全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(1): 8088 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(31171487), 国家公益性行业(农业)科研专项(201203096)和江苏省农业三新工程项目[SXGC(2013)
334]资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 周治国, E-mail: giscott@njau.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: fg4321@163.com
Received(收稿日期): 2014-06-04; Accepted(接受日期): 2014-09-30; Published online(网络出版日期): 2014-11-11.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20141111.1556.003.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.00080
施氮量对滨海改良盐土棉花钾累积利用的影响
邹芳刚 1,2 张国伟 1 王友华 1 赵文青 1 周治国 1,*
1 南京农业大学 / 农业部南方作物生理生态重点开放实验室, 江苏南京 210095; 2 江苏省种子管理站, 江苏南京 210036
摘 要: 以长江流域大面积种植的转基因棉湘杂棉 8号为材料, 在江苏省大丰市稻麦原种场(33.2°N, 120.5°E)滨海改
良盐土上研究施氮量(0、150、300、375、450、600 kg N hm–2)对棉株钾素吸收、利用和分配的影响。结果表明, 增
施氮肥提高不同生育阶段棉株钾的吸收量, 以盛花到见絮期的钾积累增量最大, 并改变生育期间的钾吸收比例, 使
出苗到盛花期的钾吸收比例降低, 盛花到吐絮期的钾吸收比例升高; 同时, 增加施氮还降低生育后期中上部果枝钾
浓度的下降速率, 但对下部果枝影响较小。随施氮量增加, 各部位果枝氮对钾吸收的边际效应(每增施 1 kg氮促进钾
的吸收量)呈先升高后降低趋势, 且果枝部位越高, 基于最大边际效应的施氮量越高。在 300~375 kg hm–2施氮量范围
内, 干物质和钾在经济器官中的分配比例提高, 钾浓度和钾累积量动态特征参数比较协调, 中部和上部果枝氮素对
钾吸收的边际效应和钾的皮棉生产效率较高, 利于高产形成。高于 375 kg hm–2的施氮量导致皮棉产量增幅下降, 氮
素对钾吸收的边际效应和钾的皮棉生产效率较低; 低于 375 kg hm–2的施氮量降低干物质和钾经济系数, 不利于高产
形成。
关键词: 棉花; 改良盐土; 施氮量; 钾吸收利用
Effect of Nitrogen Application Amounts on Uptake and Utilization of Potassium
in Cotton Grown in Improved Coastal Saline Land Regions
ZOU Fang-Gang1,2, ZHANG Guo-Wei1, WANG You-Hua1, ZHAO Wen-Qing1, and ZHOU Zhi-Guo1,*
1 Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology in Southern China, Ministry of Agriculture / Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095,
China; 2 Seeds Management Station of Jiangsu Province, Nanjing 210036, China
Abstract: A field experiment using transgenic cotton cultivar Xiangzamian 8 with different nitrogen application amounts (0, 150,
300, 375, 450, and 600 kg N ha–1) was carried out in the coastal improved saline land region of Dafeng City in 2010 and 2012.
Results showed that the nitrogen application increased potassium uptake of cotton at different growth stages, with the highest
increment at the peak flowering-boll opening stage, and the percentages of potassium uptake decreased from seedling to peak
flowering stages, but increased from peak flowering to boll maturing stages. In addition, nitrogen application lowered the de-
creasing speed of potassium concentration in middle and upper fruiting branches at later growth stages, but had less influence on
lower fruiting branches. The marginal effect of potassium uptake (promoted amount of potassium uptake due to 1 kg increase of N
application) showed an upward-downward trend with the increase of nitrogen application rate. The higher the position of fruiting
branches grown, the more the nitrogen amount demanded to meet the highest marginal effect of potassium uptake. Under the ni-
trogen application of 300–375 kg ha–1, the economic coefficient of biomass and potassium was relatively high, eigenvalues of
dynamic model of potassium content and potassium accumulation were relatively coordinate, and the marginal effect of potassium
uptake and lint production efficiency of potassium were relatively high in middle and upper fruiting branches. Excessively high
nitrogen application resulted in a relatively narrow rise of yield, and the marginal effect of potassium uptake and lint production
efficiency of potassium were relatively low; excessively low nitrogen application, however, also resulted in a lower yield, as eco-
nomic coefficient of biomass and potassium was relatively low.
Keywords: Cotton; Improved saline land; Nitrogen amounts; Potassium uptake and utilization
第 1期 邹芳刚等: 施氮量对滨海改良盐土棉花钾累积利用的影响 81


