全 文 ：施氮量和种植密度对东北特早熟棉区棉花
生物量和氮素累积的影响*
王子胜1,2 摇 徐摇 敏2 摇 张国伟1 摇 金路路2 摇 单摇 莹2 摇 吴晓东2 摇 周治国1**
( 1 南京农业大学 /农业部作物生长调控重点开放实验室, 南京 210095; 2 辽宁省经济作物研究所, 辽宁辽阳 111000)
摘摇 要摇 以辽棉 19 号和美棉 33B为材料,于 2008 年在东北特早熟棉区设置不同的棉花种植
密度(每公顷 75000、97500、120000 株)和施氮量(0、240、480 kg·hm-2),研究了施氮量和种
植密度对东北特早熟棉区棉花生物量、氮素累积特征和氮素累积利用率的影响. 结果表明:
两个品种的棉花生物量和氮素累积量随棉花生育进程的动态变化均符合 Logistic 模型;种植
密度和施氮量显著影响棉花氮素累积动态特征以及棉花产量和品质;氮素的快速累积起始日
较生物量早 13 d左右.在种植密度为每公顷 97500 株、240 kg·hm-2施氮量处理下,两个品种
棉花的生物量和氮素动态累积模型的特征参数最为协调,皮棉产量最高,纤维品质最优,氮素
利用效率最高.在东北特早熟棉区,较早的生物量和氮素快速累积及较高的累积速率有利于
棉花较高产量的形成.
关键词摇 特早熟棉区摇 棉花摇 施氮量摇 种植密度摇 生物量
文章编号摇 1001-9332(2011)12-3243-09摇 中图分类号摇 S562摇 文献标识码摇 A
Effects of nitrogen fertilization rate and planting density on cotton biomass and nitrogen ac鄄
cumulation in extremely early mature cotton region of Northeast China. WANG Zi鄄sheng1, 2,
XU Min2, ZHANG Guo鄄wei1, JIN Lu鄄lu2, SHAN Ying2, WU Xiao鄄dong2, ZHOU Zhi鄄guo1 ( 1Key
Laboratory of Crop Growth Regulation, Ministry of Agriculture, Nanjing Agricultural University,
Nanjing 210095, Jiangsu, China; 2Liaoning Provincial Institute of Cash Crops, Liaoyang 111000,
Liaoning, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(12): 3243-3251.
Abstract: Taking two cotton cultivars Liaomian 19 and NuCOTN 33B with different growth periods
as test materials, a field experiment was conducted to study the effects of different nitrogen fertiliza鄄
tion rates (0, 240 and 480 kg N·hm-2 ) and different planting densities (75000, 97500 and
120000 plants·hm-2) on the cotton biomass, nitrogen accumulation, and accumulative nitrogen
utilization in the planting region of extremely early mature cotton in Northeast China. The dynamics
of cotton biomass and nitrogen accumulation of the two cultivars with their growth process followed
Logistic model. Both nitrogen fertilization rate and planting density had significant effects on the
cotton nitrogen accumulation dynamics and the cotton yield and quality. In all treatments, the be鄄
ginning time of rapid accumulation of nitrogen was about 13 d earlier than that of biomass. In treat鄄
ment plant density 97500 plants·hm-2and nitrogen fertilization rate 240 kg·hm-2, the eigenvalues
of the dynamic accumulation models of nitrogen and biomass for the two cultivars were most harmo鄄
nious, lint yield was the highest, fiber quality was the best, and accumulative nitrogen utilization
efficiency was the highest. In the study region, the earlier beginning time of rapid accumulation of
nitrogen and biomass and their higher accumulation rates were benefit to the formation of higher cot鄄
ton yield.
Key words: extremely early mature cotton region; cotton; nitrogen fertilization rate; planting den鄄
sity; biomass.
*国家自然科学基金项目(30771279,30971735)和公益性行业(农业)科研专项资金项目(NYHYZX07鄄005鄄18,200903003)资助.
**通讯作者. E鄄mail: giscott@ njau. edu. cn
2011鄄05鄄13 收稿,2011鄄10鄄20 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 12 月摇 第 22 卷摇 第 12 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Dec. 2011,22(12): 3243-3251
摇 摇 棉花(Gossypium hirsutum)是我国重要的经济作
物,在国民经济中占有重要地位.东北特早熟棉区是
我国短季棉育种与生产的重要基地. 随着国家对短
季棉生产的重视,短季棉产量的进一步提高成为生
产与科研中亟待解决的问题. 作物产量的形成与其
生长过程中生物量和氮素累积有密切的关系[1-2] .
