不同生育時(shí)期施氮量調(diào)控對(duì)機(jī)采棉花冠層特性影響

(1.烏魯木齊市米東區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中心，烏魯木齊 830011；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所/農(nóng)業(yè)部西北綠洲農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091；3.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，烏魯木齊 830091)

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2017.11.004

不同生育時(shí)期施氮量調(diào)控對(duì)機(jī)采棉花冠層特性影響

陳寶燕1,2，馬紅紅2，牛新湘2，馬興旺2，楊 濤2，朱靖蓉3

(1.烏魯木齊市米東區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中心，烏魯木齊 830011；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所/農(nóng)業(yè)部西北綠洲農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091；3.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，烏魯木齊 830091)

目的通過(guò)調(diào)控施氮策略來(lái)改善冠層結(jié)構(gòu)，提高機(jī)采棉產(chǎn)量品質(zhì)。方法在基肥一致的基礎(chǔ)上，不同生育期追施不同量氮肥，用CI-110冠層儀監(jiān)測(cè)棉花冠層特性。結(jié)果在蕾期，LAI指數(shù)、MFIA指數(shù)和T指數(shù)均隨著施氮量的增加而增加，TC指數(shù)和K指數(shù)均隨著施氮量的增加而減小；在盛花期，LAI指數(shù)和K指數(shù)隨著施氮量的增加呈先增加后減小趨勢(shì)，MFIA指數(shù)和T指數(shù)隨著施氮量的增加呈先減小后增加趨勢(shì)，TC指數(shù)隨著施氮量的增加呈先增加后趨于穩(wěn)定趨勢(shì)；在盛鈴期，隨著施氮量的增加，LAI指數(shù)先增加后減小，MFIA指數(shù)隨之增加，TC指數(shù)先增加后減小，T指數(shù)先減小后增加，K指數(shù)先增加后減小。結(jié)論在盛鈴期進(jìn)行施氮量調(diào)控，對(duì)LAI指數(shù)具有很好的調(diào)控作用；MFIA指數(shù)、K指數(shù)和T指數(shù)在蕾期，盛花期，盛鈴期差異不大；蕾期處理的TC指數(shù)值均高于盛花期和盛鈴期。