棉花是我国重要的经济作物, 在国民经济中占
有重要地位。近年来, 随着粮棉争地矛盾的日益突
出, 长江流域下游棉区的棉花种植面积逐渐向土壤
条件较为贫瘠的沿海地区集中, 因此, 大力提高滨
海盐碱棉区棉花产量对于长江流域下游棉区棉花可
持续发展具有重要意义。
长江流域滨海盐土棉区土壤保肥保水能力差 ,
肥料的增产效应与非盐碱棉田土壤差异较大[1]。目
前, 在生产上存在盲目施肥现象, 尤其是氮肥的施
用量有不断加大的趋势。大量的研究表明, 过量施
入氮肥后, 不仅氮素利用效率降低, 还影响到钾的
吸收和利用[2-3]。与氮不同, 钾在植物体内以K+形态
存在, 不被有机化合物同化, 所以钾在植株体内移
动性较强。充足的钾供应可以提高光合磷酸化效率,
促进棉株中碳水化合物的合成和运输, 钾营养不足
则降低叶片中碳水化合物形成和养分向生殖器官的
运输[4-6], 进而导致棉花早衰和品质变劣[7]。由于钾
的上述生理功能, 棉株对钾的吸收、积累和分配特
点关系到棉花的产量形成与施肥技术的确定。
棉花的高产以较高的生物量为前提, 而生物量
的累积则以养分吸收为基础[5]。前人在棉花上的研
究多以氮肥的累积规律为重点, 而较少关注钾的吸
收累积规律 [8-9]。娄善伟等 [10]研究了新疆地区棉花
氮、磷、钾累积量动态及其分配特征的影响, 强调
后期生殖器官养分的积累对产量形成具有重要作
用。Dong等 [11]在黄河三角洲盐土条件下研究表明,
高产棉田每生产100 kg皮棉所吸收的钾量比低产田
高20.6%。但是目前关于长江流域沿海棉区氮素对棉
株钾吸收, 特别是不同果枝部位果枝钾的吸收的影
响研究尚未见报道。
本研究基于长江流域沿海棉区改良盐土条件下
棉花种植过程中的养分运筹习惯, 探讨施氮量对滨
海改良盐土棉花钾累积利用的影响, 以期为制定滨
海盐土棉区合理的棉田养分管理技术体系提供理论
依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于 2010年和 2012年在江苏省大丰市稻麦原
种场(33.2°N, 120.5°E)滨海改良盐土进行, 供试土壤为
潮盐土、沙性轻壤, 2年 0~20 cm土壤 pH值分别为 7.9
和 7.8, 含全盐 0.29%和 0.26%、有机质 17.9 g kg–1和
18.3 g kg–1、全氮 1.02 g kg–1和 1.09 g kg–1、速效氮 61.5
mg kg–1和 60.2 mg kg–1、速效磷 42.5 mg kg–1和 43.3 mg
kg–1、速效钾 180.0 mg kg–1和 182.4 mg kg–1。
以长江流域大面积种植的转基因棉湘杂棉 8 号
为材料, 设置 60、150、300、375、450、600 kg hm–2
6个施氮量水平, 重复 4次, 随机区组排列。总施氮
量中, 基肥、初花肥和盛花肥分别占 30%、40%和
30%。P2O5、K2O用量分别为 150、225 kg hm–2, 全
部作为基肥。小区长 10 m, 宽 8 m, 8 行区, 行距
1.0 m, 株距为 0.4 m, 密度约 25 000株 hm–2。4月 5
日左右播种育苗, 5月 20日左右移栽, 8月 10日左右
打顶。精细整枝, 其他管理同高产田块。
1.2 测定内容与方法
分别于 6/29、7/15、7/30、8/15、8/30、9/15、
10/5在每小区取生长发育一致的 2株, 3次重复, 将
棉株分为下(1~5果枝, L)、中(6~10果枝, M)、上(≥11
果枝, U)三部位调查生物量与养分空间分布, 在 105℃杀
青 30 min后, 80℃烘至恒重, 称生物量。样品粉碎后
用原子吸收分光光度法测定各部位钾含量[12], 再根
据各部位的干物质重计算棉花单株钾素累积量。收
获时对每小区定点的 20株棉花按照不同部位分收棉
铃, 测定产量。
1.3 棉花钾的皮棉生产效率、经济系数和吸收比
例
钾的皮棉生产效率(kg kg–1) = 皮棉产量/吐絮期
整株钾积累量
生物量经济系数 = 吐絮期生殖器官生物量/吐
絮期整株生物量
钾的经济系数 = 吐絮期生殖器官钾累积量/吐
絮期整株钾积累量
钾的吸收比例(%) = 不同生育阶段棉株钾吸收
量/吐絮期整株钾积累量
1.4 棉花钾素累积特征值的计算方法
棉株钾素累积量的增长符合Logistic曲线, 其基
本模型为W=Wm/(1+aebt), 分别对模型求1阶、2阶和3
阶导数 , 可得相应生长曲线的最大相对生长速率
(Vmax)及其出现时间(tmax), 快速累积期持续时间(T)
等特征参数。
1.5 统计分析方法
采用Microsoft Excel软件处理数据 , 用 SPSS
11.0软件分析方差和测验差异显著性。
2 结果与分析
2.1 施氮量对棉花产量的影响
由图 1可见, 随施氮量增加, 总皮棉产量及上、
82 作 物 学 报 第 41卷