因此,深入研究东北特早熟棉区棉花生物量、氮素累
积特征及氮素累积利用率,对采取合理的栽培技术
调控棉花生长具有重要意义.
作物的高产和优质是以较高的生物量为前提
的,而生物量累积是以养分吸收为基础[3-6] .作物生
物量累积、养分吸收的动态变化对氮素反应较为敏
感,前人从棉花生物量累积规律[7-10]、棉花统计施肥
模型[11]、特定栽培模式的施肥方案[12-13]等方面对
棉花生产中的氮素运筹开展了大量研究,认为棉花
生物量累积特征符合 Logistic模型,氮素对其增长模
型的基本形态影响较小,但对增长速率影响较
大[8-10],因此可以通过不同的施氮量来调节快速生
长期的生长特征值(一般指生物量快速累积期的起
始时间、持续时间、终止时间及最大累积速率等),
以提高作物产量和品质.目前,关于东北特早熟棉区
棉花生物量、氮素累积特征和氮素累积利用率对施
氮水平响应的研究较少.
种植密度不同造成作物群体结构不同,产生作
物温、光等生态条件的差异,从而影响作物生物量累
积和分配[14] .在生产上,棉花高产的适宜种植密度
与棉花品种特性和施肥量密切相关. 目前有关种植
密度对生物量和养分累积的研究有很多报道[15-16],
但是有关不同种植密度条件下施氮量对棉花生物量
累积、养分吸收及分配动态的影响研究较少,针对东
北特早熟棉区的研究尚未开展.因此,本文采用统计
模型的方法定量研究了东北特早熟棉区施氮量和种
植密度对棉花地上部生物量、氮素累积特征和氮素
累积利用率的影响,为东北特早熟棉区短季棉的合
理密植、氮素运筹、产量提高和品质改善提供理论
依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
2008 年,试验在辽宁省辽阳市辽宁省经济作物
研究所(41毅26忆 N,123毅14忆 E)的试验田进行. 土壤
为粘土, 0 ~ 20 cm 耕层土壤中有机质 32郾 0
mg·kg-1,碱解氮 83郾 1 mg · kg-1,速效磷 21郾 7
mg·kg-1,速效钾 128郾 2 mg·kg-1 . 2008 年 4—10 月
(棉花全生育期内)的平均气温 19郾 0 益,降水量
554郾 4 mm,日照时数 1350郾 6 h.
1郾 2摇 试验设计
采用再裂区试验设计方法,主区、裂区和再裂区
分别为品种、密度和氮素. 供试棉花品种为辽棉 19
号(生育期 125 d)和美棉 33B(生育期 135 d).试验
设 3 个氮素水平:0、240、480 kg·hm-2,按照当地的
施肥习惯将氮肥于播种时一次性施入土壤中;设 3
个密度水平:每公顷 75000、97500、120000 株,其行、
株距分别为 55 cm伊24郾 3 cm、55 cm伊18郾 7 cm、55 cm
伊15郾 2 cm.设 3 次重复,小区面积为主区 180 m2、副
区 20 m2 .棉花于 4 月 28 日播种,田间管理按高产栽
培要求进行.棉花定苗时取样 1 次,然后从现蕾开始
每隔 10 d取样 1 次,直至吐絮. 每个小区取代表性
植株 3 ~ 5 株,从子叶节以上分为叶、茎枝、蕾花铃 3
个部分,在 105 益下杀青 30 min,80 益烘干至恒量,
测干生物量,再粉碎,采用凯氏定氮法测定各部分的
全氮含量,计算氮素累积量. 棉花吐絮后分小区收
获,测定籽棉产量,轧花后取样,由农业部纤维品质
监督检测中心采用 HVI9000 仪测定主要纤维品质
指标.
1郾 3摇 数据处理
棉花生物量和氮素累积量的增长符合 Logistic
曲线,其公式为:
w = wm / (1 + aebt) (1)
式中:w为棉花生物量或氮素累积量( kg·hm-2 ),
wm为相应的理论最大值(kg·hm-2),t 为出苗后的
生长日数(d).
