施氮對(duì)棉花生長發(fā)育、產(chǎn)量及棉田土壤養(yǎng)分的影響

中圖分類號(hào)：S512 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-4330（2025）05-1092-1

0 引言

【研究意義】新疆是我國重要的棉花產(chǎn)區(qū)，截至2022年底，新疆棉花種植面積與產(chǎn)量分別為249.69×10⁴hm² 和 539.1×10⁴t ，占全國棉花種植面積及總產(chǎn)量的 83.22% 和 90.19% ，單位面積產(chǎn)量為 2 158.95kg/hm² ，較全國平均水平高約166.65kg/hm² 。若過量追施氮肥會(huì)使得棉花的產(chǎn)量與肥料報(bào)酬遞減[1-2]，肥料利用率降低。同時(shí)，過量施氮?jiǎng)t衍生出土壤酸化、養(yǎng)分失衡、生物多樣性減少和水體富營養(yǎng)化等問題[3-4]。研究表明，合理施氮不僅能夠減少氮肥投入，還能提高增產(chǎn)潛力，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益最大化。明確科學(xué)合理的施氮量對(duì)提高棉花產(chǎn)量，指導(dǎo)生產(chǎn)有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】祝珍珍等研究表明，棉花在苗期干物質(zhì)積累緩慢，蕾期加快，從開花到結(jié)鈴盛期達(dá)到高峰，生長前期干物質(zhì)主要分配于根、莖和葉等營養(yǎng)器官，后期分配于蕾鈴等生殖器官。郭仁松等°研究表明，光合產(chǎn)物在開花期以前分配集中向莖、葉器官，花后蕾鈴器官分配較多，莖、葉輸送減少。李伶俐等研究表明，足量施氮可以提高棉花中期葉、蕾和花 + 鈴的干物質(zhì)積累，過量施氮?jiǎng)t會(huì)造成生殖器官干物質(zhì)分配比例降低，營養(yǎng)器官干物質(zhì)比例提高，不利于后期棉鈴的發(fā)育。代英男等研究表明，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，干物質(zhì)變化趨勢呈“S”型曲線，棉花的營養(yǎng)器官干物質(zhì)所占比重降低，生殖器官所占比重逐漸升高。湯明堯等研究表明，新疆棉花氮素利用率約為 25.53%～57.25% ，氮素利用效率同施氮量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。王海洋等[1研究表明，適量施氮有利于提高棉花產(chǎn)量，隨著施氮量的增加，棉花產(chǎn)量呈先上升后降低的趨勢。江蘇沿海地區(qū)中等肥力土壤條件下短季棉推薦施氮量為 225kg/hm² 時(shí)，籽棉產(chǎn)量最高?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】李春梅等[]研究表明，在新疆南疆阿拉爾地區(qū)推薦施氮量為270kg/hm² 時(shí)，可使棉花獲得高產(chǎn)并且減少收獲期土壤的養(yǎng)分殘留。需根據(jù)棉花在不同生育期的氮素需求以及干物質(zhì)的積累變化，研究不同氮梯度下對(duì)新疆南疆沙雅棉花干物質(zhì)積累與分配、產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過2年不同氮梯度試驗(yàn)，研究棉花生育期內(nèi)干物質(zhì)積累和分配的變化規(guī)律，施氮對(duì)棉花產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成的影響，以及收獲后棉田土壤養(yǎng)分變化，建立基于施氮量和產(chǎn)量的效應(yīng)函數(shù)，為新疆南疆棉田合理施用氮肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2021年和2022年分別在新疆阿克蘇地區(qū)沙雅縣海樓鎮(zhèn)的海樓村 （41^°28^′N，82^°71^′E） 和依干其村（ ?41^°26^′N，82^°73^′E? 進(jìn)行。供試棉花品種為新陸早66號(hào)和源棉11號(hào)。供試肥料為尿素（ N：46% ）磷酸一銨 （N-P₂O₅-K₂O_：12%- （204號(hào)60%-0% ）、重過磷酸鈣 ）、硫酸鉀（ K₂0：50% 。表1

表1供試土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)

Tab.1 Basicphysical and chemical propertiesof soil tested

棉花采用覆膜滴灌機(jī)采棉1膜6行模式，行距 （66+10+66+10+66+10）cm ，株距為10.5cm，理論株數(shù)為 25.4×10⁴ 株/ ?m² 。2021年5月20日播種，10月15日收獲；2022年4月13日播種，9月30日收獲。2021年和2022年試驗(yàn)分別于7月10日 ?7 月12日打頂。2年間棉花生育期用縮節(jié)胺化控4次，其他栽培管理措施同大田常規(guī)管理一致。