機(jī)采棉；生育時(shí)期；施氮量；膜下滴灌；棉花冠層

0 引 言

【研究意義】棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，其產(chǎn)量和種植面積連續(xù)20年居全國(guó)第一[1]。棉花生長(zhǎng)過(guò)程中，氮肥施用量起到了關(guān)鍵性作用。一定范圍內(nèi)，棉花產(chǎn)量隨著氮肥施用量的增加而增加。但氮、磷、鉀肥配合施用效果最佳，合理施用氮、磷、鉀肥是提高棉花產(chǎn)量的主要措施，但是實(shí)際生產(chǎn)中卻存在著盲目施肥的現(xiàn)象，尤其是棉花產(chǎn)量高的地區(qū)，施用氮肥量不斷加大，既導(dǎo)致氮肥利用率的降低，也使棉花產(chǎn)量下降，經(jīng)濟(jì)效益降低。植物冠層結(jié)構(gòu)是指群落中地上部分器官的量和空間排列方式。良好的作物冠層往往和高產(chǎn)緊密聯(lián)系[1-3]，測(cè)量獲得植物冠層結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)信息，以了解植物冠層與環(huán)境之間的相互作用過(guò)程，作物群體的受光能力和內(nèi)部光分布特征影響其光合作用，而冠層的形態(tài)結(jié)構(gòu)是影響作物群體光分布與光合特性的重要因素，是棉花栽培管理、采取調(diào)控措施的主要依據(jù)[4-8]。在棉花各項(xiàng)增產(chǎn)措施中肥料所起的作用占到30%～50%，合理施肥是實(shí)現(xiàn)棉花生產(chǎn)高產(chǎn)高效的重要環(huán)節(jié)。在膜下滴灌條件下合理的氮肥調(diào)控、水調(diào)控、水肥調(diào)控、密度調(diào)控[1-15]都能改善棉花冠層結(jié)構(gòu)，提高棉花產(chǎn)量?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來(lái)，由于棉花滴灌面積的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)許多學(xué)者就滴灌條件下棉花水肥耦合效應(yīng)進(jìn)行了大量研究，主要集中在不同灌水量、不同施氮量、不同種植密度對(duì)棉花冠層結(jié)構(gòu)光合特性的影響等[1-11]，在常規(guī)施肥下減少灌溉量、優(yōu)化生育期灌水次數(shù)和灌水量，可增大棉花葉面積指數(shù)和平均葉傾角、降低散射和直射輻射透過(guò)系數(shù)。群體葉源量隨追氮肥量增加而增加，過(guò)量追施氮肥處理群體葉源量最高，但其群體葉源量在生育后期所占比例較??；而中等追施氮量不僅有較高的群體葉源量，而且群體葉源量在生育后期所占比例高，保證棉鈴發(fā)育所需大量光合產(chǎn)物。種植密度越小，單株葉片光合速率越大；隨種植密度增大，葉面積指數(shù)呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)；高密度條件下植株個(gè)體發(fā)育不良，群體內(nèi)部條件趨于惡化，造成冠層結(jié)構(gòu)不良，導(dǎo)致葉片衰老和光合功能衰退加快?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】有關(guān)不同生育時(shí)期施氮量調(diào)控對(duì)棉花冠層特性影響研究較少。研究不同生育時(shí)期施氮量調(diào)控，對(duì)機(jī)采棉冠層特性的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】在各個(gè)處理基肥一致的基礎(chǔ)上，通過(guò)在不同生育時(shí)期(蕾期、盛花期、盛鈴期)施入不同氮量，測(cè)定不同時(shí)期棉花冠層各項(xiàng)指標(biāo)(LAI、MFIA、TC、T、K)，通過(guò)調(diào)控施氮量，改善冠層結(jié)構(gòu)，提高棉花產(chǎn)量，為運(yùn)用水肥運(yùn)籌策略塑造機(jī)采棉理想株型結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)點(diǎn)位于新疆庫(kù)爾勒市包頭湖農(nóng)場(chǎng)(E86.17°，N41.59°)。2016年4～10月進(jìn)行，該區(qū)域地處中緯度地區(qū)，屬典型的大陸氣候，植棉規(guī)模、技術(shù)及產(chǎn)量都有具有典型的代表性。試驗(yàn)區(qū)屬于典型干旱氣候，年平均降雨量為56.2 mm，年平均蒸發(fā)量2 497.4 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 878 h，≥10℃的積溫4 252.2℃，無(wú)霜期205 d，地下水位2.0～2.5 m，為純灌溉農(nóng)業(yè)。前茬作物均為棉花，供試土壤為砂壤土，屬于中等肥力土壤，耕層土壤0～30 cm土壤有機(jī)質(zhì)為8.1 g/kg，速效氮為43.2 mg/kg，速效磷為19.9 mg/kg，速效鉀為129 mg/kg，pH為7.9。

供試品種為新陸中21號(hào)，采用膜下滴灌1膜6行的種植模式，種植模式采用66+10 (cm)的機(jī)采棉模式，精播穴距為標(biāo)稱9.5 cm，采用2.15 m的寬膜，化調(diào)技術(shù)采用當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)棉田化調(diào)方式，植保技術(shù)及其他管理技術(shù)與當(dāng)?shù)叵嗤?/p>

表1 追N策略
Table 1 N strategy

處理Treatment基肥Base(kg/667m2)蕾期Budstage(kg/667m2)花蕾期Buddingphase(kg/667m2)盛花期Floweringperiod(kg/667m2)花鈴期Bloomingperiod(kg/667m2)盛鈴期Bollstage(kg/667m2)吐絮初期Initialbollstage(kg/667m2)CK6.341.271.694.654.021.901.27N1B16.340.951.694.654.021.901.27N1B26.341.591.694.654.021.901.27N1B36.341.911.694.654.021.901.27N1B46.342.541.694.654.021.901.27N2B16.341.271.693.494.021.901.27N2B26.341.271.695.814.021.901.27N2B36.341.271.696.984.021.901.27N2B46.341.271.699.304.021.901.27N3B16.341.271.694.654.021.431.27N3B26.341.271.694.654.022.381.27N3B36.341.271.694.654.022.851.27N3B46.341.271.694.654.023.801.27