分别对式(1)求 1 阶、2 阶、3 阶导数,得到相应
生长曲线最快生长时段的起始时间( t1)、终止时间
( t2)、最大相对生长速率(Vm)及其出现时间( tm):
t1 =
1
b ln
2 + 3
a (2)
t2 =
1
b ln
2 - 3
a (3)
tm = lna / b (4)
vm = bwm / 4 (5)
棉花地上部分氮素累积量(kg·hm-2)=单株地
上干生物量( g·株-1) 伊密度(株·hm-2 ) 伊氮含量
(% ) / 100000.
棉花氮素累积利用率=(施氮区吸氮量-不施氮
区吸氮量) /总施氮量伊100% .
采用 SPSS 17郾 0 统计软件进行数据分析,采用
Excel软件作图.
4423 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
2摇 结果与分析
2郾 1摇 施氮量和种植密度对棉花生物量累积特征的
影响
由图 1 可知,棉花生物量随生育进程的动态累
积符合 Logistic曲线模型,增加种植密度可提高棉花
总生物量,而施氮量对棉花生物量累积的影响因种
植密度的不同而不同. 在种植密度为每公顷 75000
和 120000 株时,棉花生物量随施氮量的增加而增
大;在种植密度为每公顷 97500 株时,棉花生物量以
240 kg·hm-2施氮处理最高,480 kg·hm-2次之,不
施氮处理最低.两个棉花品种表现趋势相同.
由表 1 可见,随着种植密度的增大,棉花生物量
的最大累积速率和最大累积生物量均增大. 在种植
密度为每公顷 75000 和 120000 株和 480 kg·hm-2
施氮量处理下,辽棉 19 号和美棉 33B的最大累积速
率和最大累积生物量最高,生物量快速累积期的起
始时间、终止时间和最大累积速率出现时间较早;
图 1摇 不同施氮量(a)和种植密度(b)处理下棉花生物量累积动态
Fig. 1摇 Dynamics of cotton biomass accumulation under different nitrogen fertilizer rate (a) and planting density (b) treatments.
A:75000 plants·hm-2; B:97500 plants·hm-2; C:120000 plants·hm-2 . 玉:0 kg N·hm-2; 域:240 kg N·hm-2; 芋:480 kg N·hm-2 . 下同 The
same below.
表 1摇 不同施氮量和种植密度处理下棉花生物量累积动态特征值
Table 1摇 Eigenvalues of cotton biomass accumulation dynamics under different nitrogen fertilizer rate and planting density
treatments
种植密度
Planting
density
(plants·
hm-2)
施氮量
Nitrogen
fertilizer rate
(kg N·
hm-2)
辽棉 19 号摇 Liaomian 19
Ym
(kg·
hm-2)
t1
(d)
t2
(d)
tm
(d)
Vmax
(kg·
hm-2·d-1)
T
(d)
美棉 33B摇 NuCOTN 33B
Ym
(kg·
hm-2)
t1
(d)
t2
(d)
tm
(d)
Vmax
(kg·
hm-2·d-1)
T
(d)
75000 0 4887郾 3 62 98 80 91郾 3 36 7160郾 4 69 106 88 132郾 5 37
240 5137郾 8 62 98 80 97郾 4 36 7322郾 8 69 105 88 132郾 9 36
480 5536郾 7 62 97 79 103郾 4 35 7680郾 3 67 106 87 131郾 1 39
97500 0 5286郾 2 62 98 80 97郾 3 36 7502郾 5 68 105 87 134郾 1 37
240 6409郾 5 61 96 78 119郾 0 35 9765郾 7 66 103 85 174郾 6 37
480 5651郾 2 61 97 79 104郾 0 36 9094郾 5 66 101 83 169郾 9 35
120000 0 5903郾 8 61 98 80 103郾 9 37 9474郾 0 67 104 86 169郾 8 37
240 7109郾 1 61 98 79 129郾 0 37 10484郾 0 66 104 86 181郾 8 38
480 7366郾 2 60 97 79 133郾 6 37 10620郾 4 66 105 85 181郾 3 39
Ym:最大累积生物量 Maximal accumulation biomass; t1:快速累积期起始时间 Starting time of rapid accumulation period; t2:快速累积期终止时间
Terminating time of rapid accumulation period; tm:最大累积速率出现时间 Time reached maximal accumulation rate; Vmax:最大累积速率 Maximal ac鄄
cumulation speed; T:快速累积持续时间 Duration time of rapid accumulation郾 下同 The same below.