1.2 方法

1. 2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

共設(shè)5個(gè)氮水平：0、120、240、360和 480kg/ hm² （施純氮），分別用 N₀、N₁₂₀、N₂₄₀、N₃₆₀ 和 ΔN₄₈₀ 表示，各處理磷、鉀肥用量相同，2021年和2022年磷肥施人量均為 95kg/hm² ，鉀肥施入量分別為60和 65kg/hm² 。每個(gè)處理重復(fù)3次，共計(jì)15個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列，小區(qū)面積為 8×9=72m² 。氮肥以尿素在棉花生育期內(nèi)分6次按照 10：20：25：25 ：10：10比例隨水滴施，2021年于6月9日、6月25日7月5日、7月21日8月2日和8月13日施入；2022年于6月5日6月15日6月31日 ?7 月15日7月28日和8月22日。2021年和2022年 70% 的磷肥以重過磷酸鈣分別于4月8日和4月11日撒施，并于次日深耕整地基施， 30% 的磷肥以磷酸一銨在苗期分別于6月9日和6月5日隨水追施。2021年和2022年鉀肥分別以硫酸鉀分2次于蕾期6月25日 ?⁶ 月31日，鈴期7月21日、7月28日，各按 50% 比例隨水滴施。

1.2.2 測定指標(biāo)

1. 2.2. 1 棉花干物質(zhì)重

在棉花關(guān)鍵生育期內(nèi)，隨機(jī)選取每個(gè)小區(qū)長勢均一的代表性棉花3株（苗期取5株），剪取棉花地上部，依據(jù)器官分為莖、葉、蕾 + 花 + 殼、籽和絮， 105^°C 下殺青 30min 75^°C 下烘干 24h 至恒重，并稱重。

1. 2.2. 2 棉花產(chǎn)量

吐絮期在各小區(qū)內(nèi)調(diào)查 4.56m² 內(nèi)的棉花株數(shù)、結(jié)鈴數(shù)，分別摘取棉株上部、中部、下部棉桃共計(jì)50朵，稱重后測定單鈴重，計(jì)算棉花產(chǎn)量。

土壤養(yǎng)分測定：采用“S”型取樣法，分別在播前和收獲后多點(diǎn)采集試驗(yàn)地塊和試驗(yàn)小區(qū)內(nèi) 0～ 20cm 和 20～40cm 的土壤，自然風(fēng)干后過篩，測定土壤基本理化性狀。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，速效磷采用碳酸氫鈉浸提一流動(dòng)分析儀法，速效鉀采用醋酸銨浸提一火焰光度計(jì)法， pH 值采用電導(dǎo)法，電導(dǎo)率采用電位法，參照《土壤農(nóng)化分析》[13]方法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2013和 0rigin2022 制作圖表，SPSS26進(jìn)行方差分析，處理間多重比較采用Duncan法（ ?Plt;0.05） 。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮對(duì)棉花干物質(zhì)積累的影響

研究表明，2021年棉株地上部干物質(zhì)量在生育期內(nèi)整體呈上升趨勢。在播種后 19d 時(shí)不同施氮處理間干物質(zhì)積累量無顯著差異。35～77d區(qū)間內(nèi)，棉花干物質(zhì)積累量逐漸增大，在77d時(shí)N₁₂₀.N₂₄₀.N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的干物質(zhì)積累量處理間無顯著差異，較 N₀ 分別顯著提高 18.10% 、 18.63% ！17.93% 和 16.14% 。 77～122d 區(qū)間內(nèi)，干物質(zhì)積累量增速迅猛。103d時(shí) N₁₂₀，N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的干物質(zhì)積累量較 N₀ 分別顯著提高 17.73% ！35.11% （204號(hào) ，51.08% 和51. 10% ， N₄₈₀ 和 N₃₆₀ 間無顯著差異，但顯著高于 N₁₂₀ 和 N₂₄₀ 。122d時(shí) N₁₂₀ ！N₂₄₀.N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的干物質(zhì)積累量均較 ΔN₀ 呈顯著差異，分別提高 16.90% 、 45.45% 、 40.82% 和31.95% ，其中， N₂₄₀ 顯著高于 N₁₂₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ ，分別提高 34.35%.7.82% 和 19.83% 。

