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光合作用是影响作物产量形成和水分高效利用的重要生理过程。棉花植株源多库多、源库对应关系复杂,且各源库对水分的敏感性差异极大,导致棉花从单叶光合作用角度一直未能全面阐述个体的水分利用机制,也未能发展出相应的生物节水措施。铃叶系统是棉花产量形成的基本单元,且铃叶系统内主茎叶、果枝叶以及苞叶尽管彼此之间关系复杂,但三者光合作用对棉铃发育均有重要贡献。因此,本研究采用“铃叶系统光合作用”的概念,通过设置不同程度的水分亏缺处理,明确铃叶系统光合性能与该系统铃重的关系,通过分析铃叶系统数量及棉铃空间分布的变化,探寻水分亏缺对棉花铃叶系统光合作用的调节及对源库关系简化的可能性,为新疆膜下滴灌棉花节水高效栽培提供理论依据。1.水分亏缺抑制了棉花植株的茎粗和主茎节间长度,减少了果枝台数和果节数,株高降低,节枝比减小,减少了铃叶系统的数量,棉花株型紧凑,对棉花的产量形成造成相应的影响。在水分亏缺条件下,与果枝叶相比,主茎叶对植株形态的建成及单株结铃数的形成有重要的贡献,表明水分亏缺能优化植株形态、简化棉花源库关系,适度水分亏缺有利于棉铃的正常成熟。2.水分亏缺对棉花铃叶系统光合及叶源和铃库关系有显著的调节作用。水分亏缺程度加剧条件下铃叶系统改变了主茎叶和果枝叶的光合能力,弱化了果枝叶的光合功能,提高了主茎叶对棉铃光合产物的供应。与主茎叶相比,果枝叶光合面积及占铃叶系统的比例和数量随水分亏缺程度的加剧逐渐降低,单铃重显著下降。果枝叶的弱化是棉铃发育对铃叶系统养分的反馈作用,也反映了棉花铃叶系统光合功能的优化是对水分胁迫良好的调节功能。3.水分亏缺显著降低了棉花铃叶系统的干物质积累。其中,随生育进程的推进和水分亏缺程度的加剧,棉花铃叶系统内果枝叶干物质占系统干物质减小的幅度可达51%,而主茎叶干物质占系统干物质增加的幅度为61%,苞叶干物质的降低幅度较大,茎秆和铃壳干物质的变化幅度比较稳定,在棉花发育后期为棉铃的发育提供了养分。4.水分亏缺提高了棉花经济产量的水分利用效率(WUEET)和地上部生物学产量的水分利用效率(WUEBW),在轻度水分亏缺条件下达到最高。在正常灌溉和重度水分亏缺下棉花的WUEET显著减小,与轻度水分亏缺处理相比,正常灌溉下棉株的果枝叶的生长过旺,促进果节分化,产生大量无效的棉铃;而在重度水分亏缺条件下,果枝叶的生长受到抑制,棉铃养分供应不足,棉铃大量脱落,单铃重降低。关注铃叶系统果枝叶的生长,避免水分过度的丧失或营养物质供应不足为提高水分利用效率提供新的思路。