542312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王子胜等: 施氮量和种植密度对东北特早熟棉区棉花生物量和氮素累积的影响摇 摇 摇 摇
在种植密度为每公顷 97500 株和 240 kg·hm-2施氮
量处理下,辽棉 19 号和美棉 33B 的最大累积速率、
最大累积生物量最高,生物量快速累积期的起始时
间、终止时间和最大累积速率出现时间较早.
摇 摇 对生物量累积模型进行 1 阶求导并代入时间变
量可得到生物量累积速率. 棉花生物量累积速率的
动态变化呈单峰曲线(图 2). 施氮量和种植密度影
响生物量最大累积速率出现时间( tm)和最大累积速
率(Vmax).辽棉 19 号的最大累积速率出现时间早于
美棉 33B.辽棉 19 号和美棉 33B 的最大累积速率在
种植密度为每公顷 75000 株和 480 kg·hm-2施氮量
处理下最大,分别为 103郾 4 和 131郾 1 kg·hm-2·d-1;
在种植密度为每公顷 97500 株和 240 kg·hm-2施氮
量处理下最大,分别达到 119郾 0 和 174郾 6 kg·hm-2·
d-1;在种植密度为每公顷 120000 株和 480 kg·hm-2
施氮量处理下最大,分别达到 133郾 6 和 181郾 3
kg·hm-2·d-1 .
2郾 2摇 施氮量和种植密度对棉花氮素累积特征的影
响
由图 3 可见,辽棉 19 号和美棉 33B地上部氮素
图 2摇 不同施氮量(a)和种植密度(b)处理下棉花生物量累积速率的动态变化
Fig. 2摇 Dynamics of cotton biomass accumulative rate under different nitrogen fertilizer rate (a) and planting density (b) treatments.
图 3摇 不同施氮量(a)和种植密度(b)处理下棉花氮素累积量动态
Fig. 3摇 Dynamics of cotton nitrogen accumulation under different nitrogen fertilizer rate (a) and planting density (b) treatments.
6423 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
累积动态与生物量累积动态规律一致:随着棉花生
育进程的推移,棉花氮素累积动态符合 Logistic曲线
模型;种植密度的增加可提高棉花氮素累积量;在种
植密度为每公顷 75000 和 120000 株时,棉花氮素累
积量随施氮量的增加而增大,在种植密度为每公顷
97500 株时,棉花氮素累积量以 240 kg·hm-2施氮
处理最高,480 kg·hm-2次之,不施氮处理最低.
摇 摇 由表 2 可见,各特征值受施氮量和种植密度的
影响显著,随着种植密度的增大,氮素最大累积速率
增大,氮素累积量增多,而且两个品种的表现趋势相
同.辽棉 19 号和美棉 33B的氮素最大累积速率分别
以种植密度为每公顷 120000 株的 480 和 240
kg·hm-2施氮量处理最高. 各处理下,辽棉 19 号和
美棉 33B 的氮素快速累积持续时间分别较相应的
生物量快速累积持续时间平均增加 1郾 6 和 2郾 4 d,快
速累积期起始时间早 10郾 6 和 13郾 6 d.
摇 摇 棉花氮素累积速率的动态变化随生育进程的推
移呈单峰曲线(图 4). 施氮量和种植密度影响氮素
最大累积速率(Vmax)和快速累积持续时间(T ). 辽
棉 19 号的氮素最大累积速率和快速累积持续时间
分别在种植密度为每公顷 120000 株的 480 和 240
kg·hm-2施氮量处理下最高;美棉 33B 的氮素最大
累积速率和快速累积持续时间分别在种植密度为每
公顷 120000 株的 240 和 480 kg·hm-2施氮量处理
下最高.保持较大的氮素累积速率和较长的快速累
积持续时间,可以为获得较高的氮素累积量和棉花
表 2摇 不同施氮量和种植密度处理下棉花氮素累积动态特征值
Table 2摇 Eigenvalues of cotton nitrogen accumulation dynamics under different nitrogen fertilizer rate and planting density
treatments
种植密度
Planting
density
(plants·
hm-2)
施氮量
Nitrogen
fertilizer rate
(kg N·
hm-2)
辽棉 19 号 Liaomian 19
Ym
(kg·
hm-2)
t1
(d)
t2
(d)
tm
(d)
Vmax
(kg·
hm-2·d-1)
T
(d)
美棉 33B NuCOTN 33B
Ym
(kg·
hm-2)
t1
(d)
t2
(d)
tm
(d)
Vmax
(kg·
hm-2·d-1)
T
(d)
75000 0 124郾 2 52 90 71 2郾 15 38 139郾 2 54 89 71 2郾 64 35
240 130郾 6 52 90 71 2郾 27 38 151郾 9 54 90 72 2郾 75 36
480 137郾 1 51 89 70 2郾 38 38 166郾 0 53 93 73 2郾 74 40
97500 0 133郾 5 52 88 70 2郾 39 37 163郾 5 55 93 74 2郾 83 38
240 157郾 2 49 85 69 2郾 85 36 210郾 4 53 93 73 3郾 42 40
480 140郾 0 50 87 68 2郾 46 37 203郾 6 54 93 74 3郾 42 39
120000 0 153郾 1 50 87 68 2郾 69 37 210郾 3 53 94 74 3郾 37 41
240 173郾 4 51 90 70 2郾 91 39 235郾 3 53 96 75 3郾 70 43
480 186郾 2 50 89 69 3郾 18 39 243郾 2 53 98 76 3郾 57 45
图 4摇 不同施氮量(a)和种植密度(b)处理下棉花氮素累积速率的动态变化
Fig. 4摇 Dynamics of cotton nitrogen accumulative rate under different nitrogen fertilizer rate (a) and planting density (b) treatments.