圖1 2021～2022 年棉株地上部干物質(zhì)生育期內(nèi)變化

Fig. 1 Changes of above - ground dry matter growth during 2O21 -2022 of cotton plan

2022年棉株地上部干物質(zhì)積累量整體呈先上升后降低的趨勢。播種后在36和53d時(shí)，不同施氮處理間干物質(zhì)積累量無顯著差異，在 53～ 93d區(qū)間內(nèi)，棉花地上部干物質(zhì)積累量整體增速較緩。93d時(shí) N₁₂₀.N₂₄₀.N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的干物質(zhì)積累量較 N₀ 均呈顯著差異，分別提高 12.47% 、22.22% 、25. 12% 和 25.07% ， N₂₄₀ 、 N₃₆₀ 和 ΔN₄₈₀ 間無顯著差異，但顯著高于 N₁₂₀ 。 93～131d 區(qū)間內(nèi)，干物質(zhì)積累量增速迅猛，131d時(shí)各個(gè)施氮處理的干物質(zhì)積累量達(dá)到了最高點(diǎn)， N₁₂₀，N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的干物質(zhì)積累量較 N₀ ，分別顯著提高16. 06%.36.21%.23.30% 和 28.05% ;其中， N₂₄₀ 較 N₁₂₀.N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 差異顯著，分別提高 24.01% 、16.83% 和11. 34% 。 158d 時(shí)各處理間干物質(zhì)積累量呈下降趨勢， N₁₂₀，N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的干物質(zhì)積累量較 N₀ 呈顯著差異，分別提高 12.78% 、33.52% ，22.98% 和 25.14% ： N₂₄₀ 顯著高于 N₁₂₀ ）N₃₆₀ 和 N₄₈₀ ，分別提高 23.78% 、 13.69% 和11. 19% N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 間無顯著差異，但顯著高于N₁₂₀ 。圖1

