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第 28 卷 第 6 期 作　物　学　报 V ol. 28, N o. 6
2002 年 11 月　 789～ 796 页 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA pp. 789～ 796　N ov. , 2002
氮肥对新疆高产棉花群体光合性能和产量形成的影响Ξ
张旺锋1, 2　王振林2　余松烈2　李少昆1, 3　曹连莆1　王登伟1
(1石河子大学新疆作物高产研究中心, 新疆石河子 832003; 2 山东农业大学农学院, 山东泰安 271018; 3 中国农业科学院作物所, 北京
100081)
摘　要　在田间自然条件下, 研究了施氮肥量对新疆高产棉花群体光合性能及产量形成的调节效应。结果表明, 在 0～
300 kg. hm - 1施氮量范围内, 随追氮肥量的增加, 群体光合速率增强; 过量追施氮肥虽然在盛花结铃期有扩大叶面积、
增加冠层对光能的截获率和增强群体光合速率的趋势, 但同时易引起棉株旺长, 导致生育后期叶面积指数和群体光合
速率的迅速下降; 300 kg. hm - 1中等追施氮量下, 群体光合速率稳定在相对较高水平。群体叶源量随追氮肥量增加而增
加, 过量追施氮肥处理群体叶源量最高, 但其群体叶源量在生育后期所占比例较小; 而中等追施氮量不仅有较高的群
体叶源量, 而且群体叶源量在生育后期所占比例高, 保证了棉铃发育所需大量光合产物, 棉花产量高。因此, 提高生育
后期的群体光合速率, 延长其高值持续时间, 对于增加棉花产量及改善品质具有重要作用。
关键词　棉花; 氮肥用量; 光合作用; 产量形成; 新疆
中图分类号: S562　　　文献标识码: A
Effect of N itrogen on Canopy Photosyn thesis and Y ield Forma tion in H igh-y ield-
ing Cotton of Xin jiang
ZHAN G W ang2Feng1, 2　WAN G Zhen2L in2　YU Song2L ie2　L I Shao2Kun1, 3　CAO L ian2Pu1
WAN G D eng2W ei1
(1 R esearch Center of X inj iang C rop H igh2Y ield , S hihez i U niversity , S hihez i 832003; 2 Colleage of A g ronom y , S hand ong A g ricultural U niversity ,
T aian 271018; 3 Institu te of C rop B reed ing and Cultivation, CA A S , B eij ing 100081, China)
Abstract　T he effects of n itrogen app lication amoun t on canopy apparen t pho tosyn thesis and yield fo rm ation
w ere studied in h igh yielding co tton of X in jiang, the results w ere as fo llow s: In range of 0～ 300 kg N ·hm - 2
n itrogen app lications, canopy apparen t pho tosyn thesis rate increased w ith the increase of n itrogen supp lem en t.
Excessive n itrogen app lication imp roved LA I, leaf pho tosyn thesis function, canopy ligh t in tercep tion and
canopy apparen t pho tosyn thesis rate in full2flow ering and full2bo ll stage, but it w as ap t to result in co tton vain
grow ing, subsequen tly lead to rap id decline in LA I and canopy apparen t pho tosyn thesis rate. In m iddle n itrogen
app lication treatm en t (300 kg N ·hm - 2 ) , canopy apparen t pho tosyn thesis rate stabilized on a h igh level.
Canopy leaf sources increased w ith the increase of n itrogen, but in h igh n itrogen circum stances, its distribution
w as little in latter grow ing period. In m iddle n itrogen app lication treatm en t, Canopy leaf source and its distribu2
tion w ere greater, and th is ensured the supp lem en t of pho tosyn thesis p roduct during bo ll developm en t. It indi2
cates that imp roving canopy apparen t pho tosyn thesis rate in latter grow ing period and p ro longing its duration
are importan t to imp rove co tton yield.
