全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(10): 1698−1706 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
本研究由国家棉花产业技术体系建设专项资金, 国家公益性行业(农业)科研专项(nyhyzx07-005-02)和山东省农业科学院高技术自主创新基金
项目(2006YCX009, 2007YCX024-03)资助。
第一作者联系方式: E-mail: xinchengsong@yahoo.com.cn, Tel: 0531-83175306
Received(收稿日期): 2010-01-07; Accepted(接受日期): 2010-06-28.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.01698
黄河三角洲盐渍土棉花施用氮、磷、钾肥的效应研究
辛承松 董合忠 罗 振 唐 薇 张冬梅 李维江 孔祥强
山东省农业科学院棉花研究中心 / 山东省棉花栽培生理重点实验室, 山东济南 250100
摘 要: 为探讨盐渍土抗虫棉施用氮(N)、磷(P)、钾(K)肥的效应及其营养生理机制, 指导滨海盐渍土抗虫棉合理施
肥, 在黄河三角洲盐渍土低、中、高盐棉田种植转 Bt 基因抗虫棉鲁棉研 28, 研究 N、P、K 肥配合施用对其养分吸
收利用、Na+吸收积累、光合速率、干物质积累和产量的影响。结果表明, N、P肥配合, 尤其是 N、P、K肥配合施
用显著增加了低、中、高盐田棉花的 N、P、K养分吸收量, 减少了 Na+吸收积累量。低、中、高盐田棉花的 N、P、
K养分农学利用效率均以 N、P、K配施的处理较高, 氮养分农学利用效率分别为 0.20、1.95和 2.07 kg皮棉 kg–1 N,
磷养分农学利用效率分别为 0.87、8.35和 8.71 kg皮棉 kg–1 P, 钾养分农学利用效率分别为 0.26、2.89和 3.77 kg皮
棉 kg–1 K。N、P、K肥配合施用还维持了较高的棉株叶面积、叶绿素含量和净光合速率。低、中、高盐田棉花的生
物产量和皮棉产量也均以 N、P、K配施的处理较高, 皮棉产量分别增产 2.53%、28.67%和 30.47%。中、高盐棉田的
施肥效应明显好于低盐棉田。表明根据盐碱程度分类合理施肥是减轻盐渍土营养障碍、改善棉花营养、提高养分农
学利用效率和棉花产量的有效途径。
关键词: 抗虫棉; 盐渍土; N、P、K肥; 养分农学利用效率; 施肥效应
Effects of N, P, and K Fertilizer Application on Cotton Grown in Saline Soil in
Yellow River Delta
XIN Cheng-Song, DONG He-Zhong, LUO Zhen, TANG Wei, ZHANG Dong-Mei, LI Wei-Jiang, and KONG
Xiang-Qiang
Cotton Research Center, Shandong Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory for Cotton Cultivation and Physiology of Shandong Province,
Jinan 250100, China
Abstract: It is urgent and necessary to provide techniques of economic application on fertilizers for nutrition improvement of Bt
cotton and cotton production in coastal saline soil in the Yellow River Delta. The experiments were conducted with Bt cotton cul-
tivar SCRC28 in coastal saline soil in the Yellow River Delta, Shandong province. The effects of different amounts and ratios of N,
P and K, and N and P fertilizers on nutrient (N, P, and K) assimilation, Na+ assimilation, net photosynthetic rate (Pn), dry matter
accumulation and lint yield of Bt cotton were investigated in three types (low, middle, and high levels of salinity) of coastal saline
field. The results showed that nutrient uptake of Bt cotton in the treatments of NP, NPK especially, in low, middle and high levels
of salinity field was significantly higher than that in corresponding controls. And the Na+ uptake of cotton in the same treatments
was significantly lower than that in corresponding controls. Nutrient use efficiency in agronomy(NUEa) of cotton in the NPK
treatment in low, middle and high levels of salinity field was the highest among the three treatments. NUEa of Bt cotton in the
NPK treatment in low, middle and high levels of salinity field was 0.20, 1.95, and 2.07 kg lint kg–1 N, 0.87, 8.35, and 8.71 kg Lint
kg–1 P, and 0.26, 2.89, and 3.77 kg Lint kg–1 K, respectively. The coordination of N, P, and K fertilizers could maintain the highest
leaf area, chlorophyll content and Pn among the three treatments in low, middle and high levels of salinity field, respectively. The
biomass yield and lint yield of Bt cotton in the NPK treatment in low, middle and high levels of salinity field were also the highest
among the three treatments, respectively. The lint yield in the NPK treatments in low, middle, and high levels of salinity field was
increased by 2.53%, 28.67% and 30.47% compared to the control, respectively, than that in corresponding controls. And the fer-
tilization effects in middle and high levels of salinity field were obviously better than those in low level of salinity field. Further
analysis indicated, rational fertilizer application, based on classification of soil salinity, was an effective way to alleviate nutrition
obstacles of saline soil, improve cotton nutrition, and enhance the NUEa and cotton yield in coastal saline fields.
