施氮量對(duì)長(zhǎng)江流域?yàn)I海鹽土棉花氮素吸收利用的影響

鄒芳剛， 郭文琦， 王友華， 趙文青， 周治國(guó)*

(1南京農(nóng)業(yè)大學(xué), 農(nóng)業(yè)部作物生理生態(tài)與生產(chǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210095; 2江蘇省種子管理站，江蘇南京 210036)

施氮量對(duì)長(zhǎng)江流域?yàn)I海鹽土棉花氮素吸收利用的影響

鄒芳剛1,2， 郭文琦1， 王友華1， 趙文青1， 周治國(guó)1*

(1南京農(nóng)業(yè)大學(xué), 農(nóng)業(yè)部作物生理生態(tài)與生產(chǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210095; 2江蘇省種子管理站，江蘇南京 210036)

【目的】長(zhǎng)江流域下游棉區(qū)棉花種植逐漸向沿海地區(qū)集中，但該地區(qū)棉花生產(chǎn)中氮肥運(yùn)籌不合理問(wèn)題突出，本研究旨在揭示長(zhǎng)江流域?yàn)I海鹽土棉花氮素吸收利用對(duì)施氮量的響應(yīng)特征，以期為該區(qū)棉花的合理氮肥運(yùn)籌提供理論依據(jù)?！痉椒ā?010年和2012年在江蘇省大豐市稻麥原種場(chǎng)(33.2°N，120.5°E)濱海鹽土棉田，以湘雜棉8號(hào)棉花品種為材料，設(shè)置施氮(N)量0、150、300、375、450、600 kg/hm2試驗(yàn)，研究了長(zhǎng)江流域下游濱海鹽土條件下，施氮量對(duì)棉花產(chǎn)量、不同空間部位生物量和氮素累積分配特征以及氮素利用的影響?！窘Y(jié)果】隨施氮量的增加，棉花皮棉產(chǎn)量和氮肥表觀利用率均呈先升高后降低的趨勢(shì)，并在301～374 kg/hm2施氮量范圍內(nèi)，皮棉產(chǎn)量和氮素表觀利用率達(dá)到最高，氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮素生產(chǎn)效率則隨施氮量的增加呈降低趨勢(shì)。施氮量通過(guò)調(diào)控棉花不同果枝部位氮含量和氮累積量的動(dòng)態(tài)特征影響氮素和生物量的累積轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而影響棉花產(chǎn)量。適宜施氮量(301～374 kg/hm2)下，棉株各部位氮素含量和氮素累積動(dòng)態(tài)特征參數(shù)比較協(xié)調(diào)，有利于光合產(chǎn)物向生殖器官的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而提高產(chǎn)量；過(guò)量施氮增加了棉株各部位氮素含量，棉株下部氮素累積速率加快，氮素快速累積期持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，棉株中部氮素快速累積期持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，棉株中下部的光合產(chǎn)物以及氮素向生殖器官的分配減少，吐絮期氮素的吸收比例和累積量增大，產(chǎn)量降低；施氮不足則降低了棉株各部位氮含量，加快了各部位氮素含量的降低，減少了氮素累積量，降低了棉株生物量和皮棉產(chǎn)量?！窘Y(jié)論】在長(zhǎng)江流域?yàn)I海鹽土地區(qū)，棉花生產(chǎn)的推薦施氮量為301～374 kg/hm2，該施氮量下棉花產(chǎn)量和氮肥表觀利用率相對(duì)較高。超過(guò)該適宜施氮量，棉花產(chǎn)量降低歸因于棉株中下部光合產(chǎn)物和氮素向生殖器官的轉(zhuǎn)運(yùn)受到抑制，并且增加了生育后期氮素的吸收比例和累積量，棉花貪青晚熟。低于該施氮量則由于氮素供應(yīng)不足，氮累積量和生物量減少，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

