全 文 ：中国生态农业学报 2015年 7月 第 23卷 第 7期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jul. 2015, 23(7): 841850


* 国家“十二五”科技支撑计划项目(2014BAD11B02)和新疆维吾尔自治区“十二五”科技支撑项目(201231102)资助
** 通讯作者: 张巨松, 主要从事作物高产栽培生理生态研究。E-mail: xjndzjs@163.com
闫曼曼, 主要从事棉花高产栽培生理生态研究。E-mail: xjndymm@126.com
收稿日期: 20150106 接受日期: 20150409
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.150024
调亏灌溉对海岛棉生物量和氮素累积
分配及产量的影响*
闫曼曼1 郑剑超1 张巨松1** 石洪亮1 田立文2 郭仁松2 林 涛2
(1. 新疆农业大学教育部棉花工程研究中心 乌鲁木齐 830052; 2. 新疆农业科学院经济作物研究所 乌鲁木齐 830091)
摘 要 研究蕾期调亏灌溉对海岛棉生物量、氮素累积分配特征及产量的影响, 可为海岛棉水氮高效利用和
高产栽培提供理论依据。以‘新海 24号’和‘新海 35号’为材料, 设置重度调亏(蕾期滴灌定额为 0 m3·hm2, 生长
期总灌溉定额为 2 850 m3·hm2)、轻度调亏(蕾期滴灌定额为 900 m3·hm2, 生长期总灌溉定额为 3 750 m3·hm2)、
丰水(蕾期滴灌定额为 1 800 m3·hm2, 生长期总灌溉定额为 4 650 m3·hm2), 对不同品种不同灌溉处理的生物量
和氮素累积分配进行调查。结果表明, 滴灌定额间, 重度调亏处理地上部生物量最大累积速率出现时间较轻度
调亏和丰水处理提前 3 d和 7 d, 最大累积速率降低 45.1%和 51.0%; 生物量快速增长持续期表现为重度调亏<
轻度调亏<丰水; 重度调亏处理的氮素累积最大速率出现时间分别比轻度调亏和丰水处理平均提前 8 d、15 d,
氮素最大累积速率表现为轻度调亏>丰水>重度调亏。重度调亏处理茎和叶的氮素分配比例与轻度调亏、丰水
处理差异显著, 而轻度调亏与丰水处理之间差异不明显。盛蕾期以后, 蕾/花/铃的氮素累积量均以轻度调亏处
理较高。皮棉产量以轻度调亏处理最高, 可达 2 372.9 kg·hm2, 比丰水、重度调亏处理分别平均高 11.0%和
41.8%。品种间, ‘新海 24号’的地上部生物量及氮素的最大累积速率出现时间较早, 生物量及氮素的累积速率
较大, 皮棉产量较高。因此, 轻度调亏(蕾期滴灌定额为 900 m3·hm2)下, 海岛棉地上部生物量及氮素累积特征
值较协调, 各器官分配比例较合理, 使皮棉产量较高。
关键词 调亏灌溉 滴灌 海岛棉 盛蕾期 生物量累积 氮素累积 产量
中图分类号: S562 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)07-0841-10
Effects of regulated deficit irrigation on accumulation and distribution
of biomass and nitrogen, and yield of island cotton
YAN Manman1, ZHENG Jianchao1, ZHANG Jusong1, SHI Hongliang1,
TIAN Liwen2, GUO Rensong2, LIN Tao2
(1. Research Center for Cotton Engineering, Ministry of Education, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China;
2. Institute of Economic Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, China)
Abstract Water is one of the main limiting factors of crop yield in southern Xinjiang. Water not only affects the accumulation of
biomass, but also farm operations and crop nitrogen uptake. There have been several studies on the interactions among water,
nitrogen and other farm/crop attributes. However, few studies have investigated the accumulation and distribution characteristics of
biomass and nitrogen in island cotton under regulated deficit irrigation. Thus a field experiment was conducted to study the effects of
regulated deficit irrigation at budding stage on the accumulation and distribution characteristics of biomass and nitrogen, and yield of
island cotton. The aim of the study was to show the regularity of nutrient migration in island cotton under regulated deficit irrigation
and to provide theoretical basis for efficient utilization of water and nitrogen in order to promote the cultivation of high-yield island
cotton. The experiment was set up as a split plot design with two varieties (‘Xinhai24’ and ‘Xinhai35’, sub-area) of cotton and three
drip irrigation quotas [severe deficit irrigation (with 0 m3·hm2 irrigation at budding stage and 2 850 m3·hm2 irrigation during growth
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period), mild deficit irrigation (with 900 m3·hm2 irrigation at budding stage and 3 750 m3·hm2 irrigation during growth period), and
abundant irrigation (with 1 800 m3·hm2 irrigation at budding stage and 4 650 m3·hm2 irrigation during growth period). The results
showed that maximum aboveground biomass accumulation rate under severe deficit irrigation occurred 3 d and 7 d earlier than under
mild deficit irrigation and abundant irrigation, with the maximum accumulation rates lower by 45.1% and 51.0%, respectively.