Keywords: Bt cotton; Saline soil; N, P, and K Fertilizer; NUEa; Fertilization effects
第 10期 辛承松等: 黄河三角洲盐渍土棉花施用氮、磷、钾肥的效应 1699
山东是全国盐碱地规模较大的省份之一, 有滨
海和内陆盐碱地两大类型, 其滨海宜棉盐碱地主要
分布在黄河三角洲地区, 是发展棉花生产的重要基
地[1-3]。近期的研究表明[4-5], 黄河三角洲盐渍土棉区
轻度盐碱棉田的有机质含量较高, 中度和重度盐碱
棉田的有机质则偏低; 轻度和中度盐碱棉田的碱解
氮较高, 重度盐碱棉田则偏低; 不同类型盐渍土棉
田的有效磷含量普遍较低; 重度盐碱地的速效钾含
量较高, 具有“有机质含量低, 缺氮、贫磷、富钾”
的特点。土壤含有过多盐分, 养分缺乏且不平衡均
可影响棉花的养分吸收和生长发育, 不利于其产量
和品质的形成[6-8]。科学施肥是棉花增产的重要途径,
有关棉花施肥方面的研究, 主要集中在非盐碱地和
非抗虫棉, 迄今尚少见对盐碱地转基因抗虫棉施肥
技术的研究。本研究以当前主推的转 Bt基因抗虫棉
品种为材料, 研究滨海盐渍土棉花施用 NPK肥的效
应及相应的营养生理机制, 旨在确立滨海盐渍土棉花
的施肥技术, 为盐渍土棉花节本增产栽培提供指导。
1 材料与方法
在黄河三角洲盐渍土棉区选定 3种不同类型(低、
中、高盐田)的代表性田块, 根据对当地盐渍土棉田
土壤肥力和棉花施肥情况的调研并结合该地农业技
术部门推荐的施肥量, 确定了不同盐碱程度棉田主
要营养元素肥料的用量 , 开展两年肥料预备试验 ,
研究了低、中、高盐棉田 N、K肥, N、P肥以及 N、
P、K肥不同施用量配合的效果。在此基础上选用增产
效果比较好的施肥处理, 进一步研究了 N、P、K肥配
合施用对盐渍土棉花的增产效应和相应机理。
1.1 预备试验
于 2004年 9月在山东省东营市东营区牛庄镇西
北 2 000 m 处, 通过观测田间棉花长相和初测土壤
含盐量, 确定 3 块含盐量不同的棉田作为试验田。
第 1块约 0.85 hm2, 初测含盐量 0.50%左右; 第 2块
约 0.93 hm2, 初测含盐量 0.30%左右; 第 3块约 0.87
hm2, 初测含盐量 0.15%左右。以上 3块地的前茬作
物均为棉花, 相距 200~500 m, 皆有一定的灌排条件,
依据初测含盐量和当年的产量将其分别作为高盐田
(含盐量接近 0.50%)、中盐田(含盐量 0.30%~0.35%)
和低盐田(含盐量 0.20%以下)开展试验。2004 年 10
月 13日分别取上述 3块地 0~20 cm土层的土壤, 分
析土壤盐分、有机质和养分含量。同时每块地随机
选 5个点, 每点调查 6.67 m2的棉株数和铃数, 收获
籽棉晒干称重, 轧花后计算衣分和皮棉产量。测定
结果(表 1)表明 3块棉田符合试验要求。
2005 和 2006 年在选定的 3 块棉田中安排肥料
预备试验。结果表明(表 2), 低盐棉田以 N、P、K肥
配合施用的增产效果较好, 中盐和高盐棉田以 N、P、
K肥配合或 N、P肥配合施用的增产效果较好。
1.2 试验设计
在预备试验的基础上, 2007和 2008年在低盐、
中盐、高盐田分别以 2 个增产效果较好的化肥用量
与配比作为施肥处理, 以不施肥作相应对照, 对施
肥效应作了较系统研究。
低盐田的处理为 N195 P45 K148.70(LS1)、N195
P45(LS2)、对照(LS-CK)(处理中 N、P、K后的数据
为各自的用量, 单位为 kg hm–2), 中盐田的处理为
N165 P38.57 K111.50(MS1)、N165 P38.57(MS2)、对
照(MS-CK), 高盐田的处理为 N135 P32.14 K74.35
(HS1)、N135 P32.14(HS2)、对照(HS-CK)。
施用的 N肥为尿素(含 N 46%), P肥为过磷酸钙
(含 P2O5 12%), K肥为硫酸钾(含 K2O 50%), 其中磷
肥全部作基肥, 氮肥和钾肥皆基施 40%、初花期追
施余下的 60%。三类棉田的行距皆为 75 cm, 10行区,
小区面积 60 m2, 随机排列, 重复 3次。供试品种为
转 Bt基因抗虫棉鲁棉研 28。
1.3 田间管理
根据当地水源状况, 于 2007年 3月 16日和 2008
表 1 3块试验田的盐分、养分含量和棉花产量(2004年)
Table 1 Soil salinity, fertility, and cotton yield in three types of experimental fields in 2004
棉田类型
Field type
盐分
Salinity
(%)
有机质
Organic matter
(%)
碱解氮
Available N
(mg kg–1)
有效磷
Available P
(mg kg–1)
有效钾
Available K
(mg kg–1)
籽棉产量
Seed cotton yield
(kg hm–2)
皮棉产量
Lint yield
(kg hm–2)
低盐田 LS 0.16 c 1.09 a 39.1 a 20.8 a 103 b 3758 a 1514 a
中盐田 MS 0.32 b 0.82 b 23.7 b 12.1 b 121 b 2616 b 1020 b
高盐田 HS 0.49 a 0.65 c 13.9 c 7.6 c 158 a 1635 c 623 c
同列中标注不同字母的数据在 0.05水平上差异显著。
LS, MS, and HS represent cotton fields with low-, middle-, and high levels of salinity, respectively. Values followed by different letters
within a column are significantly different at the 0.05 probability level.