742312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王子胜等: 施氮量和种植密度对东北特早熟棉区棉花生物量和氮素累积的影响摇 摇 摇 摇
生物量打下基础.
2郾 3摇 施氮量和种植密度对棉花氮素累积利用率的
影响
建立棉花氮素累积利用率动态变化模型(表
3),并计算氮素瞬时利用率,得到图 5.由图 5 可见,
棉花氮素瞬时利用率随生育进程的推移呈单峰曲
线.在种植密度为每公顷 97500 株的 240 kg·hm-2
施氮处理下,辽棉 19 号和美棉 33B的氮素瞬时利用
率最大值均明显高于其他处理,且最大值出现的时
间明显早于其他处理,说明在该种植密度和施氮处
理下,棉花生长的前、中期有较多的氮素累积,这有
利于棉花生育后期的棉铃生长和纤维形成. 不同种
植密度下,两个品种棉花的氮素瞬时利用率在 240
kg·hm-2施氮处理下均显著高于 480 kg·hm-2施氮
处理. 辽棉 19 号的氮素瞬时利用率在 240 和 480
kg·hm-2施氮量处理间的差异小于美棉 33B,这可
能与品种的生育期不同有关.
2郾 4摇 施氮量和种植密度对棉花产量和品质的影响
由表 4 可知,两个品种棉花的总生物量随种植
密度的增加而增大. 在种植密度为每公顷 75000 和
120000 株下,棉花总生物量随施氮量的增加而增
大;在种植密度为每公顷 97500 株下, 以 240
kg·hm-2施氮处理最高,480 kg·hm-2次之,不施氮
处理最低.辽棉 19 号和美棉 33B的皮棉产量均在种
植密度为每公顷 97500 株和 240 kg·hm-2施氮处理
下达到最大,分别为 970郾 9 和 961郾 6 kg·hm-2,生殖
器官生物量的分配系数最高,分别为 0郾 52 和 0郾 47.
由表 5 可知,在种植密度为每公顷 97500 株和
240 kg·hm-2施氮处理下,辽棉 19 号和美棉 33B 的
纤维长度最长,比强度最高,纤维伸长率最高,马克
表 3摇 棉花氮素累积利用率(y)与出苗后天数(x)的回归方程
Table 3摇 Regression equations between cotton nitrogen accumulation utilization (y) and days after seedling emergence (x)
(n=8)
种植密度
Planting density
(plants·hm-2)
施氮量
Nitrogen
fertilizer rate
(kg N·hm-2)
辽棉 19 号 Liaomian 19
回归方程
Regression equation
R2
美棉 33B NuCOTN 33B
回归方程
Regression equation
R2
75000 240 y=5郾 9 / (1+173郾 1e-0郾 067 x) 0郾 97** y=8郾 5 / (1+94郾 0e-0郾 066 x) 0郾 91**
480 y=3郾 7 / (1+138郾 0e-0郾 08 x) 0郾 97** y=5郾 2 / (1+98郾 2e-0郾 082 x) 0郾 92**
97500 240 y=12郾 6 / (1+114郾 7e-0郾 083 x) 0郾 93** y=19郾 5 / (1+102郾 9e-0郾 077 x) 0郾 99**
480 y=4郾 1 / (1+80郾 0e-0郾 073 x) 0郾 96** y=8郾 8 / (1+172郾 4e-0郾 083 x) 0郾 93**
120000 240 y=8郾 8 / (1+353郾 6e-0郾 09 x) 0郾 92** y=12郾 3 / (1+266郾 4e-0郾 078 x) 0郾 91**
480 y=6郾 0 / (1+226郾 0e-0郾 086 x) 0郾 91** y=7郾 9 / (1+58郾 3e-0郾 056 x) 0郾 92**
**P< 0郾 01郾
图 5摇 不同施氮量(a)和种植密度(b)处理下棉花氮素的瞬时利用率
Fig. 5摇 Cotton nitrogen momentary utilization rate under different nitrogen fertilizer rate (a) and planting density (b) treatments.