中和下部皮棉产量均呈先上升后降低的趋势。用二
次曲线拟合后可知, 2010年和 2012年总皮棉产量、
上部皮棉产量、中部皮棉产量和下部皮棉产量分别
在 397.6 kg N hm–2和 379.7 kg N hm–2、456.5 kg N
hm–2和 419.2 kg N hm–2、417.6 kg N hm–2和 424.8 kg
N hm–2、276.4 kg N hm–2和 246.9 kg N hm–2时最高。

图 1 施氮量与皮棉产量的关系
Fig. 1 Relationship between nitrogen amount and lint yield
TP: 整株; L: 下部果枝; M: 中部果枝; U: 上部果枝。
TP: total plant; L: lower fruiting branches; M: middle fruiting branches; U: upper fruiting branches.

2.2 施氮量对生物量累积分配的影响
由表 1 可见, 施氮量显著影响棉花生物量累积
分配。对于棉株生物量, 整株及中部果枝生物量在
450 kg N hm–2 (2010)和 375 kg N hm–2(2012)处理下
最高, 下部果枝在 375 kg N hm–2处理下最高, 上部
果枝在 450 kg N hm–2处理下最高, 且达到峰值后随
施氮量的增加各部位生物量降低不显著(P>0.05)。对
于生殖器官生物量, 整株、中部和下部果枝在 375 kg
N hm–2(2010)和 300 kg N hm–2(2012)处理下最高, 上
部果枝则在 450 kg N hm–2处理下最高。对于生物量

表 1 施氮量对生物量累积和分配的影响
Table 1 Effects of nitrogen amounts on biomass accumulation and distribution of cotton plant
生物量
Biomass per plant (g)
生殖器官生物量
Biomass of reproductive organ per plant (g)
生物量经济系数
Economic coefficient of biomass
施氮量
Nitrogen
amount
(kg N hm–2) TP L M U TP L M U TP L M U
2010
0 222.1 d 70.0 d 62.5 d 90.1 d 100.8 d 35.7 c 29.1 d 36.0 d 0.45 ab 0.51 a 0.47 bc 0.40 b
150 308.3 c 82.2 c 96.9 c 130.3 c 138.9 c 38.5 bc 47.0 c 53.3 c 0.45 ab 0.47 b 0.49 b 0.41 b
300 385.2 b 104.7 b 115.8 b 166.7 b 181.2 b 47.8 ab 58.7 b 74.7 b 0.46 a 0.46 b 0.51 ab 0.45 a
375 438.7 a 120.2 a 133.4 a 185.5 a 203.5 a 49.2 a 69.2 a 85.1 a 0.46 a 0.41 c 0.52 a 0.46 a
450 444.5 a 115.6 ab 140.7 a 189.8 a 193.6 ab 42.6 b 65.8 ab 85.2 a 0.44 ab 0.37 d 0.47 bc 0.45 a
600 432.9 a 111.1 b 135.2 a 186.8 a 185.8 b 40.0 b 62.1 b 83.7 a 0.43 b 0.36 d 0.46 c 0.45 a
2012
0 217.6 c 62.4 c 66.8 d 88.4 d 96.7 c 30.6 c 32.0 d 34.0 c 0.44 c 0.49 a 0.48 c 0.38 c
150 262.6 b 69.6 b 79.6 c 113.4 c 124.3 b 34.1 b 41.4 c 48.8 b 0.47 b 0.49 a 0.52 b 0.43 b
300 361.1 a 96.2 a 109.4 a 155.5 b 181.1 a 45.2 a 61.3 a 74.6 a 0.50 a 0.47 a 0.56 a 0.48 a
375 374.3 a 96.3 a 114.0 a 164.0 a 180.9 a 42.4 a 58.1 a 80.4 a 0.48 ab 0.44 b 0.51 b 0.49 a
450 373.2 a 95.3 a 110.9 a 167.0 a 171.2 ab 36.8 b 52.1 b 82.3 a 0.46 bc 0.39 c 0.47 c 0.49 a
600 365.0 a 94.2 a 108.0 a 162.8 ab 167.3 b 36.7 b 50.8 b 79.8 a 0.46 bc 0.39 c 0.47 c 0.49 a
TP: 整株; L: 下部果枝; M: 中部果枝; U: 上部果枝。同一列中标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。
TP: total plant; L: lower fruiting branches; M: middle fruiting branches; U: upper fruiting branches. Values followed by different letters
within the same column are significantly different at the 0.05 probability level.
第 1期 邹芳刚等: 施氮量对滨海改良盐土棉花钾累积利用的影响 83