1700 作 物 学 报 第 36卷
表 2 预备试验中不同肥料配比对棉花产量的影响(2005和 2006年)
Table 2 Effects of fertilizer application on cotton yield in the prepared experiments in 2005 and 2006
籽棉产量 Seed cotton yield (kg hm–2) 棉田类型
Field type
处理
Treatment 2005 2006 平均 Mean
N195 P45 K148.70 3950 a 3982 a 3966 a
N195 P45 3738 b 3792 b 3765 b
N195 K148.70 3703 b 3759 b 3731 b
低盐田 LS
CK1 3651 b 3709 b 3680 b
N165 P38.57 K111.50 3611 a 3587 a 3599 a
N165 P38.57 3513 ab 3500 a 3507 a
N165 K111.50 3356 b 3115 b 3236 b
中盐田 MS
CK2 2808 c 2783 c 2796 c
N135 P32.14 K74.35 3002 a 2982 a 2992 a
N135 P32.14 2893 ab 2875 a 2884 a
N135 K74.35 2758 b 2731 b 2745 b
高盐田 HS
CK3 2290 c 2252 c 2271 c
处理中 N、P、K后的数据为 N、P、K用量(kg hm–2), 不施化肥作相应对照(CK1、CK2、CK3)。同列中同类型棉田内标注不同
字母的数据在 0.05水平上差异显著。
LS, MS and HS represent cotton fields with low-, middle-, and high level of salinity, respectively. Values following N, P and K in each
treatment are their amount (kg hm–2) applied. Fertilizer-free treatments served as their corresponding controls (CK1, CK2, and CK3). Values
in the same field type followed by different letters within a column are significantly different at the 0.05 probability level.
年 3月 18日灌淡水压盐, 2007年 4月 25日和 2008
年 4月 27日压盐水消退后按处理要求地表均匀撒施
基肥, 随即耕翻耙平, 深度 20 cm 左右。2007 年 4
月 28 日和 2008 年 4 月 30 日采用小型播种机条播,
播种量 45 kg hm–2, 播种后盖膜, 出苗后放苗, 预留
棉苗移栽补苗, 在第 2 片真叶展开后定苗, 留苗密
度 5.25株 m–2。初花期在棉花行间开沟按处理要求
追肥, 深度 8~10 cm, 追肥后立即覆土。试验田的中
耕、整枝、浇水、排水、化控和治虫等管理按常规
措施进行。
1.4 测定项目和方法
在主要生育时期各小区随机选 10 株(中间两行
因计产除外), 自然拔出后带回室内分器官烘干称重;
吐絮后调查各小区中间两行的总铃数, 分 4 次收获
中间 2行的子棉, 风干称重, 计算单铃重, 轧花后计
算衣分和皮棉产量。参照文献[9]测定土壤盐分、有
机质、碱解氮、有效磷和有效钾及棉株样品 N、P、
K、Na+含量。利用叶绿素速测仪测定始絮期棉株主
茎倒二叶的叶绿素含量(SPAD 值)。选晴天于 9:00~
11:00 以 Li-6400 光合测定系统(LI-COR Inc., USA)
测定始絮期棉株主茎倒二叶的净光合速率, 每个小
区测 5株棉花, 取平均值。
1.5 统计分析
在预备试验的基础上, 两年正式试验皆采集到
了棉花干物重、叶面积、叶绿素含量、净光合速率
和产量及其构成因素的数据 ; 其他指标仅采集到
2008年的数据。采用 DPS数据处理系统分析所有数
据, 采用 SSR测定方法(P≤0.05)测验显著性。
2 结果与分析
2.1 不同施肥处理棉株的 N、P、K 和 Na+吸收
积累量
表 3表明, 棉花成熟收获后, 低、中、高盐棉田
不同施肥处理的营养器官、生殖器官和单株积累 N、
P、K的总量均以 NPK处理较多, 无肥对照较少, NP
处理介于两者之间。但是, Na+吸收积累恰好与 K的
积累相反, 不施肥的多, 施肥处理的少。LS1、MS1、
HS1 单株 N 吸收积累量分别比相应对照增加
16.37%、54.96%和 49.94%, P 分别增加 10.55%、
57.08%和 51.51%, K 分别增加 35.30%、71.92%和
63.58%, 而 Na+分别减少 16.39%、13.14%和 15.20%;
LS2、MS2、HS2单株 N吸收积累量分别增加 4.48%、
38.47%和 34.49%, P 分别增加 5.41%、17.72%和
14.33%, K分别增加 10.84%、46.34%和 39.64%, 而
Na+分别减少 9.92%、5.54%和 8.61%。说明施肥, 特
别是 NPK 配合施用能促进棉株对 N、P、K 养分的
吸收而减少对 Na+的吸收积累。
2.2 不同施肥处理对棉株的钾、钠离子含量的影响
由表 4 看出, 同一类棉田内不同施肥处理始絮
期的棉株营养器官、生殖器官和整株的 K+含量均以
第 10期 辛承松等: 黄河三角洲盐渍土棉花施用氮、磷、钾肥的效应 1701
表 3 不同处理收获期棉株的 N、P、K和 Na+积累量
Table 3 Amount of N, P, K, and Na+ accumulation in various plant organs at harvest in different treatments (mg plant–1)