Duration of rapid increase of biomass under different treatments ranked as severe deficit irrigation < mild deficit irrigation <
abundant irrigation. Maximum nitrogen accumulation rate under severe deficit irrigation respectively occurred 8 d and 15 d earlier
than that under mild deficit irrigation and abundant irrigation. Maximum accumulation rate of nitrogen was highest under mild deficit
irrigation, followed by abundant irrigation and then severe deficit irrigation. There were significant difference in proportion of
nitrogen distribution in stems and leaves among severe deficit irrigation, mild deficit irrigation and abundant irrigation. However,
nitrogen distributions in stems and leaves were similar under mild deficit irrigation and abundant irrigation. Mean bud, flower and
boll nitrogen accumulation under mild deficit irrigation was highest after full budding stage. Lint yield under mild deficit irrigation
was highest (average of 2 372.9 kg·hm2), 11.0% higher than that under abundant irrigation and 41.8% higher than that under severe
deficit irrigation. Maximum aboveground biomass and maximum nitrogen accumulation rate occurred earlier for ‘Xinhai24’ than for
‘Xinhai35’. As aboveground biomass and nitrogen accumulation rates were larger, lint yield was higher for ‘Xinhai24’ than for
‘Xinhai35’. The results showed a good correlation between the eigenvalues of biomass and nitrogen accumulation of island cotton
under mild regulated deficit irrigation (drip irrigation quota of 900 m3·hm2 at budding stage). Under this irrigation quota, the
distribution proportions in various organs of cotton were reasonable and lint yield high. Lint yield of ‘Xinhai24’ was 2 488.2 kg·hm2
and that of ‘Xinhai24’ was 2 257.6 kg·hm2. Thus drip irrigation quota of 900 m3·hm2 at budding stage was recommended as
appropriate irrigation scheme for potential high increase of yield of island cotton.
Keywords Regulated deficit irrigation; Drip irrigation; Island cotton; Full budding stage; Biomass accumulation; Nitrogen
accumulation; Lint yield
(Received Jan. 6, 2015; accepted Apr. 9, 2015)
水分是作物产量形成的限制因子之一, 不仅影
响生物量的累积, 还影响氮素的吸收和运转。过量
灌溉和干旱胁迫均对作物的氮素累积不利, 过量灌
溉不断使土壤中累积的硝态氮向下淋溶 [13], 适量
灌溉则有利于氮素吸收[4]。因此, 合理灌溉对提高作
物产量, 减少氮肥损失具有重要意义。由于新疆维
吾尔自治区水资源日益短缺, 迫使人们降低农业灌
溉用水量。调亏灌溉(regulated deficit irrigation)即是
基于这种思路提出的一种较为新颖的灌溉节水技术,
它是一种生物节水技术, 通过对作物某个或某些生
育阶段人为主动施加一定程度的水分胁迫以影响作
物的生理生化过程, 使生物量在营养器官和生殖器
官之间的分配比例发生改变, 以期取得较高的经济
产量, 同时实现水分的高效利用[5]。调亏灌溉一经提