经济系数, 下部果枝表现为随施氮量的增加而降低,
中部果枝呈先升高后降低的趋势 , 并在 375 kg N
hm–2(2010)和 300 kg N hm–2(2012)处理下最高, 上部
果枝则随施氮量的增加而增大。
2.3 施氮量对钾素累积分配的影响
由表 2可见 , 随施氮量的增加 , 下部果枝钾累
积量呈先升高后降低的趋势 , 并在 450 kg N
hm–2(2010)和 375 kg N hm–2(2012)处理下下最高 ;
棉株整株、中部及上部果枝钾累积量则呈升高趋
势 , 并在升高到一定量后趋于稳定。对于生殖器官
钾累积量 , 随施氮量的增加 , 下部和中部果枝呈
先升高后降低的趋势 , 分别在 300 kg N hm–2 和
375 kg N hm–2处理下最高 , 而整株和上部果枝则
持续升高 , 且在升高到一定量后趋于稳定。对于钾
的经济系数 , 随施氮量的增加 , 下部和中部果枝
呈先升高后降低趋势 , 分别在 150 kg N hm–2 和
300 kg N hm–2处理下最高 , 上部则表现为升高到
一定量后趋于稳定。

表 2 施氮量对钾累积分配的影响
Table 2 Effects of nitrogen amounts on potassium accumulation and distribution of cotton plant
钾累积量
Potassium accumulation
(kg hm–2)
生殖器官钾累积量
Potassium accumulation amount of
reproductive organ (kg hm–2)
钾的经济系数
Economic coefficient of
potassium
施氮量
Nitrogen
amount
(kg N hm–2) TP L M U TP L M U TP L M U
2010
0 78.3 d 18.4 c 22.3 d 37.6 d 34.8 d 13.1 d 11.6 d 11.3 e 0.44 c 0.71 a 0.52 bc 0.30 d
150 107.2 c 21.7 c 31.2 c 54.3 c 54.4 c 15.1 c 16.7 c 21.5 d 0.51 b 0.70 a 0.54 ab 0.41 c
300 161.3 b 33.8 b 48.8 b 78.7 b 84.6 b 20.7 a 27.1 b 34.8 c 0.52 ab 0.64 b 0.55 ab 0.46 b
375 171.4 ab 37.1 ab 55.3 a 79.0 b 93.8 a 20.0 a 31.4 a 41.4 b 0.55 a 0.57 c 0.57 a 0.52 a
450 197.3 a 41.3 a 60.4 a 95.6 a 102.4 a 19.6 a 30.4 a 50.4 a 0.52 ab 0.50 d 0.50 c 0.54 a
600 192.4 a 38.2 b 60.0 a 94.2 a 96.7 a 17.5 b 26.9 b 50.2 a 0.50 b 0.48 d 0.45 d 0.54 a
2012
0 77.9 d 17.0 d 23.1 e 37.4 d 40.7 c 12.5 e 13.6 d 12.8 e 0.48 c 0.73 a 0.59 b 0.34 d
150 102.0 c 22.5 c 29.2 d 50.3 c 56.3 b 16.9 d 18.2 c 21.8 d 0.55 b 0.72 a 0.62 ab 0.43 c
300 158.6 b 36.8 b 47.2 c 74.6 b 93.0 a 25.1 a 31.2 b 36.7 c 0.59 a 0.68 b 0.66 a 0.49 b
375 185.1 ab 41.3 a 56.1 b 87.7 ab 103.6 a 23.3 b 36.0 a 43.3 b 0.56 ab 0.56 c 0.65 a 0.51 ab
450 201.9 a 40.9 a 63.8 a 97.2 a 106.7 a 21.7 b 33.1 b 46.9 a 0.53 bc 0.53 d 0.52 c 0.53 a
600 201.0 a 38.1 b 64.8 a 98.1 a 99.6 a 18.3 c 31.4 b 47.9 a 0.50 c 0.48 e 0.49 c 0.51 ab
TP: 整株; L: 下部果枝; M: 中部果枝; U: 上部果枝。同一列中标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著。
TP: total plant; L: lower fruiting branches; M: middle fruiting branches; U: upper fruiting branches. Values followed by different letters
within the same column are significantly different at the 0.05 probability level.