氮 N 磷 P 钾 K 钠 Na+
处理
Treatment
营养
器官
VO
生殖
器官
RO
全株
Total
营养
器官
VO
生殖
器官
RO
全株
Total
营养
器官
VO
生殖
器官
RO
全株
Total
营养
器官
VO
生殖
器官
RO
全株
Total
LS1 915.5 a 2378.0 a 3293.5 a 98.5 a 340.7 a 439.2 a 1076.6 a 1772.7 a 2849.3 a 89.9 c 150.3 c 240.2 c
LS2 798.4 b 2158.5 b 2956.9 b 81.3 b 337.5 a 418.8 a 764.5 b 1569.6 b 2334.1 b 91.7 b 167.1 b 258.8 b
LS-CK 736.4 c 2093.7 b 2830.1 b 70.0 c 327.3 a 397.3 b 657.6 c 1448.3 c 2105.9 c 104.4 a 182.9 a 287.3 a
MS1 609.5 a 1974.8 a 2584.3 a 62.4 a 317.1 a 379.5 a 664.3 a 1340.6 a 2004.9 a 135.2 c 192.7 c 327.9 c
MS2 504.0 b 1805.2 b 2309.2 b 43.3 b 241.1 b 284.4 b 427.9 b 1278.7 b 1706.6 b 142.8 b 213.8 b 356.6 b
MS-CK 326.7 c 1341.0 c 1667.7 c 24.6 c 217.0 c 241.6 c 195.3 c 970.9 c 1166.2 c 146.3 a 231.2 a 377.5 a
HS1 468.1 a 1563.1 a 2031.2 a 49.3 a 251.0 a 300.3 a 496.5 a 1098.9 a 1595.4 a 101.8 c 155.3 c 257.1 c
HS2 382.4 b 1439.6 b 1822.0 b 34.2 b 192.4 b 226.6 b 309.9 b 1052.0 a 1361.9 b 104.0 b 173.1 b 277.1 b
HS-CK 252.2 c 1102.5 c 1354.7 c 19.3 c 178.9 c 198.2 c 146.9 c 828.4 c 975.3 c 109.6 a 193.6 a 303.2 a
LS1、LS2、LS-CK: 低盐田施肥量; MS1、MS2、MS-CK: 中盐田施肥量; HS1、HS2、HS-CK: 高盐田施肥量。不施化肥作相应
对照(LS-CK、MS-CK、HS-CK)。同列中同类型棉田内标注不同字母的数据在 0.05水平上差异显著。
LS1, LS2, LS-CK: fertilizer amount of low salinity field; MS1, MS2, MS-CK: fertilizer amount of middle salinity field; HS1, HS2,
HS-CK: fertilizer amount of high salinity field. Fertilizer-free treatments served as their corresponding controls (LS-CK, MS-CK, and
HS-CK). Values in the same type of field followed by a different letter within a column are significantly different at the 0.05 probability level.
VO and RO represent vegetative and reproductive organs, respectively.
表 4 不同处理始絮期棉株的 K+、Na+含量
Table 4 Contents of K+ and Na+ in various plant organs at the boll-opening stage in different treatments (mg g–1 DW)
钾离子 K+ 钠离子 Na+ 处理
Treatment 营养器官
VO
生殖器官
RO
全株
Total
营养器官
VO
生殖器官
RO
全株
Total
LS1 18.2 a 16.7 a 17.6 a 1.6 c 1.4 c 1.5 c
LS2 14.4 b 14.6 b 14.5 b 1.7 b 1.6 b 1.7 b
LS-CK 12.5 c 13.3 c 12.8 c 2.1 a 1.7 a 1.9 a
MS1 12.4 a 15.0 a 13.3 a 2.5 c 2.0 c 2.3 c
MS2 9.6 b 14.8 a 11.6 b 3.0 b 2.4 b 2.7 b
MS-CK 5.7 c 14.5 a 9.0 c 4.3 a 3.3 a 3.9 a
HS1 12.3 a 12.9 a 12.5 a 2.4 c 1.9 c 2.3 c
HS2 9.1 b 12.8 a 10.5 b 3.0 b 2.3 b 2.7 b
HS-CK 5.7 c 11.7 b 8.0 c 4.3 a 3.1 a 3.8 a
缩写同表 3; 同列中同类型棉田内标注不同字母的数据在 0.05水平上差异显著。K+、Na+离子含量为加权平均值。
The abbreviations are the same as described in Table 3. Values in the same type of field followed by a different letter within a column
are significantly different at the 0.05 probability level. Values of K+ and Na+ contents are weighted averages.