2.2施氮對(duì)棉化地上部十物質(zhì)分配的影啊

研究表明，2021年棉花苗期時(shí)，莖和葉分別占棉株干物質(zhì)總量的 32.66%～38.55% 和e ?1.45%～67.32% ， N₂₄₀ 和 N₄₈₀ 的莖的干物質(zhì)量較N₀ 分別顯著提高 23.33% 和 25.02% ： N₂₄₀，N₃₆₀ 和N₄₈₀ 葉的干物質(zhì)量均顯著高于 N₀ ，分別增加9. 66% .15.22% 和 29.75% 。蕾期時(shí)，莖、葉和蕾分別占干物質(zhì)總量的 45.49%～49.87% 、44.01%～50.33% 和 4.16%～6.12% ，莖的干物質(zhì)量較苗期占比平均提高 12.31% ！ N₄₈₀ 較 N₀ 顯著提高 16.42% ;葉的干物質(zhì)量較苗期占比平均降低 17.19% ，其中 N₂₄₀ 和 ΔN₃₆₀ 均顯著高于 N₀ ，分別提高 13.71% 和 22.39% ： N₄₈₀ 蕾的干物質(zhì)量較 ΔN₀ 顯著提高 32.65% ?；ㄆ跁r(shí)，莖、葉和蕾 + 花分別占干物質(zhì)總量的 44.99%～46.37% ） 40.08% ～44.57% 和 9.89%～14.17% 。莖和葉的干物質(zhì)量較蕾期占比分別平均降低 2.11% 和 4.61% ，N₁₂₀.N₂₄₀.N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的莖和葉的干物質(zhì)量較 ΔN₀ 均顯著提高，分別增加 15.12% 、 18.74% 、 19.03% ！19.24% 和 11.27%9.51%16.01%15.23% ；生殖器官花 + 蕾的干物質(zhì)量較蕾期占比平均提高（20號(hào) 11.61% ，其中 N₁₂₀，N₂₄₀，N₃₆₀ 和 ΔN₄₈₀ 均顯著高于N₀ ，分別增加 37.57% 、 43.17% 、 19.46% 和23.98% 。鈴期時(shí)，莖、葉、生殖器官分別占干物質(zhì)總量的 40.38%～47.59% .26.17%～31.84% 和22.58%～28.30% ，莖和葉的干物質(zhì)量較花期占比分別平均降低 1.41% 和 13.13% ， N₁₂₀，N₂₄₀ N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的莖和葉的干物質(zhì)量較 N₀ 差異顯著，分別提高 29.51% 、41. 89% 、55. 18% .54.39% 和11.27%.9.51%.16.01%.15.23% 。生殖器官的干物質(zhì)量較花期占比平均提高 7.97% ，其中殼、籽和絮分別占干物質(zhì)總量的 15.71%～20.89% 、3.86%～8.50% 和 1.72%～3.48% ， N₂₄₀，N₃₆₀ 和N₄₈₀ 的殼、籽、絮的干物質(zhì)量均較 N₀ 差異顯著，其中殼分別增加 48.77%.57.53% 和 57.72% ;籽分別增加 10.28% 、13. 49% 和 63.51% ;絮分別增加26. 00% ！ 25.48% 和 68.99% 。吐絮期時(shí)，莖、葉和生殖器官分別占干物質(zhì)總量的 37.20% ～44.83% 、 19.98%～ 23.88% 和 34.66% ～42.82% ，莖和葉的干物質(zhì)量較鈴期占比分別平均降低 2.97% 和 8.42% ， N₄₈₀，N₃₆₀ 和 N₂₄₀ 的莖的干物質(zhì)量較 N₀ 呈顯著差異，分別提高 18.00% ！37.02% 和 35.44% ： N₁₂₀?N₂₄₀?N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的葉的干物質(zhì)量較 N₀ 分別顯著提高 19.24%.53.14% ！39.79% 和 30.12% ;生殖器官的干物質(zhì)量較鈴期占比平均提高 12.26% ，其中殼、籽和絮的干物質(zhì)分別占干物質(zhì)總量的 14.81%～18.68% ！12.41%～15.50% 和 7.05%～8.81% ，殼的干物質(zhì)量較鈴期占比平均降低 0.84% ，其中 N₂₄₀ ！N₃₆₀，N₄₈₀ 和 N₁₂₀ 均顯著高于 N₀ ，分別增加53.07%.53.03%.45.53% 和 29.51% ，籽和絮的干物質(zhì)量較吐絮期占比分別平均提高 7.89% 和5.21% ， N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的籽和絮的干物質(zhì)量較N₀ 均呈顯著差異，分別提高 45.17% 、 43.22% ！45.25% 和 47.58%.38.18%.43.06% 。圖2