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

氮肥按照優(yōu)化施氮量的30%作為基肥，在追肥的三個(gè)關(guān)鍵時(shí)期(蕾期、盛花期、盛鈴期)，在優(yōu)化追氮量的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)5個(gè)處理，CK為對(duì)照，N1為蕾期追N，N2為盛花期追N，N3為盛鈴期追N，分別為優(yōu)化追氮量的75%、100%、125%、150%、200% ，其他時(shí)期均按優(yōu)化施氮量進(jìn)行追施，其中有3個(gè)相同優(yōu)化追氮量100%的處理，去掉2個(gè)，試驗(yàn)共設(shè)13個(gè)處理，重復(fù)三次，共計(jì)39個(gè)小區(qū)。小區(qū)長(zhǎng)6.9 m，寬4.8 m，面積為33.3 m2。所有處理施尿素689.31 kg/ hm2，重過(guò)磷酸鈣404.98 kg/ hm2，硫酸鉀168.74 kg/ hm2，各處理磷、鉀以施用量和使用方法相同，氮肥基肥和磷鉀肥一起翻地時(shí)施入，追肥采取隨水滴施方法，用施肥罐定量施入。氮肥用尿素，磷肥用過(guò)磷酸鈣，鉀肥用硫酸鉀，用施肥罐控制施肥量。灌溉方式為膜下有壓滴灌，潛水泵抽水，灌溉定額為4 800 m3/hm2，灌溉制度為：一個(gè)生育期內(nèi)共灌溉12次，從6月中旬蕾期開(kāi)始灌溉，用水表控制灌溉量。表1

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

用美國(guó)生產(chǎn)的CI-110數(shù)字結(jié)構(gòu)冠層圖像分析儀測(cè)定棉花蕾期、盛花期、盛鈴期的LAI值(葉面積指數(shù))、MFIA值(平均葉簇傾斜角)、TC值(散射輻射透過(guò)系數(shù))、T值(直射輻射透過(guò)系數(shù))、K值(消光系數(shù))等冠層特性指標(biāo)。進(jìn)行測(cè)定時(shí)，選擇晴好天氣，測(cè)定時(shí)間為10:00～14:00。測(cè)定之前對(duì)CI-110數(shù)字結(jié)構(gòu)冠層圖像分析儀進(jìn)行校驗(yàn),達(dá)到儀器測(cè)定要求。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2003軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，不同處理間以及同一處理不同時(shí)期間差異顯著性分析采用SPSS20.0(SPSS Inc. USA)軟件One-way ANOVA進(jìn)行分析，字母相同表示差異不顯著，字母不同表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)蕾期棉花冠層特性的影響

蕾期進(jìn)行施氮量調(diào)控，LAI指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，LAI指數(shù)先增加后減小，且在處理N1B2下LAI指數(shù)取到最大值1.93，說(shuō)明N1B2處理下的施氮量是滿足植株正常生理生長(zhǎng)需要的閾值，反之，如果施氮量超過(guò)該閾值，隨著施氮量的增加，棉花的LAI指數(shù)反而減??；MFIA指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，MFIA指數(shù)隨之增加，且在處理N2B4下MFIA指數(shù)取到最大值30.48，說(shuō)明該處理下葉片較直立，冠層透光較好，可以增加作物群體光合速率；TC和T指數(shù)均表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，TC和T指數(shù)均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，且TC和T指數(shù)的最大值均在N2B4處理下取到，分別為0.41、0.56，說(shuō)明在一定范圍內(nèi)，隨著施氮量的增加，TC和T指數(shù)呈增加趨勢(shì)；K指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，K指數(shù)逐漸降低，且在處理N1B4下K取得了最小值，為0.94，說(shuō)明處理N1B4下的群體透光性能好，株型較好。

蕾期進(jìn)行施氮量調(diào)控，各處理下冠層特性指數(shù)表現(xiàn)為：LAI指數(shù)、MFIA指數(shù)和T指數(shù)均隨著棉花生育進(jìn)程的推進(jìn)而增加，TC指數(shù)和K指數(shù)均隨著棉花生育進(jìn)程的推進(jìn)而減小；蕾期施肥有助于LAI指數(shù)、MFIA指數(shù)、T指數(shù)的增大和TC指數(shù)和K指數(shù)的減小。

蕾期進(jìn)行施氮量調(diào)控，LAI在各個(gè)時(shí)期不同處理間差異不明顯，MFIA指數(shù)和K指數(shù)蕾期時(shí)，N1B1和N1B4處理差異顯著，其他處理及時(shí)期沒(méi)有顯著差異，TC指數(shù)只在盛鈴期各處理間無(wú)明顯差異，其余兩時(shí)期都有差異，表現(xiàn)為：蕾期和盛花期時(shí)，N1B4與其他四組處理均有顯著差異，但其余四組間無(wú)差異，T指數(shù)蕾期各處理間無(wú)明顯差異，盛花期和盛鈴期均有差異，N1B4和CK盛花期無(wú)差異，但與其他三組處理均有差異，且其他三組處理間無(wú)差異，N1B4和CK盛鈴期無(wú)差異，但與其余三組有差異，且CK和其余三組差異不明顯。表2，表3