NPK 处理最高 , 不施肥的对照(LS-CK、MS-CK、
HS-CK)最低, NP 配施介于两者之间; 而 Na+含量变
化趋势与之相反。这说明施用化肥, 特别是 NPK配
合施用可提高棉株 K+含量而降低 Na+含量。
2.3 N、P、K养分吸收比例、吸收量和养分农学
利用效率
表 5表明, 棉花的 N、P、K吸收比例和吸收量,
因棉田类型和施肥量(配比)而有明显差异, 总体上
养分吸收比例 N高于 K, 更明显高于 P; N、P、K养
分吸收量为 LS1>LS2>LS-CK、MS1>MS2>MS-CK、
HS1>HS2>HS-CK, 即 NPK 处理>NP 处理>CK, 差
异显著。低、中、高盐田棉花 N、P、K养分农学利
用效率 (施用单位肥料养分所增产的皮棉量 )均以
NPK 配合施用的处理较高, 而且中、高盐田棉花的
养分农学利用效率明显高于低盐棉田。
2.4 不同施肥处理棉株的干物重和棉柴比
不同施肥处理均明显增加了棉株的干物质积累
量, 而且各时期棉株的干物重均是 NPK处理>NP处
理>CK(表 6)。各施肥处理成熟期棉株的营养器官、
生殖器官、单株干重与相应对照比较, LS1分别增加
1702 作 物 学 报 第 36卷
表 5 不同施肥处理的棉花 N、P、K吸收比例、吸收量和养分农学利用效率
Table 5 Ratio of N, P and K, and their uptake, and nutrient use efficiency in agronomy of cotton in different treatments
养分吸收量
Nutrient uptake (kg hm–2)
养分农学利用效率
NUEa (kg Lint kg–1 nutrient) 处理
Treatment
养分吸收比例
Nutrient uptake ratio
(N:P:K) N P K N P K
LS1 1:0.13:0.87 172.9 a 23.1 a 149.6 a 0.20 0.87 0.26
LS2 1:0.14:0.79 155.2 b 22.0 b 122.5 b 0.05 0.22 —
LS-CK 1:0.14:0.74 148.6 c 20.9 c 110.6 c — — —
MS1 1:0.15:0.78 135.7 a 19.9 a 105.3 a 1.95 8.35 2.89
MS2 1:0.12:0.74 121.2 b 14.9 b 89.6 b 1.76 7.54 —
MS-CK 1:0.14:0.70 87.6 c 12.7 c 61.2 c — — —
HS1 1:0.15:0.79 106.6 a 15.8 a 83.8 a 2.07 8.71 3.77
HS2 1:0.12:0.75 95.7 b 11.9 b 71.5 b 1.75 7.34 —
HS-CK 1:0.15:0.72 71.1 c 10.4 c 51.2 c — — —
处理列缩写同表 3; 同列中同类型棉田内标注不同字母的数据在 0.05水平上差异显著。
The abbreviations in treatment column are the same as described in Table 3. Values in the same type of field followed by a different
letter within a column are significantly different at the 0.05 probability level.
13.84%、2.64%、6.26%, LS2分别增加 4.31%、0.80%、
1.94%, MS1分别增加 60.08%、38.44%、45.45%, MS2
分别增加 39.02%、27.52%、31.25%, HS1分别增加
61.51%、32.99%、41.59%, HS2分别增加 35.28%、
23.26%、26.88%, 差异显著。3类棉田的棉株干物重
均以 NPK配合的处理较高, 而且中、高盐棉田施肥
处理的干物重增加幅度明显高于低盐棉田。
棉柴比是反映棉花营养生长和生殖生长的相对
强弱与干物质分配比例的指标, 均以 LS1、MS1、
HS1 最低, 不施肥的对照最高, LS2、MS2、HS2 介
于其间。棉柴比与相应的对照比较, LS1、LS2分别
减少 7.32%、3.66%, MS1、MS2 分别减少 8.24%、
4.71%, HS1、HS2 分别减少 10.34%、4.60%。虽然
施肥处理的棉花经济系数有所降低, 但因棉株的营
养生长较好, 生物产量明显提高, 经济产量也随之
提高, 尤其是中、高盐田施肥的增产效果更好。
2.5 不同处理棉花的叶面积、叶绿素含量及净光
合速率
由表 7 看出, 吐絮始期低、中、高盐田施肥处
理的叶面积均大于各自不施肥的对照, 主茎功能叶
叶绿素含量和净光合速率均高于相应对照。可见 ,
盐渍土棉花合理施肥能够保持较高的叶面积、叶绿
素含量和净光合速率, 延缓棉花衰老, 尤以中、高盐
田的施肥效果最为显著。
2.6 不同施肥处理的棉花产量及其构成因素
两年结果平均 , LS1、LS2 的皮棉产量分别比
LS-CK增加 2.53%、0.65%, 差异不显著; MS1、MS2
的皮棉产量分别比 MS-CK 增加 28.67%、25.91%,
HS1、HS2的皮棉产量分别比 HS-CK增加 30.47%、
25.68%, 差异达显著水平。虽然 LS1 比 LS2、MS1
比 MS2 以及 HS1 比 HS2 的皮棉产量有所增加, 但
差异均不显著。从产量构成因素看, 处理间的铃数
差异较大, 其次是铃重, 衣分差别不大。中、高盐田
施肥的增产幅度明显大于低盐田(表 8)。
3 讨论
3.1 盐渍土棉花施用 N、P、K肥的增产机理
盐渍土中盐分离子主要包括 Cl–、SO42−、HCO3–、
CO32−、Na+、K+、Mg2+和 Ca2+, Na+是主要的阳离子,
这些离子以不同比例组合存在, 提高了土壤渗透压,
影响作物对养分和水分的吸收[8]。Na+与 K+和 Ca2+
之间存在拮抗关系, 高浓度的 Na+抑制植物对 K+和
Ca2+的吸收, Cl–具有非滞留性和强淋溶性, 使土壤
中交换性 Ca2+下降, 造成 Mg2+和 Ca2+的大量淋失,
Cl–的存在阻碍 NO3–-N 的吸收[10]。前人曾报道, 随
土壤含盐量增加, 小麦根中 Cl–、Na+明显增加, K+和
Ca2+则降低[11]; 甜菜叶中 Cl–、Na+随土壤含盐量的
增加而增加, K+和 Mg2+则减少[11]; NaCl胁迫下黄瓜
和菠菜吸收 NO3–-N 的能力下降[10]; 土壤含盐量愈
高, 各种肥料N的挥发损失也愈多[8], 致使盐渍土N
素利用率降低。与对 N 素吸收的影响一样, 随土壤
含盐量的增加, 作物对 P 的吸收也降低。定位试验
表明, 盐渍土长期施用 P肥, 土壤含 P量可大幅度提