出, 首先在果树[6]上得到应用, 并取得良好效果, 但
其对大田经济作物[712]的研究尚处于起步阶段。海
岛棉在中国的种植仅局限在新疆维吾尔自治区, 且
海岛棉研究是中国棉花研究领域中的薄弱环节。目
前, 关于作物氮素吸收和转化方面的研究多集中在
氮肥的施用方式[1314]、施用时期[15]、施用量[1617]、
水氮耦合[1822]等方面, 而调亏灌溉对海岛棉氮素积
累分配特征的研究尚鲜见报道。为此, 本文研究调
亏灌溉下, 海岛棉生物量和氮素累积分配特征, 以
期揭示调亏灌溉下海岛棉养分运移规律, 为海岛棉
水氮高效利用和高产栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况与试验材料
试验在新疆维吾尔自治区阿瓦提县长绒棉研发
中心进行。新疆阿瓦提县位于天山南麓, 塔克拉玛
干沙漠北缘, 处于东经 79°′45~81°05′, 北纬 39°30′~
40°50′范围内, 海拔 1 020~1 050 m, 地势平坦, 坡度
<1°; 属暖温带大陆性气候, 无霜期 183~227 d, 多年
平均气温 10.4 ℃, 全年≥10 ℃积温 3 802.9 ℃, 多
年平均降水量 46.7 mm, 多年平均蒸发量 1 890.7 mm,
年日照时数为 2 750~3 029 h。试验地土质为砂壤土,
0~60 cm土壤平均容重 1.43 g·cm3, 供试土壤养分状
况见表 1。
表 1 供试土壤养分状况
Table 1 Nutrients contents of the tested soil
土层
Soil
layer
(cm)
有机质
Organic
matter
(g·kg1)
全氮
Total
N
(g·kg1)
速效氮
Available
N
(mg·kg1)
速效磷
Available
P
(mg·kg1)
速效钾
Available
K
(mg·kg1)
020 11.4 0.6 68.8 68.9 195.0
2040 6.6 0.4 72.9 18.8 90.0
4060 7.0 0.4 33.4 18.4 107.0

供试品种为‘新海 24 号’和‘新海 35 号’, 由新疆
农业科学院经济作物研究所提供。
第 7期 闫曼曼等: 调亏灌溉对海岛棉生物量和氮素累积分配及产量的影响 843


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1.2 试验设计
试验采取裂区设计 , 以灌水为主区 , 品种为
副区。设置海岛棉蕾期调亏灌溉试验 , 滴灌定额为
0 m3·hm2(重度调亏)、900 m3·hm2(轻度调亏)[23]、
1 800 m3·hm2(丰水)3个水平, 平均分 3次(6月 6日、
6月 13日和 6月 20日)滴灌, 每隔 7 d滴灌 1次。所
有处理均于花铃期开始施氮, 氮肥随水滴施, 共滴
灌 7次, 每隔 7 d滴灌 1次; 6月 27日和 7月 4日滴
灌定额为 375 m3·hm2, 7月 11日、7月 18日、7月
25日和 8月 1日滴灌定额为 450 m3·hm2, 8月 8日为
300 m3·hm2。全生育期各处理滴灌总额分别对应为
2 850 m3·hm2、3 750 m3·hm2[24]、4 650 m3·hm2。6月
27日和 8月 8日施氮量为 35 kg(N)·hm2, 其余 5次
施氮量均为 55 kg(N)·hm2。
试验共 6个处理组合, 3次重复。滴水量用水表和
球阀控制, 滴头间距为 10 cm, 滴头流量为 3.2 L·h1。
小区面积为 36 m2(6 m×6 m)。每个小区 3播幅, 1膜 4
行, 宽窄行种植, 行株距配置: [(10+66+10)+66] cm×
11 cm, 理论株数为 24万株·hm2。于 4月 18日布滴
灌带, 覆膜后, 4月 19日在膜上人工点播, 5月 3日
出苗, 7月 13日(出苗后 71 d)打顶, 其他田间管理措
施同大田膜下滴灌棉花。
1.3 测定项目与方法
采用 TRIME-PICO-IPH TDR剖面土壤水分测量
系统(北京澳作生态仪器有限公司, 产地为德国)分
别在灌水前 1 d和灌水后第 3 d的 10:00—10:30测定
各处理小区同一水平线上的宽行、窄行、膜间 3 点
的 0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm土壤体积含水量
(%), 取每个土层的平均值, 并利用公式(1)将土壤体
积含水量换算成土壤重量含水量。各处理土壤含水
量的值为蕾期 3次土壤重量含水量的平均值。
土壤体积含水量(%)=土壤重量含水量(%)×土壤
容重 (1)
于海岛棉现蕾期(出苗后 29 d)、盛蕾期(出苗后
44 d)、开花期(出苗后 64 d)、盛花期(出苗后 74 d)、
盛铃期(出苗后 84 d)、吐絮期(出苗后 114 d)取样, 每
小区取棉花 4株, 将棉株分解为茎、叶、蕾/花/铃等
器官, 105 ℃下杀青 30 min, 80 ℃下烘干后称重。将
各器官分别粉碎后, 过 0.5 mm筛, 留样备用。
棉株各器官全氮含量采用奈氏比色法测定。以
出苗后天数(x)为自变量, 以各生育时期测得的生物
量、氮素累积量为因变量(Y), 用 Logistic 方程模拟
生物量、氮素累积的动态过程。
完全吐絮后实数各小区的收获株数、单株结铃
数, 并取 180 个吐絮铃(上、中、下果节各 60 个)测
其铃重, 轧花后测算衣分, 并计算产量。
1.4 有关指标计算
氮素累积量(kghm2)=生物量×氮含量 (2)
氮素转运率(transfer efficiency, TE)=(盛铃期前
