施氮量对棉铃干物质和氮累积及分配的影响

以高品质棉（科棉1号）和常规棉（美棉33B）品种为材料,2005年在江苏徐州（11711E, 3415N）、2007年在河南安阳（11413E, 3604N）设置施氮量（低氮N 0 kg/hm2,适氮N 240 kg/hm2,高氮N 480 kg/hm2）试验,研究施氮量对棉铃干物质、氮累积分配和棉铃（纤维、棉子）品质的影响。结果表明:施氮可改变棉铃各部分干物质和氮素的累积特征,进而影响棉铃重和棉铃品质。在本试验N 240 kg/hm2水平下,单铃棉子和纤维的干物质累积量最大,棉铃各部分（铃壳、纤维、棉子）氮含量适中、氮累积量最高,最终铃重最大,棉纤维和棉子品质最优;在不施氮（N 0 kg/hm2）时,棉铃干物质和氮快速累积期开始较早、累积速率较低,最终干物质和氮累积量均较低,铃重最低,棉纤维和棉子品质最差。在N 480 kg/hm2水平下,棉铃各部分（铃壳、纤维、棉子）的氮含量和累积量提高,且在成熟棉铃中棉纤维干物质的分配系数下降,棉子中的氮分配系数提高,最终棉子中蛋白质含量上升,铃重和棉纤维比强度、棉子油分含量均降低。综上所述,施氮量过低影响棉铃干物质和氮素的累积,而施氮量过高则主要影响棉铃干物质和氮素在铃壳、棉子和纤维间的分配,二者均导致最终的铃重降低、棉纤维和棉子品质变劣。     

施氮量与播种期对棉花产量和品质及棉铃对位叶光合产物的影响

【目的】本研究旨在揭示施氮量调控不同播种期棉铃对位叶光合产物形成与运转的生理机制,以期为棉花的合理氮肥运筹提供理论依据。【方法】试验于2005和2007年在中国农业科学院棉花研究所(河南安阳,黄河流域黄淮棉区)进行,以科棉1号和美棉33B品种为材料,设置大田不同播种期(4月25日和5月25日)和不同施氮量[低氮N 0 kg/hm2(N0)、适氮N 240 kg/hm2(N240)、高氮N 480 kg/hm2(N480)]处理,研究施氮量对不同播种期棉花产量和品质及棉铃对位叶光合产物的影响。【结果】1)4月25日播种条件下,随施氮量的增加棉铃对位叶中蔗糖含量先升高后降低,淀粉含量增加;随播种期的推迟,N240、N480处理下的棉铃对位叶蔗糖和淀粉含量差异不明显,但均显著高于N0处理;花后24~45 d,棉铃对位叶中蔗糖含量与叶氮浓度呈显著正相关,且相关系数随花后天数的增加而降低;花后17~24 d,蔗糖转化量与叶氮浓度呈显著负相关,至花后31~52 d,反而呈显著正相关(P0.01)。表明棉铃对位叶中适宜叶氮浓度有利于碳水化合物的累积。2)4月25日播种条件下,N0、N480处理对棉花单株铃数、铃重和皮棉产量影响为负效应,对纤维长度和麦克隆值影响较小;晚播低温条件下,N480处理的棉花铃重、皮棉产量、纤维比强度均有所提高,麦克隆值得以优化。因此,施氮量与播种期对纤维比强度和麦克隆值的影响存在补偿效应,晚播棉花增加施氮量可减小因低温而造成的纤维比强度降低的幅度,优化麦克隆值。【结论】本试验条件下,播种期(温度)和施氮量对棉铃对位叶光合产物含量、棉花产量和品质存在互作效应,其主导因素是播种期(温度),施氮量对其有补偿效应。随播种期的推迟,施氮量N 240 kg/hm2时棉花单铃重、产量及纤维品质降低的主要原因是晚播低温使棉铃对位叶中的光合产物(蔗糖和淀粉含量)增加,抑制了光合产物向棉铃及纤维的运输。晚播低温条件下,适量追施氮肥可调节棉铃对位叶中的氮浓度并提高光合产物再利用的能力,促进棉花单铃的形成,降低棉纤维比强度的下降幅度,优化麦克隆值。     