高, 但有效 P含量并不高, N、P肥合理配比施用是提
高 P 素利用率的重要措施之一[8]。钾能增强作物的耐
盐性[12-13], K+通过维持酶构象的稳定性而活化丙酮酸
第 10期 辛承松等: 黄河三角洲盐渍土棉花施用氮、磷、钾肥的效应 1703
表 6 不同施肥处理棉株的干物重和棉柴比
Table 6 Dry weight of cotton plant and ratio of seed cotton to straw in different treatments
时期
Stage
处理
Treatment
根
Root
(g plant–1)
茎枝
SB
(g plant–1)
叶
Leaf
(g plant–1)
蕾花幼铃
SFB
(g plant–1)
铃壳
Boll shell
(g plant–1)
棉籽
Seed
(g plant–1)
皮棉
Lint
(g plant–1)
全株
Total
(g plant–1)
棉柴比
SCSTR
LS1 0.50 a 1.53 a 2.56 a 4.59 a
LS2 0.45 b 1.40 b 2.39 b 4.24 b
现蕾期
Squaring
LS-CK 0.43 b 1.38 b 2.27 c 4.08 b
LS1 8.31 a 28.03 a 25.74 a 15.66 a 77.74 a
LS2 7.16 b 25.19 b 23.60 b 12.58 b 68.53 b
花铃期
Boll-setting
LS-CK 6.26 c 24.54 b 22.48 b 11.52 c 64.80 c
LS1 15.37 a 28.37 a 22.81 a 14.50 a 17.61 a 9.49 a 108.15 a
LS2 13.90 b 26.08 b 21.86 a 12.65 b 16.90 a 9.09 a 100.48 b
吐絮期
Boll-opening
LS-CK 13.28 b 24.64 c 20.26 b 10.59 c 14.88 b 7.96 b 91.61 c
LS1 15.67 a 31.00 a 11.47 a 37.30 a 43.34 a 29.25 a 168.03 a 0.76
LS2 14.70 b 27.13 b 11.44 a 36.56 a 42.75 a 28.61 a 161.19 a 0.79
成熟期
Maturity
LS-CK 14.41 b 25.89 b 10.77 b 36.03 a 42.55 a 28.48 a 158.13 a 0.82
MS1 0.43 a 1.43 a 2.26 a 4.12 a
MS2 0.40 b 1.31 b 2.10 b 3.81 b
现蕾期
Squaring
MS-CK 0.31 c 1.22 c 2.02 b 3.55 c
MS1 6.76 a 20.95 a 21.49 a 13.42 a 62.62 a
MS2 5.90 b 19.81 b 20.81 a 12.35 b 58.87 b
花铃期
Boll-setting
MS-CK 3.39 c 9.45 c 15.86 b 9.57 c 38.27 c
MS1 14.05 a 29.76 a 17.63 a 14.93 a 16.69 a 8.98 a 102.04 a
MS2 12.30 b 28.27 b 14.39 b 11.53 b 14.30 b 7.71 b 88.50 b
吐絮期
Boll-opening
MS-CK 10.19 c 23.80 c 12.63 c 9.67 c 10.98 c 5.90 c 73.17 c
MS1 14.78 a 29.11 a 11.37 a 31.90 a 40.60 a 27.29 a 155.05 a 0.78
MS2 12.26 b 26.51 b 9.22 b 29.15 b 37.66 b 25.11 b 139.91 b 0.81
成熟期
Maturity
MS-CK 8.32 c 20.09 c 6.11 c 23.02 c 29.44 c 19.62 c 106.60 c 0.85
HS1 0.36 a 1.27 a 1.88 a 3.51 a
HS2 0.23 b 1.16 b 1.62 b 3.01 b
现蕾期
Squaring
HS-CK 0.20 c 1.10 c 1.33 c 2.63 c
HS1 5.82 a 14.31 a 15.73 a 8.29 a 44.15 a
HS2 5.12 b 12.10 b 13.18 b 6.08 b 36.48 b
花铃期
Boll-setting
HS-CK 2.79 c 8.84 c 9.26 c 4.26 c 25.15 c
HS1 12.20 a 19.13 a 14.33 a 7.32 a 11.90 a 6.41 a 71.29 a
HS2 9.89 b 16.02 b 11.59 b 6.02 b 10.93 b 5.87 b 60.32 b
吐絮期
Boll-opening
HS-CK 7.22 c 13.39 c 7.31 c 4.23 c 8.80 c 4.70 c 45.65 c
HS1 13.36 a 19.12 a 9.32 a 26.69 a 31.74 a 21.34 a 121.57 a 0.78
HS2 11.00 b 16.02 b 7.99 b 24.38 b 29.73 b 19.82 b 108.94 b 0.83
成熟期
Maturity
HS-CK 6.99 c 13.69 c 5.20 c 20.00 c 23.99 c 15.99 c 85.86 c 0.87
处理列缩写同表 3; 棉柴比为籽棉(棉籽+皮棉)与棉柴(根+茎枝+叶+铃壳)的重量之比。同类型棉田同生育时期内标注不同字母的
同列数据在 0.05水平上差异显著。
The abbreviations in treatment column are the same as described in Table 3. SB, SFB, and SCSTR represent the dry matter weight of
stem and branches, dry matter weight of reproductive organs (squares+flowers+young bolls), dry matter weight ratio of seed cotton (seed+lint)
to straw (root+stem+branches+leaves+ boll shell), respectively. Values in the same type of field at the same stage followed by a different
letter within a column are significantly different at the 0.05 probability level.