营养体氮素积累量吐絮期营养体氮素积累量)/盛铃
期前营养体氮素积累量×100 (3)
1.5 数据统计分析方法
用 Excel 2010、DPS 7.05进行分析并作图, 方差
分析均为 0.05水平, 采用 LSD法。
2 结果与分析
2.1 调亏灌溉对土壤含水量的影响
从图 1可知, 每次滴灌前 1 d, 丰水、轻度调亏、
重度调亏 3个不同处理 0~20 cm土壤含水量平均分
别为 17.0%、14.4%、13.7%; 20~40 cm土壤含水量
平均分别为 17.1%、16.5%、15.6%; 40~60 cm土壤
含水量平均分别为 15.4%、16.2%、16.8%; 每次滴
灌后第 3 d, 丰水、轻度调亏、重度调亏 3个不同处
理 0~20 cm土壤含水量平均分别为 20.2%、16.8%、
11.2%; 20~40 cm 土壤含水量平均分别为 17.6%、
16.8%、14.6%; 40~60 cm的土壤含水量平均分别为
17.1%、16.9%、16.4%。分析可知, 丰水与轻度调亏
处理的土壤含水量滴灌前小于滴灌后, 重度调亏处
理则相反, 这是由于重度调亏处理蕾期未滴水, 而
土壤本身的含水量很快消耗于棉株蒸腾和土面蒸
发造成的; 丰水处理虽能使 40~60 cm 土壤含水量
得到较大补充, 但膜下滴灌棉花的主根主要分布在
0~30 cm内, 较高的土壤含水量不但没有意义, 还造
成水资源浪费 ; 而轻度调亏处理能够在适度补给
0~40 cm 土壤含水量的同时, 使灌溉水得到充分利
用, 减少了 40~60 cm无效水分的浪费。
2.2 调亏灌溉对海岛棉生物量累积与分配的影响
2.2.1 地上部生物量累积动态变化
用 Logistic 生长函数对各处理地上部生物量累
积进行拟合, 其拟合程度均达极显著水平(表 2), 各
处理地上部生物量累积速率(图 2)的动态变化呈单峰
曲线, 生物量累积最快时期出现在出苗后 60~111 d,
最大累积速率出现在出苗后 80~90 d。水分处理间,
重度调亏处理的生物量累积最大速率出现时间比轻
度调亏、丰水处理分别提前 3 d、7 d; 生物量最大累
积速率则比轻度调亏、丰水处理低 45.1%、51.0%; 快
速增长持续期平均表现为重度调亏<轻度调亏<丰
水。表明蕾期水分重度亏缺将导致海岛棉中后期生
长速度加快, 易造成棉花早衰。品种间, ‘新海 24号’
生物量累积最大速率出现时间比‘新海 35 号’平均提
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图 1 不同蕾期滴灌定额下海岛棉田各土层含水量变化
Fig. 1 Water content variation of different soil layers in fields of different island cotton varieties under different drip irrigation
quotas at budding stage
表 2 不同蕾期滴灌定额下海岛棉地上部生物量累积的 Logistic模型及其特征值
Table 2 Logistic models and its eigenvalues of aboveground biomass accumulation of different island cotton varieties under
different drip irrigation quotas at budding stage
品种
Variety
灌溉定额
Irrigation quota (m3·hm2)
方程
Equation
t0 (d) t1 (d) t2 (d) Δt (d) Vm (kg·hm2·d2) R
2
1 800 y=20 756.5/[1+e(5.70.066t)] 87 67 107 40 341.4 0.994**
900 y=18 251.8/[1+e(5.60.067t)] 84 65 104 39 304.8 0.998**
新海 24
Xinhai24
0 y=9 881.5/[1+e(5.30.066t)] 80 60 100 40 163.8 0.997**
1 800 y=19 728.7/[1+e(5.60.062t)] 90 69 111 43 305.3 0.990**
900 y=17 050.7/[1+e(5.30.064t)] 84 63 104 41 272.4 0.993**
新海 35
Xinhai35
0 y=8 906.5/[1+e(5.70.069t)] 83 63 102 38 153.0 0.990**
t为出苗后的天数(d), t1和 t2分别为 Logistic生长函数的 2个拐点, Δt=t2t1为快速增长持续期, **: P<0.01, 表 3同。y为地上部生物量累积
(kg·hm2), t0为地上部生物量累积最大速率出现时间, Vm为地上部生物量最大累积速率。t: days after emergence (d); t1 and t2 are the two inflection
points of Logistic equation; Δt=t2t1: duration of rapid growth; **: P < 0.01; the same as the table 3. y: aboveground biomass accumulation (kg·hm2);
t0: occurrence time of the maximum aboveground biomass accumulation rate; Vm: maximum accumulation rate of aboveground biomass.