钾素营养对不同部位棉铃纤维品质性状的影响

在大田试验条件下,研究了钾素营养对上、下部位棉铃纤维品质性状的影响。试验选用2个品种,4个施钾量（K2O 0,60,180和300 kg/hm2）。结果表明:施钾提高了上、下部棉铃的纤维长度,增大了最终纤维麦克隆值,且随施钾量的增加,增幅呈加大趋势,但施钾对纤维长度达最大值的时间无影响;施钾提高了上、下部位棉铃纤维的最终零隔距比强度和3.2 mm隔距比强度,但在上、下部位棉铃间表现存在一定差异,下部棉铃纤维的最终零隔距比强度和3.2 mm隔距比强度均随施钾量的增加呈先增加后降低趋势,上部铃则随施钾量增加一直呈增大趋势;施钾还提高了上、下部棉铃纤维的最终成熟度,而且其增幅随施钾量的增加而增大,当施钾量为300 kg/hm2时,可显著增加上、下部位棉铃纤维的最终成熟度。     

施钾量和施钾时期对棉花产量及不同部位棉铃纤维品质性状的影响

在大田试验条件下,以鲁棉研28号为材料,设置两个施钾量（K2O 100和150 kg/hm2）,采用一次性基施,1/2基施、1/2花铃期追施,研究施钾量和施钾时期对棉花（Gossyium hirsutum L.）产量及不同部位棉铃纤维品质性状的影响。结果表明:与不施钾相比,施钾显著提高了籽棉产量和皮棉产量;在施钾量为K2O 150 kg/hm2的条件下,与一次性基施相比,分期施钾极显著提高了籽棉产量和皮棉产量;采用分期施钾时（1/2基施、1/2花铃期追施）,随施钾量增加,籽棉产量和皮棉产量均显著增加,单株成铃数的增加是产量提高的主要原因。结果还表明,与不施钾相比,施钾显著提高了中部及上部果枝内围果节的马克隆值,分期施用K2O 150 kg/hm2显著提高了中部果枝外围果节的纤维长度、比强度以及中部果枝内围果节的纤维成熟度;在施钾时期相同的条件下,增加施钾量对纤维长度、比强度无显著影响,在施钾量相同的条件下,与一次性基施相比,分期施钾对纤维比强度无显著影响。     

施氮量对枣棉间作棉花干物质积累，产量与品质的影响

研究了枣棉间作下棉花干物质积累与产量品质对不同施氮量的响应机制,确定枣棉间作的合理施氮量,为果棉间套作立体种植模式的合理氮肥运筹,提高棉花产量与品质提供理论依据。以在南疆的主栽棉花品种中棉所49为材料,研究了4个氮素水平（N 0、 150、 450 和750 kg/hm2）下棉花干物质的积累和产量的差异。结果表明,不同施氮量下棉花干物质累积存在显著差异,氮素缺乏或过量均影响其干物质在不同生育时期的累积量,使产量降低。施氮量对棉花品质也有显著影响,合理的氮肥用量不但能提高棉花单株结铃数和单铃重,从而提高产量,而且可使其有较好的整齐度,棉纤维长度,比强度和马克隆值。因此,在枣棉间作条件下,施氮量为N 450 kg/hm2 时棉花的干物质积累量较高,增产效果显著,品质较好。     

水氮供应对棉花花铃期净光合速率及产量的调控效应

为揭示水氮供应对黑河中游边缘绿洲沙地农田棉花光合特性和产量的调控效应,采用3种灌溉水平和5种氮素水平的田间试验,研究水氮供应对花铃期棉花净光合速率及产量的影响。结果表明,在施N 0～300 kg/hm2范围内,棉花花铃期日均净光合速率和蒸腾速率均随施氮量增加而增加,超过N 300 kg/hm2时略有下降。施N 150、225、300和375 kg/hm2较不施氮处理籽棉产量分别增加33.9%、45.8%、50.9%和49.2%;灌溉水生产力分别提高33.3%、45.8%、50%和50%。3个灌溉处理间籽棉产量差异不显著,灌溉水生产力依I1（10800 m3/hm2）、I2（9450 m3/hm2）、I3（8100 m3/hm2）顺序递增。棉花花铃期净光合速率与籽棉产量、秸秆生物量、单株铃数、铃重和籽指间均存在极显著正相关关系。在黑河中游边缘绿洲沙地农田,施N 300 kg/hm2能够促进棉花花铃期净光合速率,有利于籽棉产量和水生产力的提高;与当地采用的10800 m3/hm2灌溉量相比,降低灌溉量至8100 m3/hm2不降低籽棉产量,使灌溉水的生产力提高27.5%。     