棉花； 濱海鹽土； 施氮量； 氮素吸收利用

氮素是棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的主要調(diào)控措施[1-3]。沿海棉區(qū)由于受土壤鹽分的影響，棉花對(duì)養(yǎng)分的吸收利用受到不同程度抑制，肥料的增產(chǎn)效用也與正常土壤存在較大差異[4-5]，由于長(zhǎng)江流域沿海棉區(qū)土壤質(zhì)地相對(duì)較差，保肥保水能力低，氮素流失嚴(yán)重。長(zhǎng)期以來(lái)，棉農(nóng)傾向于增加施肥量以獲得高產(chǎn)，長(zhǎng)江流域?yàn)I海鹽土地區(qū)棉花生產(chǎn)中氮肥施用量高達(dá)450 kg/hm2左右，遠(yuǎn)高于長(zhǎng)江流域下游棉區(qū)推薦施氮量，氮肥浪費(fèi)嚴(yán)重。目前，有關(guān)鹽堿棉田棉花的養(yǎng)分吸收利用規(guī)律，鹽脅迫下氮素對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響[6-11]，以及不同生態(tài)環(huán)境和種植模式條件下施氮量對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響及氮素吸收利用規(guī)律等方面已有較多研究[12-17]。

本研究基于長(zhǎng)江流域?yàn)I海鹽土條件，設(shè)置不同施氮水平，研究施氮量對(duì)長(zhǎng)江流域?yàn)I海鹽土棉花氮素吸收利用的影響，以期為棉花的合理氮肥運(yùn)籌提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2010年和2012年在江蘇省大豐市稻麥原種場(chǎng)(33.2°N，120.5°E)濱海鹽土進(jìn)行，供試土壤質(zhì)地為潮鹽土、沙性輕壤，2010和2012年0—20 cm土壤pH為7.9和7.8，土壤含鹽量為0.29%和0.26%，有機(jī)質(zhì)含量17.9 g/kg和18.3 g/kg，全氮含量1.02 g/kg和1.09 g/kg，速效氮含量 61.5 mg/kg和60.2 mg/kg，速效磷含量 42.5 mg/kg和43.3 mg/kg，速效鉀含量180.0 mg/kg和182.4 mg/kg。棉花品種為湘雜棉8號(hào)，4月5日播種育苗，5月20日移栽，8月10日左右打頂。

施氮量設(shè)6個(gè)水平: N 0、150、300、375、450、600 kg/hm2，重復(fù)4次，隨機(jī)區(qū)組排列。所用氮肥為尿素，其中基肥(或移栽肥)占30%，初花肥占40%、盛花肥占30%。P2O5和K2O用量分別為150和225 kg/hm2，全部作基肥(或移栽肥)。小區(qū)面積為80 m2，行距1 m，株距為0.40 m，密度約24900 plant/hm2。

1.2 樣品測(cè)定

分別于初花后1、15、30、45、60、75、90 d在每小區(qū)取生長(zhǎng)發(fā)育一致的棉株5株，按棉株下(1～5果枝)、中(6～10果枝)、上(11+)三個(gè)部位分開，然后再將器官按主莖+果枝、葉片、蕾花鈴分開， 105℃殺青30 min后，70℃烘至恒重，測(cè)定其生物量。樣品粉碎后用凱氏定氮法測(cè)定各部位器官的全氮含量，再根據(jù)各器官的干物質(zhì)重計(jì)算棉花單株氮素累積量。成熟期按小區(qū)測(cè)定理論產(chǎn)量。

1.3 棉花氮素累積特征值的計(jì)算方法

棉株氮素累積量的增長(zhǎng)符合Logistic曲線，其基本模型為: W=Wm/(1+aebt)，分別對(duì)模型求1階、2階和3階導(dǎo)數(shù)，可得相應(yīng)生長(zhǎng)曲線的最大相對(duì)生長(zhǎng)速率(Vm)及其出現(xiàn)時(shí)間(tm)，快速累積期持續(xù)時(shí)間(T)等特征參數(shù)。