8423 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 4摇 不同施氮量和种植密度处理下棉花产量
Table 4摇 Cotton yield under different nitrogen fertilizer rate and planting density treatments
品摇 种
Cultivar
种植密度
Planting density
(plants·hm-2)
施氮量
Nirogen
fertilizer rate
(kg N·hm-2)
总生物量
Total biomass
(kg·hm-2)
营养器官
生物量
Biomass of
vegetable organ
(kg·hm-2)
生殖器官
生物量
Biomass of
reproductive organ
(kg·hm-2)
分配系数
Distribution
index
皮棉产量
Lint yield
(kg·hm-2)
辽棉 19 号 75000 0 4745郾 7e 2372郾 9d 2372郾 9d 0郾 50bc 688郾 1e
Liaomian 19 240 4987郾 3e 2443郾 8d 2543郾 5cd 0郾 51ab 788郾 5c
480 5364郾 1d 2708郾 9cd 2655郾 2bc 0郾 50bc 796郾 6c
97500 0 5122郾 1d 2612郾 3d 2509郾 8cd 0郾 49c 778cd
240 6223郾 9b 2987郾 5c 3236郾 4a 0郾 52a 970郾 9a
480 5459郾 4cd 2675郾 1d 2784郾 3b 0郾 51ab 863郾 1b
120000 0 5679郾 2c 3009郾 9c 2669郾 2bc 0郾 47d 720郾 7de
240 6913郾 7a 3733郾 4b 3180郾 3a 0郾 46de 890郾 5b
480 7165郾 8a 3941郾 2a 3224郾 6a 0郾 45e 902郾 9b
PD 104郾 23** 195郾 06** 45郾 31** 60郾 99** 26郾 88**
NFR 39郾 45** 37郾 74** 43郾 17** 2郾 99ns 53郾 49**
PD伊NFR 9郾 76* 14郾 50** 7郾 79* 4郾 00* 4郾 21*
美棉 33B 75000 0 6682郾 2d 3742郾 0c 2940郾 1e 0郾 44cd 617郾 4e
NuCOTN 33B 240 6893郾 8d 3791郾 6c 3102郾 2de 0郾 45bc 682郾 5d
480 7121郾 4d 3809郾 9c 3311郾 5c 0郾 47a 695郾 4d
97500 0 7053郾 0d 3808郾 6c 3244郾 4cd 0郾 46ab 681郾 3d
240 9299郾 6b 4928郾 8b 4370郾 8a 0郾 47a 961郾 6a
480 8651郾 0c 4931郾 0b 3719郾 9b 0郾 43d 855郾 6b
120000 0 9105郾 9bc 5372郾 4a 3733郾 4b 0郾 41e 709郾 4d
240 9914郾 7a 5453郾 1a 4461郾 6a 0郾 45bc 803郾 1c
480 10042郾 3a 5623郾 7a 4418郾 6a 0郾 44cd 839郾 5bc
PD 243郾 02** 298郾 43** 185郾 52** 11郾 57** 106郾 27**
NFR 45郾 37** 27郾 99** 76郾 21** 8郾 93* 90郾 51**
PD伊NFR 11郾 54** 15郾 93** 15郾 68** 11郾 49** 17郾 30**
PD:种植密度 Planting density; NFR:施氮量 Nitrogen fertilizer rate郾 同列不同小写字母表示处理间差异显著 (P<0郾 05) Different small letters in the
same column meant significant difference among treatments at 0郾 05 level郾 * P<0郾 05; ** P<0郾 01; ns P>0郾 05. 下同 The same below.