2.2 不同處理對(duì)盛花期棉花冠層特性的影響

盛花期進(jìn)行施氮量調(diào)控，LAI指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，LAI指數(shù)先增加后減小，且在處理N2B2下LAI指數(shù)取到最大值2.25，說(shuō)明N2B2處理下的施氮量是滿足植株正常生理生長(zhǎng)需要的閾值，反之，如果施氮量超過(guò)該閾值，隨著施氮量的增加，棉花的LAI指數(shù)反而減?。籑FIA指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，MFIA指數(shù)先減小后增加，且在處理N2B4下MFIA指數(shù)取到最大值29.35，說(shuō)明該處理下葉片較直立，冠層透光較好，可以增加作物群體光合速率；TC指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，TC指數(shù)先增加后趨于穩(wěn)定，說(shuō)明處理N2B2下的施氮量為最適施氮量，超過(guò)該施氮量后TC指數(shù)不再變化，既浪費(fèi)肥料，也對(duì)環(huán)境造成了污染；T指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，T指數(shù)先減小后增加，但變化范圍趨于穩(wěn)定，均圍繞著值0.18上下浮動(dòng)，說(shuō)明盛花期施氮肥對(duì)T指數(shù)影響較?。籏指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，K指數(shù)先增加后減小，且在處理N2B4下K取得了最小值，為0.94，說(shuō)明處理N2B4下的群體透光性能好，株型較好。表3

盛花期進(jìn)行施氮量調(diào)控，各處理下冠層特性指數(shù)表現(xiàn)為：LAI指數(shù)和K指數(shù)隨著棉花生育進(jìn)程的推進(jìn)呈先增加后減小趨勢(shì)，MFIA指數(shù)和T指數(shù)隨著棉花生育進(jìn)程的推進(jìn)呈先減小后增加趨勢(shì)，TC指數(shù)隨著棉花生育進(jìn)程的推進(jìn)呈先增加后趨于穩(wěn)定趨勢(shì)；因此，盛花期施肥，有助于LAI指數(shù)、MFIA指數(shù)、T指數(shù)的增大和TC指數(shù)和K指數(shù)的減小。

同一處理不同時(shí)期棉花冠層同一指數(shù)沒(méi)有明顯差異，說(shuō)明施氮量的多少對(duì)棉花冠層指數(shù)影響不大；LAI、MFIA、T和K在各個(gè)時(shí)期不同處理間差異不明顯，TC指數(shù)表現(xiàn)為：蕾期和盛鈴期各處理間差異不顯著，盛花期時(shí)CK和N2B2差異顯著，其他三組處理與這兩組處理均無(wú)差異。表3

表2 蕾期棉花冠層指數(shù)
Table 2 Cotton Canopy index of Bud stage

處理TreatmentCKN1B1N1B2N1B3N1B4LAI蕾期1.59±0.70bA1.63±0.49aA1.93±0.41aA1.50±0.11aA1.01±0.19aA盛花期1.83±0.55aA1.71±0.45aA1.97±0.27aA1.66±0.10aA1.22±0.08aA盛鈴期1.98±0.52aA1.77±0.47aA2.14±0.38aA1.79±0.25aA1.29±0.25aAMFIA蕾期20.90±3.14aAB11.43±1.89aA16.90±2.30aAB17.32±3.61aAB29.09±8.07aB盛花期22.30±0.85aA16.87±1.47aA17.60±3.76aA19.44±1.03aA30.48±3.86aA盛鈴期23.50±5.72aA17.15±1.59aA18.52±3.28aA19.57±4.59aA31.93±5.63aATC蕾期0.38±0.09aA0.20±0.06aA0.29±0.05aA0.33±0.06aA0.53±0.04aB盛花期0.36±0.07aAB0.19±0.04aA0.27±0.04aA0.31±0.06aA0.41±0.04aB盛鈴期0.32±0.11aA0.18±0.05aA0.19±0.05aA0.29±0.06aA0.39±0.05aAT蕾期0.33±0.09aAB0.21±0.06aAB0.20±0.05aAB0.19±0.07aAB0.56±0.04aB盛花期0.37±0.07aB0.19±0.04aA0.19±0.05aA0.20±0.06aA0.43±0.03aB盛鈴期0.39±0.11aAB0.20±0.05aA0.20±0.05aA0.21±0.06aA0.46±0.06aBK蕾期0.97±0.01aAB0.97±0.01aB0.95±0.01aAB0.95±0.02aAB0.94±0.04aA盛花期0.95±0.00aA0.96±0.01aA0.94±0.02aA0.94±0.00aA0.93±0.02aA盛鈴期0.93±0.02aA0.94±0.01aA0.93±0.02aA0.93±0.02aA0.89±0.03aA