2.4 施氮量对棉株不同部位钾含量动态的影响
由图 2 可见, 不同施氮量下棉株各部位的钾浓
度均随生育进程逐渐降低 , 变化范围为 1.55%~
3.79%。回归分析表明, 不同果枝部位钾浓度随时间
的变化趋势均可用负指数函数方程(y = ae–bx)拟合
(表 3)。分析表 3 可知, 随施氮量增加, 各果枝部位
钾浓度衰减方程的 a值(初始值)均持续升高, 即钾浓
度升高, b 值(下降速率)变化相对复杂, 对于下部果
枝, 施氮对 b值影响较小, 对于中部和上部果枝, 低
于 150 kg N hm–2处理对 b值影响较小, 高于此浓度
的氮肥处理则降低了 b值。
2.5 施氮量对不同部位钾累积动态的影响
随着生育进程, 棉株各部位钾累积量的变化符
合 Logistic生长曲线(图 3)。对图 3数据拟合分析可
得到钾累积动态模型的特征值(表 4), 棉株各部位钾
最大累积速率和最大累积速率出现时间变化一致 ,
下部果枝以 375 kg N hm–2施氮量最高, 中部和上部
果枝则随施氮量的增加而增加; 下部果枝钾快速累
积期持续时间随施氮量的增加而延长, 中部果枝以
300 kg N hm–2施氮量最短, 上部果枝则随施氮量的
增加而缩短。
2.6 不同部位生物量和钾的经济系数与钾累积
特征参数的关系
分析表 5 可知, 下部果枝生物量和钾的经济系
数与钾含量回归方程 a 值(初始值)和钾快速累积期
持续时间呈显著负相关, 中部果枝生物量和钾的经
84 作 物 学 报 第 41卷


图 2 施氮量对棉花不同部位钾浓度的影响(2010年)
Fig. 2 Effects of nitrogen amounts on potassium content of cotton plant in 2010
L: 下部果枝; M: 中部果枝; U: 上部果枝。
L: lower fruiting branches; M: middle fruiting branches; U: upper fruiting branches.

表 3 不同氮素处理下棉花不同果枝部位钾浓度拟合方程参数(2010年)
Table 3 Parameters of equations for potassium content of different fruiting branches in cotton under different nitrogen amounts in 2010
L M U 施氮量
Nitrogen amount
(kg N hm–2) a b R
2 a b R2 a b R2
0 5.86 0.0084 0.9671** 6.38 0.0085 0.9948** 6.91 0.0084 0.9832
150 6.14 0.0085 0.9406** 7.14 0.0087 0.9743** 7.05 0.0083 0.9620
300 6.36 0.0082 0.9722** 7.13 0.0083 0.9691** 7.62 0.0080 0.9238
375 6.95 0.0082 0.9795** 7.28 0.0076 0.9788** 7.79 0.0075 0.9258
450 7.11 0.0082 0.9887** 7.27 0.0074 0.9862** 7.87 0.0074 0.9865
600 7.55 0.0084 0.9829** 7.39 0.0073 0.9398** 8.31 0.0069 0.9653
L: 下部果枝; M: 中部果枝; U: 上部果枝。a: 钾浓度衰减方程初始值; b: 钾浓度衰减方程下降速率。同一列中标以不同字母的
值在 0.05水平上差异显著。
L: lower fruiting branches; M: middle fruiting branches; U: upper fruiting branches. a: initial value of attenuation equation of potas-
sium content; b: decreasing rate of attenuation equation of potassium content. Values followed by different letters within the same column are
significantly different at the 0.05 probability level.

图 3 施氮量对棉株不同部位钾累积量的影响(2010年)
Fig. 3 Effects of nitrogen amount on K accumulation amounts of cotton plant in 2010
L: 下部果枝; M: 中部果枝; U: 上部果枝。
L: lower fruiting branches; M: middle fruiting branches; U: upper fruiting branches.
第 1期 邹芳刚等: 施氮量对滨海改良盐土棉花钾累积利用的影响 85


