海島棉與陸地棉干物質(zhì)積累與氮素吸收分配的特點

李春艷，文如意，石洪亮，嚴(yán)青青，張巨松

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆烏魯木齊830052）

海島棉與陸地棉干物質(zhì)積累與氮素吸收分配的特點

李春艷，文如意，石洪亮，嚴(yán)青青，張巨松

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆烏魯木齊830052）

以新陸中75號、新陸中54號、新海35號和新海48號為材料，研究陸地棉與海島棉在相同管理條件下干物質(zhì)積累與氮素吸收分配的特點。結(jié)果表明：陸地棉干物質(zhì)積累總量在全生育期內(nèi)均高于海島棉，生殖器官干物質(zhì)所占比例在生育前期小于海島棉，后期逐漸大于海島棉；氮素積累總量在全生育期內(nèi)陸地棉均大于海島棉，生殖器官氮素積累比例在生育前期為陸地棉小于海島棉，后期逐漸大于海島棉。與陸地棉相比海島棉營養(yǎng)器官干物質(zhì)以及氮素積累比例較大，不利于生育后期生殖器官干物質(zhì)的積累與分配，從而影響棉花產(chǎn)量。因此，在大田管理中應(yīng)注意在生育后期加強對海島棉的水肥管理。

陸地棉；海島棉；干物質(zhì)；氮素

新疆具有得天獨厚的光、熱資源，是中國最為重要的棉花生產(chǎn)基地，同時南疆也是我國海島棉的最大產(chǎn)區(qū)［1］。海島棉的生產(chǎn)已成為新疆特色種植業(yè)之一［2］。然而，海島棉的單產(chǎn)卻遠(yuǎn)低于陸地棉［3］，雖然有許多研究已表明陸地棉與海島棉在光合特性、冠層結(jié)構(gòu)等許多方面存在一定的差異［4－5］，但在大田管理方法上卻與陸地棉基本相同，并未制定適宜海島棉生長的大田管理方法［6］。因此，研究陸地棉與海島棉干物質(zhì)積累與養(yǎng)分分配的差異，成為設(shè)置管理海島棉方法的重要目標(biāo)之一。棉花品質(zhì)的好壞直book=176,ebook=182接影響著棉農(nóng)的經(jīng)濟效益，在棉花各生育期，干物質(zhì)的積累對棉花品質(zhì)的優(yōu)劣有直接影響，同時它也反映了養(yǎng)分的有效吸收狀況［7］。光合產(chǎn)物積累量較少是導(dǎo)致海島棉產(chǎn)量低于陸地棉的重要原因之一［8］。有研究報道陸地棉葉片利用強光的能力高于海島棉［9］。棉花生育前期光合產(chǎn)物積累多，有利于花后光合產(chǎn)物向生殖器官的分配［10－12］。張旺峰等［13］研究表明北疆高產(chǎn)棉花干物質(zhì)積累的最快時期出現(xiàn)在盛花期至結(jié)鈴期，干物質(zhì)積累的關(guān)鍵時期在初花期至結(jié)鈴期。陸地棉氮含量高于海島棉［14］，棉花在后期養(yǎng)分的吸收能力不高，容易早衰，這是棉花產(chǎn)量的限制因素之一［15］。目前，關(guān)于不同地區(qū)氣候和生產(chǎn)條件下棉花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和干物積累研究較多，但對陸地棉與海島棉在相同管理措施下的干物質(zhì)以及氮素累積分配的差異性報道較少。本研究旨在查明南疆膜下滴灌陸地棉與海島棉在同一條件下干物質(zhì)和氮素累積分配的特性，為南疆陸地棉與海島棉種植過程中施肥、灌溉等田間管理措施提供理論依據(jù)。

收稿日期：20160729修回日期：20160918

基金項目：國家“十二五”科技支撐計劃項目“棉花高產(chǎn)高效關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”課題（2014BAD11B02）；新疆維吾爾自治區(qū)“十二五”科技支撐項目（201231102）