2022 年棉花苗期，莖和葉分別占干物質(zhì)總重的 36.68%～37.98% 和 62.02%～62.61% ，莖和葉的干物質(zhì)量中 N₁₂₀，N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 較 N₀ 均顯著提高，分別增加 4.75%9.31%8.75%.7.83% 和 5.87%13.06%9.08%6.60% 。蕾期時(shí)，莖、葉和蕾分別占干物質(zhì)總量的 34.39%～37.17% ！52.63%～57.16% 和 8.25%～11.25% ，莖和葉的干物質(zhì)量較苗期占比分別平均降低 1.65% 和8.03% ， N₂₄₀、N₃₆₀、N₄₈₀ 的莖的干物質(zhì)量較 N₀ 分別顯著提高 8.51% ） .17.76% 和 13.08% 5 N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的葉的干物質(zhì)量較 N₀ 分別顯著提高 13.09% 和16. 13% ， N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的蕾的干物質(zhì)量均高于N₀ ，分別增加 30.77%.27.67% 和 39.69% ?；ㄆ跁r(shí)，莖、葉和花 + 蕾依次占干物質(zhì)總量的 25.85% ～29.18%.27.16%～32.63% 和 35.75% ～39.62% ，莖和葉的干物質(zhì)量較蕾期占比分別平均降低 8.09% 和 24.31% N₁₂₀.N₂₄₀.N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的莖干物質(zhì)量較 N₀ 分別顯著提高 16.09% .29.84% 、30.37% 和 29.47% ： N₂₄₀，N₃₆₀ 和 ΔN₄₈₀ 的葉干物質(zhì)量較 N₀ ，分別顯著提高 26.39% / 31.67% 和28.85% ；花 + 蕾的干物質(zhì)量較蕾期占比平均提高31.15% ，其中 N₁₂₀.N₃₆₀ 和 ΔN₄₈₀ 顯著高于 N₀ ，分別增加 15.55% 9. 86% 和 15.84% 。鈴期時(shí)，莖、葉和生殖器官依次占干物質(zhì)總量的 17.43% ～18.82% 、 16.87% ～ 20.91% 和 60.58% ～65.70% ，莖和葉的干物質(zhì)量較花期占比分別平均降低 9.53% 和11. 48% ， N₁₂₀?N₂₄₀?N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的莖的干物質(zhì)量較 ΔN₀ 分別顯著提高 15.59% ！32.27%.25.30% 和 26.18% ， N₂₄₀ 、 N₃₆₀ 和 ΔN₄₈₀ 的葉的干物質(zhì)量較 N₀ 差異顯著，分別提高 20.92% 、19.15% 和 17.91% 。生殖器官的干物質(zhì)量較花期占比平均提高 22.26% ，其中，殼、籽和絮依次占干物質(zhì)總量的 15.69%～18.40% .25.97% ～28.02% 和 16.46%～21.72% ， N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的殼干物質(zhì)量均顯著高于 ΔN₀ ，分別增加 45.56% 735.22% 和 37.86%;N₁₂₀?N₂₄₀?N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的籽和絮的干物質(zhì)量較 N₀ 均差異顯著，分別增加18.20% 、 40.88% ） 26.06% 、 30.39% 和 27.73% ！37.47%.12.71%.27.39% 。吐絮期時(shí)，莖、葉和生殖器官依次占干物質(zhì)總量的 20.29% ～23.29% 、 14.71% ～ 19.50% 和 57.22% ～65.00% 。莖的干物質(zhì)量較鈴期占比平均提高3.52% ， N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 較 N₀ 分別顯著提高24.67% 20.34% 和 19.33% ，葉的干物質(zhì)量較鈴期占比平均降低 1.63% ， IN₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 均高于N₀ ，分別增加 14.13% 、 13.01% 和11. 49% ；生殖器官的干物質(zhì)量較鈴期占比降低 1.88% ，其中，殼、籽和絮分別占干物質(zhì)總量的 19.42% ～21. 30% 、 21.10% ～ 27.09% 和 15.82% ～18.48% ，殼的干物質(zhì)量較鈴期占比提高 2.83% ，其中 N₁₂₀.N₂₄₀.N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 較 N₀ 差異顯著，分別增加 12.26%.31.40%.27.51% 和 23.94% ，籽和絮的干物質(zhì)量較鈴期占比分別平均降低 2.46% 和2.25% . N₁₂₀，N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的籽和絮的干物質(zhì)量均顯著高于 N₀ ，分別增加 24.29% 、 48.89% ！32.05% ，39.41% 和 19.63% ） 43.81% ，22.82% ！31.39% 。

棉花生育期內(nèi)干物質(zhì)的分配中，施氮處理的干物質(zhì)積累量在各個(gè)器官上均顯著高于不施氮處理，干物質(zhì)的分配占比則由營養(yǎng)器官逐漸向生殖器官轉(zhuǎn)運(yùn)。苗期時(shí)干物質(zhì)占比中葉 gt; 莖，占比平均高約 26.47% 。蕾期時(shí)，營養(yǎng)器官中莖和葉的干物質(zhì)占比整體上較苗期呈逐漸降低的趨勢；生殖器官逐漸發(fā)育，其干物質(zhì)占比約為 6.12% ～11. 25% ?；ㄆ跁r(shí)，莖和葉的干物質(zhì)占比兩者間差別不大，差幅為 1.80%～3.45% ；生殖器官的干物質(zhì)積累量發(fā)育較快，較蕾期相比上升幅度在11.61%～31.15% 。鈴期時(shí)，營養(yǎng)器官的干物質(zhì)占比下降，生殖器官的干物質(zhì)占比上升，上升幅度約為 12.26%～22.26% 。吐絮期時(shí)，營養(yǎng)器官中的干物質(zhì)占比逐漸降低，降幅范圍在 1.63% ～3.84% ;生殖器官的干物質(zhì)占比達(dá)到最大值，約占42.82%～65.00% 。圖2

2.3 施氮對(duì)棉花產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響

研究表明，2年間施氮在整體上顯著增加了棉花單株鈴數(shù)、單鈴重，從而提高了棉花產(chǎn)量。2021年， N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的單株鈴數(shù)均顯著高于N₀ ，分別提高 16.82% .14.62% 和 13.80% N₁₂₀ 和N₂₄₀ 的單鈴重較 N₀ 差異顯著，分別提高 4.54% 和7.94% ；施氮處理的 N₁₂₀，N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 的籽棉產(chǎn)量均顯著高于 N₀ 處理，分別增加 11.01% ！23.27% .19.65% 和 19.72% 。