前 2 d, 各水分处理下最大累积速率均表现为‘新海
24号’较大。
2.2.2 地上部各器官生物量分配
如图 3 所示, 茎和叶的生物量累积至盛铃期(出
苗后 84 d)最大, 随后降低; 茎的分配比例在开花期
达到最大, 叶的分配比例于现蕾期达到峰值; 蕾/花/
铃的累积量和分配比例均随生育进程的推移而逐渐
增加。水分处理间, 轻度调亏、丰水处理的各器官
生物量一直大于重度调亏处理, 而轻度调亏和丰水
处理相差不大。盛铃期时, 蕾/花/铃累积量以轻度调
亏处理最高 , 茎和叶的分配比例表现为丰水>轻度
调亏>重度调亏, 蕾/花/铃的分配比例表现为丰水<
轻度调亏<重度调亏 , 这说明轻度调亏处理有利于
营养生长及时向生殖生长转化, 促进最终产量的形
成。品种间, 各器官生物量在不同滴灌定额下均表
现为‘新海 24号’大于‘新海 35号’。
第 7期 闫曼曼等: 调亏灌溉对海岛棉生物量和氮素累积分配及产量的影响 845


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图 2 不同蕾期滴灌定额下海岛棉地上部生物量累积速率的动态变化
Fig. 2 Dynamic changes of aboveground biomass accumulation rates of different island cotton varieties under different drip
irrigation quotas at budding stage

图 3 不同蕾期滴灌定额下海岛棉地上部生物量累积分配的动态变化
Fig. 3 Dynamic changes of aboveground biomass accumulation and distribution of different island cotton varieties under
different drip irrigation quota at budding stage
2.3 调亏灌溉对海岛棉地上部氮素累积及分配的
影响
2.3.1 地上部氮素累积的动态变化
对各处理地上部氮素累积进行 Logistic 方程拟
合, 其拟合程度亦达极显著水平(表 3), 各处理氮素
累积速率(图 4)亦随生育进程的推移呈单峰曲线, 出
苗后 34~100 d 是氮素累积的主要时期, 出苗后 47~
75 d是氮素累积速率最大值出现的时间。水分处理
间, 重度调亏处理的氮素累积最大速率出现时间分
别比轻度调亏、丰水处理平均提前 8 d、15 d; 快速
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增长持续期比轻度调亏、丰水处理平均缩短 4 d、
12 d; 而氮素最大累积速率则表现为轻度调亏>丰水
>重度调亏; 表明轻度调亏处理有利于提高海岛棉
对氮素的吸收; 重度调亏处理的氮素快速增长持续
期较短, 丰水处理则较长, 均对产量的提高不利。品
种间, ‘新海 35 号’的氮素累积最大速率出现时间平
均较‘新海 24 号’晚 10 d, 且快速增长持续期较长,
氮素最大累积速率较小。
表 3 不同蕾期滴灌定额下海岛棉地上部氮素累积量的动态模型
Table 3 Dynamic models of aboveground nitrogen accumulation of different island cotton varieties under different drip irrigation
quotas at budding stage
品种
Variety
灌溉定额
Irrigation quota
(m3·hm2)
方程
Equation
t0 (d) t1 (d) t2 (d) Δt (d) Vm (kg·hm2·d2) R
2
1 800 y=273.4/[1+e(4.50.077t)] 58 41 75 34 5.3 0.995**
900 y=268.0/[1+e(4.70.080t)] 58 42 74 33 5.4 0.997**
新海 24
Xinhai24
0 y=133.1/[1+e(4.80.102t)] 47 34 60 26 3.4 0.985**
1 800 y=379.8/[1+e(4.00.053t)] 75 51 100 50 5.0 0.986**
900 y=285.5/[1+e(4.60.074t)] 61 44 79 35 5.3 0.982**
新海 35
Xinhai35
0 y=129.2/[1+e(4.40.079t)] 57 40 73 33 2.5 0.995**
y 为地上部氮素累积 (kg·hm2), t0 为地上部氮素累积最大速率出现时间 , Vm 为地上部氮素最大累积速率。y: aboveground nitrogen
accumulation (kg·hm2); t0: occurrence time of the maximum aboveground nitrogen accumulation rate; Vm: maximum accumulation rate of
aboveground nitrogen.