表 4 钾累积动态特征值(2010年)
Table 4 Eigenvalues of potassium accumulation models in different parts of cotton plant in 2010
最大累积速率 Vmax (kg hm d–1) 最大累积速率出现时间 tmax (d) 快速累积持续时间 T (d) 施氮量
Nitrogen amount
(kg N hm–2) L M U L M U L M U
0 0.3 0.4 1.0 17.8 22.2 45.2 39.6 37.9 26.1
150 0.5 0.5 1.3 19.2 26.8 46.3 40.5 37.1 26.5
300 0.5 0.9 2.0 25.3 32.8 46.8 44.2 36.9 23.6
375 0.7 1.0 2.2 27.6 33.9 47.2 45.8 37.1 23.4
450 0.6 1.0 2.3 25.1 35.5 48.0 46.9 39.3 22.7
600 0.6 1.1 2.9 24.7 39.6 48.8 46.7 40.1 22.4
L: 下部果枝; M: 中部果枝; U: 上部果枝。Vmax: 最大累积速率; tmax: 最大累积速率出现时间; T: 快速累积持续期。
L: lower fruiting branches; M: middle fruiting branches; U: upper fruiting branches. Vmax: the maximal speed of accumulation; tmax: time
reached maximal rate of accumulation; T: the duration of rapidly accumulation.

表 5 不同部位生物量和钾经济系数与钾累积特征参数的关系(2010年)
Table 5 Correlation coefficients of economic coefficient of biomass and potassium with eigenvalue of potassium accumulation in
cotton in 2010
生物量经济系数 Economic coefficient of biomass 钾经济系数 Economic coefficient of potassium 参数
Parameter L M U L M U
a –0.950** 0.078 0.891* –0.990** –0.211 0.869*
b 0.373 0.534 –0.813* 0.371 0.615 –0.815*
Vmax –0.741 –0.096 0.908* –0.833* –0.292 0.888*
tmax –0.646 –0.155 0.870* –0.733 –0.454 0.979*
T –0.905* –0.821* –0.893* –0.925** –0.984** –0.872*
L: 下部果枝; M: 中部果枝; U: 上部果枝。a: 钾浓度衰减方程初始值; b: 钾浓度衰减方程下降速率; Vmax: 最大累积速率; tmax:
最大累积速率出现时间; T: 快速累积持续期。*和**分别表示在 0.05和 0.01水平上显著相关。
L: lower fruiting branches; M: middle fruiting branches; U: upper fruiting branches. a: initial value of attenuation equation of potas-
sium content; b: decreasing rate of attenuation equation of potassium content; Vmax: the maximal speed of accumulation; tmax: time reached
maximal rate of accumulation; T: duration of fleetly accumulation. * and ** indicate significant difference at the 0.05 and 0.01 probability
levels, respectively (n = 6, r0.05 = 0.811, r0.01 = 0.917)

济系数仅与钾快速累积期持续时间显著正相关, 上
部果枝生物量和钾经济系数与钾含量回归方程a值
和最大累积速率显著正相关、与钾含量回归方程b
值(下降速率)和快速累积期持续时间显著负相关。
2.7 施氮对棉株不同生育阶段钾的吸收量和吸
收比例的影响
分析表 6 可知, 不同生育时期间钾的吸收比例
以盛花到见絮最高, 初花到盛花次之, 出苗到初花
和吐絮期最低。随着施氮量的升高, 钾吸收量在吐
絮期逐渐增加 , 其余时期均呈先升高后降低趋势 ,
且均在 450 kg N hm–2时最高; 钾吸收比例变化规律
差异较大, 在出苗到初花期和初花到盛花期呈降低
趋势, 在盛花到见絮期表现为升高到一定程度后趋
于稳定, 在吐絮期则表现为升高趋势。
2.8 施氮量对棉株钾吸收量和钾吸收边际效应
的影响
随施氮量增加 , 棉株钾吸收量变化规律可用
Logistic方程拟合[13], 对表 2中棉株不同部位钾吸收
量随施氮量的变化采用 Logistic 曲线拟合, 拟合方
程如图 4。通过对方程求导, 可以得出氮对钾吸收的
边际效应(每增施 1 kg 氮促进钾的吸收量)。可以看
出, 随着施氮量的增加, 钾吸收的边际效应呈先升
高后降低趋势, 上、中、下部果枝和整株钾吸收的
边际效应分别在 363.3、210.5、88.0 和 146.9 kg N
hm–2时达到最大。
2.9 钾吸收量对皮棉产量和皮棉生产效率的影响
皮棉产量对钾吸收量的响应可用二次曲线拟合
(图 5), 上、中、下部果枝和整株达到最高皮棉产量
时的理论吸钾量分别为 81.8、52.9、29.8和 162.1 kg
K hm–2。对二次方程求导可得到钾的皮棉生产效率
(每吸收 1 kg 钾可生产的皮棉产量), 随钾吸收量的
升高, 上、中和下部果枝及整株的钾的皮棉生产效
率均呈线性降低, 其降低趋势表现为下部果枝最大,
中部果枝次之, 上部果枝最低。
86 作 物 学 报 第 41卷