2022年，施氮處理 N₁₂₀.N₂₄₀.N₃₆₀ 和 ΔN₄₈₀ 的棉花單株鈴數(shù)、單鈴重和籽棉產(chǎn)量均顯著高于 ΔN₀ 其中單株鈴數(shù)分別增加 13.00% 、 19.08% 、16.37% 和 15.93% ，單鈴重分別提高 4.40% ？15.70% 、9. 13% 和 9.30% ，籽棉產(chǎn)量分別增加16.73% 、31. 70% （2 ，23.93% 和 23.77% 。表2

表2 不同施氮量下棉花產(chǎn)量構(gòu)成因子的變化

Tab.2Effects of different nitrogen application rates on cotton yield components

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（ Plt;0.05 0Notes：differentlowercase lettersindicate significantdifferencesbetween treatments（ ?Plt;0.05 ）

2.4最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和最佳施肥量

研究表明，2021年和2022年棉花產(chǎn)量隨著施氮量增加，呈先上升后趨于平緩的趨勢。圖3

2021年：

（1）y=3 922x+3807.33 （ 0

（2）y=4812.67 （ xgt;256.33 ）

R²=0.908

2022年：

（3）y=7.053x+4216.00（0

（4）y=5746.89（xgt;217.20）

式中， x 為施氮量， y 為籽棉產(chǎn)量。2021年當(dāng)施氮量在 0～256.33kg/hm² 時(shí)，棉花產(chǎn)量滿足（1）式；當(dāng)施氮量 gt;256.33kg/hm² 時(shí)，棉花產(chǎn)量滿足（2）式。2022年當(dāng)施氮量在 0～217.20kg/hm² 時(shí)，棉花產(chǎn)量滿足（3）式；當(dāng)施氮量 gt;217.20kg/ hm² 時(shí)，棉花產(chǎn)量滿足（4）式。2021年和2022年棉花最佳施氮量分別為256.33和 217.20kg hm² ，所對(duì)應(yīng)的棉花最高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別為4813和5747kg/hm² 。圖3

圖3 棉花氮肥效應(yīng)模型

Fig.3Nitrogen fertilizer effect model of cotton

2.5 施氮對(duì)棉田土壤養(yǎng)分的影響

研究表明，收獲后土壤堿解氮在同一土層中均隨施氮量增加而增大。2021 年 0～20cm 土層，N₁₂₀.N₂₄₀.N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 土壤堿解氮均顯著高于 N₀ ，分別提高 22.09%.45.27%.47.23% 和 49.40% ，20～40cm 土層中 N₁₂₀，N₂₄₀ ） N₃₆₀ 和 ΔN₄₈₀ 的堿解氮分別較 N₀ 增加 12.34%.39.20%.42.54% 和45.57% 。2022年 0～20cm 土層堿解氮， N₁₂₀ 、N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 較 N₀ 分別顯著提高 18.96% 、30.11% （204號(hào) ，33.55% 和 36.45% ， 20～40cm 土層堿解氮， N₁₂₀，N₂₄₀，N₃₆₀ 和 N₄₈₀ 顯著高于 N₀ ，分別增加14. 16% 、25. 14% （20 .27.07% 和 30.34% 。

2021年和2022年，在 0～20cm 和 20～40cm 土層，不同施氮處理的土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀 ?pH 值和電導(dǎo)率均無顯著差異，但 0～20cm 耕層土壤養(yǎng)分含量均高于 20～40cm 土層。表3

表3 不同施氮量下棉田土壤養(yǎng)分的變化

Tab.3 Changes of different nitrogen application rates on soil nutrient changes in cotton fields