图 4 不同蕾期滴灌定额下海岛棉氮素累积速率的动态变化
Fig. 4 Dynamic changes of nitrogen accumulation rates of different island cotton varieties under different drip irrigation quotas at
budding stage
2.3.2 地上部各器官氮素分配
地上部氮素累积量随生育进程的推移呈上升趋
势(表4)。茎和叶从现蕾期(出苗后29 d)开始积累, 茎
的分配比例至盛花期(出苗后74 d)达最大, 叶的分配
比例在现蕾期已达峰值, 是海岛棉氮素的主要分配
中心; 开花期(出苗后64 d), 蕾/花/铃的氮素累积量
出现最大值 , 占氮素总累积量44.8%~61.7%; 吐絮
期 , 叶的氮素转运率 (34.6%~62.1%)大于茎 (7.7%~
40.6%)。水分处理间, 重度调亏处理的地上部氮素累
积量、茎和叶的氮素分配比例一直处于较低水平 ,
与轻度调亏、丰水处理相差较大, 而轻度调亏与丰
水处理间相差不大。盛蕾期以后, 蕾/花/铃的氮素累
积量均以轻度调亏处理较高; 吐絮期, 茎的氮素转
运率以轻度调亏处理较高, 丰水处理次之, 重度调
亏处理较低; 叶的氮素转运率则呈相反趋势, 即重
度调亏>丰水>轻度调亏; 说明轻度调亏处理叶片能
维持较高水平的氮素积累, 使叶的氮素转运率降低,
从而有利于生物量的合成和产量的提高。品种间 ,
吐絮期时, ‘新海24号’蕾/花/铃的氮素累积量与‘新海
35号’差异不显著。
2.4 调亏灌溉对产量及构成因素的影响
由表5看出 , 水分处理间 , 轻度调亏与丰水、
重度调亏处理的单株结铃数、铃重、衣分、皮棉
产量存在显著性差异。轻度调亏处理的单株结铃
数 (11.2~12.0 个 )、铃重 (3.1~3.2 g)、皮棉产量
(2 257.6~2 488.2 kg·hm2), 比丰水和重度调亏分别
平均高5.6%、3.2%、11.0% 和 27.2%、6.4%、41.8%。
衣分则以重度调亏处理较高(平均34.4%), 轻度调亏
第 7期 闫曼曼等: 调亏灌溉对海岛棉生物量和氮素累积分配及产量的影响 847


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表 4 不同蕾期滴灌定额下海岛棉地上部各器官氮素累积、分配与转运
Table 4 Accumulation, distribution and transfer of nitrogen in various organs of aboveground of different island cotton varieties
under different drip irrigation quota at budding stage
茎 Stem 叶 Leaf 蕾/花/铃 Bud/flower/boll
生育时期
Growth stage
品种
Variety
滴灌定额
Irrigation
quota
(m3·hm2)
NA
(kg·hm2)
NP
(%)
TE
(%)
NA
(kg·hm2)
NP
(%)
TE
(%)
NA
(kg·hm2)
NP
(%)
总积累量
Total N
(kg·hm2)
1 800 1.5b 10.5 10.7b 74.2 2.2d 15.3 14.4b
900 1.9a 11.6 11.1b 69.0 3.1a 19.4 16.1a
新海 24
Xinhai24
0 1.2c 11.1 8.3d 80.0 0.9f 8.9 10.4d
1 800 1.1c 11.2 7.8d 77.0 1.2e 11.8 10.1d
900 1.8a 11.1 11.6a 73.5 2.4c 15.4 15.8a
现蕾期
Squaring
stage
新海 35
Xinhai35
0 1.4b 10.4 9.1c 69.0 2.7b 20.7 13.2c
1 800 8.2a 10.3 38.6a 48.6 32.6a 41.0 79.4a
900 7.0b 10.3 33.6c 49.0 27.9b 40.7 68.5b
新海 24
Xinhai24
0 5.7c 9.0 30.3d 47.5 27.8b 43.5 63.8c
1 800 7.1b 10.2 37.0b 53.5 25.2c 36.3 69.3b
900 7.9a 13.5 34.5c 59.0 16.1d 27.5 58.5d
盛蕾期
Full budding
stage
新海 35
Xinhai35
0 2.8d 7.5 18.7e 50.3 15.7d 42.2 37.2e
1 800 23.1a 12.4 69.2b 37.2 93.8a 50.4 186.1a
900 18.1b 10.8 68.2b 40.7 81.3b 48.5 167.6c
新海 24
Xinhai24
0 9.7d 9.1 37.9c 35.8 58.2d 55.0 105.8e
1 800 17.2bc 11.0 69.3b 44.2 70.2c 44.8 156.7d