表 5摇 不同种植密度和施氮量处理下棉花的纤维品质
Table 5摇 Cotton fiber quality under different nitrogen fertilizer rate and planting density treatments
品摇 种
Cultivar
种植密度
Planting density
(plants·hm-2)
施氮量
Nirogen rates
(kg N·hm-2)
长摇 度
Fiber length
(mm)
比强度
Fiber strength
(c N·tex-1)
纤维马克隆值
Micronaire
value
纤维伸长率
Elongation rate
(% )
纤维整齐度
Uniformity
(% )
辽棉 19 号 75000 0 28郾 8cd 28郾 1c 4郾 25c 6郾 4bc 84郾 3a
Liaomian 19 240 30郾 0ab 29郾 1ab 4郾 59a 6郾 6a 84郾 6a
480 29郾 0cd 29郾 1ab 4郾 36b 6郾 4bc 84郾 0a
97500 0 28郾 4d 28郾 4bc 4郾 25c 6郾 4bc 83郾 2a
240 30郾 5a 29郾 6a 4郾 57ab 6郾 6a 83郾 4a
480 29郾 7abc 28郾 7bc 4郾 49ab 6郾 5ab 83郾 0a
120000 0 28郾 6d 28郾 2bc 4郾 27c 6郾 4c 84郾 3a
240 29郾 1bcd 28郾 4bc 4郾 40ab 6郾 5ab 84郾 7a
480 28郾 6d 28郾 7bc 4郾 32bc 6郾 4bc 83郾 9a
PD 4郾 02* 1郾 81ns 9郾 14* 7郾 31* 3郾 33ns
NFR 11郾 20** 6郾 11* 55郾 54** 6郾 41* 3郾 31ns
PD伊NFR 1郾 78ns 1郾 52ns 5郾 07* 1郾 13ns 0郾 12ns
美棉 33B 75000 0 29郾 7de 30郾 1bc 4郾 28d 6郾 5d 85郾 0a
NuCOTN 33B 240 31郾 0ab 30郾 8ab 4郾 49a 6郾 6ab 85郾 0a
480 30郾 5bc 30郾 3dc 4郾 39bc 6郾 6ab 84郾 9a
97500 0 29郾 8de 29郾 7c 4郾 26d 6郾 5d 84郾 9a
240 31郾 1a 31郾 1a 4郾 51a 6郾 7a 84郾 8a
480 30郾 1cd 30郾 6ab 4郾 47ab 6郾 7a 84郾 7a
120000 0 29郾 5e 29郾 9c 4郾 23d 6郾 5d 84郾 1a
240 30郾 6ab 30郾 3bc 4郾 44ab 6郾 6bc 83郾 9a
480 29郾 9de 30郾 3bc 4郾 38c 6郾 5cd 83郾 8a
PD 3郾 87* 1郾 42ns 3郾 60* 6郾 23* 0郾 05ns
NFR 33郾 07** 10郾 13* 46郾 27** 9郾 20* 1郾 02ns
PD伊NFR 0郾 69ns 1郾 50ns 0郾 83ns 2郾 28ns 1郾 31ns
942312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王子胜等: 施氮量和种植密度对东北特早熟棉区棉花生物量和氮素累积的影响摇 摇 摇 摇
隆值较优,但纤维整齐度在各处理间差异不显著.
3摇 讨摇 摇 论
不同施氮量和种植密度处理下,两个品种棉花
生物量的动态累积曲线符合 Logistic模型,这与张旺
峰等[15]的研究结论一致,密度、施肥、品种等因子并
不改变其生长模型,但可以影响其特征参数.薛晓萍
等[10]对棉花花后生物量累积动态的研究发现,适宜
的施氮量可以获得较高的棉花花铃期前期生物量累
积,从而获得较大的养分吸收速率和较早的最大速
率出现日,利于最终产量的形成. 何萍等[16]研究认
为,玉米生物量累积最大速率出现早,有利于营养生
长向生殖生长的转化,光合产物能有效地向籽粒转
移.本研究发现,棉花生长前期生物量累积对最终产
量影响较大,与冷锁虎等[17]油菜高产群体质量指标
研究结果“越到后期形成的生物产量与籽粒产量的
关系越密切冶不太相符,这可能与试验所在地区的
生态条件不同有关. 东北特早熟棉区的棉花生长季
短,前期生物量的快速累积对最终产量贡献较大,而
冷锁虎等[17]的相关试验在长江流域棉区进行,其棉
花生长期较长,后期的生物量累积量与最终产量关
系更密切.因此,在东北特早熟棉区的棉花生产中,
可以通过调整种植密度和施氮量来改善生物量增长
参数,提高棉花花铃期前期生物量累积,从而有利于
获得高产.