1.4 生物量和氮生殖器官分配系數(shù)的計(jì)算方法

棉株不同部位蕾花鈴生物量分配系數(shù)=棉株不同部位蕾花鈴生物量/不同部位總生物量

棉株不同部位蕾花鈴氮分配系數(shù)=棉株不同部位蕾花鈴氮累積量/不同部位氮總累積量

1.5 棉花氮肥利用率的計(jì)算方法

氮肥表觀利用率(NARE, %)=(施氮區(qū)棉株吸氮量-不施氮區(qū)棉株吸氮量)/施氮量×100

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(NAE, kg/kg)=(施氮區(qū)皮棉產(chǎn)量-不施氮區(qū)皮棉產(chǎn)量)/施氮量

氮肥偏生產(chǎn)力(NPP, kg/kg)=施氮區(qū)單位面積產(chǎn)量/單位面積施氮量

氮素生產(chǎn)效率(NPE, kg/kg)=單位面積皮棉產(chǎn)量/成熟期單位面積棉株吸氮量

1.6 統(tǒng)計(jì)分析方法

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，用SPSS11.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對(duì)棉花產(chǎn)量的效應(yīng)分析

由圖1可見，隨施氮量的增加，皮棉產(chǎn)量呈先上升后下降的趨勢(shì)。2010和2012年實(shí)際皮棉產(chǎn)量分別在375和300 kg/hm2時(shí)達(dá)到最大，但兩年試驗(yàn)中300～450和300～375 kg/hm2皮棉產(chǎn)量差異并不顯著。皮棉產(chǎn)量對(duì)施氮量的響應(yīng)可用二次曲線進(jìn)行擬合(圖1)，對(duì)擬合方程求導(dǎo)得到皮棉邊際產(chǎn)量變化曲線，即每公頃每增加1 kg施氮量所增加的皮棉產(chǎn)量，其邊際產(chǎn)量分別在398 kg/hm2(2010)和374 kg/hm2(2012)時(shí)降低為零。

2.2 施氮量對(duì)棉株生物量累積和分配的影響

由表1可見，施氮量低于375 kg/hm2(2010)和300 kg/hm2(2012)時(shí)棉株各部位生物量隨施氮量的增加顯著升高；高于該施氮量時(shí)，則隨施氮量的增加差異不顯著。各部位生殖器官生物量隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，中部和下部以375 kg/hm2(2010)和300 kg/hm2(2012)施氮量最高，上部則以450 kg/hm2施氮量最高，達(dá)到峰值后隨施氮量的增加下部和中部生殖器官生物量顯著降低，但上部降低不顯著。生殖器官生物量分配系數(shù)棉株下部表現(xiàn)為隨施氮量的增加而降低；棉株中部則呈先升高后降低的趨勢(shì)，并以375 kg/hm2(2010)和300 kg/hm2(2012)施氮量最高；對(duì)于棉株上部，在施氮量低于300 kg/hm2時(shí)，隨施氮量的增加而增大，而施氮量超過(guò)300 kg/hm2時(shí)，施氮量間差異不顯著。

2.3 施氮量對(duì)棉株氮素累積和分配的影響

注(Note): 同一列中標(biāo)以不同字母的值表示在0.05水平上差異顯著Values followed by different letters within the same column are significantly different at the 0.05 probability level; L—下部(1～5果枝)1-5th fruiting branches；M—中部(6～10果枝)6-10th fruiting branches;U—上部(11+果枝)11th + fruiting branches; TP—整株Whole plant.

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示在0.05水平上差異顯著Values followed by different letters within the same column are significantly different at the 0.05 probability level; L—下部(1～5果枝)1-5th fruiting branches；M—中部(6～10果枝)6-10th fruiting branches; U—上部(11+果枝)11th + fruiting branches; TP—整株Whole plant.

由表2可見，隨施氮量的增加，棉株各部位氮素累積量呈先升高后降低的趨勢(shì)，施氮量低于375 kg/hm2時(shí)，隨施氮量的增加氮素累積量顯著升高，高于該施氮量時(shí)各部位氮素累積量不同施氮水平間差異不顯著。對(duì)于生殖器官，棉株下部和中部氮累積量隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，并以375 kg/hm2施氮量最高，上部則隨施氮量的升高而增加，但高于450 kg/hm2施氮量時(shí)，氮累積量增加不顯著。生殖器官氮分配系數(shù)在棉株下部表現(xiàn)為隨施氮量的增加而降低；中部呈先升高后降低的趨勢(shì)，并以300 kg/hm2(2012)施氮量最高；上部則在施氮量低于300 kg/hm2時(shí)顯著降低，而高于300 kg/hm2時(shí)，施氮量間差異不顯著。