900 16.8c 9.4 76.0a 42.9 84.6b 47.7 177.4b
开花期
Flowering
stage
新海 35
Xinhai35
0 7.8e 7.3 33.2d 31.0 66.1c 61.7 107.1e
1 800 24.8b 15.8 111.0b 70.7 21.2d 13.5 157.0c
900 31.7a 19.0 108.9bc 65.0 26.8b 16.0 167.4b
新海 24
Xinhai24
0 13.7c 12.7 62.6d 58.1 31.5a 29.2 107.8e
1 800 24.3b 16.3 104.3c 69.9 20.6d 13.8 149.2d
900 31.2a 17.0 120.8a 65.8 31.6a 17.2 183.6a
盛花期
Full
flowering
stage
新海 35
Xinhai35
0 10.9d 14.0 44.0e 56.3 23.2c 29.7 78.1f
1 800 38.8a 16.2 134.0ab 56.0 66.5c 27.8 239.3ab
900 36.1ab 15.5 120.6c 51.9 75.7a 32.6 232.4b
新海 24
Xinhai24
0 11.7c 9.0 14.9 54.5d 42.0 13.0 63.6d 49.0 129.8c
1 800 33.6b 14.4 128.8b 55.2 70.7b 30.3 233.1b
900 35.2b 14.4 135.7a 55.6 73.1b 30.0 244.0a
盛铃期
Full boll
stage
新海 35
Xinhai35
0 9.9c 9.4 9.2 41.1e 38.7 6.6 55.1e 51.9 106.1d
1 800 26.4a 15.9 31.8 54.3d 32.7 59.5 85.5a 51.5 166.2b
900 24.8ab 13.6 31.2 66.3c 36.4 45.1 91.1a 50.0 182.2b
新海 24
Xinhai24
0 9.5d 11.6 30.8 23.7e 29.2 62.1 48.2b 59.2 81.4c
1 800 23.7b 11.7 29.6 84.3a 41.7 34.6 94.1a 46.6 202.1a
900 20.9c 11.9 40.6 69.6b 39.5 48.7 85.5a 48.6 176.0b
吐絮期
Boll
opening
stage
新海 35
Xinhai35
0 9.2d 11.4 7.7 18.6f 23.1 57.7 52.6b 65.5 80.4c
NA: 氮素累积量; NP: 氮素分配比例; TE: 氮素转运率。NA: nitrogen accumulation amount; NP: percentage to the total nitrogen; TE: nitrogen
transfer efficiency.

处理次之(平均 33.1%), 丰水处理较低(平均 32.5%)。
说明轻度调亏处理可增加海岛棉的单株结铃数和铃
重, 使海岛棉单株生产力提高, 从而增加了皮棉产
量。品种间, ‘新海 35号’的单株结铃数、铃重及皮棉
产量在不同滴灌定额下均较‘新海 24 号’低, 且达差
异显著水平, 衣分则无显著差异。
3 讨论和结论
3.1 调亏灌溉对地上部生物量累积与分配的影响
薛晓萍等[2526]研究表明, 作物高产是以较高的
生物量为前提 , 水分胁迫则抑制作物生物量累积。
本研究发现, 水分处理间, 重度调亏处理地上部生
848 中国生态农业学报 2015 第 23卷


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表 5 不同蕾期滴灌定额下海岛棉产量及产量构成因素
Table 5 Yield and its components of different island cotton varieties under different drip irrigation quotas at budding stage
品种
Variety
滴灌定额
Irrigation quota
(m3·hm2)
收获株数
Plant number of
harvest (104·hm2)
单株结铃数
Boll number per
plant
铃重
Boll weight
(g)
衣分
Lint percentage
(%)
皮棉产量
Lint yield
(kg·hm2)
1 800 19.6±0.2a 11.2±0.1b 3.1±0.1b 32.5±0.3c 2 212.5±29.1b
900 19.6±0.1a 12.0±0.1a 3.2±0.1a 33.1±0.3b 2 488.2±21.4a
新海 24
Xinhai24
0 19.6±0.1a 8.8±0.1d 3.0±0.1c 34.6±0.1a 1 780.0±38.9d
