全 文 ：控释氮肥对棉花果枝叶比叶质量及单株地上部生物量的影响
屈　磊，郑曙峰，王　维，徐道青，刘小玲
（安徽省农业科学院棉花研究所，国家棉花改良中心安庆分中心，
安徽省杂交棉工程技术研究中心，安庆２４６００３）
Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｃｏｎｔｒｏｌ－ｒｅｌｅａｓｅ　Ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ　Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｌｅａｆ　Ｍａｓｓ　ｐｅｒ　Ａｒｅａ（ＬＭＡ）ｏｆ
Ｃｏｔｔｏｎ　Ｆｒｕｉｔ　Ｌｅａｖｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｂｉｏｍａｓｓ　ｏｆ　Ｃｏｔｔｏｎ　Ｐｌａｎｔ　ａｂｏｖｅ　ｔｈｅ　Ｇｒｏｕｎｄ
ＱＵ　Ｌｅｉ，ＺＨＥＮＧ　Ｓｈｕ－ｆｅｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｗｅｉ，ＸＵ　Ｄａｏ－ｑｉｎｇ，ＬＩＵ　Ｘｉａｏ－ｌｉｎｇ
摘要：通过不同施氮量以及常规氮肥和控释氮肥的对比试验，研究控释氮肥对棉花单株地上部生物量及果
枝叶比叶质量的影响。结果表明：控释氮肥可提高棉花果枝叶比叶质量（ＬＭＡ），可延长棉花单株地上部生
物量快速增长持续期，推迟其快速累积持续期起止时间，增加其快速累积平均速率，增加棉花单株地上部
生物量快速累积期的累积量。由此可知，控释氮肥可提高棉花果枝叶的光合能力，增加棉花单株地上部生
物量的累积，从而增加子棉产量。研究表明，与普通氮肥比较，适宜施氮量（２４０ｋｇ·ｈｍ－２）下，控释氮肥可
提高子棉产量４．０９％。
关键词：棉花；控释氮肥；果枝叶；比叶质量；生物量
中图分类号：Ｓ５６２．０１　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１０００－６３２Ｘ（２０１２）０２－００２５－０４
收稿日期：２０１１－１１－２１
基金项目：安徽省现代农业产业技术体系棉花岗位专家；国
家棉花产业技术体系皖北综合试验站；安徽省农
业科学院院长青年基金；公益性行业（农业）科研
专项（ｎｙｈｙｚｘ０７－００５－１２）
　　氮素是作物生产中最活跃的因子之一，参与新
陈代谢的所有过程，是作物优质高产的重要限制因
素。然而，目前作物生产中所施用的常规氮肥释放
氮素快，存在氮素释放规律不能与作物吸收氮素规
律同步的缺陷。在我国棉花生产中，因施肥而产生
的工作量大、成本增加、氮素利用率低以及环境污
染等尤其严重。如何在增加棉花产量的基础上减
少劳动量、降低生产成本以及提高作物的肥料利用
率，已是当前我国棉花生产中亟待解决的问题。
２０世纪９０年代以来，控释肥料成为国内外研
究的热点［１－２］。控释氮肥即是以常规氮肥为基础，
通过各种技术措施预先设定肥料在作物生长季节
的释放模式，使其养分释放规律与作物养分吸收尽
可能同步，从而达到提高氮素利用率、减少环境污
染的目的。
有研究表明［３］，棉花植株干物质积累与产量密
切相关，协调棉花干物质生产是棉花高产优质的基
础。叶片比叶质量则能精确描述叶片光合特性，反
映其光合能力，与作物产量和品质密切相关［４－６］。
棉花果枝叶是棉铃发育的主要源器官，其光合能力
显著影响棉铃的生物量形成，进而影响到棉花产量
和品质［７］。研究表明［８－９］，控释氮肥可改善棉花功
能叶（主茎倒４叶）叶肉细胞的光合能力，增加单株