注：1、表中LAI表示葉面積指數(shù)，MFIA表示平均葉簇傾斜角，TC表示散射輻射透過(guò)系數(shù)，T表示直射輻射透過(guò)系數(shù)，K表示消光系數(shù)。下同。2、表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著，反之亦然。下同

Note: 1、LAI indicates Leaf area index，MFIA indicates Average inclination angle of leaf clusters，TC indicates Scattering coefficient of scattered radiation，T indicates Direct radiation transmittance，K indicates Light Extinction coefficient. The same as below.2、The data in the
Table is the average±standard error, and the difference between the different lowercase letters in the same column indicates that there is significant difference on the 0.05 level, and vice versa. The same as below

表3 盛花期處理棉花冠層指數(shù)
Table 3 Cotton canopy index of flowering period

處理TreatmentCKN2B1N2B2N2B3N2B4LAI蕾期1.72±0.70aA1.59±0.22aA2.03±0.26aA1.78±0.39aA1.51±0.34aA盛花期1.85±0.55aA1.78±0.12aA2.25±0.43aA2.16±0.14aA1.68±0.30aA盛鈴期1.93±0.52aA1.83±0.37aA2.43±0.10aA2.23±0.40aA1.85±0.39aAMFIA蕾期20.90±3.14aA21.94±6.20aA18.53±1.75aA19.27±1.44aA28.73±7.06aA盛花期22.30±0.85aA22.05±7.69aA19.83±1.74aA20.94±4.78aA29.35±7.11aA盛鈴期23.50±5.72aA23.34±2.14aA20.79±4.52aA21.70±4.41aA30.12±7.13aATC蕾期0.36±0.09aA0.23±0.03aA0.18±0.04aA0.28±0.07aA0.19±0.01aA盛花期0.32±0.07aB0.21±0.03aAB0.16±0.04aA0.16±0.07aAB0.16±0.01aAB盛鈴期0.28±0.11aA0.19±0.07aA0.15±0.02aA0.12±0.04aA0.13±0.01aAT蕾期0.37±0.09aA0.23±0.03aA0.18±0.04aA0.19±0.07aA0.21±0.01aA盛花期0.33±0.07aA0.21±0.03aA0.16±0.04aA0.18±0.07aA0.19±0.01aA盛鈴期0.29±0.11aA0.19±0.07aA0.15±0.02aA0.17±0.04aA0.18±0.01aAK蕾期0.93±0.01aA0.95±0.03aA0.97±0.01aA0.95±0.01aA0.90±0.03aA盛花期0.92±0.00aA0.94±0.03aA0.95±0.01aA0.94±0.02aA0.89±0.03aA盛鈴期0.91±0.02aA0.92±0.01aA0.94±0.02aA0.92±0.02aA0.87±0.03aA

2.3 不同處理對(duì)盛鈴棉花冠層特性的影響

盛鈴期進(jìn)行施氮量調(diào)控，LAI指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，LAI指數(shù)先增加后減小，且在處理N3B2下LAI指數(shù)取到最大值2.60，說(shuō)明N3B2處理下的施氮量是滿足植株正常生理生長(zhǎng)需要的閾值，反之，如果施氮量超過(guò)該閾值，隨著施氮量的增加，棉花的LAI指數(shù)反而減?。籑FIA指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，MFIA指數(shù)隨之增加，且在處理N3B4下MFIA指數(shù)取到最大值29.58，說(shuō)明該處理下葉片較直立，冠層透光較好，可以增加作物群體光合速率；TC指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，TC指數(shù)先增加后減小，說(shuō)明處理N2B2下的施氮量為最適施氮量，超過(guò)該施氮量后TC指數(shù)不再變化，既浪費(fèi)肥料，也對(duì)環(huán)境造成了污染；T指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，T指數(shù)先減小后增加，但變化范圍趨于穩(wěn)定，均圍繞著值0.18上下浮動(dòng)，說(shuō)明盛花期施氮肥對(duì)T指數(shù)影響較??；K指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，K指數(shù)先增加后減小，且在處理N2B4下K取得了最小值，為0.94，說(shuō)明處理N2B4下的群體透光性能好，株型較好。表4