2.4 施氮量對(duì)棉株不同部位氮含量動(dòng)態(tài)的影響

由圖2可見，不同施氮量下棉株各部位的氮濃度均隨生育進(jìn)程的推進(jìn)呈降低趨勢(shì)，隨施氮量的增加各部位氮濃度增加，而各部位在同一時(shí)期的氮含量以上部最高、中部次之、下部最低?；貧w分析顯示，不同部位氮濃度隨時(shí)間的下降趨勢(shì)均可用負(fù)指數(shù)函數(shù)方程(y = ae-bx) 很好地?cái)M合(表3)。隨施氮量的增加，棉株及其各部位方程a值(初始值)增大，即氮濃度增大；施氮量對(duì)方程b 值(下降速率) 的影響棉株中部和上部表現(xiàn)為隨施氮量的增加呈降低的趨勢(shì)，下部則表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢(shì)。

2.5 施氮量對(duì)棉株不同部位氮素累積動(dòng)態(tài)的影響

隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，棉株各部位氮累積量逐漸增加，符合Logistic 生長(zhǎng)曲線(圖3)。表4表明，下部氮素最大累積速率以N 375 kg/hm2處理最高，中部以N 450 kg/hm2處理最高，上部則隨施氮量的增加而增加；氮素最大累積速率分別出現(xiàn)在初花后36.2～40.6 d(棉株)、14.3～29.0 d(下部)、19.4～34.9 d(中部)和43.6～46.3 d(上部)，下部氮素最大累積速率出現(xiàn)時(shí)間以N 375 kg/hm2處理最遲，中部和上部則隨施氮量的增加出現(xiàn)推遲；氮素快速累積期持續(xù)時(shí)間分別為34.2～38.4 d(棉株)、42.5～49.2 d(下部)、35.4～40.9 d(中部)和23.0～26.2 d(上部)，下部氮素快速累積期持續(xù)時(shí)間隨施氮量的增加而延長(zhǎng)，中部以300 kg/hm2施氮量最短，上部則隨施氮量的增加而縮短。

2.6 棉花氮含量和氮累積動(dòng)態(tài)特征與氮素和生物量分配之間的關(guān)系

注(Note):Vmax—The maximal speed of the accumulation；tm—Time reaches the maximal rate of the accumulation；t—Duration of fleetly accumulation; L—下部(1～5果枝)1-5th fruiting branches；M—中部(6～10果枝)6-10th fruiting branches;U—上部(11+果枝)11th + fruiting branches; TP—整株Whole plant.

注(Note): “*”,“**”—分別表示在0.05和0.01水平上顯著相關(guān)Indicate significant differences at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively(n=6,R0.05=0.811,R0.01=0.917); L—下部(1～5果枝)1-5th fruiting branches；M—中部(6～10果枝)6-10th fruiting branches; U—上部(11+果枝)11th + fruiting branches.

由表5可見，棉株下部蕾花鈴生物量和氮素分配系數(shù)與氮含量回歸方程a值、氮累積最大速率及快速累積期持續(xù)時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)，棉株中部蕾花鈴生物量和氮素分配系數(shù)僅與氮素快速累積期持續(xù)時(shí)間顯著正相關(guān)，棉株上部蕾花鈴生物量分配系數(shù)與氮含量回歸方程a值顯著正相關(guān)、與b值顯著負(fù)相關(guān)、與氮素最大累積速率顯著正相關(guān)。

2.7 施氮量對(duì)棉株不同生育階段的氮素吸收量和吸收比率的影響

注(Note): 同一列中標(biāo)以不同字母的值表示在0.05水平上差異顯著 Values followed by different letters within the same column are significantly different at the 0.05 level.