1 800 19.7±0.2a 10.7±0.1c 3.0±0.1c 32.4±0.1c 2 062.4±81.0c
900 19.6±0.3a 11.2±0.1b 3.1±0.1b 33.0±0.1bc 2 257.6±57.4b
新海 35
Xinhai35
0 19.6±0.1a 8.1±0.2e 2.9±0.1d 34.1±0.1a 1 570.3±43.7e

物量最大累积速率出现时间均较轻度调亏和丰水处
理提前, 最大累积速率降低, 进而减小地上部生物
量, 说明该处理在生长后期生殖生长停止过早, 导
致棉花的早衰; 轻度调亏与丰水处理相比, 其生物
量最大累积速率出现时间有所提前, 表明轻度调亏
(900 m3·hm2)下, 有利于海岛棉前期营养生长和后
期生殖生长, 从而为产量的提高奠定了基础。品种
间, ‘新海 24 号’的生物量累积速率在各滴灌定额下
均大于‘新海 35号’, 说明‘新海 24号’较耐旱。
土壤水分胁迫影响生物量在作物不同部位的分
配, 同时使地上生物量累积较少[2728]。本研究中也
有类似发现, 水分处理间, 与轻度调亏和丰水处理
相比, 重度调亏处理分配到各器官的生物量一直处
于较低水平, 轻度调亏和丰水处理相差则不大, 表
明重度调亏处理由于重度调亏导致营养生长和生殖
生长较差, 因此各器官生物量累积较少; 盛铃期时,
蕾/花 /铃累积量以轻度调亏处理最高 , 茎和叶的分
配比例为丰水>轻度调亏>重度调亏, 蕾/花/铃的分
配比例表现为丰水<轻度调亏<重度调亏, 可见, 轻
度调亏(900 m3·hm2)下营养生长向生殖生长转化较
及时, 有利于产量的形成。品种间, 各器官积累量在
不同滴灌定额下均表现为‘新海 24 号’大于‘新海 35
号’, 进一步表明‘新海 35号’对水分较敏感。
3.2 调亏灌溉对地上部氮素累积与分配的影响
增加灌溉量可提高作物氮素累积量[29], 但过量
灌溉将抑制氮素吸收[30]。本研究与其研究结果一致,
水分处理间, 氮素最大累积速率以轻度调亏处理较
高 , 丰水处理次之 , 重度调亏处理较低 , 两品种表
现一致。表明轻度调亏(900 m3·hm2)下, 有利于提高
海岛棉对氮素的吸收。品种间, ‘新海 35号’的氮素最
大累积速率在各水分处理下均小于‘新海 24 号’; 可
见, ‘新海 24号’较‘新海 35号’耐旱。
Grechi 等[31]和 Wang 等[32]研究认为作物为了提
高适应和竞争能力, 会向主要生长的部位投入较多
的氮, 而次要部位投入较少。本研究中, 盛蕾期以后,
生殖器官(蕾 /花 /铃)的氮素累积量均以轻度调亏处
理较高, 说明海岛棉在受到水分轻度胁迫时会向生
殖器官投入较多的氮; 盛铃期时, 叶的氮素转运率
呈轻度调亏<丰水<重度调亏, 说明轻度调亏处理能
使叶片的氮素积累维持在较高水平, 有利于生物量
的合成, 为最终获得高产奠定基础。
宋海星等[33]研究发现, 生物量增长的快慢与养
分吸收的多少有一定关系, 但它们并不具有同步性
的特点, 生物量最大累积速率出现的时间晚于养分
吸收最大速率出现的时间。这与本研究结果一致 ,
海岛棉地上部生物量最大累积速率出现时间比氮素
平均晚 25 d。
3.3 调亏灌溉对产量的影响
合理的水分调亏处理可使经济产量能够接近甚
至高于对照处理[34]。本研究中, 水分处理间, 皮棉产
量以轻度调亏处理最高, 平均可达 2 372.9 kg·hm2,
比丰水、重度调亏分别平均高 11.0%和 41.8%, 表明
轻度调亏(滴灌定额 900 m3·hm2)下, 可使海岛棉皮
棉产量显著提高, 同时能够达到节水的目的。品种
间, ‘新海 24 号’的皮棉产量在不同水分处理下均高
于‘新海 35号’, 阐明‘新海 35号’对水分较敏感。
孟兆江等[35]研究发现蕾期重度调亏可显著提高
衣分, 而任新茂[36]研究不同干旱胁迫环境下棉花铃
叶系统中光合产物分配特征时也得出结论: 随着干
早胁迫程度的增加, 衣分却有上升趋势。本研究也
发现, 不同水分处理间, 衣分表现为 1 800 m3·hm2
(丰水)<900 m3·hm2(轻度调亏)<0 m3·hm2(重度调
亏), 而在一定的收获株数、单株结铃数及铃重基
础上 , 增加衣分是进一步提高海岛棉产量的重要
途径。
综上所述, 蕾期滴灌定额900 m3·hm2(轻度调亏)下,
地上部生物量及氮素累积特征值较协调, 各器官分配
比例较合理, 使皮棉产量较高(2 257.6~2 488.2 kg·hm2)。
因此在生产实践中, 由于地下水位的下移, 蕾期要
注意对海岛棉进行适度的滴灌处理 , 滴灌定额以
第 7期 闫曼曼等: 调亏灌溉对海岛棉生物量和氮素累积分配及产量的影响 849


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900 m3·hm2较为适宜, 这样不仅有利于防止水分亏
缺引起的早衰, 还有利于生物量和氮素及时向生殖
器官转移, 最终获得高产。
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