同一處理不同時(shí)期棉花冠層同一指數(shù)沒(méi)有明顯差異，說(shuō)明施氮量的多少對(duì)棉花冠層指數(shù)影響不大；LAI、MFIA和K在各個(gè)時(shí)期不同處理間差異不明顯，TC指數(shù)表現(xiàn)為：蕾期時(shí)，CK和N3B4無(wú)差異，但二者與其余三組處理均表現(xiàn)為顯著差異，且三組處理間無(wú)差異；盛花期時(shí)，CK與其余四組均有差異，但四組處理間無(wú)差異；盛鈴期時(shí)，五組處理無(wú)差異。T指數(shù)表現(xiàn)為：蕾期時(shí)，CK和N3B4無(wú)差異，但二者與其余三組處理均表現(xiàn)為顯著差異，且三組處理間無(wú)差異；盛花期時(shí)，CK雖與N3B4無(wú)差異，但與其余三組均有差異，而N3B4與其余三組均無(wú)差異；盛鈴期時(shí)，五組處理均無(wú)差異。表4

表4 盛鈴期處理棉花冠層指數(shù)
Table 4 Cotton canopy index of boll stage

處理TreatmentCKN3B1N3B2N3B3N3B4LAI蕾期1.59±0.70aA2.26±0.21aA2.51±0.28aA2.37±0.19aA1.33±0.40aA盛花期1.78±0.55aA2.33±0.18aA2.52±0.21aA2.41±0.22aA1.39±0.34aA盛鈴期1.83±0.52aA2.41±0.19aA2.60±0.33aA2.49±0.25aA1.43±0.24aAMFIA蕾期20.90±3.14aA22.81±3.34aA24.66±6.67aA25.68±8.38aA28.34±2.83aA盛花期22.30±0.85aA26.64±2.36aA25.00±6.83aA26.16±5.64aA28.67±6.14aA盛鈴期23.50±5.72aA26.73±2.83aA25.50±1.94aA27.63±3.41aA29.58±3.64aATC蕾期0.36±0.09aB0.15±0.00aA0.19±0.00aA0.23±0.00aA0.27±0.05aB盛花期0.32±0.07aB0.14±0.01aA0.15±0.00aA0.21±0.00aA0.25±0.00aA盛鈴期0.28±0.11aB0.13±0.00aAB0.14±0.00aAB0.19±0.00aAB0.18±0.02aAT蕾期0.37±0.09aB0.14±0.03aA0.13±0.03aA0.16±0.03aA0.36±0.10aB盛花期0.33±0.07aB0.13±0.02aA0.13±0.03aA0.14±0.03aA0.34±0.10aAB盛鈴期0.29±0.11aA0.12±0.03aA0.11±0.03aA0.13±0.03aA0.28±0.07aAK蕾期0.93±0.01aA0.95±0.03aA0.93±0.03aA0.93±0.04aA0.93±0.02aA盛花期0.92±0.00aA0.94±0.01aA0.92±0.03aA0.92±0.02aA0.90±0.03aA盛鈴期0.91±0.02aA0.92±0.02aA0.91±0.01aA0.91±0.02aA0.89±0.02aA

2.4 盛鈴期棉花冠層特性對(duì)施氮策略的響應(yīng)

研究表明，蕾期處理的N1B4和盛鈴期處理的N3B2的LAI指數(shù)存在顯著差異，且N1B4下的LAI指數(shù)顯著低于N3B2下的LAI指數(shù)，說(shuō)明盛鈴期進(jìn)行施氮量調(diào)控，對(duì)LAI指數(shù)具有很好的調(diào)控作用；不管是蕾期、盛花期還是盛鈴期進(jìn)行施氮量調(diào)控，MFIA指數(shù)和K指數(shù)在各個(gè)處理間無(wú)顯著差異；對(duì)于TC指數(shù)，只有蕾期處理的N1B4最大，其余各個(gè)時(shí)期處理間在各個(gè)時(shí)期間均無(wú)差異，且蕾期處理的TC指數(shù)值均高于盛花期和盛鈴期；對(duì)于T指數(shù)，只有蕾期處理的N1B4最大，其余各個(gè)時(shí)期間均無(wú)顯著差異。圖1

圖1 不同處理下盛鈴期棉花冠層指數(shù)
Fig.1 Cotton canopy index under different treatments at boll stage

