huán)境因子間的動態(tài)關(guān)系?；诶鄯e溫光效應(yīng)(TSE)確定了氮素和漬水對棉花地上部形態(tài)指標與蕾鈴脫落影響模擬，在此基礎(chǔ)上，

2、引入品種遺傳效應(yīng)，以累積生理效應(yīng)(TVE)為發(fā)育尺度構(gòu)建棉花模擬模型，對棉花地上部形態(tài)指標、蕾鈴脫落及葉面積指數(shù)進行預(yù)測，并利用獨立的試驗資料對模型的預(yù)測精度和廣適性進行了檢驗。主要研究結(jié)果如下:
　　1.溫光因子對棉花地上部形態(tài)指標與蕾鈴脫落的影響
　　通過設(shè)置播種期試驗，以綜合了熱效應(yīng)、光合有效輻射效應(yīng)及溫光互作效應(yīng)的累積溫光效應(yīng)(Cumulative thermal and solar radiative effect

3、iveness，TSE)為驅(qū)動變量，定量研究溫光因子對棉花地上部形態(tài)指標與蕾鈴脫落的影響。結(jié)果表明，棉株的株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、成鈴數(shù)隨累積溫光效應(yīng)呈logistic曲線變化，棉蕾數(shù)和幼鈴數(shù)隨累積溫光效應(yīng)呈二次曲線變化;株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)和成鈴數(shù)的最快生長或發(fā)生的終止時段的累積溫光效應(yīng)大致分別為73、80、80、104，最大相對生長或發(fā)生速率出現(xiàn)的累積溫光效應(yīng)大致分別為46、57、65、89，理論最大值大致分別為132cm/株、22個

4、/株、83個/株、25個/株，最大相對發(fā)生或生長速率與最快發(fā)生或生長時段的起始累積溫光效應(yīng)呈正相關(guān);棉蕾和幼鈴的理論最大值大致分別為27和9，出現(xiàn)的累積溫光效應(yīng)大致分別為68和85。
　　2.氮素對棉花地上部形態(tài)指標與蕾鈴脫落影響的模擬
　　通過設(shè)置施氮量試驗，以累積溫光效應(yīng)為驅(qū)動變量，以花鈴期棉株下部果枝對位葉平均氮濃度為氮營養(yǎng)指標，模擬氮營養(yǎng)水平對棉花地上部形態(tài)指標與蕾鈴脫落的動態(tài)影響。結(jié)果表明，棉花下部果枝對位葉氮濃度

5、隨花后天數(shù)呈冪函數(shù)下降趨勢，其平均氮濃度出現(xiàn)的花后天數(shù)占花鈴期總天數(shù)的比值較穩(wěn)定，可作為植株N營養(yǎng)狀態(tài)指標;棉株的株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、成鈴數(shù)隨累積溫光效應(yīng)呈logistic曲線變化，棉蕾數(shù)和幼鈴數(shù)隨TSE呈二次曲線變化，且各擬合方程中的參數(shù)響應(yīng)N處理而變化，與花鈴期棉株下部果枝對位葉平均氮濃度呈二次函數(shù)關(guān)系。利用獨立的試驗資料檢驗，在不同施氮水平下，棉株株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、棉蕾數(shù)、幼鈴數(shù)、成鈴數(shù)和脫落率的RMSE分別平均為3.4cm

6、/株、1.1個/株、2.7個/株、2.4個/株、1.6個/株、1.4個/株和3.5％;在不同種植密度條件下，株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、棉蕾數(shù)、幼鈴數(shù)、成鈴數(shù)和脫落率的RMSE分別平均為7.3cm/株、1.2個/株、3.1個/株、2.4/株、1.7個/株、1.6個/株和4.0％,除株高外，其余指標的模擬值與觀測值也具有較好的吻合度。
　　3.花鈴期短期漬水對棉花地上部形態(tài)指標與蕾鈴脫落影響的模擬
　　棉花花鈴期漬水脅迫是影響棉花生

7、長發(fā)育、地上部形態(tài)發(fā)生與蕾鈴脫落的重要因子。通過設(shè)置花鈴期不同漬水天數(shù)試驗（漬水3天、6天、9天、12天），以累積溫光效應(yīng)為驅(qū)動變量，以棉花功能葉凌晨葉水勢為棉株水分狀態(tài)指標，定量花鈴期漬水脅迫對棉花株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、棉蕾數(shù)、幼鈴數(shù)、成鈴數(shù)和蕾鈴脫落率的動態(tài)影響。結(jié)果表明:隨漬水天數(shù)的增加，漬水結(jié)束當天棉花功能葉凌晨葉水勢呈線性降低，且此時的功能葉凌晨葉水勢與棉花各形態(tài)指標的模型參數(shù)存在定量關(guān)系。不同處理的棉花株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、

8、棉蕾數(shù)、幼鈴數(shù)、成鈴數(shù)和脫落率的RMSE分別平均為2.6cm/株、1.3個/株、2.3個/株、1.9個/株、1.7個/株、2.0個/株和0.05。棉株株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)棉蕾數(shù)、幼鈴數(shù)、成鈴數(shù)和脫落率的模擬值與觀測值具有較好的吻合度，說明模型對漬水導(dǎo)致棉花株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、棉蕾數(shù)、幼鈴數(shù)、成鈴數(shù)和脫落率的動態(tài)變化具有較好的預(yù)測性。
　　4.棉花地上部形態(tài)指標、蕾鈴脫落和葉面積指數(shù)的模擬模型研究
　　基于前三章溫光、氮素、

9、漬水對棉花地上部形態(tài)指標與蕾鈴脫落影響的研究結(jié)果，引入品種遺傳效應(yīng)，以累積生理效應(yīng)(Cumulative physiological、thermal and solar radiative effectiveness，TVE)為驅(qū)動變量，并用于葉面積指數(shù)的模擬，構(gòu)建棉花綜合模擬模型，來模擬不同品種、不同環(huán)境下的棉花株高、果枝數(shù)、果節(jié)數(shù)、棉蕾數(shù)、幼鈴數(shù)、成鈴數(shù)、蕾鈴脫落率和葉面積指數(shù)的動態(tài)變化。通過設(shè)置獨立的試驗對模型進行檢驗。結(jié)果表明，