1704 作 物 学 报 第 36卷
激酶和 ADP 葡萄糖-淀粉合成酶等 60 多种酶[14-15],
从而在光合和呼吸代谢中有非常重要的作用。液泡
中的 K+主要是起渗透调节剂的作用[16-17], 调节细胞
水势和膨压, 从而调节气孔开闭[14-15]。严重缺 K 时
会给植物生长发育带来严重不良影响[18]。当土壤含
盐量较高, 尤其 Na+含量高时, Na+与 K+之间的拮抗
作用直接影响作物对 K+的吸收, 随着洗盐脱盐改土
过程, K素又可随水流失, 土壤速效钾含量降低, 故在
钾含量不丰富的盐渍土中施用 K肥具有特殊意义[19]。
作物的光合作用受根系吸收养分的影响非常大, 养
表 7 不同施肥处理始絮期棉花的叶面积、叶绿素含量及净光合速率
Table 7 Leaf area, chlorophyll content (SPAD value), and net photosynthetic rate (Pn) of cotton at the beginning of boll-opening in
different treatments
处理
Treatment
叶面积
Leaf area (cm2 plant–1)
叶绿素含量
Chlorophyll content
净光合速率
Pn (μmol CO2 m–2 s–1)
LS1 3973 a 52.8 a 30.12 a
LS2 2844 b 49.1 b 27.19 b
LS-CK 2380 c 48.7 b 23.68 c
MS1 3355 a 49.1 a 24.70 a
MS2 2529 b 48.0 a 22.63 b
MS-CK 1809 c 36.2 b 20.45 c
HS1 2736 a 47.6 a 22.55 a
HS2 2399 b 39.9 b 20.59 b
HS-CK 1728 c 35.3 c 18.36 c
处理列缩写同表 3; 同列中同类型棉田内标注不同字母的数据在 0.05水平上差异显著。
The abbreviations in treatment column are the same as described in Table 3. Values in the same type of field followed by a different
letter within a column are significantly different at the 0.05 probability level.
表 8 不同施肥处理的棉花产量及其构成因素(2007和 2008年)
Table 8 Cotton yield and yield components in different treatments in 2007 and 2008
年份
Year
棉田类型
Field type
处理
Treatment
密度
Density
(plants m–2)
单株结铃数
Bolls per plant
总铃数
Bolls per
square
铃重
Boll weight
(g)
衣分
Lint percentage
(%)
籽棉产量
Seed cotton yield
(kg hm–2)
皮棉产量
Lint yield
(kg hm–2)
LS1 5.25 14.21 a 74.60 a 5.22 a 40.2 a 3894 a 1565 a
LS2 5.25 14.02 a 73.61 a 5.22 a 40.1 a 3842 a 1541 a
低盐田
LS
LS-CK 5.25 14.01 a 73.55 a 5.19 a 40.1 a 3817 a 1531 a
MS1 5.25 14.19 a 74.50 a 4.80 a 40.1 a 3576 a 1434 a
MS2 5.25 14.14 a 74.24 a 4.73 a 40.0 a 3512 a 1405 a
中盐田
MS
MS-CK 5.25 12.53 b 65.78 b 4.23 b 40.0 a 2782 b 1113 b
HS1 5.25 13.28 a 69.72 a 4.26 a 40.0 a 2970 a 1188 a
HS2 5.25 13.15 a 69.04 a 4.15 a 40.0 a 2865 a 1146 a
2007
高盐田
HS
HS-CK 5.25 10.59 b 55.60 b 4.09 a 40.0 a 2274 b 910 b
LS1 5.25 14.24 a 74.76 a 5.30 a 40.3 a 3963 a 1597 a
LS2 5.25 14.20 a 74.55 a 5.23 a 40.1 a 3899 a 1563 a
低盐田
LS
LS-CK 5.25 14.15 a 74.29 a 5.21 a 40.1 a 3870 a 1552 a
MS1 5.25 14.34 a 75.29 a 4.81 a 40.2 a 3622 a 1456 a
MS2 5.25 14.26 a 74.87 a 4.75 a 40.0 a 3558 a 1423 a
中盐田
MS
MS-CK 5.25 12.80 b 67.20 b 4.21 b 40.0 a 2831 b 1132 b
HS1 5.25 13.58 a 71.30 a 4.22 a 40.2 a 3010 a 1210 a
HS2 5.25 13.49 a 70.82 a 4.11 a 40.0 a 2910 a 1164 a
2008
高盐田
HS
HS-CK 5.25 10.90 b 57.23 b 4.05 a 40.0 a 2318 b 927 b
处理列缩写同表 3; 同年份同类型棉田内标注不同字母的同列数据在 0.05水平上差异显著。
The abbreviations in treatment column are the same as described in Table 3. Values in the same year and same field type followed by
different letters within a column are significantly different at the 0.05 probability level.