3 討 論

3.1 LAI的變化

有研究表明，適宜的農(nóng)業(yè)措施，可獲得較為理想的冠層結(jié)構(gòu)特征，達(dá)到高產(chǎn)[1-16]。葉面積是植物截獲光能的物質(zhì)載體，葉面積指數(shù)LAI是反映作物冠層結(jié)構(gòu)較好的指標(biāo)，在一定的范圍內(nèi)，棉花葉面積指數(shù)隨著生長(zhǎng)生育過(guò)程的推進(jìn)先增大后減小[1-3]，研究發(fā)現(xiàn)：蕾期、盛花期、盛鈴期三個(gè)時(shí)期追施氮肥，各個(gè)時(shí)期處理下的LAI均隨著棉花生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程的推進(jìn)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，但各個(gè)時(shí)期處理下的LAI隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后減小趨勢(shì)，與李志強(qiáng)等[1]研究一致，原因?yàn)槿魏我粋€(gè)時(shí)期增加施肥，雖然在盛花期前可以促進(jìn)葉面積指數(shù)的增加，但是過(guò)量施肥會(huì)導(dǎo)致棉花生長(zhǎng)中后期葉片相互遮擋，生長(zhǎng)郁閉度增加，通風(fēng)較差，植株較早衰老，葉片脫落，葉面積指數(shù)下降。研究還發(fā)現(xiàn)，盛鈴期追施氮肥，LAI指數(shù)明顯高于蕾期和盛花期追施氮肥的LAI指數(shù)，說(shuō)明盛花期追施氮肥可以有效增加棉花的葉面積指數(shù)LAI，結(jié)果2.4也很好的驗(yàn)證了這一點(diǎn)，即在盛鈴期N3B2處理下棉花葉面積指數(shù)LAI取得了最大值，為2.50。

3.2 MFIA、TC、T、K的變化

平均葉簇傾斜角是反映冠層結(jié)構(gòu)狀況的指標(biāo)之一，葉傾角為葉軸和水平面之間的夾角(0o≤a≤90o)，葉簇傾角愈大，葉片愈呈直立狀；葉簇傾角愈小，葉片愈呈水平狀。葉片較直立，冠層透光較好，可以增加作物群體光合速率[2]。有研究表明，冠層葉傾角一般情況下隨生育進(jìn)程推移而增加，隨施氮量增加葉傾角有減小的趨勢(shì)[4-8]，而研究發(fā)現(xiàn)，隨著棉花生育進(jìn)程的推進(jìn)，散射輻射透過(guò)系數(shù)MFIA逐漸增大，隨施氮量增加，葉傾角逐漸增大，與研究不一致。原因在于蕾期植株較小，葉面積較小,植株為了減少土壤蒸發(fā),葉片橫向生長(zhǎng)速度加快，隨著棉花生育進(jìn)程的推進(jìn)，植株長(zhǎng)大，葉面積增大，葉片繁茂蔭蔽,葉片之間互相重疊,棉株為了爭(zhēng)奪較大空間充分利用光照,葉傾角相對(duì)增大；

李志強(qiáng)等[1]研究發(fā)現(xiàn)：盛花期到吐絮期間，隨著棉花生育進(jìn)程的推進(jìn)，TC和T指數(shù)先增大后減小，研究發(fā)現(xiàn)：盛鈴期前隨著棉花生育進(jìn)程的推進(jìn)，TC和T指數(shù)呈減小趨勢(shì)，填補(bǔ)了該類研究中蕾期到盛花期TC和T指數(shù)變化趨勢(shì)的空白，原因?yàn)椋哼M(jìn)入盛花期，棉田完全封壟，散射輻射透過(guò)系數(shù)和直射輻射透過(guò)系數(shù)減小，冠層透光能力減弱；盛鈴期，隨著棉鈴數(shù)的增多，冠層透光能力較盛花期更弱。

消光系數(shù)(K)反映了群體結(jié)構(gòu)的透光性能，好的株型K值較小[17]。姚青青等[4]研究發(fā)現(xiàn)：K值在生育期均呈逐漸降低的趨勢(shì)，與研究發(fā)現(xiàn)一致，在蕾期、盛花期和盛鈴期各個(gè)時(shí)期處理下，均表現(xiàn)出隨著施氮量的增加，消光系數(shù)K逐漸減小，說(shuō)明適當(dāng)增施氮肥，有助于消光系數(shù)K的降低。

4 結(jié) 論

4.1 蕾期進(jìn)行施氮量調(diào)控，各處理下冠層特性指數(shù)表現(xiàn)為：LAI指數(shù)、MFIA指數(shù)和T指數(shù)均隨著施氮量的增加而增加，TC指數(shù)和K指數(shù)均隨著施氮量的增加進(jìn)而減小；因此，蕾期施肥有助于LAI指數(shù)、MFIA指數(shù)、T指數(shù)的增大和TC指數(shù)和K指數(shù)的減小。

4.2 盛花期進(jìn)行施氮量調(diào)控，各處理下冠層特性指數(shù)表現(xiàn)為：LAI指數(shù)和K指數(shù)隨著施氮量的增加呈先增加后減小趨勢(shì)，MFIA指數(shù)和T指數(shù)隨著施氮量的增加呈先減小后增加趨勢(shì)，TC指數(shù)隨著施氮量的增加呈先增加后趨于穩(wěn)定趨勢(shì)；因此，盛花期施肥，有助于LAI指數(shù)、MFIA指數(shù)、T指數(shù)的增大和TC指數(shù)和K指數(shù)的減小。