Key words　Cotton; N itrogen app lication amoun t; Pho tosyn thesis; Y ield fo rm ation; X in jiang
基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (39960037)
作者简介: 张旺锋 (19652) , 男, 甘肃静宁人, 博士, 副教授, 主要从事棉花高产的生理生态研究。
Tel: 0993—2058723; Fax: 0993—2058509　　E2m ail: zw fgl2sh@m ail. xj. cninfo. net
Received on (收稿日期) : 2001212203, A ccep ted on (接受日期) : 2002203229

　　氮素营养是人们调控作物生长及光合生产率的
重要手段之一[ 1～ 3 ]。氮素营养对棉花光合作用的调
控研究已有较多报道, L ongstneth (1980) 研究了养
分亏缺状况下叶片光合速率的变化, 认为养分亏缺
光合速率降低是由于叶肉细胞壁单位面积所表示的
CO 2 传导性降低所致[ 4 ]; 王本宣等 (1989) 在研究不
同氮素水平和密度下棉花群体光合速率变化时, 指
出在较高施肥水平和最佳密度下, 棉花群体光合速
率较高, 但皮棉产量不高[ 5 ]; W ullsch leger (1990) 研
究了缺氮和供氮充足两种情况, 认为叶片光合作用
受氮素营养的影响不明显, 但由于缺氮处理导致
LA I 下降, 冠层内光分布改善, 棉花群体光合速率
在播种后 82d 和 108d 增加[ 6 ]; Bondada 等 (1996) 对
不同施氮量的研究表明, 土壤氮素含量显著影响棉
花群体光合速率和产量, 群体光合速率与土壤含氮
量呈显著正相关[ 7 ]。但前人研究中, 其产量水平大
多在 1500 kg·hm - 1以下, 对产量水平达 2250 kg
·hm - 1高产条件下的研究报道较少, 氮素营养对棉
花群体光合性能的调控机理尚不明确。新疆位于欧
亚大陆腹地, 属典型大陆性干旱气候, 灌溉植棉,
具有鲜明的地区特色。本研究以北疆棉区棉花主栽
品种为材料, 探讨新疆气候生态条件下氮肥用量对
棉花群体光合性能及产量形成的调节效应, 为棉花
高产超高产栽培提供理论依据。
1　材料与方法
1. 1　试验设计
试验于 1998～ 2000 年在石河子大学新疆作物
高产研究中心试验站进行, 试验地前茬棉花, 土质
重壤; 含有机质 1. 963% , 碱解氮 56. 65 m g·kg- 1,
速效磷 15. 50 m g·kg- 1, 速效钾 194. 67 m g ·
kg- 1。
供试棉花 (Gossy p ium h irsu tum ) 品种为北疆棉
区两个光合特性不同的主栽品种新陆早 6 号 (A ) 与
新陆早 7 号 (B ) [ 8 ]。设 4 个不同氮肥用量, 分别为
N 0 (0 kg·hm - 1)、N 1 (150 kg·hm - 1)、N 2 (300 kg
·hm - 1)、N 3 (450 kg·hm - 1) , 以N 2 水平的N 量
为标准分施, 其中N 的 30% 作基肥, 40% 在头水前
追施, 剩余量均在二水前追施, 各处理均施 P2O 5
105 kg·hm - 1。裂区设计, N 素用量为主区, 品种
为副区; 小区面积 30 m 2, 重复 3 次。4 月中旬播
种, 留苗密度为 18. 0 万株·hm - 2, 其他田间管理
均按生产上高产田进行。
1. 2　测试内容和方法
在不同生育时期系统测定棉花群体光合速率
(CA P) 及冠层结构指标、棉株光合物质重及叶面积
等项目。群体光合速率的测定同文献 [ 9 ]; 群体叶
源量 (CL SC) 的计算参照肖凯提出的方法[ 10 ]; 冠层
结构指标采用 C ID 公司产 C I2110 数字式冠层结构
分析仪测定[ 11 ]; 烘干法测定棉株光合物质重, 叶面
积用 C ID 公司产 C I2203 激光叶面积仪测定。收获
期对各处理各重复分下、中、上果枝部位分别收取
第一果节棉铃 30 个, 供室内单铃考种和测定纤维
品质用, 其中下部取第 2 果枝、中部取第 5 果枝、
上部取第 8 果枝; 以实际收获产量记产; 纤维品质
指标由农业部棉花品质监督检验测试中心采用
HV I900 系列仪测定。
2　结果与分析
2. 1　氮肥用量对棉花群体光合特性的影响
2. 1. 1　对不同生育时期群体光合速率的影响　　
两品种各处理不同生育时期群体光合速率 (CA P)的
动态变化均呈单峰曲线 (图 1)。不同氮肥用量相比,
生育期间 CA P 达到的峰值大小和峰值出现时间不
同, 高峰期持续时间也有差异。两品种CA P 达到的
峰值大小均为N 3> N 2> N 1> N 0; 新陆早 6 号N 0、
N 1 与N 3 处理CA P 峰值出现在盛花期, N 3 处理的