棉花氮素累积的动态模式可用 Logistic 生长曲
线描述,种植密度和施氮量对其动态累积速率最大
值及其出现日等特征值参数的影响较大,种植密度
和施氮量可以通过影响这些参数而影响棉花氮素吸
收,适宜的种植密度和施氮量可以获得较高的养分
吸收速率及较早的最大速率出现日.薛晓萍[10]对棉
花花后氮累积动态研究得出,棉花对养分的吸收速
率及其最大值出现日均受施肥量的影响. 赵新华
等[18]研究表明,棉花生理年龄对棉铃各部分氮累积
有明显影响. 本研究发现,在种植密度为每公顷
97500 株、施氮量为 240 kg·hm-2时,棉花氮素累积
动态特征参数最为协调,生殖分配系数最大,皮棉产
量最高,纤维品质最好.过多施氮棉花的生物量和氮
素累积主要集中在营养器官中,导致营养生长过旺,
生殖生长量降低,产量下降.过高的种植密度虽然能
够产生较高的棉花生物量和氮素累积,但是棉花的
群体结构较差,营养生长过旺,同样得不到较高的皮
棉产量.另外,从生物量和氮素累积的特征参数来
看,氮素的快速累积期起始时间比生物量早 13 d 左
右,说明棉花养分吸收是生物量累积的前提.
薛晓萍等[10]发现,棉花花后氮素吸收的动态表
现为慢、快、慢 3 个阶段.本研究表明,随着棉花生育
进程的推移,氮素累积动态变化基本呈“S冶型曲线,
存在快速增长阶段,累积利用率并非与施肥量呈正
比.在种植密度为每公顷 75000 和 120000 株条件
下,480 kg·hm-2施氮处理的氮素瞬时利用率高于
240 kg·hm-2处理;而在种植密度为每公顷 97500
株下,240 kg·hm-2施氮处理的氮素瞬时利用率高
于 480 kg·hm-2处理.说明棉花对氮素的吸收除了
受自身生长需求的内在因素影响外,种植密度和施
肥量亦对其影响较大.
李秀章等[19]研究表明,棉花干生物量及各器官
的含氮量与施氮量呈显著正相关,但产量未表现出
相似的关系,过多施氮量不利于经济产量的增加;薛
晓萍等[10]研究发现,施氮量过高时棉花生物量及各
器官的含氮量增加幅度变缓. 过量施氮可以导致棉
花贪青晚熟,增大营养器官比例,降低品质[20-25] .本
研究表明,两个棉花品种都以种植密度为每公顷
97500 株和 240 kg·hm-2施氮处理为最优的种植密
度和施氮量,棉花群体结构最适宜、皮棉产量最高.
种植密度为每公顷 120000 株和 480 kg·hm-2施氮
处理下,虽然获得了较高的棉花生物量和氮素累积
量,但由于棉花植株体内氮素积累过多,营养生长旺
盛,生物量和养分向生殖器官的转移减少,最终导致
皮棉产量降低.
4摇 结摇 摇 论
在东北特早熟棉区,不同施氮量和种植密度处
理下的辽棉 19 号与美棉 33B的生物量、氮素累积动
态变化均可用 Logistic模型表示.种植密度和施氮量
对棉花生物量和氮素的最大累积速率以及快速累积
期出现时间和持续时间等特征参数影响较大. 适宜
的种植密度和施氮量可以获得较高的棉花花铃期前
期生物量累积,从而获得较大的养分吸收速率及较
早的最大累积速率出现时间,利于最终产量的形成.
施肥过多不仅氮素利用率降低,而且易造成营养器
官比例增大,虽然可获得较大的棉花植株生物量和
氮素累积量,但不利于皮棉产量的增加. 辽棉 19 号
与美棉 33B均在种植密度为每公顷 97500 株和 240
kg·hm-2施氮处理下有利于棉花提前进入生殖生长
期,从而有利于获得棉花高产.
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作者简介摇 王子胜,男,1965 年出生,研究员. 主要从事棉花
育种及栽培技术研究. E鄄mail: wangzisheng6666@ 126. com
责任编辑摇 孙摇 菊
152312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王子胜等: 施氮量和种植密度对东北特早熟棉区棉花生物量和氮素累积的影响摇 摇 摇 摇