4.3 盛鈴期進(jìn)行施氮量調(diào)控，各處理下冠層特性指數(shù)表現(xiàn)為：隨著施氮量的增加，LAI指數(shù)先增加后減小，MFIA指數(shù)隨之增加，TC指數(shù)先增加后減小，T指數(shù)先減小后增加，K指數(shù)先增加后減小。

盛鈴期進(jìn)行施氮量調(diào)控，對(duì)LAI指數(shù)具有很好的調(diào)控作用；MFIA指數(shù)、K指數(shù)和T指數(shù)在蕾期、盛花期、盛鈴期差異不大；蕾期處理的TC指數(shù)值均高于盛花期和盛鈴期。

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EffectsofNitrogenApplicationRateonCanopyCharacteristicsofMachineHarvestingCottonunderDripIrrigationduringDifferentGrowthStages

CHEN Bao-yan1,2, MA Hong-hong2, NIU Xin-xiang2, MA Xing-wang2,YANG Tao2, ZHU Jing-rong3

(1.AgriculturalProductsQualityandSafetyTestingCenterofMidongDistrict,Urumqi830011,China;2.ResearchInstituteofSoil,FertilizerandAgriculturalWaterConservation,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences/KeyLaboratoryofNorthwestOasisAgriculturalEnvironment,MinistryofAgricultureofChina，Urumqi830091,China; 3.ResearchInstituteofQualityStandards&TestingTechnologyforAgro-products,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China)

ObjectiveThe project aims to improve the canopy structure and the yield and increase the quality of machine harvesting cotton by adjustin the strategy nitrogen application rate.MethodDifferent amounts of nitrogen fertilizer were applied at different growth periods based on the same basic fertilizer. Canopy characteristics of cotton was monitored with the CI-110 canopy instrument.ResultThe amount of nitrogen regulation in bud stage, LAI index, MFIA index and T index were increased with the increase of amount of nitrogen fertilizer, TC index and K index decreased with the increase of amount of nitrogen fertilizer; In flowering period, LAI index and K index first increased and then decreased with the increase of application amount of nitrogen, MFIA index and T index decreased first and then increased with the amount of nitrogen increased, TC index increased first and then tended to be s
Table with the increase of the amount of nitrogen; In full boll stage, with the increase of nitrogen, LAI index increased first and then decreased, and the MFIA index increased with it. What was more, TC index increased first and then decreased, T index decreased first and then increased, K index increased first and then decreased.ConclusionAt the full boll stage, nitrogen regulation has a good effect on regulating LAI index; The differences of MFIA index, K index and T index in the bud stage, flowering stage and full boll stage are not so great. The TC index value of bud stage treatment was higher than those of full flowering stage and full boll stage.

Machine harvesting cotton； growth stage; nitrogen application rate; drip irrigation under mulch; cotton canopy

Supported by: Special Program of Xinjiang Uygur Autonomous Region Key Research and Development Tasks "Integrated Management of Water and Cotton with Machine Picking Cotton and Its Product Development"(2016B01001-2-4)；The Key Research and Development Program of National Natural Science Foundation of China "Southern Xinjiang Cotton Fertilizer and Pesticide Reduction Efficiency Technology Integration and Demonstration"(2017YFD0201903)；NSFC "The SPAD Diagnosis Model Establishment and Regulation in Yield by Leaf Pattern of Fertilization under Film Drip Irrigation"( 41361067)

NIU Xin-xiang(1975-)，female，native place：Hunan，associate research fellow，MA，research field：crop water and fertilizer management，(E-mail) niuxinxiang@126.com

S562

A

1001-4330(2017)11-1990-09

2017-09-14

自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)任務(wù)專項(xiàng)“機(jī)采棉水肥一體化管理技術(shù)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)”(2016B01001-2-4)；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題3“新疆南部棉區(qū)棉花化肥農(nóng)藥減施增效技術(shù)集成與示范”(2017YFD0201903)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“膜下滴灌棉花葉齡施肥SPAD診斷模式的建立及其對(duì)產(chǎn)量調(diào)控”(41361067)

陳寶燕(1979-)，女，新疆人，農(nóng)藝師，碩士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)，(E-mail)2874519408@qq.com

牛新湘(1975-)，女，湖南人，副研究員，碩士，研究方向?yàn)樽魑锼使芾恚?E-mail)niuxinxiang@126.com