CA P 高达 28. 2 ΛmolCO 2·m - 2·s- 1, 而N 2 处理的
峰值在盛铃期出现, 值为 25. 6 ΛmolCO 2·m - 2·
s
- 1; 新陆早 7 号各处理 CA P 的峰值均在盛花期出
现, 其中N 3 处理值为 25. 8 ΛmolCO 2·m - 2·s- 1,
N 2 与N 3 处理峰值接近。峰值持续的时间 (由盛花
期CA P 降至 50% 盛花期CA P) , 新陆早 6 号的N 2
处理明显长于其他处理, 这表明在本试验条件下,
开花期适量追氮施肥 (300 kg·hm - 2) 可改善新陆
早 6 号的光合性能, 使生育后期群体光合速率的衰
退减慢; 过量追施氮引起新陆早 6 号盛花期 CA P
过高, 群体发展过快, 造成了生育后期群体光合速
率的衰退加快; 氮素用量不足亦使群体光合速率的
衰退加快。新陆早 7 号在吐絮前, N 2 与N 3 处理间
差异非常小, 两处理均高于N 1 和N 0, 这表明生育
中后期大量追施氮肥对新陆早 7 号在吐絮前未起到
改善光合性能的作用, 仅在吐絮后CA P 有所上升,
但这时的光合产物对棉花产量无任何贡献。
097　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　28 卷

A : 新陆早 6 号 Xinluzao 6　　　　　　　　B: 新陆早 7 号 Xinluzao 7
FS= 盛蕾期 Full squaring stage, F= 开花期 F low ering stage, FF= 盛花期 Full flow ering stage,
FB= 盛铃期 Full bo ll stage, BO = 吐絮期 Boll opening stage, FBO = 盛絮期 Full bo ll opening stage
图 1　　氮肥用量对不同生育时期群体光合速率 (CA P)的影响
F ig. 1　　Effect of nitrogen app lication amount on canopy apparent photosynthetic rate in different grow th stages
2. 1. 2　对不同生育时期群体叶源量及在各阶段分
配的影响　　氮肥用量对棉花叶源量 (CL SC) 的影
响表现为 (表 1) , 盛花期以前, 两品种均表现为播
前施氮处理的CL SC 明显高于不施氮处理; 盛花期
以后, 两品种不同追施氮量处理的 CL SC 表现不
同。新陆早 6 号在盛花期～ 盛铃期, CL SC 随施N
量的增加而增加; 在盛铃期～ 盛絮期, 以 N 2 的
CL SC 最高, 其次是N 3, 但N 2 与N 3 处理间相近。
新陆早 7 号的CL SC 表现出N 3≈N 2> N 1> N 0, 吐
絮期～ 盛絮期N 3 处理的 CL SC 高。高产棉花不仅
要在全生育期有较高 CL SC, 而且 CL SC 在各阶段
合理的分配非常重要[ 8 ]。从表 1 中可以看出, 新陆
早 6 号N 2 处理在盛铃期～ 盛絮期CL SC 的分配比
例高达 38% ; 较高的CL SC 保证了棉铃发育所需的
大量光合产物。
2. 2　氮肥用量对棉花叶面积指数的影响
两品种不同施氮量条件下叶面积指数 (LA I) 的
动态变化均表现为单峰型曲线 (图 2)。在盛蕾期,
施氮处理的LA I高于不施氮处理; 开花期追施不同
氮肥量后, 处理间LA I 的差异加大; 至盛铃前期,
新陆早 6 号的LA I 表现为N 3> N 2> N 1> N 0, 其
中N 3、N 1 和N 0 处理达到高峰, 值分别为 4. 35、
3. 09、2. 76, 而N 2 处理最大值推迟到盛铃后期,
值为 3. 82; 新陆早 7 号 4 个处理均在盛铃前期达到
表 1　　氮肥用量对棉花各生育阶段群体叶源量 (CLSC) (CO2 mol·m - 2)的影响
Table 1　　Effect of n itrogen appl ication amount on canopy leaf source capac ity at different growth stages
品种
V arieties
处理
T reat2
m ent
　
生育阶段 Grow th stages
盛蕾2开花
Full squaring2
flow ering
开花2盛花
F low ering2
full flow ering
盛花2盛铃
Full flow ering2
full bo ll
盛铃2吐絮
Full bo ll2
boll opening
吐絮2盛絮
Boll opening2
full bo ll opening
总计
Total
　
新陆早 6 号 N 0 16. 77 (14. 2) 33. 70 (28. 4) 36. 60 (30. 9) 19. 10 (16. 1) 12. 39 (10. 5) 118. 56