由表6可見，施氮量低于375 kg/hm2時(shí)，各時(shí)期氮吸收量隨施氮量的增加而增加，施氮量高于375 kg/hm2時(shí)，各時(shí)期氮吸收量氮素水平間差異不顯著。在不同生育期棉株氮吸收比率隨施氮量的變化趨勢(shì)存在差異，出苗—盛花期氮吸收比率隨施氮量的增加呈降低的趨勢(shì)，但施氮量高于375 kg/hm2時(shí)，降低不顯著；盛花—吐絮期氮吸收比率隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，盛花—見絮期以300～375 kg/hm2施氮量最高，吐絮期以450 kg/hm2最高。各施氮水平下棉株氮吸收比率均以盛花—見絮期氮吸收量和吸收比例最高，初花—盛花期次之。

2.8 施氮量對(duì)棉花氮肥利用率的影響

由圖4可見，隨施氮量的增加，氮肥表觀利用率呈先升高后降低的趨勢(shì)，并分別在375 kg/hm2(2010)和300 kg/hm2(2012)達(dá)到峰值，其對(duì)施氮量的響應(yīng)可用二次曲線進(jìn)行擬合，得到最高氮素表觀利用率的理論施氮量為301 kg/hm2(2010)和276 kg/hm2(2012)，其氮素累積利用率分別為27.5%(2010)和26.0%(2012)；氮素利用效率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力均隨施氮量的增加而降低，三者對(duì)施氮量的響應(yīng)均符合負(fù)指數(shù)函數(shù)方程(y = aebx)。

3 討論

合理施氮是調(diào)控作物生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量形成的最重要措施之一。本研究表明，基于棉花皮棉產(chǎn)量的理論適宜施氮量達(dá)到398 kg/hm2(2010)和374 kg/hm2(2012)， 基于氮素表觀利用率的理論適宜施氮量為301 kg/hm2(2010)和276 kg/hm2(2012)，兼顧生產(chǎn)和環(huán)境因素效益，長(zhǎng)江流域下游濱海鹽土區(qū)的施氮量以301～374 kg/hm2比較合理。兩年試驗(yàn)結(jié)果也證明，300～375 kg/hm2施氮量范圍內(nèi)產(chǎn)量變化并不顯著。而該適宜施氮量高于薛曉萍等關(guān)于長(zhǎng)江流域下游棉區(qū)240 kg/hm2適宜的施氮量水平[12]，其原因可能是本試驗(yàn)地區(qū)土壤為沙性土壤，土壤保肥能力較差，氮素流失較重，同時(shí)土壤中鹽離子影響氮素對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的作用。

棉花具有無(wú)限生長(zhǎng)習(xí)性，受所處環(huán)境條件和自身生理年齡的影響，施氮量對(duì)棉株不同部位養(yǎng)分累積及向生殖器官轉(zhuǎn)運(yùn)的影響存在差異，進(jìn)而影響不同部位生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量器官形成[18]。已有研究表明，過(guò)量施氮使棉花生長(zhǎng)過(guò)旺、養(yǎng)分和光合產(chǎn)物向生殖器官的轉(zhuǎn)運(yùn)受到抑制是棉花產(chǎn)量降低的重要原因[19-20]。本研究關(guān)于棉株不同部位氮素的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的結(jié)果表明，棉株各部位氮素累積量在超過(guò)適宜施氮量時(shí)不同施氮水平間差異并不顯著，但棉株下中部由于生殖器官氮分配系數(shù)顯著降低，使下中部生殖器官氮累積量顯著減少，而過(guò)量施氮對(duì)上部生殖器官氮累積量及其分配系數(shù)影響較小，這與生物量的變化趨勢(shì)一致，說(shuō)明過(guò)量施氮主要通過(guò)抑制棉株下部和中部氮素和光合產(chǎn)物向生殖器官的轉(zhuǎn)運(yùn)，棉株下部和中部營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)旺，生殖器官生長(zhǎng)發(fā)育受阻，進(jìn)而降低棉株生殖器官生物量，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，而這也導(dǎo)致棉花后期產(chǎn)量形成占總產(chǎn)比例增加，不利于棉花的集中成熟和光熱資源的合理利用，品質(zhì)降低。