第 10期 辛承松等: 黄河三角洲盐渍土棉花施用氮、磷、钾肥的效应 1705
分高效利用的结果最终要落实到作物产量上, 而干
物质积累和产量的形成离不开光合作用[7,20-21]。作物
光合作用、干物质生产与养分利用率[22-24]密切相关。
本研究结果显示, N、P肥配合, 尤其是 N、P、K肥
配合施用, 增加棉株 N、P、K养分吸收积累量而减
少 Na+吸收积累量, 维持较高的叶面积、叶绿素含量
和净光合速率, 延缓了盐渍土棉花衰老。说明, 在盐
渍土棉田合理施肥不仅改善了盐渍土棉花的营养状
况, 还在一定程度上减轻了盐害, 这可能是盐渍土棉
花合理施肥的主要增产机理。
3.2 盐渍土棉花的营养特点与施肥策略
棉花产量与吸收利用养分的多少和效率密切相
关, 总体上棉花的生物产量和皮棉产量随着养分吸
收量的增多而增加[6,24-25]。本研究结果(表 1)表明, 中、
高盐田的土壤盐分含量显著高于低盐田, 因而显著
影响棉花对养分的吸收; 而中、高盐田的土壤养分
含量显著低于低盐田, 不仅造成土壤养分供应不足,
而且有效性也较低。因此, 应综合考虑多种因素确
定不同类型棉田相应的施肥量和配比, 提高养分利
用效率。本研究结果显示, 低盐、中盐、高盐棉田
的棉株干物重均以 N、P、K肥配合的处理较高, 而
且中盐、高盐棉田施肥处理的干物重增加幅度明显
高于低盐棉田。这说明, 无论含盐量高低, 合理施肥
皆可促进盐渍土棉花的生长发育, 提高生物产量和
经济产量, 而且在产量较低的中、高盐棉田施肥的
增产幅度更大, 养分农学利用效率也较高。本研究
发现, 虽然施肥处理的棉花经济系数有所降低, 但
因营养生长较好, 生物产量明显提高, 经济产量也
随之提高, 尤其是中、高盐田施肥的增产效果最为
显著。此外, 棉花的 N、P、K吸收量和比例因棉田
的盐碱程度和生育阶段而不同, 棉花在中、高盐棉
田的养分吸收量显著低于低盐棉田。说明随着棉田
盐碱程度的加重, 盐分对养分吸收利用的影响也在
加大。这一结果暗示, 在含盐量较高的棉田, 棉花产
量的主要限制因素是土壤含盐量, 试图通过多施肥
达到轻度盐碱地棉田的产量是不现实的。降低盐渍
土棉田盐分含量并不断培肥地力, 增强土壤养分的
平衡供给能力, 是提高重度盐渍土棉花产量的根本
途径[5-6,8]。
总之, 盐渍土棉花的合理施肥, 不仅要依据棉
花养分吸收特点、土壤肥力和产量目标[26], 还应考
虑土壤过多盐分的影响。综合考虑低、中、高盐棉
田的产量目标、地力水平、肥料利用率, 3类棉田均
应合理施用氮肥 , 推荐用量分别为 190~200、
150~160 和 120~140 kg hm–2; 均应强调重施磷肥,
推荐用量分别为 43~47、36~41和 30~34 kg hm–2; 低、
中盐棉田施用钾肥 , 推荐用量分别为 140~157 和
107~112 kg hm–2, 高盐棉田一般可不施钾肥。
4 结论
N、P 肥配合施用, 尤其是 N、P、K 肥配合施
用可促进盐渍土抗虫棉 N、P、K养分吸收利用而抑
制 Na+吸收, 维持较高的叶面积、叶绿素含量和净光
合速率, 增加了棉株干物重, 提高了 N、P、K 养分
农学利用效率和棉花产量。低、中、高盐棉田均以
N、P、K 肥配合处理的增产效应较好, 施肥量低盐
田为 195.00 kg N hm–2、45.00 kg P hm–2和 148.70 kg
K hm–2, 中盐田为 165.00 kg N hm–2、38.57 kg P hm–2
和 111.50 kg K hm–2, 高盐田为 135.00 kg N hm–2、
32.14 kg P hm–2和 74.35 kg K hm–2。
致谢: 山东省东营区牛庄镇岳家村张丽萍女士及
全家推荐和提供试验用地, 并全力配合试验研究
工作; 试验和调查期间还先后得到山东省东营市
农业局苗兴武先生、山东省滨州市农业局陈汝勇
先生的大力支持, 在此深表谢意。
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