结铃数和铃重，显著增加子棉产量。然而，关于控
释氮肥对棉花单株生物量及果枝叶比叶质量影响
的研究尚未见报道。
因此，本文基于不同施氮量以及常规氮肥和控
释氮肥的对比试验，研究控释氮肥对棉花单株地上
部生物量及果枝叶比叶质量的影响，以期为降低棉
花生产成本及提高棉花氮素利用率，进而提高棉花
产量和品质提供理论依据。
１材料和方法
１．１试验设计
试验于２００９年在安徽安庆安徽省农业科学院
棉花研究所进行。试验小区土壤为沙壤土，０～２０
ｃｍ土壤有机质含量１０．３５ｇ·ｋｇ－１，速效氮含量
１５．０１ｍｇ·ｋｇ－１，速效磷含量３１．７１ｍｇ·ｋｇ－１，速效
钾含量１０６．００ｍｇ·ｋｇ－１。
供试品种为湘杂棉８号，施氮量及施肥方案见
表１，其中，氯化钾和过磷酸钙的用量转换成纯
Ｋ２Ｏ 和纯 Ｐ２Ｏ５ 分别为每公顷 ３９４．３０ｋｇ 和
·５２·
２０６．１３ｋｇ。每处理设３个重复，随机区组排列，小
区面积４０ｍ２。棉花于４月１３日营养钵育苗，５月
８日移栽，行距１．１０ｍ，株距０．３３ｍ。田间其他管
理均按当地高产栽培要求进行。
表１　试验各处理氮肥施用量及施肥方案
氮肥种类 编号 施氮量／（ｋｇ·ｈｍ－２） 施肥方案
不施氮肥（ＣＫ） ＣＫ　 ０ 不施氮肥，磷、钾肥基施
常规氮肥（ＣＣＦ） ＣＣＦ２４０　 ２４０ 氮肥基施４０％，花铃肥６０％，磷、钾肥基施
ＣＣＦ３６０　 ３６０ 氮肥基施４０％，花铃肥６０％，磷、钾肥基施
控释氮肥（ＳＲＦ） ＳＲＦ２４０　 ２４０ 氮肥与磷、钾肥全部基施
ＳＲＦ３６０　 ３６０ 氮肥与磷、钾肥全部基施
　　注：常规氮肥为普通尿素，控释氮肥为树脂包膜尿素；表中施氮量均为纯氮量。
　　待棉花现蕾后，分别于蕾期（６月２４日）、盛花
期（７月１２日、７月３０日）和花铃期（８月１７日）取
各处理棉株３株，按根、茎、果枝、主茎叶、果枝叶、
蕾、花、铃等器官分开，并用ＤＣ　１２Ｖ紫光扫描仪将
主茎叶和果枝叶扫描，用以测定植株叶面积。扫描
完成后，将上述样品于１０５℃下杀青３０ｍｉｎ，７０℃
下烘干至恒重称重。
１．２测定项目与方法
用ＤＣ　１２Ｖ紫光扫描仪扫描叶片，并用叶面积
计算软件计算叶面积，干物质质量均用ＦＡ２２０４Ｂ
型１／１００００电子天平称量，其中果枝叶比叶质量为
其干物质质量与其面积比值。子棉产量为各小区
实际产量折算为公顷产量。
１．３统计分析方法
采用Ｅｘｃｅｌ　２００３软件完成全部数据处理和作
图，ＤＰＳ统计软件进行统计分析，以ＬＳＤ法进行差
异显著性多重比较。
２结果与分析
２．１控释氮肥对棉花果枝叶比叶质量的影响
２．１．１控释氮肥对棉花单株果枝叶干物质质量的
影响。由图１可知，棉花单株果枝叶干物质质量随
生育期呈先缓慢、然后快速增长的趋势。各处理间
比较，７月１２日及以前，处理ＣＣＦ２４０（常规氮肥施氮
量为２４０ｋｇ·ｈｍ－２）最高，其余处理间差异较小；７月
３０日及以后，则表现为处理ＳＲＦ２４０（控释氮肥施氮
量为２４０ｋｇ·ｈｍ－２）最高，ＳＲＦ３６０（控释氮肥施氮量
为３６０ｋｇ·ｈｍ－２）最低，其他处理差异较小。
２．１．２控释氮肥对棉花单株果枝叶面积的影响。
图２表明，棉花单株果枝叶面积随生育期进程呈先
缓慢增加、然后快速增加、再缓慢下降的趋势。处
理间比较，７月１２日以前，处理ＣＣＦ２４０（常规氮肥
施氮量为２４０ｋｇ·ｈｍ－２）最高；７月１２日以后则表
现为处理ＳＲＦ２４０（控释氮肥施氮量为２４０ｋｇ·
ｈｍ－２）、ＣＫ（不施氮肥）较高，ＳＲＦ３６０（控释氮肥施氮
量为３６０ｋｇ·ｈｍ－２）最低。
２．１．３控释氮肥对棉花果枝叶比叶质量的影响。
