棉花花后果枝叶生物量和氮累积特征及临界氮浓度稀释模型的研究

在大田栽培条件下,于江苏南京（长江流域下游棉区）和河南安阳（黄河流域黄淮棉区）设置了棉花施氮水平试验,依据Justes的临界氮浓度稀释模型确定方法,研究棉花花后果枝叶临界氮浓度稀释模型及其与棉花产量的关系。结果表明, 花后棉花果枝叶的生物量增长和氮吸收累积均受施氮水平的影响,其动态变化符合S型曲线,氮累积的快速起始时间较干物质早2~4 d;棉花产量与果枝叶氮浓度关系密切,氮浓度过高或过低均不利于产量形成,花后果枝叶存在氮奢侈消费现象;棉花花后果枝叶氮浓度随施氮量的增加而增加、随生育进程而降低,其干物质累积量与氮浓度间符合幂函数关系,2试点果枝叶氮稀释曲线模型形式相同,但参数不同,不同气候区域存在独立的果枝叶氮临界、最高和最低稀释曲线模型;根据果枝叶氮浓度与产量间的关系,安阳、南京2试点,棉花果枝叶在盛花期和吐絮期的适宜氮浓度分别为4.93%、3.70%和3.33%、3.01%。临界氮稀释曲线的氮营养指数和异速生长模型对果枝叶氮营养状况的诊断与此相符。临界稀释模型具有明确的生物学意义,可以作为定量诊断果枝叶氮营养动态变化的指标之一。     

种植密度对东北特早熟棉区棉花生物量和氮素累积的影响

 以辽棉19号（生育期125 d）和新棉33B（生育期135 d）2个生育期差异较大的品种为材料,于2007－2008年在东北特早熟棉区（辽宁辽阳,41°26' N,123°14' E）设置棉花种植密度试验（7.50万、9.75万、12.00 万株·hm^-2）,研究不同棉花群体生物量与氮素动态累积特征的差异及其与产量品质形成的关系。结果表明,棉花群体生物量和氮素累积动态随生育进程的变化符合“S”型曲线,棉花群体生物量和氮素存在异速累积现象,氮素累积快速起始期及终止期均较生物量累积提前10 d左右。2品种均以9.75 万株·hm^-2密度下棉花生物量、氮素动态累积过程最为优化,皮棉产量最高,纤维品质最优;密度过高尽管群体生物量、氮素累积量较高,但经济产量下降。     

施氮量对冬马铃薯氮素利用和土壤氮含量的影响

在大田条件下,以马铃薯品种费乌瑞它为试验材料,研究施氮量(N 0、80、160、240kg/hm2)对冬马铃薯氮素吸收利用和土壤氮含量变化的影响。结果表明,施氮可显著提高马铃薯根、茎、叶及块茎全N含量;施N量在0~160kg/hm2范围,马铃薯茎、叶、块茎及植株全N积累量随施N量的增加而明显增加,但继续增加施N量,茎、块茎及植株全N积累量增加不明显;马铃薯氮肥农学利用率、吸收利用率、偏生产力及氮素块茎生产效率随施N量的增加呈明显下降趋势,氮肥生理利用率和氮素收获指数呈先增加而后降低趋势。马铃薯收获后,施N量为0~80kg/hm2的种植地0~30cm土层碱解氮含量不同程度下降,施N量为160~240kg/hm2的各土层碱解氮含量显著增加,但施N量对土壤全N含量影响不明显。可见,本研究条件下施N量应控制在80~160kg/hm2。     

施氮量对不同熟期棉花品种的生物量和氮素累积的影响

 以辽棉19号（生育期125 d）和美棉33B（生育期135 d）2个生育期差异较大的品种为材料,于2007－2008年在东北特早熟棉区（辽宁辽阳,41°26' N,123°14' E）设置棉花不同施氮量(即施氮 0,240,480 kg·hm^-2) 试验,研究施氮量对东北特早熟棉区棉花生物量、氮素累积特征及氮素累积利用率动态变化的影响。结果表明：棉花生物量和氮素累积量随着棉花生育进程的动态变化符合S型曲线,氮素的快速累积起始日较棉花生物量早10~12 d;辽棉19号和美棉33B均在施氮240 kg·hm^-2条件下棉花生物量和氮素累积速率峰值出现时间最早,累积速率最高,其生物量、氮素累积量和皮棉产量最高,同时氮素利用效率较高。施氮480 kg·hm^-2不仅降低棉花生物量和氮素累积速率及累积量,而且降低了生殖器官分配系数,导致产量较低。     