作者簡介：李春艷（1991—），女，碩士，研究方向為棉花高效栽培生理。Email：1253982724＠qq.com。

通信作者：張巨松（1963—），男，江蘇江都人，教授，主要從事作物高產(chǎn)栽培生理生態(tài)方面的研究。Email：xjndzjs＠163.com。

1　材料與方法

1.1試驗區(qū)概況

試驗于2015年在新疆阿瓦提縣長絨棉研究開發(fā)中心試驗基地進行。該地區(qū)屬暖溫帶大陸性干旱氣候，無霜期211 d，年平均氣溫10.4℃，年平均降水量 46.7mm，年平均蒸發(fā)量 1 890.7mm，試驗地前茬作物為棉花，土壤為砂壤土，供試材料為新陸中75號、新陸中54號、新海35號和新海48號，其中新陸中54號、新海48號的生育期為140 d，新陸中75號為143 d，新海35號為136～140 d，播前測定土壤肥力，如表1。

1.2試驗設(shè)計

試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，將4個供試品種隨機組合，重復(fù)3次。試驗區(qū)采用125 cm寬膜模式，1膜4行，每小區(qū)為3膜12行，小區(qū)長6m，寬4.5 m，面積為 27m2，理論密度為 2.4×105株·hm－2。于4月13日布置滴灌帶，覆膜后于4月14日人工點播，4月23日出苗，7月10日打頂，其它田間管理措施同大田。

1.3測定項目及方法

2015年于5月30日開始，每15 d左右取一次樣，每小區(qū)隨機取5株，分器官放入105℃烘箱殺青30min，再在80℃下烘干至恒重后稱干重，然后粉碎，以H2SO4－H2O2進行消煮定容后，用奈氏比色法測定棉株全氮含量。吐絮期取上、中、下各30朵棉鈴測定單鈴重和衣分，取平均值，以各小區(qū)實際收獲籽棉產(chǎn)量計產(chǎn)。

1.4數(shù)據(jù)處理

所獲得數(shù)據(jù)用Excel 2010數(shù)據(jù)處理軟件進行初步分析和表格制作，用DPS 7.05統(tǒng)計軟件進行方差分析，差異顯著性均為0.05水平，采用LSD法。

2　結(jié)果與分析

2.1棉株干物質(zhì)積累與分配

較高的干物質(zhì)積累是棉花高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)［16－17］，在群體質(zhì)量指標(biāo)體系中是最本質(zhì)的生理指標(biāo)［18］。本研究表明，在相同栽培管理條件下，整個生育期內(nèi)，陸地棉的干物質(zhì)總量一直高于海島棉，較海島棉兩個品種高23～32.44 g，且差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）（表 2）。陸地棉兩個品種根的干物質(zhì)積累量占總量的比例在各生育期均小于海島棉兩個品種；莖干物質(zhì)積累量占總量的比例在各生育期均大于海島棉兩個品種；葉片干物質(zhì)積累量占總量的比例在各生育期均小于海島棉兩個品種；蕾花鈴干物質(zhì)積累量占總量的比例在盛鈴期之前小于海島棉兩個品種，盛鈴期之后陸地棉兩個品種大于海島棉兩個品種，較海島棉兩個品種高0.27%～4.16%。其中以生育期相同的新陸中54號和新海48號進行單獨的干物質(zhì)積累量及干物質(zhì)分配比例的比較，均可得出相同結(jié)論。結(jié)果表明，陸地棉和海島棉在不同生育時期各器官干物質(zhì)積累分配的特點是根、莖、葉的分配自苗期開始至花鈴期由小逐漸增大，花鈴期以后逐漸減小，向生殖器的分配從蕾期至花鈴期遞增。但單株干物質(zhì)總量達(dá)到最大值的時間有所不同，新陸中54號、新海48號于出苗后114 d左右達(dá)到最大值，而新陸中75號和新海35號于140 d左右達(dá)到最大值（表2）。

