基于超高产的新疆棉花成铃规律及调控机制研究

Xinjiang produces 60% of the total cotton yields in China. Developing resource advanage potentials and increasing large-scale cotton yields in Xinjiang are crucial to protect the safe and sustainable production of cotton. Cotton buds and bolls contribute to fiber quality. Cotton output is usually increased by increasing the number of buds and bolls per unit area. The growths of leaves, buds, and bolls at different stem nodes follow a strict time order and demostrate complicated intrinsic substance allocation and transportations. However, few studied analyzed the space-time distribution and intrinsic relationships of “leaf-bud”and “leaf-boll”. In addition, regulation indices and technologies to increase boll number remain unavailable. This study aimed to observe the dynamic changes during the collective bud and boll formation of ultra-high-yield cotton. It also aimed to elucidate the formation and time-space distribution pattern of bud and bolls. The correlation of the number of buds and bolls at different stem nodes with group structure during flowering and bolling stages, leaf morphology of different nodes, photosynthetic characteristics, and substance accumulation and transportation was discussed. Regulation indices and technologies to increase boll number were also explored. This study may serve as a theoretical basis for realizing the large-scale unltra-high yield of cotton in Xinjiang.

新疆棉花产量已超过我国棉花总产的60%以上，充分挖掘新疆资源优势潜力，大面积提高棉花单产确保总产，对保障我国棉花安全和可持续生产具有重要意义。棉花蕾、铃是产量和纤维品质形成的基础，在适宜的密度下，如何提高单位面积蕾数、铃数，是进一步提高棉花产量的主要途径。因主茎不同节位叶、蕾、铃的生长存在严格时间顺序及内在复杂的物质分配及转运关系，有关“叶-蕾”和“叶-铃”时空分布及其内在关系的研究较少，相关增铃调控指标和技术尚不明确。本项目拟系统观察超高产棉花群体现蕾、结铃的动态变化，以揭示其蕾、铃形成过程及时空分布规律；探明主茎各节上的蕾、铃数与开花结铃期间群体结构、各节上的叶片形态、光合特性以及物质积累和运转等的相互关系；探寻有效的增铃途径，确定相关群体形态和生理调控指标和调控技术，为新疆棉花实现大面积超高产提供理论依据。

新疆棉花栽培以依靠群体优势获得高产，探索高密度下的增铃数增铃重途径和调控技术，对于丰富棉花超高产理论，大面积提高棉花产量具有十分重要的意义。本项目针对新疆棉区丰富的光热气候资源特点，立足膜下滴灌植棉的技术优势，从棉花成铃特性入手，在定向培育超高产棉田的基础上，系统开展了不同种植模式下棉花超高产群体的蕾铃形成过程及其时空分布、滴水量和氮肥运筹对高产棉花群体质量及产量影响的研究工作。取得的重要结果有：（1）阐明了不同种植模式下超高产棉花群体的蕾铃形成规律，提出在保持较高群体生长速率的前提下，促进光合产物高效的向生殖器官输送，通过增加上层和外围成铃比例、提高单株结铃数，是实现棉花高产超高产的根本原因。（2）解析了滴水量对高产棉花群体质量及产量的调控机理，建议在等行距密植条件下选用抗旱性强的棉花品种，控制滴水量在3900-4800 m3•hm-2，有利于保持较高的群体生长率和棉铃生长率，促进光合产物向棉铃的分配与运输，从而提高水分利用率。（3）揭示了氮肥运筹对高产棉花群体物质生产特征的调控效应，认为在中等施氮总量（240 kg•hm-2）下，蕾期氮肥后移至盛铃后期可以抑制营养器官的旺长和促进生殖器官的生长以及库容的扩大，使同化物在棉铃中集中、迅速积累，最终提高籽棉产量和氮肥偏生产力。项目在系统研究的基础上，建立了塑造大容量成铃的理想株型为目标，通过综合集成棉花新品种及其配套栽培技术措施，建成了棉花超高产成铃特性调控技术，提高绿洲棉田光热资源生产力，实现棉花高产高效。项目共发表文章5篇，其中SCI刊物1篇；授权专利1项、计算机软件著作权1项；培养研究生2名。