表 6 施氮对棉株不同生育阶段钾吸收量和吸收比例的影响
Table 6 Effect of nitrogen amount on potassium uptake and percentages of uptake at growth stages in cotton
出苗-初花
Seedling–initial flowering
初花-盛花
Initial flowering–peak flowering
盛花-见絮期
Peak flowering–boll opening
吐絮期
Boll maturing 施氮量
Nitrogen
amount
(kg N hm–2)
K吸收量
K uptake
(kg hm–2)
K吸收比例
Percentage
of K uptake
(%)
K吸收量
K uptake
(kg hm–2)
K吸收比例
Percentage of
K uptake (%)
K吸收量
K uptake
(kg hm–2)
K吸收比例
Percentage of
K uptake (%)
K吸收量
K uptake
(kg hm–2)
K吸收比例
Percentage
of K uptake
(%)
2010
0 6.6 d 8.4 a 31.9 e 40.8 a 38.4 d 49.0 b 1.4 f 1.8 e
150 8.7 c 8.1 b 37.5 d 35.0 b 53.5 c 49.9 b 7.5 e 7.0 d
300 8.9 bc 5.5 c 43.1 c 26.7 c 97.3 b 60.3 a 12.1 d 7.5 cd
375 9.1 b 5.3 cd 45.2 bc 26.4 c 103.9 b 60.6 a 13.2 c 7.7 bc
450 10.1 a 5.1 de 49.1 a 24.9 d 122.1 a 61.9 a 16.0 b 8.1 b
600 9.9 a 5.0 e 47.1 ab 24.5 d 115.8 a 60.2 a 19.5 a 10.3 a
2012
0 6.4 e 8.2 a 31.3 e 40.2 a 38.4 e 49.3 b 1.8 f 2.3 e
150 8.0 d 7.8 b 37.1 d 36.4 b 51.2 d 50.2 b 5.7 e 5.6 d
300 9.5 c 6.0 c 44.7 c 28.2 c 93.9 c 59.2 a 10.5 d 6.6 c
375 10.7 b 5.8 c 47.9 b 25.9 d 111.2 b 60.1 a 15.2 c 8.2 b
450 11.1 a 5.5 d 52.5 a 26.0 d 122.4 a 60.6 a 16.2 b 8.0 b
600 10.7 b 5.3 d 49.2 b 24.5 d 121.4 a 60.4 a 19.8 a 9.8 a

图 4 施氮量与钾吸收量和钾吸收边际效应的关系(2010年)
Fig. 4 Relationship between nitrogen amount and accumulation and marginal effect of potassium in 2010
TP: 整株; L: 下部果枝; M: 中部果枝; U: 上部果枝。
TP: total plant; L: lower fruiting branches; M: middle fruiting branches; U: upper fruiting branches.

图 5 钾吸收量与皮棉产量及钾皮棉生产效率的关系(2010年)
Fig. 5 Relationship between potassium accumulation and lint yield and lint production efficiency of potassium in 2010
TP: 整株; L: 下部果枝; M: 中部果枝; U: 上部果枝。
TP: total plant; L: lower fruiting branches; M: middle fruiting branches; U: upper fruiting branches.
第 1期 邹芳刚等: 施氮量对滨海改良盐土棉花钾累积利用的影响 87