由图３可知，果枝叶比叶质量随生育进程呈先缓慢
下降，然后快速下降，再快速上升的趋势。比叶质
量以处理ＣＫ（不施氮肥）最小，其余处理以控释氮
·６２·
肥处理表现较高，但差异较小。
综上所述，处理ＳＲＦ２４０（控释氮肥施氮量为
２４０ｋｇ·ｈｍ－２）的单株果枝叶干物质质量、单株果
枝叶面积以及果枝叶比叶质量均较大，反映出棉株
较强的光合能力；处理ＳＲＦ３６０（控释氮肥施氮量为
３６０ｋｇ·ｈｍ－２）单株果枝叶干物质质量、单株果枝
叶面积最小，但其比叶质量较大，说明此处理棉花
单株果枝叶数目较少，但叶片较厚，可能是因施用
氮素过量且氮素利用率提高所致；处理ＣＫ（不施氮
肥）单株果枝叶干物质质量、单株果枝叶面积表现
较好，但其比叶质量最小，说明此处理果枝叶叶片
较薄，光合能力差。
注：ＣＣＦ３６０、ＣＣＦ２４０分别表示常规氮肥施氮量为３６０、
２４０ｋｇ·ｈｍ－２；ＳＲＦ３６０、ＳＲＦ２４０分别表示控释氮肥施氮量
为３６０、２４０ｋｇ·ｈｍ－２。
图３　控释氮肥对棉花果枝叶比叶质量的影响
２．２　控释氮肥对棉花单株地上部生物量的影响
棉花单株地上部生物量的变化符合“Ｓ”型曲
线，可用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程拟合（式１）。
Ｗ＝ Ｗｍ１＋ａｅｂｔ
（１）
式中，Ｗ（ｇ）：生物量，ｔ（ｄ）：棉株生长天数，Ｗｍ（ｇ）：
生物量的理论最大值，ａ、ｂ：参数。
对式（１）求二阶导数，可得生物量的快速累积
期的起始时期（ｔ１）和终止时期（ｔ２），计算公式为
（２）、（３）。
ｔ１＝１ｂ１ｎ
槡２＋ ３
ａ
（２）
ｔ２＝１ｂ１ｎ
槡２＋ ３
ａ
（３）
将式（２）、（３）分别代入式（１）即得ｔ１、ｔ２ 时生物
量Ｗｔ１和Ｗｔ２。由ｔ１、ｔ２ 可得生物量快速累积持续
时间Ｔ（Ｔ＝ｔ２－ｔ１），进一步可得快速增长期内生物
量的平均累积增长速率ＶＴ〔ＶＴ＝（Ｗ２－Ｗ１）／Ｔ〕
（表２）。
分析表２可知，棉花单株地上部生物量的ｔ１ 以
处理ＳＲＦ２４０（控释氮肥施氮量为２４０ｋｇ·ｈｍ－２）最
迟，处理 ＣＣＦ２４０（常规氮肥施氮量为２４０ｋｇ·
ｈｍ－２）最早；ｔ２ 则以ＳＲＦ２４０和ＳＲＦ３６０较迟，ＣＫ最
早；棉花单株地上部生物量 Ｔ 值以 ＳＲＦ３６０ 和
ＣＣＦ２４０较长，其次是ＳＲＦ２４０；ＶＴ 值以ＣＣＦ３６０和
ＳＲＦ２４０较大，其余处理较小且差异也较小。快速
累积持续期是生物量累积量的决定时期，各处理棉
花单株地上部此期间所累积的生物量分别为
ＣＣＦ３６０：２６７．０９ｇ，ＣＣＦ２４０：２５９．３５ｇ，ＳＲＦ３６０：
２４９．４１ｇ，ＳＲＦ２４０：２８８．０９ｇ，ＣＫ：２２６．６７ｇ。
可见，施氮可以推迟棉花单株地上部生物量快
速累积持续期的起始时间，且控释氮肥较普通氮肥
效果更加明显，施氮可延长棉花单株地上部生物量
的Ｔ，但过量普通氮肥则缩短Ｔ 值，控释氮肥处理
则未出现此种情况；施氮增加了棉花单株地上部生
物量的ＶＴ 值，控释氮肥与普通氮肥间表现并无一
定规律。在适宜施氮量下，控释氮肥可大大提高棉
花单株地上部生物量的快速累积持续期所积累的
生物量。
表２　控释氮肥对棉花单株地上部生物量形成及其特征值的影响
处理 方程 ｒ２　 ｔ１／ｄ　 ｔ２／ｄ　 Ｔ／ｄ　 ＶＴ／（ｇ·ｄ－１）
ＣＣＦ３６０　 Ｗ＝４６２．５６／（１＋２０５６３．７８ｅ－０．０９２ｔ） ０．９９５１＊＊ ９４．０４　 １２２．８０　 ２８．７５　 ９．２９
ＣＣＦ２４０　 Ｗ＝４６０．７４／（１＋４１６３．６４ｅ－０．０７９ｔ） ０．９９５４＊＊ ８８．６０　 １２１．８６　 ３３．２５　 ７．８０