棉(Gossypium hirsutum L.)纤维发育相关酶和纤维比强度对棉铃对位叶氮浓度变化的响应研究

于2008～2009年在长江流域下游棉区,选用纤维比强度差异明显的德夏棉1号（平均比强度26.2 cN/tex）、科棉1号（平均比强度35 cN/tex）和美棉33B（平均比强度32 cN/tex）为试验材料,设置不同施氮量以形成不同的棉铃对位叶氮浓度,研究了棉铃对位叶氮浓度对纤维发育过程中关键酶（蔗糖酶、蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、-1, 3-葡聚糖酶）活性及纤维比强度形成的影响。结果表明,棉铃对位叶氮浓度随施氮量的增加而上升,随花后天数的变化符合幂函数方程YN＝t-［YN:棉铃对位叶氮浓度（%）;t:花后天数（d）;、为参数］。在花后同一时期,纤维发育关键酶活性和纤维比强度均随棉铃对位叶氮浓度的上升呈先升后降的趋势,可用抛物线方程Y=ax2+bx+c拟合［Y:酶活性或纤维比强度（cN/tex）;x:叶片氮浓度（%）;a、b、c为参数］。表明在纤维发育过程中,棉铃对位叶氮浓度显著影响纤维中相关酶活性和纤维比强度的形成,各指标所对应的最佳棉铃对位叶氮浓度差异较小;因此,通过调节对位叶氮浓度可调控相关酶活性达到最优以及棉花高强纤维的形成。在本试验条件下,中部棉纤维发育所需的最佳对位叶氮浓度动态变化方程分别为:NDexiamian1=7.2841t-0.2771(R2=0.9860＊＊);NKemian1=7.1807t-0.2989(R2=0.9879＊＊);NNuCOTN33B=7.1467t-0.2819(R2=0.9755＊＊)。     

钾肥用量和施用时期对棉花产量品质和棉田钾素平衡的影响

【目的】研究钾肥用量和施用时期对棉花产量、 纤维品质、 钾肥利用率和棉田钾素平衡的影响,确定钾肥正确的用量和合适的施用时期,可为棉花主产区科学施肥提供依据。【方法】连续2年在山东平原县、 河北威县、 新疆昌吉市进行田间试验。钾肥用量试验山东设K2O 0、 30、 60、 120、 180、 240 kg/hm2,河北设K2O 0、 37.5、 75、 150、 225、 300 kg/hm2,新疆设K2O 0、 18.75、 37.5、 75、 112.5、 150 kg/hm2。钾肥施用时期试验3地点均设不施钾 (CK)、 钾肥100%基施、 钾肥50%基施+50%花期追施、 钾肥50%蕾期+50%铃期追施、 钾肥50%蕾期+50%吐絮期追施、 钾肥50%花期+50%吐絮期追施。【结果】山东、 河北、 新疆试验点上棉花开花期后累积的钾占整个生育期钾素累积量的54%~62%、 70%~73%、 49%~67%。施用钾肥增加皮棉产量和收益,钾肥用量对棉花产量的影响2013年比2012年明显,三个地点钾肥用量对产量的影响新疆山东河北,其最高产量施钾量分别为142、 240、 174 kg/hm2,经济最佳施钾量分别为136、 212、 150 kg/hm2。钾肥不同用量除影响某些纤维指标外,对品质的影响没有显著差异。秸秆不还田时,山东和河北试验点钾肥用量180 kg/hm2 和150 kg/hm2时可以维持棉田钾素平衡,而在新疆所有钾肥用量下棉田钾素都是负平衡。河北和新疆50%钾肥蕾期+50%钾肥铃期追施、 山东50%钾肥基施+50%钾肥开花期追施的皮棉产量、 钾肥的农学效率和施钾经济效益高于其他施用时期。钾肥施用时期影响纤维长度、 断裂比强度或纤维伸长率,但因地点和试验年份而不同。施钾时期对纤维整齐度和马克隆值没有显著影响。【结论】钾肥用量对棉花纤维品质没有显著影响,主要影响棉花产量和经济效益。山东试验点钾肥的适宜用量为K2O 180~240 kg/hm2,最佳施用时期为钾肥50%基施+50%开花期追施; 河北试验点钾肥的适宜用量为K2O 150~180 kg/hm2,最佳施用时期为钾肥50%蕾期+50%铃期追施; 新疆试验点钾肥的适宜用量为K2O 112.5~150 kg/hm2,最佳施用时期为钾肥50%蕾期+50%铃期追施。     