植物體內(nèi)氮素參與眾多生理代謝過(guò)程，較低的氮含量使光合作用等生理代謝過(guò)程受到抑制，而過(guò)高的氮含量影響碳氮代謝平衡，不利于光合產(chǎn)物的形成和轉(zhuǎn)化[21]。李秀章等[22]研究表明，棉花含氮量與施氮量顯著正相關(guān)，但產(chǎn)量未表現(xiàn)出相似的關(guān)系。本研究表明，棉株各部位不同時(shí)期氮含量均隨施氮量的增加而增加，對(duì)于棉株下部，初始氮含量(a值)與蕾花鈴生物量和氮素分配系數(shù)顯著負(fù)相關(guān)，對(duì)于棉株中部，氮含量的變化對(duì)生物量和蕾花鈴氮素分配影響不顯著；而對(duì)于棉株上部，蕾花鈴生物量與初始氮含量(a值)顯著正相關(guān)，而與氮含量下降速率(b值)顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明棉株氮含量的變化過(guò)程主要通過(guò)影響棉株下部和上部生物量和氮素在蕾花鈴的分配，進(jìn)而影響棉花產(chǎn)量。過(guò)量施氮由于導(dǎo)致棉株下部氮含量的升高使其在蕾花鈴的分配降低，蕾花鈴生物量減少；施氮不足則由于在降低棉花各部位氮含量的同時(shí)，加快了各部位氮含量的降低速率，表現(xiàn)出明顯的早衰現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

棉花氮素的吸收動(dòng)態(tài)可用Logistic生長(zhǎng)曲線描述，施氮量通過(guò)影響氮素累積速率及其峰值出現(xiàn)時(shí)間等特征參數(shù)影響棉花氮素吸收[12]，但前人研究主要集中在棉株氮素動(dòng)態(tài)累積特征對(duì)施氮量的響應(yīng)方面，而關(guān)于棉株不同部位氮素動(dòng)態(tài)累積特征及其與氮素和光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系未有涉及。本研究結(jié)果表明，隨著棉花果枝部位的上升氮素吸收峰值出現(xiàn)時(shí)間推遲，氮素累積速率峰值增加，快速累積期持續(xù)時(shí)間縮短，說(shuō)明果枝部位越高，其氮素的吸收越集中。對(duì)于棉株下部，較低的氮素累積速率和較短的快速累積期持續(xù)時(shí)間有利于光合產(chǎn)物和氮素向生殖器官的轉(zhuǎn)運(yùn)；對(duì)于棉株中部，較短的氮素快速累積期持續(xù)時(shí)間是促進(jìn)光合產(chǎn)物和氮素向生殖器官轉(zhuǎn)運(yùn)的重要原因；對(duì)于棉株上部較高的氮素累積速率有利于光合產(chǎn)物向生殖器官的轉(zhuǎn)運(yùn)。與適量施氮相比，過(guò)量施氮由于增大了棉株下部氮素累積速率和延長(zhǎng)了快速累積期持續(xù)時(shí)間，延長(zhǎng)了棉株中部氮素快速累積期持續(xù)時(shí)間，導(dǎo)致棉株下中部光合產(chǎn)物和氮素的生殖分配減少，進(jìn)而降低產(chǎn)量。

本研究結(jié)果表明，與適宜施氮量相比，施氮不足主要是增加了盛花期之前氮素的吸收比例，盛花期之后的氮吸收比例則顯著降低，后期氮素供應(yīng)不足；而過(guò)量施氮僅增加了棉花吐絮期氮素的吸收比例，使吐絮期氮素累積量顯著增加，而后期氮素的過(guò)多累積則可能導(dǎo)致棉花貪青晚熟，這也可能是過(guò)量施氮導(dǎo)致棉花產(chǎn)量降低的原因之一。

4 結(jié)論

在長(zhǎng)江流域?yàn)I海鹽土地區(qū)，棉花生產(chǎn)的推薦施氮量為301～374 kg/hm2，該施氮量下棉花產(chǎn)量和氮肥表觀利用率相對(duì)較高。超過(guò)該適宜施氮量，棉株下部氮含量過(guò)高、氮累積速率過(guò)快，棉株中部和下部氮素快速累積期持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致棉株中下部光合產(chǎn)物和氮素生殖分配減少，同時(shí)增加了吐絮期氮素的吸收比例和累積量，棉花貪青晚熟，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)量降低。施氮不足時(shí)，由于棉株各部位氮含量過(guò)低，氮含量降低過(guò)快，氮累積量和生物量減少，產(chǎn)量降低。