ＳＲＦ３６０　 Ｗ＝４３２．１４／（１＋４６９１．６０ｅ－０．０７６ｔ） ０．９８９１＊＊ ９２．０６　 １２６．０４　 ３３．９８　 ７．３４
ＳＲＦ２４０　 Ｗ＝４９９．１８／（１＋１３４１４．５０ｅ－０．０８４ｔ） ０．９９９８＊＊ ９７．２３　 １２８．５１　 ３１．２８　 ９．２１
ＣＫ　 Ｗ＝３９２．３９／（１＋９４８６．８９ｅ－０．０８６ｔ） １．００００＊＊ ９１．０７　 １２１．６５　 ３０．５９　 ７．４１
　　注：ｔ１ 为生物量快速累积期起始时间，ｔ２ 为生物量快速累积期终止时间，Ｔ为生物量快速累积期持续时间，ＶＴ 为生物量
快速累积期平均累积速率；＊＊表示方程决定系数在０．０１水平上显著（ｎ＝４，ｒ２０．０１＝０．９８０１）；ＣＣＦ３６０、ＣＣＦ２４０分别表示常
规氮肥施氮量为３６０、２４０ｋｇ·ｈｍ－２，ＳＲＦ３６０、ＳＲＦ２４０分别表示控释氮肥施氮量为３６０、２４０ｋｇ·ｈｍ－２。
·７２·
２．３控释氮肥对子棉产量的影响
由图４可知，子棉产量以处理ＳＲＦ２４０最高，
ＳＲＦ３６０次之，ＣＣＦ３６０和ＣＣＦ２４０又次之，ＣＫ 最
小。各处理子棉产量由大到小分别为：３９２５．２０、
３８１６．６０、３７８９．１５、３７７１．００和３２３５．６５ｋｇ·ｈｍ－２。
可见，与普通氮肥相比，控释氮肥各处理子棉产量
有所增加；控释氮肥施氮量为３６０ｋｇ·ｈｍ－２时，子
棉产量增加０．７２％，施氮量为２４０ｋｇ·ｈｍ－２时则增
产４．０９％。
注：ＣＣＦ３６０、ＣＣＦ２４０分别表示常规氮肥施氮量为３６０、
２４０ｋｇ·ｈｍ－２；ＳＲＦ３６０、ＳＲＦ２４０分别表示控释氮肥施氮量
为３６０、２４０ｋｇ·ｈｍ－２；图中不同大、小写字母分别表示各处
理间差异达０．０１和０．０５水平。
图４　控释氮肥对子棉产量的影响
３讨论与结论
棉花现蕾后，棉花果枝叶则成为棉花蕾、花、铃
发育的主要源器官。比叶质量能够反映叶片的光
合能力［４－６］，因此棉花果枝叶比叶质量可视为体现
棉铃发育状况的重要指标之一。本研究表明，施氮
可提高棉花果枝叶的比叶质量；同等施氮量相比，
控释氮肥处理比叶质量则较大，但控释氮肥过量则
降低棉花单株果枝叶的干物质质量和叶面积。
棉花单株地上部生物量的变化符合“Ｓ”型曲
线，可用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ方程拟合，曲线快速持续增长时
期则被视为棉花单株地上部生物量形成的决定时
期，因此，棉花单株地上部生物量快速累积持续期
及其起始、终止时间以及生物量快速累积持续期平
均速率可视为棉花单株地上部生物量形成的特征
值。本研究表明，适量（２４０ｋｇ·ｈｍ－２）的控释氮肥
可延迟棉花单株地上部生物量快速累积持续期的
起始、终止时间，延长快速累积的持续期，增加快速
累积持续期的平均速率，从而增加该期棉花单株地
上部生物量的累积量（表２）。棉花单株地上部生物
量的累积是棉花产量形成的基础［３］，适宜施氮量
（２４０ｋｇ·ｈｍ－２）的控释氮肥可提高子棉产量，但产
量增加未达显著水平。
综上所述，适宜施氮量（２４０ｋｇ·ｈｍ－２）下，控
释氮肥可提高棉花果枝叶比叶质量，延长棉花单株
地上部生物量快速累积的持续期，推迟其起始、终
止时间，增加其快速累积的平均速率，从而增加子
棉产量。与普通氮肥相比，适宜的控释氮肥施氮量
下，子棉产量提高４．０９％。
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