施钾对不同基因型棉花光合特性及产量和品质的影响

在田间条件下,研究了施钾对抗虫杂交棉中棉所38、抗虫棉新棉33B、常规棉中棉所12光合特性和产量及品质的影响。结果表明,与不施钾相比,不同基因型棉花施氯化钾225.kg/hm2,棉花叶面积指数(LAI),叶绿素荧光动力学参数PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在光化学活性(Fv/Fo)、PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ),叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs),棉花干物重及分配到生殖器官的比例,棉花总成铃数、铃重和衣分均有不同程度提高;中棉所38、新棉33B和中棉所12皮棉产量分别增加13.60%、10.66%和4.21%;棉纤维2.5%跨距长度、比强度、马克隆值和纤维整齐度等品质也得到改善。中棉所38和新棉33B比中棉所12施钾的效果更好,生产上应优先给抗虫杂交棉和抗虫棉品种施用钾肥。     

施氮量对杂交棉光合生理特性及产量、品质的影响

在高产条件下,研究了施N 0、75、150、225、300和375 kg/hm2对杂交棉主茎叶的叶绿素含量、净光合速率、硝酸还原酶活性、可溶性糖和可溶性蛋白质含量及产量、品质的影响。结果表明,施N 0～300 kg/hm2条件下,随叶龄增长,施氮量增加光合生理活性指标增长快,衰减慢;而施N 375 kg/hm2时衰减快,呈现出先增后减趋势。在棉花生长前期(7月5日)各处理间光合生理活性指标差异不显著。到中后期,施氮量则对这些指标有明显影响,表现出施N0～225 kg/hm2,随施氮量增加而显著增高;但施N 300、375 kg/hm2,与施N 225 kg/hm2相比,并没有显著提高,而且施N375 kg/hm2,在植株生长后期这些指标反而比施N300 kg/hm2处理降低。随施氮量增加,棉花总铃数、烂铃率和生物产量随之增加,收获系数下降。施N0～300 kg/hm2,铃重随施氮量增加而提高,施N375 kg/hm2则下降。衣分受施氮量影响较小,施N 0～225 kg/hm2,子棉产量随施氮量增加而显著增产;而施N300 kg/hm2时,子棉产量比施N225 kg/hm2的仅增产1.66%,施N375 kg/hm2水平,其子棉产量比施N225和300 kg/hm2处理减产2.23%和3.92%。此外,施氮比对照显著提高了纤维长度和纤维比强度,而施氮处理间差异不显著。说明在本试验条件下,施N225～300 kg/hm2范围内,有利于显著提高杂交棉主茎叶光合生理活性,延长叶片高光合持续期,显著提高杂交棉产量。     