book=5,ebook=183

2.1.1不同生育時期海島棉與陸地棉生殖器官與營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累分配變化隨著生育進程的推進，無論是海島棉還是陸地棉，營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累占干物質(zhì)積累總量的比例均減少，而生殖器官所占比例逐漸增大（圖1）。通過對生育期相同的兩個品種新陸中54號和新海48號進行營養(yǎng)器官和生殖器官分配比例的比較，可得出以下結(jié)論：進入蕾期后，兩品種生殖器官干物質(zhì)量占總干物質(zhì)量的比例均隨著生育期的推進逐漸增大。從蕾期開始到盛花期，新陸中54號生殖器官所占百分比都較新海48號低，且在盛花期達(dá)到最大值，隨后新陸中54號的生殖器官所占百分比較前期開始逐漸增大，且在吐絮期大于新海48號。說明棉株獲得較高產(chǎn)量不僅要通過增加干物質(zhì)積累總量，而且還要解決在營養(yǎng)器官和生殖器官中合理分配的問題。

2.1.2棉株干物質(zhì)積累的動態(tài)模擬對陸地棉和海島棉棉株干物質(zhì)積累量進行Logistic模擬，效果較好，干物質(zhì)積累量均隨著生育期的推進呈典型的“S”book=178,ebook=184型變化曲線（表3）。在全生育期內(nèi)陸地棉干物質(zhì)積累量高于海島棉。陸地棉干物質(zhì)快速積累開始期比海島棉早1～5 d，干物質(zhì)快速積累結(jié)束期晚12～16 d；從干物質(zhì)快速積累期持續(xù)時間△t來看，陸地棉比海島棉持續(xù)時間長8～10 d，從干物質(zhì)積累速率最大時刻 t0來看，陸地棉品種比海島棉品種早8～10 d。以上結(jié)果表明，陸地棉兩品種較海島棉兩品種t1提前，而且△t較大，達(dá)到 t0時的 Vm陸地棉較海島棉大，這有利于棉花干物質(zhì)的積累，進而影響棉花的產(chǎn)量。將生育期相同的新陸中54號和新海48號進行比較結(jié)果如下，新陸中54號比新海48號干物質(zhì)快速積累開始期晚1 d，干物質(zhì)快速積累結(jié)束晚12 d，干物質(zhì)物質(zhì)快速增長期長10 d，干物質(zhì)積累速率最大時刻要早7 d，但速度特征值相同；通過比較可得出以下結(jié)論，在相同的速度特征之下，新陸中54號干物質(zhì)的積累量大于新海48號。其原因是干物質(zhì)快速積累時間長，干物質(zhì)積累最大速率出現(xiàn)時間早持續(xù)時間長。

2.1.3棉株地上部營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累的動態(tài)模擬對陸地棉和海島棉棉株地上部營養(yǎng)器官干物質(zhì)進行Logistic模擬，效果較好（表4）。隨著生育期的推進陸地棉和海島棉地上部營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量逐漸增加。陸地棉地上部營養(yǎng)器官干物質(zhì)快速積累開始期與海島棉相差不大；從干物質(zhì)快速積累期持續(xù)時間△t來看，陸地棉比海島棉干物質(zhì)快速積累持續(xù)期短3～6 d，各栽培種品種之間持續(xù)時間相當(dāng)；從干物質(zhì)積累速率最大時刻 t0來看，各栽培品種之間干物質(zhì)積累速率最大時刻開始相差不大。將生育期相同的新陸中54號和新海48號進行比較可得以下結(jié)論：兩品種干物質(zhì)快速積累開始期相同，但干物質(zhì)快速積累期持續(xù)時間新海48號比新陸中54號長7 d，但新陸中54號干物質(zhì)積累最大時刻的積累速率遠(yuǎn)大于新海48號。以上結(jié)果表明，陸地棉兩品種較海島棉兩品種 t1和 t2差別不大，但△t較小，達(dá)book=5,ebook=185到 t0時的 Vm大。對于陸地棉來說是促進了營養(yǎng)生長，但同時抑制了生殖生長，較多地消耗了棉株的營養(yǎng)，不利于棉株后期生殖器官干物質(zhì)的積累。