Xinluzao 6 N 1 19. 02 (12. 7) 37. 28 (24. 8) 43. 85 (29. 2) 27. 76 (18. 5) 22. 39 (14. 9) 150. 31
N 2 18. 98 (11. 1) 38. 66 (22. 8) 48. 19 (28. 1) 34. 01 (19. 6) 31. 59 (18. 4) 171. 42
N 3 18. 98 (11. 0) 41. 47 (23. 9) 51. 29 (29. 6) 33. 18 (19. 2) 28. 32 (16. 3) 173. 25
新陆早 7 号 N 0 18. 56 (15. 5) 34. 27 (28. 5) 35. 92 (29. 9) 19. 33 (16. 1) 12. 24 (10. 2) 120. 32
Xinluzao 7 N 1 20. 81 (14. 9) 37. 66 (26. 9) 40. 87 (29. 2) 23. 88 (17. 1) 16. 76 (12. 0) 139. 99
N 2 21. 33 (13. 3) 39. 41 (24. 6) 45. 84 (28. 5) 29. 63 (18. 4) 24. 41 (15. 2) 160. 63
N 3 21. 14 (13. 1) 39. 72 (24. 6) 45. 54 (28. 3) 29. 05 (18. 0) 25. 66 (15. 9) 161. 11
　　注: 括号内数据代表该生育阶段的群体叶源量占生育期总群体叶源量的比例。
　　Note: The figure parentheses indicated rates of CL SC of the grow th stageöto tal CL SC.
1976 期　　　　　　　　　　　张旺峰等: 氮肥对新疆高产棉花群体光合性能和产量形成的影响　　　　　　　　　　　　　

A : 新陆早 6 号 Xinluzao 6　　　　　　　　B: 新陆早 7 号 Xinluzao 7
FS= 盛蕾期 Full squaring stage, F= 开花期 F low ering stage, FF= 盛花期 Full flow ering stage, PFB= 盛铃前期
P rophase full bo ll stage, L FB= 盛铃后期 L ater full bo ll stage, BO = 吐絮期 Boll opening stage ( the sam e as below )
图 2　　氮素用量对不同生育时期叶面积指数的影响
F ig. 2　　Effect of nitrogen app lication amount on leaf area index in different grow th stages
最大值, LA I的大小为N 3≈N 2> N 1> N 0。对LA I
达到最大值后的衰减分析表明, 不同氮素处理LA I
衰减速率 (由盛铃前期 LA I 降至 50% 盛铃前期
LA I) 与 CA P 衰减速率的表现相似, 表明供氮不足
(0～ 150 kg·hm - 2) 植株体内氮代谢减弱, 叶片衰
老和光合功能衰退加快; N 3 处理LA I 的衰减速率
快于N 2 处理, 可能与氮素用量过大, 叶面积指数
高, 群体中下部透光明显恶化, 造成叶片叶绿素的
降解和老化加速有关。
2. 3　氮肥用量对棉花冠层结构的影响
棉花冠层截光量与群体光合速率有很好的线形
关系, 冠层的截光量与群体冠层的大小和结构有密
切关系。平均叶簇倾斜角是反映冠层结构状况的指
标之一, 叶簇倾斜角为叶轴和水平面之间的夹角
(0°≤Α≤90°) , 叶簇倾斜角度愈大, 叶片愈呈直立 状; 叶簇倾角愈小, 叶片愈呈水平状。试验表明 (表2) , 氮素营养在促进棉花叶片生长的同时, 使叶面积及叶簇倾角发生了变化; 叶倾斜角的变化影响着群体冠层结构, 进而影响叶片对光能的截获, 最终影响棉花群体光合速率的高低。在棉花盛蕾期, 施氮肥处理棉花叶片平均叶簇倾角小于未施氮肥处理, 表明施氮使棉花叶片有变平的趋势; 品种间表现为新陆早 7 号的叶倾角大于新陆早 6 号。开花期追施不同氮肥量之后, 不同处理间出现明显差异,随施氮量的增加, 棉花平均叶簇倾角变小, 叶片变大、变平, 叶片发生这种变化, 可截获更多的光能,增强群体光合作用。但过量追施氮肥, 造成新陆早6 号生长快, 叶片倾斜角度变小, 引起冠层内光照恶化, 植株中下部的叶片照光不足, 呼吸消耗上升, 最终造成生育后期群体光合速率的急剧下降。
表 2　　不同施氮量对棉花平均叶簇倾斜角度 (°)的影响
Table 2　　Effect of n itrogen appl ication amount on M ean Fol iage Incl ination Angle of cotton
测定时期
M easuring stage
处理
T reatm ent
新陆早 6 号 Xinluzao 6