氮素对花铃期干旱再复水后棉花纤维比强度形成的影响

2005—2006在南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验,设置正常灌水和棉花花铃期土壤短期干旱处理,每个处理再设置3个氮素水平（N 0、240、480 kg/hm2）,研究氮素对花铃期短期干旱再复水后棉花纤维比强度形成的影响。结果表明,干旱处理结束时,干旱处理棉花的纤维可溶性蛋白含量较正常灌水处理显著降低,而内源保护酶,即:超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性升高,丙二醛（MDA）含量增加;纤维加厚发育相关酶,即:蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、β-1,3-葡聚糖酶和IAA氧化酶的活性均显著降低。在复水后第10d,干旱处理棉花的纤维内源保护酶活性迅速恢复到正常灌水处理水平,MDA含量降低,但纤维发育相关酶的活性仍低于相应正常灌水处理,纤维比强度亦显著低于正常灌水处理。在棉花的纤维加厚发育期土壤短期干旱再复水条件下,以N 240 kg/hm2最有利于形成高强纤维。干旱期间该处理棉花的纤维内源保护酶活性高,细胞膜脂过氧化程度最低,其纤维加厚发育相关酶活性均最高;复水后该处理的纤维内源保护酶活性迅速恢复,MDA含量最低,棉花的纤维加厚发育相关酶活性仍处于最高值,有利于纤维素的合成与累积,最终纤维比强度亦最大。施氮不足（N 0 kg/hm2）或过量施氮（N 480 kg/hm2）均表现出相反的趋势。     

施氮量对棉花功能叶片生理特性、氮素利用效率及产量的影响

【目的】黄河流域棉区是我国三大棉区之一,氮肥管理在棉花生产中至关重要,氮肥供应不足或过量会影响棉花的皮棉产量和纤维品质,过量施氮可能导致棉花营养生长过旺,产量下降,也会造成不必要的浪费及棉田环境污染,氮肥供应不足会导致棉花生物量较小,皮棉产量降低,纤维品质下降。本文通过3年不同氮肥用量的田间小区定位试验,研究施氮量对棉花功能叶生理特性、氮素利用效率及籽棉产量的影响,旨在探讨黄河流域棉区华北平原亚区中等肥力棉田适宜施氮量,揭示棉花氮素高效利用的相关机理。【方法】田间试验于2011 2013年在河南安阳县中棉所试验农场进行,供试田块为多年连作棉田,土壤为壤质潮土,2011年播种前0—20 cm土层土壤有机质、全氮、速效氮(N)、速效磷(P)、速效钾(K)含量分别为11.24 g/kg、0.82 g/kg、77.43 mg/kg、16.69 mg/kg、129.82 mg/kg。以转Bt+Cp TI中熟棉花品种中棉所79为材料,采用随机区组设计,重复4次,设置0、90、180、270、360、450 kg/hm26个施氮水平,氮肥底施和初花期追施各半,磷(P2O5)、钾(K2O)全部底施,施用量均为120kg/hm2。试验小区长10 m,宽4.8米,每小区6行棉花,种植密度57500 plant/hm2。2011年4月17日播种,2012年4月25日播种,2013年5月3日播种。2013年研究了施氮量对初花期棉花功能叶光合速率、不同生育期棉花群体叶面积指数(LAI)、不同生育期棉花功能叶叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、谷氨酰胺合成酶(GS)活性的影响,2012、2013年研究了施氮量对棉花氮素内在利用率、氮肥农学利用率、氮素生理利用率、氮肥回收率及籽棉产量的影响。【结果】随施氮量的增加,不同生育期棉花群体LAI、功能叶叶绿素含量、GS活性、初花期棉花功能叶净光合速率呈增加的趋势,而功能叶MDA含量呈下降趋势。施氮量270、360 kg/hm2处理棉花在盛铃期群体LAI较适宜,吐絮期棉花功能叶能维持较高的生理活性,可为棉花高产提供物质保障。棉花氮素积累量、籽棉产量与施氮量间均呈二次曲线关系,棉花氮肥农学利用率和氮素内在利用率随施氮量增加显著下降,施氮量超过180 kg/hm2时氮素生理利用率下降,施氮量为270 kg/hm2时氮肥回收率高于其他处理。施氮量360 kg/hm2时,籽棉平均产量最高,显著高于施氮量为0、90 kg/hm2的处理,但与施氮量180、270、450 kg/hm2处理间差异不显著。棉花3年籽棉平均产量(Y)与施氮量(N)的效应方程为Y=3143.8036+4.2057N-0.006220N2(R2=0.9805,P=0.002717);棉花的最高产量施氮量为338.1 kg/hm2,经济最佳施氮量为299.7 kg/hm2。【结论】黄河流域棉区华北平原亚区中等肥力棉田施氮量超过270 kg/hm2时,棉花氮肥农学利用率、氮素内在利用率、氮素生理利用率、氮肥回收率开始下降,该区棉田推荐经济施氮量299.7 kg/hm2。     