2.1.4生殖器官干物質(zhì)積累的動態(tài)模擬對陸地棉和海島棉棉株生殖器官干物質(zhì)進行Logistic模擬，效果較好（表5）。在吐絮期之前陸地棉生殖器官干物質(zhì)積累量較海島棉低，至吐絮期后高于海島棉，且差異顯著（P＜0.05）。海島棉生殖器官干物質(zhì)快速積累開始期與干物質(zhì)快速積累結(jié)束期與陸地棉差異較大；從干物質(zhì)快速積累期持續(xù)時間△t來看，各栽培品種之間差異較大；從干物質(zhì)積累速率最大時刻t0來看，各栽培品種之間差異較大。以生育期相同的新陸中54號與新海48號進行比較，新陸中54號生殖器官干物質(zhì)快速積累開始期較新海48號晚5 d，干物質(zhì)快速積累持續(xù)期較新海48號短14 d，干物質(zhì)積累速率最大時刻較新海48號早19 d；以上結(jié)果表明，陸地棉較海島棉t1和 t2、△t差異較大。達(dá)到t0時的 Vm陸地棉較海島棉大，雖然海島棉生殖器官干物質(zhì)積累時間較陸地棉長，但積累速率比陸地棉小，因此不利于生殖器官干物質(zhì)的積累，進而影響棉花產(chǎn)量。

2.2棉株氮素的積累與分配

在整個生長發(fā)育過程中，棉株氮素積累總量隨生育期的延長呈先增大后降低的趨勢（表6）。陸地棉營養(yǎng)器官的氮素分配比例在盛鈴期之前大于海島棉，之后小于海島棉；生殖器官的氮素分配比例在盛鈴期之后大于海島棉，對照生殖器官干物質(zhì)積累量與氮素積累量的分配，可得出氮素積累與產(chǎn)量有著直接的關(guān)系。陸地棉莖葉氮素積累量在各生育時期均大于海島棉，莖的吸氮量在盛鈴前期達(dá)最大值，海島棉在盛鈴后期達(dá)最大值。陸地棉與海島棉葉片吸氮量均在盛鈴前期達(dá)最大值，陸地棉比海島棉品種高5.394%～7.577%。陸地棉與海島棉蕾花鈴的吸氮量在盛鈴期之后達(dá)最大值。以生育期相同的新陸中54號與新海48號進行比較，全生育期內(nèi)新陸中54號氮素積累總量均大于新海48號，營養(yǎng)器官與生殖器官氮素分配比例變化趨勢同干物質(zhì)。由此得出在棉花種植管理中應(yīng)注意肥料的施用總量與各時期的分配比例，通過合理的調(diào)節(jié)來提高棉花的產(chǎn)量。在盛鈴期之前氮素分配主要集中在葉片中，之后在生殖器官中氮素分配的比例大于葉片。

3　討　論

棉花產(chǎn)量受到光合產(chǎn)物的積累和分配規(guī)律的影響，在較高的干物質(zhì)積累基礎(chǔ)上，增加干物質(zhì)向生殖器官的轉(zhuǎn)移量是高產(chǎn)高效的關(guān)鍵。干物質(zhì)積累總量呈“S”變化曲線，符合Logistic方程，這與其他學(xué)者研究結(jié)果一致［19－21］。從整個生育期來看，陸地棉與海島棉的干物質(zhì)累積速率呈現(xiàn)慢—快—慢的積累規(guī)律。在整個生育期內(nèi)，陸地棉品種的干物質(zhì)總量均大于海島棉品種。研究營養(yǎng)器官與生殖器官干物質(zhì)分配比例體現(xiàn)了干物質(zhì)積累的轉(zhuǎn)移，在盛鈴期之前，新陸中54號營養(yǎng)器官干物質(zhì)分配比例大于新海48號，而生殖器官干物質(zhì)分配比例小于新海48號，盛鈴期之后生殖器官干物質(zhì)分配比例大于新海48號。相關(guān)研究表明，高產(chǎn)棉花干物質(zhì)最大積累速率出現(xiàn)在出苗后80 d左右［22－23］。在本試驗中陸地棉與海島棉都可得出相同結(jié)論。新陸中54號較新海48號生殖器官干物質(zhì)快速積累的時間晚，快速積累持續(xù)的時間短，但是積累速率大，在盛鈴期之后生殖器官所占百分比大于新海48號，這說明在生育后期干物質(zhì)向生殖器官轉(zhuǎn)移對產(chǎn)量的形成非常重要，此時進行水、肥管理，協(xié)調(diào)營養(yǎng)生長與生殖生長，對提高干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量十分重要。