窄行 N arrow 2row 宽行W ide2row 新陆早 7 号 Xinluzao 7窄行 N arrow 2row 宽行W ide2row
盛花期 N 0 37. 55 50. 03 40. 02 55. 07
Full flow ering N 1 34. 23 45. 01 38. 95 45. 07
N 2 32. 02 46. 01 37. 57 43. 05
N 3 33. 55 40. 23 38. 57 40. 25
盛铃期 N 0 42. 44 84. 57 45. 26 85. 91
Full bo ll N 1 37. 22 72. 39 38. 31 85. 91
N 2 43. 19 62. 74 30. 65 85. 91
N 3 36. 35 60. 85 36. 12 77. 17
吐絮期 N 0 49. 05 56. 96 53. 50 85. 50
Boll opening N 1 47. 42 49. 10 44. 57 85. 91
N 2 44. 57 45. 52 39. 23 85. 91
N 3 35. 35 45. 69 51. 78 71. 73
297　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　28 卷

　　群体散射辐射和直射辐射透过系数可反映冠层
内的透光状况。采用数字式冠层结构分析仪鱼眼成
像原理, 在近地面处对棉花群体照像, 形成图象文
件, 再由图象软件根据需要分割成不同高度的天顶
角单元和方位角单元, 计算每个单元内可见天空的
比例, 即光辐射透过系数, 在单元分析的基础上,
可获得平均光辐射透过系数。由表 3 中看出, 随施
氮量的增加, 棉花平均叶簇倾角变小, 群体散射辐
射透过系数和直射辐射透过系数降低, 冠层截获光
能增加。施氮量少或不施氮, 棉花平均叶簇倾角变
大, 群体散射辐射透过系数和群体直射辐射透过系
数升高, 将造成漏光损失, 群体光合速率也不高。
表 3　　不同施氮量对棉花群体散射辐射和直射辐射透过系数的影响
Table 3　　Effect of n itrogen appl ication amount on canopy Trans. Coef. for radiation penetration
and Trans. Coef. for defuse penetration of cotton
测定时期
M easuring
stage
处理
T reat2
m ent
新陆早 6 号 Xinluzao 6
散射辐射透过系数
T rans. Coef. fo r
radiation penetration
直射辐射透过系数
T rans. Coef. fo r
defuse penetration
窄行
N arrow 2row 宽行W ide2row 窄行N arrow 2row 宽行W ide2row 新陆早 7 号 Xinluzao 7散射辐射透过系数T rans. Coef. fo rradiation penetration 直射辐射透过系数T rans. Coef. fo rdefuse penetration窄行N arrow 2row 宽行W ide2row 窄行N arrow 2row 宽行W ide2row
盛花期 N 0 0. 328 0. 458 0. 250 0. 450 0. 295 0. 423 0. 460 0. 555
Full N 1 0. 268 0. 415 0. 205 0. 385 0. 227 0. 440 0. 270 0. 515
flow ering N 2 0. 209 0. 426 0. 195 0. 340 0. 205 0. 432 0. 210 0. 460
N 3 0. 202 0. 430 0. 195 0. 300 0. 181 0. 420 0. 170 0. 350
盛铃期 N 0 0. 271 0. 512 0. 270 0. 440 0. 223 0. 559 0. 250 0. 540
Full bo ll N 1 0. 229 0. 482 0. 135 0. 505 0. 227 0. 549 0. 200 0. 575
N 2 0. 188 0. 429 0. 180 0. 400 0. 208 0. 541 0. 140 0. 535
N 3 0. 086 0. 341 0. 095 0. 170 0. 207 0. 451 0. 140 0. 500
吐絮期 N 0 0. 305 0. 462 0. 285 0. 475 0. 374 0. 450 0. 345 0. 475
Boll N 1 0. 241 0. 341 0. 175 0. 320 0. 333 0. 480 0. 305 0. 495
opening N 2 0. 309 0. 247 0. 215 0. 175 0. 242 0. 510 0. 315 0. 415