3 讨论
本研究中随施氮量升高, 总皮棉产量及上、中
和下部皮棉产量均呈先上升后降低趋势, 在达到理
论最大值时, 整株需氮量(370~400 kg N hm–2)低于
中部和上部需氮量(400~430 kg N hm–2和 410~460
kg N hm–2), 高于下部需氮量(240~280 kg N hm–2),
表明在滨海盐碱改良土上, 基于产量最高时的施氮
量促进了中、上部果枝产量形成, 却限制了下部果
枝产量形成。这可能与高氮处理下棉花群体叶面积
过大、冠层通风透光差、下部荫蔽影响下部果枝光
合作用有关[14]。同时, 薛晓萍等[15-16]研究认为, 长江
下游棉区适宜的施氮量水平是 240 kg N hm–2, 远低
于本研究的结果, 其原因可能是本试验地区为沙性
土壤 , 保肥能力较差 , 养分流失较重 , 并且已脱盐
改良的土壤含盐量虽较低, 但其中盐离子可能仍影
响棉株对养分的吸收, 鲁雪林等[17]的研究则表明冀
东滨海盐碱地的适宜施氮量为 337.5 kg N hm–2, 远
高于非盐碱棉区, 这与本研究结果相似。
棉花具有无限生长习性, 受所处环境条件和自
身生理年龄的影响, 施氮量对不同部位钾累积及向
生殖器官转运的影响存在差异, 进而影响不同部位
生长发育和产量器官形成[18-19]。用于生殖器官发育
并形成碳水化合物的钾的减少是导致棉花早衰和品
质变劣的主要因素之一[7]。本研究表明, 尽管棉株各
部位及其生殖器官钾吸收量变化趋势一致, 但是钾
的经济系数变化差异较大。对于下部和中部果枝 ,
钾的经济系数随施氮量的增加呈先上升后降低趋势,
分别在 150和 300 kg N hm–2处理下达到最大, 而上
部果枝则表现为升高到一定量后趋于稳定, 这说明
低于 150和 300 kg N hm–2处理分别促进了钾向下部
和中部生殖器官分配, 高于此水平则倾向于向营养
器官分配, 导致下部和中部营养生长过旺, 生殖器
官生物量和产量降低; 对于上部果枝, 施氮则促进了
钾向生殖器官分配, 这与产量和生物量变化趋势基本
一致, 也导致上部果枝产量占总产比例的增加。
植物体内钾参与众多生理代谢过程, 棉株中钾
浓度的变化与碳水化合物的形成和养分向生殖器官
的运输密切相关[20]。本研究表明, 随生育进程, 棉株
各部位的钾浓度变化可用负指数函数方程拟合, 对
于下部果枝, 钾浓度衰减方程 a值(初始值)与生物量
和钾经济系数显著负相关, 对于中部果枝, 钾浓度
的变化对生物量和钾的生殖分配影响不显著; 对于
上部果枝, 生物量的生殖分配与初始钾含量(a 值)显
著正相关, 而与钾含量下降速率(b 值)显著负相关,
说明钾含量的变化过程可以通过影响下部和上部生
物量和钾的生殖分配而影响棉花产量。进一步分析
表明, 随着棉花果枝部位的上升, 钾吸收峰值出现
时间推迟, 钾累积速率峰值增加, 快速累积期持续
时间缩短, 说明果枝部位越高, 其钾的吸收越集中。
对于下部和中部果枝, 较短的快速累积期持续时间
有利于光合产物和钾向生殖器官转运; 对于上部果
枝, 较高的最大累积速率、较迟的最大累积速率出
现时间和较短的快速累积持续时间利于光合产物和
钾向生殖器官的转运。
棉株钾的吸收随施氮量的动态变化可用
Logistic 曲线描述 [13], 对其求导可以得到氮对钾吸
收的边际效应。本研究中, 随施氮量增加, 各部位氮
对钾吸收的边际效应均呈先升高后降低趋势, 且果
枝部位越高, 基于氮对钾吸收的最大边际效应的施
氮量越高。通过比较基于皮棉产量理论最大值时施
氮量(379.7 kg N hm–2)和基于上、中和下部氮对钾吸
收的最大边际效应的施氮量(363.3、210.5和 88.0 kg
N hm–2)可知, 滨海改良盐碱土高产的形成与上部果
枝氮对钾吸收的边际效应关系最为密切。
棉花生育前期吸收的钾主要是促进棉株营养器官
发育, 后期吸收的钾则对产量形成至关重要[21]。施氮
量过低增加了盛花期之前钾的吸收比例, 降低了盛花
期之后的钾吸收比例, 导致后期钾供应不足; 过量施
氮虽然增加了棉花吐絮期钾的吸收比例, 使吐絮期钾
的浓度和吸收量显著增加, 但是过高钾浓度反馈促进
了氮的吸收[22], 导致棉花贪青晚熟, 品质下降, 这可
能是过量施氮导致棉花产量降低的原因之一。
4 结论
施氮量通过调控棉花不同果枝部位钾含量和钾
累积量的动态影响钾和生物量的累积和转运, 进而
影响棉花产量。在 300~375 kg hm–2施氮量范围内,
干物质和钾在生殖器官中的分配比例提高, 钾浓度
和钾累积量动态特征参数比较协调, 中部和上部果
枝氮素对钾吸收的边际效应和钾的皮棉生产效率较
高, 利于高产形成。高于 375 kg hm–2的施氮量导致
皮棉产量增幅下降, 氮素对钾吸收的边际效应和钾
的皮棉生产效率较低; 低于 375 kg hm–2的施氮量降
低干物质和钾经济系数, 不利于高产形成。
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88 作 物 学 报 第 41卷

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