Impact of tillage and nitrogen on cotton yield and quality in a wheat-cotton system,Pakistan

Growing cotton (Gossypium hirsutum L.) after wheat (Triticum aestivum L.) is an important cropping system in Pakistan. However, numerous tillage practices commonly applied for cotton production are not productive. Conservation tillage may optimize cotton yield and quality if nitrogen (N) is not a limiting factor. Field experiments were conducted on silty clay soil (Hyperthermic, and Typic Torrifluvents) of Dera Ismail Khan, Pakistan to study the impact of tillage techniques (zero (ZT), reduced (RT), and conventional tillage (CT)) and nitrogen, namely 0, 50, 100, 150, and 200 kg ha^–1 on cotton yield and quality. Mean values for N revealed that bolls plant^–1, boll weight, seed cotton yield, ginning out turn (GOT), fiber length, strength, and micronaire were highest at 150–200 kg N ha^–1. Averaged over years, tillage × nitrogen revealed that RT had higher bolls plant^–1, boll weight, GOT, fiber length, and strength at 150–200 kg N ha^–1 compared to other tillage system. The micronaire revealed that RT had no adverse effect on fiber fineness compared to ZT/CT. RT had accumulated higher soil organic matter and total soil N compared to CT. RT with 150–200 kg N ha^–1 may be a sustainable and environmentally safe strategy to enhance cotton yield and quality.     

施氮量对杂交棉氮、磷、钾吸收利用和产量及品质的影响

在高产条件下,研究了不同施氮量对杂交棉氮、磷、钾的吸收利用和产量及品质的影响。结果表明,增施氮肥显著提高了杂交棉氮、磷、钾的积累量,特别是显著提高了杂交棉后期氮、磷、钾的积累量和积累比例。施氮量N300 kg/hm2的子棉产量最高,比施氮量N 225 kg/hm2处理增产0.9%,但差异不显著。氮、磷、钾养分利用效率随施氮量增加而提高;但氮肥利用率随施氮量的增加而下降。施氮可以显著提高纤维长度和纤维比强度,而不同施氮量处理间纤维长度和比强度差别不大。     

Fiber Quality Response of Pima Cotton to Nitrogen and Phosphorus Deficiency

Abstract

Imposing a moderate level of nutrient deficiency may be an effective management strategy to limit vegetative growth and enhance maturity of Pima cotton (Gossypium barbadense L.). Whether such deficiency affects fiber quality of American Pima cotton, however, is not well known. A field study was conducted in 1991 and 1992 to determine the fiber quality responses of Pima cotton to nitrogen and phosphorus fertilization ranging between deficient and excess. Pima cotton cv. “S‐7” was treated with nitrogen rates ranging between 0 and 269 kg ha^?1 in a factorial combination with phosphorus rates ranging between 0 and 44 kg ha^?1. Fiber property measurements included fiber length, strength, fineness, elongation, and color properties. Increasing rate of applied nitrogen significantly (P ≤ 0.05) increased fiber length, elongation, micronaire, and color characteristics and reduced fiber uniformity ratio in 1991. Increasing nitrogen rate significantly (P ≤ 0.10) increased fiber length, uniformity index, and yellowness in 1992, when the degree of nitrogen deficiency imposed by the lowest nitrogen rate was not as severe as the deficiency imposed by the same treatment in 1991. Phosphorus did not significantly (P ≤ 0.10) affect any of the important fiber properties—length, strength, or micronaire—in either cropping season. These results indicate moderate level of nitrogen or phosphorus deficiency does not affect Pima cotton fiber quality. Nitrogen or phosphorus deficiency severe enough to reduce fiber quality and affect marketing of Pima cotton is unlikely to be encountered under normal Pima cotton production practices.