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Effects of nitrogen application rate on the nitrogen uptake and utilization of cotton grown in coastal saline fields of Yangtze River Valley

ZOU Fang-gang1,2, GUO Wen-qi1, WANG You-hua1, ZHAO Wen-qing1，ZHOU Zhi-guo1*

(1NanjingAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofCropPhysiologyandEcologyandProductionManagement,MinistryofAgriculture，Nanjing210095，China; 2SeedsManagementStationofJiangsuProvince,Nanjing210036,China)

【Objectives】 Unreasonable nitrogen application has been a main problem in cotton cultivation in the coastal saline land of Yangtze River Valley. The aim for this study was to identify the response of nitrogen uptake and utilization of cotton grown in the coastal saline land of Yangtze River Valley to nitrogen application rate, and provide theoretical support for reasonable nitrogen application in the area. 【Methods】 Field experiments were carried out with different nitrogen application rates(0, 150, 300, 375, 450 and 600 kg/hm2) in coastal saline land in Dafeng(33.2°N，120.5°E), Jiangsu Province in 2010 and 2012. A cotton cultivar, Xiangza No.8, was selected for the study. The cotton yield, biomass accumulation and distribution, nitrogen uptake and utilization were investigated. 【Results】 The lint yield and nitrogen apparent recovery efficiency(NARE) of cotton are increased firstly and then descended with the increase of nitrogen application rate, and reach their high values under 301-374 kg/hm2. The nitrogen agronomic efficiency(NAE), nitrogen partial factor productivity(NPP), and nitrogen production efficiency(NPE) are descended with the increase of nitrogen application rate. The dynamic characteristics of the nitrogen content and nitrogen accumulation amount of cotton plant are changed under the nitrogen application, and affect the accumulation and translocation of biomass and nitrogen to reproductive organs and lastly affect the yield of cotton. The eigenvalues of the dynamic model of the nitrogen content and nitrogen accumulation in 301-374 kg/hm2nitrogen rates are more harmonious those of the other treatments. In excessive nitrogen supply rates, the nitrogen content and nitrogen accumulation rate in the all fruiting branch parts are increased, the duration of fleetly accumulation of nitrogen is elongated and the reproductive distribution of biomass and nitrogen are descended in low and middle fruiting branch parts, the proportion and amount of nitrogen uptake at the boll maturing stage are increased, and the lint yield is decreased. In deficient nitrogen supply conditions, the nitrogen content in the all fruiting branch parts is reduced, the reduced rate of nitrogen content is increased, the biomass and accumulation amount of nitrogen are reduced, and subsequently the lint yield is reduced. 【Conclusions】 According to the results of the two-year field experiments in the coastal saline land of Yangtze River Valley, N of 301-374 kg/hm2is considered as an appropriate nitrogen application rate for cotton production in the area. Excessive nitrogen supply will cause yield loss because of the reduces of the reproductive distributions of biomass and nitrogen in low and middle fruiting branch parts, and increase the proportion and amount of nitrogen uptake at the boll maturing stage. Deficient nitrogen supply reduces the lint yield due to the decrease of the nitrogen content in the all fruiting branch parts, and reduces the biomass and accumulation amount of nitrogen.

cotton; coastal saline land; nitrogen application rate; nitrogen uptake and utilization

2014-06-03 接受日期: 2014-08-29 網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2015-06-04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31171487)；農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目(201203096)；江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項(xiàng)目(SXGC[2013]334)資助。

鄒芳剛(1977—)，男，江蘇邳州人，博士研究生，主要從事棉花栽培方面研究。E-mail: fg4321@163.com *通信作者E-mail: giscott@njau.edu.cn

S157.4+1； S562.06

A

1008-505X(2015)05-1150-09