氮素对棉花氮素利用率和产量的影响

在大田栽培条件下,于河南安阳（黄淮棉区）和江苏南京（长江下游棉区）设置棉花氮素水平试验,研究氮素对棉花氮素利用率、产量及产量构成的影响,结果表明：棉株氮素利用率随初花后棉花生育进程的推进,呈现为不规则的S型曲线的变化趋势,计算两试点的氮素利用率、瞬时利用率,安阳试点以360 kg·ha-1的施氮量为最优,南京以240 kg·ha-1最高;氮素对棉花产量形成有一定的调控作用,氮素水平过低或过高均导致产量降低。棉花单铃重、单株铃数是产量的主要决定因素。     

土壤速效氮水平对大豆氮素积累和产量的影响

土壤速效氮水平是土壤供氮能力的重要指标,直接影响大豆植株的氮素积累和产量形成。以黑农40大豆品种为材料,采用框栽和分期追氮的方法,研究了土壤速效氮水平对大豆氮素积累、分配及产量的影响。结果表明:随着土壤速效氮水平的提高,可以显著增加大豆植株叶、茎部氮素含量,以苗期最为显著;而且明显促进大豆植株前期的氮素积累,对后期影响不明显;完熟期(R8)随着土壤速效氮水平的增加,叶、茎部氮素分配比例提高,芙果的氮素分配比例下降,根部变化不明显;供试的四个土壤速效氮水平,其大豆产量顺序是:N15(125.65±7.67mg/kg)>N5(39.03±2.64mg/kg)>Nl0(75.08±5.14mg/kg)>N0(16.89±2.22mg/kg),N,S,N,o,N、处理之间差异不显著,显著高于N0处理,说明土壤速效氮在较低水平(16.89±2.22mg/kg)时,提高土壤速效氮水平具有增产作用。     

播期对棉铃生物量和氮累积与分配的影响及其与棉铃品质的关系

试验于2005年在江苏徐州(117°11′E,34°15′N)、2007年在河南安阳(114°13′E,36°04′N)进行,设置正常播期(4月25日)和晚播(5月25日)两个播期,研究播期对棉铃生物量和氮累积与分配的影响及其与棉铃品质的关系。结果表明,晚播显著影响棉铃(铃壳、棉籽、纤维)生物量和氮的累积与分配,进而影响铃重、棉纤维和棉籽品质形成。与正常播期比较,晚播条件下有以下变化:(1)棉株中部果枝棉铃铃期日均温下降,2005、2007年分别由24.8℃降至20.8℃、24.1℃降至19.4℃。(2)铃壳生物量升高、氮累积量下降;棉籽、棉纤维生物量和氮的快速累积起始时间推迟,累积速率峰值降低且出现时间晚,导致棉籽和棉纤维生物量和氮的累积量降低;棉纤维氮累积速率峰值出现时间早于生物量,棉籽则相反。(3)铃壳生物量和氮的累积量所占整个棉铃中的比率上升,棉籽生物量和氮的分配系数降低;棉纤维生物量的分配系数降低,但棉纤维氮的分配系数变化较小。(4)铃重、棉纤维比强度和棉籽蛋白质、油含量显著降低。综上所述,中部果枝棉铃在晚播条件下,铃期日均温降低导致光合产物和氮素向纤维和棉籽中的分配及铃壳的再转运过程受阻,棉籽和纤维的生物量和氮累积量降低,最终铃重降低、棉纤维和棉籽品质变劣。     

氮素对滨海盐土棉花产量、品质及生物量的影响

为研究不同施氮量对滨海盐土花后棉株生物量、生物量累积特征及其与产量、品质的关系,于2010年和2012年在江苏滨海盐土设置了氮肥水平试验。结果表明:在0~600 kg·hm-2范围内施氮量越大棉株总生物量累积越多,而皮棉产量2010年和2012年分别在施氮375 kg·hm-2和300 kg·hm-2时达到最大;成铃数在施氮300~375 kg·hm-2范围内达到最大;铃重和衣分随施氮量增加而增加,达到最大值后(≥300 kg·hm-2)差异不显著。在300~375 kg·hm-2施氮量范围内纤维比强度最高;高氮有利于上部、顶部果枝纤维长度、比强度、伸长率的提高和马克隆值的优化,但显著降低中下部果枝棉纤维比强度,导致中部纤维马克隆值变劣、下部果枝纤维伸长率下降,说明高氮对中下部果枝棉纤维品质的形成利弊各半,适量高氮可提高上部及顶部果枝产量、品质。在滨海盐土条件下,利于产量、品质及氮素利用效率提高的适宜施氮量为375 kg·hm-2。     