N 3 0. 234 0. 226 0. 160 0. 170 0. 228 0. 297 0. 205 0. 275
2. 4　氮肥用量对棉株光合物质累积与分配的影响
2. 4. 1　棉株光合物质累积及与群体光合速率和群
体叶源量的关系　　不同氮肥用量条件下, 两品种
植株光合物质累积的动态变化呈“S”型曲线 (图 3) ,
在盛蕾期未追肥以前, 两品种均表现为播前施氮处
理棉株光合物质积累量高于不施氮处理, 但不同处
理间差异不大; 开花期追施不同氮肥量后, 新陆早
6 号在盛花期～ 盛铃前期, 不同处理间差异逐渐加
大, 以N 3 处理的植株光合物质累积量最高; 但进
入盛铃期, N 2 处理的光合物质累积速率加快, 与
N 3 处理间的差异缩小; 至吐絮期时, 虽然N 3 处理
的植株光合物质积累量最高, 但与N 2 处理的差异
很小, N 1、N 0 处理明显低于N 2、N 3 处理, N 0 处
理始终处于最低值。新陆早 7 号的光合物质累积特
点与新陆早 6 号相似, 但N 2 与N 3 处理间的差异
很小。
对棉株光合物质积累量与群体光合速率的相关
分析表明, 两品种不同生育时期群体光合速率均与
同时期的棉株光合物质积累量成显著正相关 (表
4) ; 表明增强群体光合速率, 能提高光合物质累积
量。群体叶源量 (CL SC) 与植株光合物质积累量呈
极显著正相关 ( r= 0. 95593 3 ) , 这表明适量追施氮
肥, 提高生育后期群体光合速率, 延长其高值持续
时间, 对于增加棉花生育后期光合物质累积量, 最
终提高产量具有重要作用。
2. 4. 2　棉株光合物质的分配　　两品种不同氮肥
用量处理间, 棉株光合物质在蕾铃生殖器官的分配
率均表现为N 0> N 1> N 2> N 3 (图 4) ; N 0 处理的
分配率较高, 主要是因为棉株营养生长弱, 植株过
早衰老, 造成有限的光合物质优先分配到生殖器
官; 新陆早 6 号N 3 处理的分配率低是由于盛花结
铃期氮素代谢旺盛, 造成营养生长与生殖生长不协
调, 营养器官与棉铃竞争光合产物, 引起光合产物
分配失调所造成。新陆早 7 号各处理的光合物质分
配率变化不大, 除N 0 处理与新陆早 6 号的N 0 相
同以外, 其他各处理均较新陆早 6 号高。
3976 期　　　　　　　　　　　张旺峰等: 氮肥对新疆高产棉花群体光合性能和产量形成的影响　　　　　　　　　　　　　

图 3　　不同氮肥用量对植株光合物质积累量的影响
F ig. 3　　Effect of nitrogen app lication amount on photosynthesis p roduct accum ulation in different grow th stages
表 4　　不同生育时期CAP 与植株光合物质积累量的相关分析
Table 4　　The correlation between CAP and photosynthesis product accumulation at different growth stages
光合物质累积量
Photosynthesis p roduct accum ulation
CA P
盛蕾期
Full squaring
开花期
F low ering
盛花期
Full flow ering
盛铃期
Full bo ll
吐絮期
Boll opening
新陆早 6 号 盛蕾期 Full squaring 0. 9923 3 0. 9883 3 0. 680 0. 8833 0. 816
Xinluzao 6 开花期 F low ering 0. 787 0. 8793 0. 9473 0. 9593 3 0. 9553
盛花期 Full flow ering 0. 575 0. 596 0. 9863 3 0. 816 0. 714
盛铃期 Full bo ll 0. 734 0. 748 0. 462 0. 8793 0. 8833
吐絮期 Boll opening 0. 750 0. 768 0. 608 0. 8823 0. 9433
新陆早 7 号 盛蕾期 Full squaring 0. 9693 3 0. 9983 3 0. 8793 0. 866 0. 825
Xinluzao 7 开花期 F low ering 0. 9063 0. 8973 0. 9933 3 0. 9803 3 0. 9953 3
盛花期 Full flow ering 0. 767 0. 747 0. 9223 0. 862 0. 9043
盛铃期 Full bo ll 0. 814 0. 694 0. 9103 0. 9433 0. 9573
吐絮期 Boll opening 0. 9763 3 0. 9103 0. 9503 0. 9833 3 0. 9573
　　3 在 0. 05 水平上显著 Significance at 0. 05 level; 　　3 3 在 0. 01 水平上显著 Significance at 0. 01 level.
