南疆棉花冠层光分布特征的研究进展

2018-03-16李潇周保平刘冠华张婷乐

现代农业科技 2018年3期

李潇周保平刘冠华张婷乐

摘要本文论述了南疆棉花冠层光分布特征的研究发展历史，详细介绍了棉花冠层光分布特征在南疆的研究现状，并且对南疆棉花冠层光分布特征的研究进展进行了阐述，在此基础上对南疆棉花冠层光分布特征的未来研究进行了展望。通过本文的分析，以期可以为南疆棉花的发展研究提供参考。

关键词棉花冠层；光分布特征；发展历史；研究进展；展望

中图分类号 S562 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）03-0007-02

Abstract This paper discussed the development history and research status of the light distribution characteristics of cotton canopy in southern Xinjiang，and the research progress of the light distribution characteristics of cotton canopy in southern Xinjiang was expounded.On this basis，the future research of the light distribution characteristics of cotton canopy in southern Xinjiang was prospected，in order to provide reference for the development of cotton in southern Xinjiang.

Key words cotton canopy；light distribution characteristic；development history；research progress；expectation

1 南疆棉花冠层光分布特征的研究发展历史

新疆是我国最早植棉的地区之一，并且是我国唯一的长绒棉生产基地。因为白叠与帕合他读音的相近，一些历史学家认为同为一词，从字源上来看棉花起源于新疆进而传播到其他各地。据历史记载，新疆的植棉史已经不少于2 000多年。依据史书以及出土的文物来看，从东汉时期开始，南疆的塔里木盆地以及吐鲁番已经开始种植棉花，棉纺织业也早已存在。《梁书·西北诸戎传》称：高昌国......多草木，草实如茧，茧中丝如细纑，名为白叠子，国人多取织以为布，布甚软白，交市用焉。在巴楚县托库孜萨来古城晚唐地层内不仅发现棉布，而且发现了棉籽实物[1]。其籽粒小，纤维短，色黄。据考证，这就是当时种植的一年生草棉（即非洲棉）。

新疆虽有悠久的棉花种植历史，但棉花的生产发展缓慢、一直处于不稳定的状态，直到中华人民共和国成立、改革开放以后才得以迅速发展起来。

1949年新疆只有棉田逾3万hm2，占全国棉花面积的1.2%，总产5 000 t，占全国总产量的1.1%；平均产量150 kg/hm2，低于全国165 kg/hm2的平均水平[2]。新疆有着棉花种植的良好环境条件：年热量富裕、日光充足、气候干燥少水、昼夜温差大、水源灌溉富足。新疆具有种植棉花的先天优势，因为气候的原因，病虫害的种类较少，发病程度低，发病时期短，特别是红铃虫的危害特别小，烂铃很少见，在病虫害的防御和治疗上要节约大量的劳动力成本和药剂成本。新疆种植的棉花吐絮好，絮色白，品级高，常年一、二级棉花在80%以上，受到国内外的一致好评。新疆不仅在种植陆地棉方面占有先天优势，在种植长绒棉的方面也非常好，是我国唯一的长绒棉生产基地。在棉花分类上长绒棉属海岛棉，与陆地棉相比生育期较长，主要表现在开花至吐絮的铃期长达10～20 d，这就导致其需要足够多的光照和温度，刚好新疆的气候符合这一特点，因此在这一方面占据了一定优势。

2 南疆棉花冠层光分布特征技术研究进展

目前，关于植物的冠层光合有效辐射的分布状况研究有很多，其中以禾本科作物、豆科和果树上研究居多，棉花冠层光分布研究较少。

徐丽君等[3]研究表明，苜蓿冠层每天光的入射和投射的规律变化相似，呈现“正弦曲线”的变化；而冠层光的有效辐射具有“多峰”型的规律，全天达到最低值在11：30左右，到14：30左右时数值达到最大。郑健等[4]研究表明，大棚温室内日光的光合速率不会随着光合有效辐射的增加而无限增加；春季、冬季的太阳总辐射量以及光合的有效輻射日变化呈现“单峰”型规律，变化趋势一样。孟军等[5]研究表明，光对冠层内部以及上3叶中光合作用的影响大小是由水稻穗是否弯曲的症状所决定的。