3討論

3.12021年和2022年隨著施氮量的增加，棉花干物質(zhì)量整體呈先上升后降低的趨勢。隨著生育期的推進(jìn)，吐絮期時(shí)，不施氮、低氮和過高施氮均影響著干物質(zhì)的積累。寧松瑞等[14]研究表明棉花生育期內(nèi)地上干物質(zhì)積累呈先增后降、葉分配指數(shù)呈先增后降、莖分配指數(shù)呈下降趨勢、蕾鈴分配指數(shù)呈增加的趨勢，與試驗(yàn)研究結(jié)果類似。試驗(yàn)結(jié)果表明，吐絮期時(shí) N₂₄₀ 處理下干物質(zhì)積累量的結(jié)果最大，適量施氮有利于棉花干物質(zhì)的積累和分配。生育期內(nèi)棉花營養(yǎng)器官的干物質(zhì)分配占比由苗期向吐絮期呈逐漸降低的趨勢，生殖器官干物質(zhì)占比則從蕾期開始逐漸增大至吐絮期達(dá)到最大值。其中，2021年棉花莖干物質(zhì)占比由苗期的 35.51% 增大到吐絮期的 40.46% ，增大了4.95% ;葉的干物質(zhì)占比由苗期的 64.49% 降低至吐絮期的 21.13% ，整體上營養(yǎng)器官占比由苗期的 100% ，降低至吐絮期的 61.59% ;生殖器官占比則由蕾期的 4.88% ，增大到吐絮期的38.40% 。2022年莖和葉的干物質(zhì)占比分別由苗期的 37.46% 和 62.54% ，降低至吐絮期的21.71% 和 17.08% ，生殖器官占比則由蕾期的9.68% 增大至吐絮期的 61.20% 。在生育后期，中高氮處理對(duì)棉花干物質(zhì)分配和積累要顯著高于不施氮和低氮處理，不施氮和施氮不足均制約著棉花光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運(yùn)和分配。

3.2楊媚等[15]研究表明，施氮可調(diào)節(jié)棉花產(chǎn)量的形成，氮素水平過低或者過高均會(huì)影響棉花產(chǎn)量，該結(jié)論同試驗(yàn)研究結(jié)果一致。庫潤祥[等研究表明哈密地區(qū)氮肥用量在 N₂₇₀～N₃₆₀kg/hm² 時(shí)，可以得到最高籽棉產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。蒲勝海等7研究表明，確立合理施氮量可以促進(jìn)棉花發(fā)育進(jìn)程，為植物的生殖生長奠定基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)棉花高產(chǎn)高效。棉花產(chǎn)量構(gòu)成因子中，施氮可顯著提高提高棉花的單鈴重、單株鈴數(shù)，從而提高棉花產(chǎn)量。其中 N₂₄₀ 較不施氮處理在2021和2022年產(chǎn)量分別提高 23.27% 和 31.70% ，當(dāng)施氮量在360～480kg/hm² 時(shí)，產(chǎn)量增長趨于穩(wěn)定，隨著施氮量的增加，施氮對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)度逐漸降低。在2021年和2022年沙雅縣海樓鎮(zhèn)供試土壤最佳施氮量分別為256和 217kg/hm² ，同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥（ 386.43kg/hm² ）相比氮肥施用量分別減少130和 115kg/hm² ，所獲得的棉花產(chǎn)量分別為4813和 5747kg/hm² ，高于常規(guī)產(chǎn)量（4200和5700kg/hm² ）。

3.3李春梅等[11]研究表明棉田土壤養(yǎng)分隨土層加深而減少，施氮可增加土壤堿解氮的含量，與試驗(yàn)研究結(jié)果相一致。不施氮會(huì)降低土壤的基礎(chǔ)養(yǎng)分含量。楊寶平等[18研究表明，收獲期土壤堿解氮、速效磷和速效鉀在 20～40cm 的養(yǎng)分含量均低于 0～20cm 。同時(shí)，堿解氮含量隨著施氮量的增加在不同土層中均呈逐漸上升的趨勢，但在同一土層內(nèi)，土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀、 pH 值和電導(dǎo)率均無顯著差異。

4結(jié)論

4.1施氮對(duì)棉花地上部干物質(zhì)的積累量在生育期內(nèi)整體呈先上升后降低的趨勢，隨著生育期的推進(jìn)，不施氮和低氮處理均影響著棉花生長發(fā)育，其中， N₂₄₀ 處理下棉花吐絮期干物質(zhì)積累量顯著高于其他施氮處理。在干物質(zhì)分配中，隨著生育期的推進(jìn)，營養(yǎng)器官的干物質(zhì)比重逐漸降低，生殖器官的干物質(zhì)比重逐漸上升，不施氮和施氮不足均影響著棉花各個(gè)營養(yǎng)器官的干物質(zhì)占比。增施氮肥可促進(jìn)棉花的生殖和營養(yǎng)生長，隨著施氮量的增加，生育后期營養(yǎng)器官的干物質(zhì)占比趨于穩(wěn)定。同其他施氮處理相比，在吐絮期時(shí) N₂₄₀ 處理下棉花干物質(zhì)的積累最大。

