不同棉花品种基于冠层PAR空间分布的株型特征与生长发育的研究

摘要

棉花（Ghirsutum L.）冠层内光合有效辐射（PAR）的空间分布规律直接反映棉花群体结构和株型特征，并对其生长发育、干物质生产和产量形成产生重要影响。本研究以分别具有紧凑型、稍紧凑型、松散型三种不同株型的10个棉花品种（系）为研究对象，采用空间网格法准确测量棉花不同生育时期冠层PAR空间分布情况，然后利用空间统计学中的半方差函数分析和Kriging内插值法，定性定量分析 PAR在棉花冠层内的空间异质性分布，以此为基础来量化棉花株型结构和 PAR的时空变化特征，同时结合棉花生育期内叶面积指数（LAI）、干物质积累等农艺性状的发展特征和经济产量的调查，探索PAR对棉花生长发育过程和产量形成的影响。
　　试验结果表明，棉花冠层PAR截获率（iPAR）的空间分布在不同株型棉花群体及棉花不同生育时期均有较强的空间异质性，且具有较好的空间连续性和强烈的空间自相关性。半方差函数分析的C/Sill值均大于0.75则证明了iPAR的空间分布异质性的变异来源主要来自于株型影响因素。其变异性程度随着株型由紧凑到松散有升高的趋势，随生育期呈现先升高后下降的趋势。根据半方差函数分析各模型的拟合结果，高斯模型最适合拟合iPAR在冠层空间分布的时空异质性，决定系数（R2）均超过0.94。
　　在棉花冠层中，光照强度由冠层顶部向下逐渐降低，iPAR逐渐升高。棉行中间位置iPAR上升速度较慢，在两侧靠近棉行的位置上升速度比较快，在冠层内大致呈“V”字形分布。对于不同的棉花品种，株型松散型品种上层iPAR增长速度较快，群体光能截获主要集中在冠层中上部；株型稍紧凑的品种，iPAR在冠层内的分布较均匀，在上中下各部位的增长速度差别不大；株型紧凑的品种，有较多的光透过冠层而不能被植株吸收，群体光截获率小于其他品种，iPAR的在冠层内的增长速率最慢。在不同的生育时期，蕾期由于植株较小，棉田未封行，而吐絮期则是由于棉株衰老，叶片干枯脱落，这两个时期群体冠层结构相对较稀疏，iPAR在不同品种冠层内的分布规律差异性不大，但在花铃期，冠层郁闭，不同株型所构成的冠层结构差异最大，导致iPAR空间分布的差异也最明显。
　　株型松散型的品种，在整个生育期内的群体叶面积指数（LAI）较之其他品种均比较大，群体光截获率也较高，生育期长，在整个生育期内能吸收更多的PAR，也能生产和积累更多的干物质，经济产量也比较高。但其光能利用率（RUE）并不是最高的，说明松散型植株更高的干物质生产主要得益于更多的累积光截获量。在整个生育期内，LAI、iPAR均呈先上升后下降的趋势，其变化符合二项式分布，彼此间存在显著正相关的指数关系；干物质积累符合Logisitic曲线，与累积光截获量之间存在显著正相关的线性关系。所有品种LAI、iPAR、群体干物质积累速率最大的时期均出现在盛花期，并且株型紧凑的品种稍早于株型稍紧凑的品种，株型松散型品种出现时间最晚。

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英文缩略表

第一章 引 言

1.1 研究背景

1.2 文献综述

1.3研究目的和意义

第二章 试验内容和研究方法

2.1 试验设计

2.2 调查内容

2.3 数据处理与分析

第三章 株型对PAR空间分布异质性的影响

3.1 不同生育时期iPAR在冠层内的空间相关性分析

3.2 不同生育时期PAR在冠层内的空间分布规律

3.3 讨论与结论

第四章 PAR对棉花生长发育及产量形成的影响

4.1 不同棉花品种生育期及生育时期差异

4.2 LAI及iPAR随生育期发展的变化特征

4.3群体干物质积累规律及产量差异

4.4 不同棉花品种籽棉单产的差异

4.5 讨论与结论

第五章 全文结论

5.1 株型对iPAR在棉花冠层内空间分布的异质性影响

5.2 不同株型棉花品种不同生育期iPAR在冠层内空间分布特征

5.3 PAR对不同棉花品种生长发育的影响

参考文献

致谢

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