朱相成等[6]研究表明，栽插密度的大小和施氮量的多少直接影响着水稻冠层的PAR传输，并且生育时间上存在明显的变化规律。陈雨海等[7]研究表明，小麦PAR的分布与植株的分布和密度的大小有紧密联系。刘铭源等[8]研究表明，在夏玉米的冠层当中LAI的多少影响着FPAR的分布，在冠层上部FPAR随LAI的增大而增大，在冠层下部却恰好相反。杨吉顺等[9]研究表明，在夏玉米的研究当中，随着种植密度的增加，产生的籽粒、光合有效辐射上层的截获率、干物质的积累都会随之提高，而叶片当中的叶绿素含量、光合有效辐射下层截获率则会降低。李生秀等[10]研究表明，大豆群体植株在透光性和叶片面积分布上的改善与密度有很大关系，窄行密植的方法取得了很好的效果。薄翠萍等[11]研究表明，轮台地区的小白杏在盛果期时，冠层内部的有效光合辐射强度上层最高，下层最低，中内膛有交错，光合强度有随时节变化的规律。

在棉花冠层研究领域，冯国艺等[12]研究表明，新疆超高产棉花在盛花期和盛铃后期时，冠层上、中、下层当中吸收光合有效辐射效率的比例为2∶2∶1，分布均匀，在叶片光照良好的情况下，群体光合效率的差异微小。王春艳等[13]研究表明，棉花的年总受光量对于棉花植株的生长速度、棉铃生长的效率以及籽棉的产量有着明显的正相关关系；叶面的净通化速率方面与单位叶面积收光量有着明显的正相关关系。杜明伟等[14]研究表明，在杂交棉的棉铃干物质空间分布里面与其叶片当中的分布及光合有效分布、冠层光合分布的比例相似度很高。

3 南疆棉花冠层光分布特征技术的未来展望

在新疆的经济作物当中棉花占有重要的地位，在棉花的种植过程中，由于品系的选择不同以及品种的特征特效上的差异，不同栽培管理措施的实施，往往会导致棉花最终效益的巨大差距。

不同品种（系）的棉花，光在其冠层内部的分布也不相同，进而会导致冠层内部叶子的寿命和光合作用的差异，光合作用的不同，棉花内部干物质的积累也会相对存在差异进而导致最终产量的不同。因此，在解决棉花冠层特征矛盾时，如何形成最合理有效的受光冠层结构，有着重要的研究意义。根据棉花冠层结构的不同，如何提高棉花叶片的截光能力、提高光能的有效利用率，对于精准、快捷、无损伤地简化诊断栽培模式下的棉花种植生长和精确管理、有效增加棉花的产量具有重要指导作用。

随着科技进一步的发展，关于棉花冠层光分布特征的研究必将给我国南疆棉业的发展带来难得的机遇，未来必将促进我国新疆棉业生产高效化与管理专业化的革命性转变，对棉花资源和劳动生产率方面的改善和提高起到至关重要的作用，使南疆棉业走上稳产、高产、低耗、高效的可持续发展道路。近年来，新疆结合当地气候特点和先进科技的优势，生产出了天然的彩色棉，在国际市场上售价已经达到4 000美元/t，展示出良好的发展前景，对于棉农的生产发展具有很大的积极作用。长此以往，必将带动南疆的经济走向繁荣富强的道路。

4 参考文献

[1] 汪若海.新疆古代植棉历史点滴[J].新疆农业科学，1981（3）：16-17.

[2] 王荣栋，尹金章.作物栽培学[M].乌鲁木齐：新疆科技卫生出版社，1997：12-23.

[3] 徐丽君，唐华俊，张宏斌，等.苜蓿草地FPAR时间变化规律研究[J].草业科学，2011，28（4）：562-566.

[4] 郑健，蔡焕杰，王健，等.日光温室内光合有效辐射基本特征分析[J].农业机械学报，2009，40（12）：164-168.

[5] 孟军，陈温福.不同穗型水稻群体垂直入射光分布及其对光合作用的影响[J].沈阳农业大学学报，2005，36（1）：9-13.

[6] 朱相成，湯亮，张文宇，等.不同品种和栽培条件下水稻冠层光合有效辐射传输特征[J].中国农业科学，2012，45（1）：34-43.

[7] 陈雨海，余松烈，于振文.小麦生长后期群体光截获量及其分布与产量的关系[J].作物学报，2003，29（5）：730-734.

[8] 刘馆源，黄文江，任华忠，等.夏玉米冠层光合有效辐射垂直分布模型[J].农业工程学报，2011，27（9）：115-121.

[9] 杨吉顺，高辉远，刘鹏，等.种植密度和行距配置对超高产夏玉米群体光合特性的影响[J].作物学报，2010，36（7）：126-133.

[10] 李生秀，魏建军，刘建国，等.窄行密植对大豆群体冠层结构及光分布的影响[J].新疆农业科学，2005，42（6）：412-414.

[11] 薄翠萍，潘存德，王振锡，等.轮台白杏开心形树形冠内光分布特征[J].新疆农业科学，2011，48（3）：399-404.