紫色土壤施氮对棉花产量品质的效应

通过盆栽试验、田间试验研究了紫色土壤施氮对棉花产量品质的效应。结果表明，施氮对棉花产量有极显著的增产效应，氮与产量的效应模型呈二次抛物线型，施氮量２５０ｋｇ·ｈｍ－２时，棉花产量最高；氮对纤维品质有一定影响，能提高比强度，并有降低麦克隆值、增加细度的趋势，纤维品质受氮磷钾影响顺序为伸长度＞麦克隆值＞比强度＞整齐度＞２．５％跨距长度；施氮能增加棉花叶片中叶绿素含量，但对叶绿素ａ和叶绿素ｂ的含量比例无明显影响；土壤中氮的含量与棉株对氮的吸收和棉株体对氮的积累量呈显著和极显著的正相关。     

Nitrogen Fertilizer and Its Residual Effect on Cotton Yield and Biomass Accumulation

[Objective] The optimum nitrogen rate of 300 kg·hm^－2 is well documented for cotton in the Yangtze River Valley, China. It can be reduced to 225 kg·hm^－2 without reducing yield in late sowing under high planting density. The aim of this study was to determine the possibility of further reducing the nitrogen application rate at the first flower stage, its residual effects and influence on cotton yield formation rule. [Method] A pot experiment was conducted with five nitrogen levels (120, 150, 180, 210 and 240 kg·hm^－2) in 2014, but only 180 kg·hm^－2(for studying nitrogen residual effect) in 2015, to study the cotton growth process, yield and its components and biomass accumulation. [Result] Nitrogen levels significantly affected the yield and biomass accumulation, but not the growth process and nitrogen residual effect. Maximum seed cotton yield (30.5 g·plant^－1), boll weight (3.8 g) and biomass accumulation, especially in the reproductive and vegetative organs, was recorded in the 180 kg·hm^－2 nitrogen treatment. In the rapid accumulation period, the proportion of biomass accumulation in the reproductive organs was the highest. [Conclusion] In a soil with medium fertility level, the application of 180 kg·hm^－2 nitrogen was optimal, because the strength of biomass accumulation in reproductive organs increased during the rapid accumulation period.     

硝化抑制剂对不同氮肥运筹下棉田土壤及棉株功能叶片氮素积累的影响

 通过在棉田中施用硝化抑制剂双氰胺（DCD）实现棉花增铵营养的途径,来改变传统棉田氮肥运筹途径和营养状况,同时考察了由此导致的棉田土壤和棉株功能叶片中氮素变化动态。结果表明：2％DCD的施用促进了棉株对氨基态氮的吸收而抑制棉株对硝态氮的吸收;同时也减少了棉田土壤中残留全氮含量、维持了土壤较高的氨基态氮含量,提高了氮肥吸收利用效率、节约了氮肥资源。进一步表明棉田中施用增铵营养在生理和生态上具有重要的意义。     

氮素水平对杂交棉氮素吸收、生物量积累及产量的影响

在滴灌条件下,采用单因素随机区组设计,研究了不同氮素水平(0、135、270、405、540 kg·hm-2)对杂交棉生物量、氮素吸收及产量的影响。结果表明:杂交棉生物量、吸氮量和产量随氮素水平的增加而增加,至施氮量为405 kg·hm-2时达最高值,分别较不施氮水平提高了49.93%,75.43%和82.24%;氮素水平对杂交棉蕾、花、铃生物量积累和氮素吸收的影响大于茎和叶;氮素的增加还显著提高了杂交棉的生物量积累速率、氮素吸收速率以及单株铃数和铃重。本试验中270 kg·hm-2的施氮量可初步满足杂交棉获得高产的需要,施氮量过大不利于产量的提高。本研究条件下杂交棉获得最高产量的氮肥适宜用量为386.5～388.4 kg·hm-2。     