4.2施氮能顯著提高棉花的單株鈴數(shù)、單鈴重和產(chǎn)量。其中， N₂₄₀ 處理產(chǎn)量最高，在2021和2022年分別較不施氮處理增產(chǎn) 23.26% 和31.70% 。供試土壤在2021和2022年合理施氮量分別為256和 217kg/hm² ，對(duì)應(yīng)棉花產(chǎn)量分別為4 813和 5747kg/hm² 。

4.3增施氮肥可顯著提高收獲后土壤堿解氮含量，同一土層中，不同處理收獲后土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀、 Φ_?pH 值和電導(dǎo)率無顯著差異，但是，0～20cm 土層養(yǎng)分含量均高于 20～40cm 土層。

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Effects of different nitrogen application rates on growth， development and yield composition of cotton

CHEN Chuangzhou1 ， ZHANG Υ_an^2，3 ，Halihash Yibati23，SHE Lingyi1，F(xiàn)AN Linxin1， ZHANG You1 （1. College of Resources and Environment， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 83oo52， China; 2. Institute of Agricultural Resources and Environment， Xinjiang Uyghur Autonomous Rogion Academy of Agricultural Sciences，Urumqi 830091，China; 3. Key Laboratory of Desert Oasis Crop Physiological Ecology and Tillage，Ministry of Agriculture and Rural Areas， Urumqi 83OO91，China）

Abstract：【Objective】 The effcts of diffrent nitrogen application rates on cottn growth，yield and soil nutrients in cotton fields were studied in order to provide theoretical basis for scientific and rational nitrogen application of cotton.【Methods】 Nitrogen gradient tests of O（N。），120（ N₁₂₀ ），240（ N₂₄₀ ），360（ N₃₆₀ ） and 480（ N₄₈₀ ） kg/hm² were conducted in Hailou Town，Shaya County，Aksu Prefecture，Xinjiang in 2O21 and 2022.Coton plant samples were collected at seedling stage，bud stage，flowering stage，boll stage and batting stage，and were divided into stem，leaf，bud + flower + shell，batting and seed according to organ tissue， and the dry matter quality and yield were determined. After harvesting cotton， 0-20 cm and 20-40 cm soil were colected in each plot，and soil organic mater，alkali-hydrolable nitrogen，available phosphorus，available potassium，pH and electrical conductivity were measured.【Results】During the growing period of cotton，dry matter accumulation increased at first and then decreased. Among them， N₂₄₀ treated the largest amount of dry matter accumulation， 16，696kg/hm² in 2021 and 12，167kg/hm² in 2022. With the progress of growth stage，the proportion of dry matter in vegetative organs of coton graduallydecreased，and the proportion of dry mater in stems decreased from 35.50% in seedling stage to 31. 10% in flopping stage. The proportion of dry matter in leaves decreased from 63.51% in seedling stage to 19.11% in batting stage. The proportion of dry matter in reproductive organs increased gradually from 7.82% in bud stage to 42.55% in floc stage.Nitrogen application can significantly improve coton boll weight per plant，boll number per plant and yield，andcotton yield conforms to the fertilizer effect function relationshipof linear addition platform with the increase of nitrogen application rate. Among them，cotton yield under N₂₄₀ treatment is the highest，which will be 4，960kg/hm² in 2021 and 6，172kg/hm² in 2022，respectively. Compared with N₀ treatment，the yield increased by 23.26% and 31.70% ，respectively. Nitrogen application in the same soil layer had no significant effects on organic matter，available phosphorus，available potassium，electrical conductivity and pH value of coton field，but had significant effects on alkali-hydrolyzednitrogen.With the increase of nitrogenapplication，alkali -hydrolyzed nitrogen also increased，and the soil nutrient in _0-20cm was higher than that in 20 -40cm .【Conclusion】 Based on the changes of dry matter accumulation and distribution of cottn during the growth period，combined with the efects of nitrogen application on yield and component factors，and the changes of soil nutrients in cotton fieldafter harvest，according to the cottn fertilizer effctmodel，therecommended nitrogen application amount of soil tested in 2021 and 2022 is 256 and 217kg/hm² ，respectively.

Keywords：nitrogen application，cotton，dry matter，yield，soil nutrient