book=180,ebook=186

研究表明，棉花氮的吸收與干物質(zhì)積累趨勢一致。大量研究也證實了作物含氮量與干物質(zhì)積累呈線性正相關(guān)性［24］。本試驗結(jié)果表明，氮素平均吸收速率亦呈現(xiàn)慢—快—慢的趨勢。由于在現(xiàn)蕾期以前棉株根系不夠發(fā)達(dá)，氣溫低，氮平均吸收速率緩慢，現(xiàn)蕾期以后進入了營養(yǎng)生長與生殖生長并進階段，棉株對養(yǎng)分的需要量及吸收量顯著增強，但吐絮期以后由于根系的老化，葉片脫落而引發(fā)光合作用的下降，氣溫降低等因素，養(yǎng)分吸收速率逐漸變慢，這book=5,ebook=187與前人的研究一致。無論陸地棉還是海島棉在盛鈴期之前氮素分配主要集中在葉片中，之后在生殖器官中氮素分配向葉片中轉(zhuǎn)移，這與干物質(zhì)分配規(guī)律相同。

4　結(jié)　論

本試驗條件下，陸地棉干物質(zhì)積累總量在全生育期內(nèi)均高于海島棉，根和葉的干物質(zhì)積累量占積累總量的比例大于海島棉，莖干物質(zhì)積累量占積累總量的比例小于海島棉，生殖器官干物質(zhì)所占比例在生育前期小于海島棉，后期逐漸大于海島棉。氮素積累總量在全生育期內(nèi)陸地棉均大于海島棉，生殖器官氮素積累比例在生育前期為陸地棉小于海島棉，后期逐漸大于海島棉。與陸地棉相比海島棉營養(yǎng)器官干物質(zhì)以及氮素積累比例過大，不利于生長后期生殖器官干物質(zhì)的積累與分配，不利于提高棉花的產(chǎn)量。

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Dry matter and nitrogen accumulation distribution in island cotton and upland cotton

LIChunyan，WEN Ruyi，SHIHongliang，YAN Qingqing，ZHANG Jusong
（Xinjiang Agricultural University，Urumqi，Xinjiang 830052，China）

The Xinluzhong No.75，Xinluzhong No.54，Xinhai No.35 and Xinhai No.48 were used asmaterial in study on upland cotton and island cotton under the samemanagement conditions to investigate the drymatter accumulation，nitrogen absorption and distribution characteristics.The results showed that the upland cotton drymatter accumulation amount in thewhole growth period was higher than thatof island cotton，reproductive organ drymatter percentage in the early growth period was less than thatof island cotton，later became larger than thatof the island cotton；nitrogen accumulation amount in thewhole growth period of upland cotton were greater than thatof island cotton，reproductive organ drymatter and nitrogen accumulation ratios in early growth stage for upland cotton is smaller than that of island cotton，later becoming larger than island cotton.Compared with vegetative organs ofupland cotton，drymatter and nitrogen accumulation of the island cotton which is not conducive to the growth stage of reproductive organ drymatter accumulation and distribution，thus affecting the yield of cotton.Therefore，in the field management，attention need to be paid on the management ofwater and fertilizers of island cotton during the late growth stage.

upland cotton；island cotton；drymatter；nitrogen

S158.3

A

1000-7601（2017）05-0175-07

10.7606／j.issn.1000-7601.2017.05.26

2016-07-29

2016-09-18

國家“十二五”科技支撐計劃項目“棉花高產(chǎn)高效關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”課題（2014BAD11B02）；新疆維吾爾自治區(qū)“十二五”科技支撐項目（201231102）

李春艷（1991—），女，碩士，研究方向為棉花高效栽培生理。Email：1253982724＠qq.com。

張巨松（1963—），男，江蘇江都人，教授，主要從事作物高產(chǎn)栽培生理生態(tài)方面的研究。E-mail：xjndzjs＠163.com。