图 4　　不同氮肥用量对植株光合物质在生殖器官分配的影响
F ig. 4　　Effect of nitrogen app lication amount on photosynthesis p roduct distribution in different grow th stages
2. 5　氮肥用量对棉花产量与产量构成因素及纤维
品质的影响
两品种不同施氮量条件下, 棉花皮棉产量以
N 2 处理最高, 其次为N 3; 霜前花率表现为新陆早
7 号各处理间差异不大, 而新陆早 6 号N 3 由于过
量施氮, 引起植株旺长, 造成贪青晚熟, 至初霜来
临时 (北疆棉区常年 10 月上旬) , 顶部棉铃尚未吐
絮, 霜前花率降低 (表 5) , 但N 0、N 1、N 2 处理相
差不大。综合分析认为, 施氮量以N 2 较为适宜,
而N 3 或N 1 则过量或不足。进一步考察其产量构
497　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　28 卷

成因素, 单株铃数表现为N 3> N 2> N 1> N 0, 但单
铃重则为N 2> N 1> N 3> N 0, 表明氮肥施用量已
直接影响到光合产物向棉铃的运输。施氮量偏低,
由于光合速率低, 造成铃数少, 铃重轻; 过量施氮,
氮代谢过旺, 则影响棉铃库强度, 铃重下降, 产量
较低。
表 5　　不同氮肥用量棉花产量及产量结构
Table 5　　Y ield of cotton and yield components at different n itrogen appl ication
品种
V ariety
处理
T reatm ent
单株结铃数
Boll num bers
per p lant
　
单铃重
Boll
w eigh t
(g)
衣分
L int
percentage
(% )
实收籽棉产量
Seed cotton
yield
(kg·hm - 2)
折合皮棉产量
L int
yield
(kg·hm - 2)
霜前花率
Ratio of
yield before
frost (% )
新陆早 6 号 N 0 5. 68 5. 56 41. 00 3369. 45 1381. 47 97. 1
Xinluzao 6 N 1 6. 05 5. 92 41. 00 4729. 80 1939. 22 97. 3
N 2 6. 40 5. 95 41. 00 6058. 65 2484. 05 96. 6
N 3 6. 45 5. 72 41. 00 5604. 00 2297. 64 86. 9
新陆早 7 号 N 0 6. 39 5. 17 39. 50 3850. 20 1520. 83 97. 9
Xinluzao 7 N 1 6. 27 5. 61 39. 50 4796. 40 1894. 58 98. 1
N 2 6. 53 5. 68 39. 50 5864. 25 2316. 38 97. 8
N 3 6. 58 5. 62 39. 50 5767. 20 2278. 04 98. 0
　　试验表明, 施氮量的多少, 不仅影响棉花产
量, 而且对纤维综合品质也有一定程度的影响 (表
6) ; 在N 1、N 2 处理条件下, 棉纤维长度、比强度
等指标相对较高, 不同果枝部位之间棉纤维品质变
化较小, 综合品质较优; N 0 处理条件下棉纤维长
度变化不大, 但纤维比强度下降明显, 品质变劣;
N 3 处理条件下, 新陆早 6 号纤维品质发生了较大变
化, 表现为中部、上部果枝铃棉纤维马克隆值有所降
低, 比强度下降明显。这主要是由于过量施氮引起植
株疯长, 棉铃贪青晚熟, 而北疆棉区生育后期降温较
快, 棉铃在不适宜的气候条件下发育, 纤维品质低
劣, 所以适量施氮有利于纤维品质的提高。
表 6　　不同氮肥用量对棉纤维品质的影响
Table 6　　Effect of cotton f iber qual ity at different n itrogen appl ication