氮素水平对棉铃干物质积累分配和纤维品质性状的影响

 在南京(长江流域下游棉区)和徐州(黄河流域黄淮棉区)设置氮素水平(零氮：N 0 kg·hm^-2,适氮：N 240 kg·hm^-2,高氮：N 480 kg·hm^-2)试验,研究了氮素对棉铃(伏桃、秋桃)干物质积累分配和纤维品质性状的影响。结果表明：棉铃各组成部分的干物质积累以纤维受氮素的影响最大,其次为棉子、铃壳。棉子与纤维间存在同步异速生长关系,这种关系可用模型y=a+bx表示(x、y分别代表棉子、纤维干重的自然对数,a为截距,b为线性回归系数)。零氮、高氮处理均降低了伏桃的b值,相应的纤维比强度亦显著降低;秋桃的b值在适氮与高氮处理间差异较小,但显著高于零氮处理,纤维长度、比强度及整齐度对氮素水平的响应亦呈现出相同趋势。综合分析认为,棉子、纤维异速生长方程的线性回归系数b越大越有利于高品质棉的形成。     

Differences of the Photosynthetic Properties and Nitrogen Accumulation between Island Cotton and Upland Cotton

[Objective] Under the same cultivation conditions, we explored the differences in photosynthetic characteristics between upland cotton and sea-island cotton, and their dry matter and nitrogen accumulation and distribution patterns during the blooming period, to provide a theoretical basis for irrigation and fertilization of island cotton. [Method] Using Xinluzhong 75, Xinluzhong 54, Xinhai 35 and Xinhai 48 as materials, we tested the net photosynthetic rate (P_n), leaf temperature, dry matter accumulation and nitrogen absorption and distribution characteristics under the same management conditions. [Result] After the flowering stage, when compared with island cotton, the P_n of upland cotton was higher, but the leaf temperature and light illumination were lower. However, the difference in effect of stomatal conductance (G_s) on P_n between island cotton and upland cotton was small. The dry matter accumulation of shoots and the daily accumulation of shoots and reproductive organs in the whole growth period were higher for upland than for island cotton, with a lower dry matter proportion of reproductive organs in the early growth period, and higher in the late period for upland than for island cotton. When compared with Xinhai 48, the initiation of rapid nitrogen accumulation of Xinluzhong 54 was later and its duration was shorter, but the maximum nitrogen accumulation rate was higher; however, the initiation of rapid accumulation time of reproductive organs was later, and its rapid accumulation duration was longer. [Conclusion] The dry matter output efficiency, accumulation in reproductive organs and nitrogen accumulation in the later growth period of island cotton were lower than those in upland cotton. Therefore, under production conditions, the proportions of water and fertilizer use should be increased for island cotton according to different regions.     

基于临界氮浓度稀释模型的棉花开花后氮动态需求定量诊断研究

在大田栽培条件下,于江苏南京(长江中下游棉区)和河南安阳(黄淮棉区)设置棉花氮素水平试验,依据Justes的临界氮浓度稀释曲线确定方法,确立了开花后棉花地上干物质临界氮浓度稀释模型,以此为基础,建立了棉花开花后动态氮吸收、累积、临界需求量及氮累积亏缺的定量诊断模型。结果表明,安阳、南京2试点的棉株地上干物质氮浓度均随施氮水平的提高而增加,随开花后棉花生育进程的延后而降低,安阳试点不同施氮水平间棉株地上干物质氮浓度值的差值明显小于南京。临界氮浓度稀释模型为CNFNC=aⅹDM_M^-b(安阳:a=3.837,b=0.131,南京:a=2.858,b=0.131),参数a的差异表明在达到同样的生物量条件下,安阳试点的氮吸收能力大于南京。棉花开花后动态氮吸收速率、累积、临界需求量及氮累积适宜度的定量诊断模型可精确定量描述不同施氮水平棉花从开花至吐絮以日为时间步长的干物质增长速率、氮吸收速率、氮累积量。施氮水平对地上干物质瞬时增长速率有较大影响,施氮水平过低或过高时其增长速率均下降。棉株日氮吸收量和总氮累积量均随施氮量的增加而增加,但棉株对氮的容纳有一定的限度。通过对比2试点氮累积量与临界需氮量差值的动态变化,认为安阳试...