品种
V ariety
处理
T reatm ent
长度
F iber length (mm )É Ê Ë 比强度Specific strength (götex)É Ê Ë 马克隆值M icronaire readingÉ Ê Ë
新陆早 6 号 N 0 30. 0 30. 5 29. 4 19. 0 18. 9 17. 9 4. 6 4. 8 4. 5
Xinluzao 6 N 1 31. 2 31. 0 31. 2 19. 8 19. 9 19. 4 4. 3 4. 5 4. 6
N 2 30. 4 30. 6 30. 8 19. 8 20. 4 20. 0 4. 4 4. 5 4. 7
N 3 30. 1 29. 8 29. 6 19. 0 18. 0 17. 0 4. 3 3. 8 3. 2
新陆早 7 号 N 0 29. 5 29. 6 30. 2 19. 6 18. 7 18. 1 4. 3 4. 0 3. 7
Xinluzao 7 N 1 29. 4 29. 3 28. 5 19. 8 19. 9 19. 2 4. 2 4. 4 4. 2
N 2 29. 3 29. 4 29. 7 19. 7 19. 6 19. 6 4. 3 4. 5 4. 5
N 3 30. 0 29. 7 30. 4 19. 7 19. 1 18. 3 4. 5 4. 1 3. 7
　　Note: É 表示第 2 果枝, Ê 表示第 5 果枝, Ë 表示第 8 果枝. 　　É No. 2 fruiting branch, Ê No. 5 fruiting branch, Ë No. 8 fruiting
branch.
3　结论与讨论
3. 1　研究棉花的群体光合发展动态, 全面认识其
增产潜力, 并使这一潜力在生产上得以发挥, 以实
现棉花高产超高产。作者以往对新疆 2000～ 2250
kg 皮棉·hm - 2高产棉花群体光合速率的研究表明,
群体光合速率在盛铃期以前稳定上升, 盛铃期达高
峰, 且峰值高 (25. 57 ΛmolCO 2 ·m - 2 · s- 1 ) ; 盛铃 期～ 吐絮盛期群体光合速率仍保持较高水平是其高产的主要生理特征[ 9 ]。本研究关于氮肥用量对新疆高产棉花群体光合性能和产量形成的调控表明, 新陆早 6 号 300 kg·hm - 1追施氮肥量处理产量水平达 2484 kg 皮棉·hm - 1, 群体光合性能指标为, 叶面积指数盛铃期为 3. 82, 吐絮期尚保持在 2. 97; 群体光合速率盛铃期 25. 61 ΛmolCO 2·m - 2·s- 1, 吐絮期保持在 18. 52 ΛmolCO 2·m - 2·s- 1; 全生育期
5976 期　　　　　　　　　　　张旺峰等: 氮肥对新疆高产棉花群体光合性能和产量形成的影响　　　　　　　　　　　　　

群体叶源量达 171. 42 CO 2mol·m - 2, 盛铃期至盛
絮期占全生育期的 38%。因此棉花适量追施氮肥表
现出生育后期叶面积指数较高, 冠层结构合理, 群
体光合速率高, 吐絮后下降幅度小, 具有明显的增
产优势。因此通过改进各项栽培措施, 提高盛铃期
～ 吐絮期群体光合速率, 延长其高值持续时间, 棉
花产量将进一步提高。
3. 2　影响棉花群体光合作用的因素较多, 有质量
因子叶片光合速率, 有数量因子叶面积指数; 而质
量因子与数量因子在空间的组合方式即冠层结构也
是影响群体光合作用的主要因素。研究表明, 棉花
盛铃期～ 吐絮期群体光合速率的衰退原因是叶片光
合速率下降和叶面积指数减少所造成[ 8 ]; 而株型
差、冠层结构不良是诱导质量因子与数量因子过快
下降的因素。因此, 通过育种手段选择早熟不早
衰、株型紧凑的优良品种, 配合良好的肥水及化学
调控等栽培管理措施, 延缓生育后期群体光合速率
的过快衰退是实现新疆棉花高产超高产的途径。
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