施氮量对长江流域滨海盐土棉花氮素吸收利用的影响

邹芳刚， 郭文琦， 王友华， 赵文青， 周治国*

(1南京农业大学, 农业部作物生理生态与生产管理重点实验室，南京 210095; 2江苏省种子管理站，江苏南京 210036)

施氮量对长江流域滨海盐土棉花氮素吸收利用的影响

邹芳刚1,2， 郭文琦1， 王友华1， 赵文青1， 周治国1*

(1南京农业大学, 农业部作物生理生态与生产管理重点实验室，南京 210095; 2江苏省种子管理站，江苏南京 210036)

【目的】长江流域下游棉区棉花种植逐渐向沿海地区集中，但该地区棉花生产中氮肥运筹不合理问题突出，本研究旨在揭示长江流域滨海盐土棉花氮素吸收利用对施氮量的响应特征，以期为该区棉花的合理氮肥运筹提供理论依据。【方法】2010年和2012年在江苏省大丰市稻麦原种场(33.2°N，120.5°E)滨海盐土棉田，以湘杂棉8号棉花品种为材料，设置施氮(N)量0、150、300、375、450、600 kg/hm2试验，研究了长江流域下游滨海盐土条件下，施氮量对棉花产量、不同空间部位生物量和氮素累积分配特征以及氮素利用的影响。【结果】随施氮量的增加，棉花皮棉产量和氮肥表观利用率均呈先升高后降低的趋势，并在301～374 kg/hm2施氮量范围内，皮棉产量和氮素表观利用率达到最高，氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮素生产效率则随施氮量的增加呈降低趋势。施氮量通过调控棉花不同果枝部位氮含量和氮累积量的动态特征影响氮素和生物量的累积转运，进而影响棉花产量。适宜施氮量(301～374 kg/hm2)下，棉株各部位氮素含量和氮素累积动态特征参数比较协调，有利于光合产物向生殖器官的转运，进而提高产量；过量施氮增加了棉株各部位氮素含量，棉株下部氮素累积速率加快，氮素快速累积期持续时间延长，棉株中部氮素快速累积期持续时间延长，棉株中下部的光合产物以及氮素向生殖器官的分配减少，吐絮期氮素的吸收比例和累积量增大，产量降低；施氮不足则降低了棉株各部位氮含量，加快了各部位氮素含量的降低，减少了氮素累积量，降低了棉株生物量和皮棉产量。【结论】在长江流域滨海盐土地区，棉花生产的推荐施氮量为301～374 kg/hm2，该施氮量下棉花产量和氮肥表观利用率相对较高。超过该适宜施氮量，棉花产量降低归因于棉株中下部光合产物和氮素向生殖器官的转运受到抑制，并且增加了生育后期氮素的吸收比例和累积量，棉花贪青晚熟。低于该施氮量则由于氮素供应不足，氮累积量和生物量减少，导致产量降低。

棉花； 滨海盐土； 施氮量； 氮素吸收利用

氮素是棉花优质高产的主要调控措施[1-3]。沿海棉区由于受土壤盐分的影响，棉花对养分的吸收利用受到不同程度抑制，肥料的增产效用也与正常土壤存在较大差异[4-5]，由于长江流域沿海棉区土壤质地相对较差，保肥保水能力低，氮素流失严重。长期以来，棉农倾向于增加施肥量以获得高产，长江流域滨海盐土地区棉花生产中氮肥施用量高达450 kg/hm2左右，远高于长江流域下游棉区推荐施氮量，氮肥浪费严重。目前，有关盐碱棉田棉花的养分吸收利用规律，盐胁迫下氮素对棉花生长发育和产量的影响[6-11]，以及不同生态环境和种植模式条件下施氮量对棉花生长发育的影响及氮素吸收利用规律等方面已有较多研究[12-17]。

本研究基于长江流域滨海盐土条件，设置不同施氮水平，研究施氮量对长江流域滨海盐土棉花氮素吸收利用的影响，以期为棉花的合理氮肥运筹提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2010年和2012年在江苏省大丰市稻麦原种场(33.2°N，120.5°E)滨海盐土进行，供试土壤质地为潮盐土、沙性轻壤，2010和2012年0—20 cm土壤pH为7.9和7.8，土壤含盐量为0.29%和0.26%，有机质含量17.9 g/kg和18.3 g/kg，全氮含量1.02 g/kg和1.09 g/kg，速效氮含量 61.5 mg/kg和60.2 mg/kg，速效磷含量 42.5 mg/kg和43.3 mg/kg，速效钾含量180.0 mg/kg和182.4 mg/kg。棉花品种为湘杂棉8号，4月5日播种育苗，5月20日移栽，8月10日左右打顶。

施氮量设6个水平: N 0、150、300、375、450、600 kg/hm2，重复4次，随机区组排列。所用氮肥为尿素，其中基肥(或移栽肥)占30%，初花肥占40%、盛花肥占30%。P2O5和K2O用量分别为150和225 kg/hm2，全部作基肥(或移栽肥)。小区面积为80 m2，行距1 m，株距为0.40 m，密度约24900 plant/hm2。

1.2 样品测定

分别于初花后1、15、30、45、60、75、90 d在每小区取生长发育一致的棉株5株，按棉株下(1～5果枝)、中(6～10果枝)、上(11+)三个部位分开，然后再将器官按主茎+果枝、叶片、蕾花铃分开， 105℃杀青30 min后，70℃烘至恒重，测定其生物量。样品粉碎后用凯氏定氮法测定各部位器官的全氮含量，再根据各器官的干物质重计算棉花单株氮素累积量。成熟期按小区测定理论产量。

1.3 棉花氮素累积特征值的计算方法

棉株氮素累积量的增长符合Logistic曲线，其基本模型为: W=Wm/(1+aebt)，分别对模型求1阶、2阶和3阶导数，可得相应生长曲线的最大相对生长速率(Vm)及其出现时间(tm)，快速累积期持续时间(T)等特征参数。

1.4 生物量和氮生殖器官分配系数的计算方法

棉株不同部位蕾花铃生物量分配系数=棉株不同部位蕾花铃生物量/不同部位总生物量

棉株不同部位蕾花铃氮分配系数=棉株不同部位蕾花铃氮累积量/不同部位氮总累积量

1.5 棉花氮肥利用率的计算方法

氮肥表观利用率(NARE, %)=(施氮区棉株吸氮量-不施氮区棉株吸氮量)/施氮量×100

氮肥农学利用率(NAE, kg/kg)=(施氮区皮棉产量-不施氮区皮棉产量)/施氮量

氮肥偏生产力(NPP, kg/kg)=施氮区单位面积产量/单位面积施氮量

氮素生产效率(NPE, kg/kg)=单位面积皮棉产量/成熟期单位面积棉株吸氮量

1.6 统计分析方法

采用Excel软件进行数据处理和作图，用SPSS11.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 施氮量对棉花产量的效应分析

由图1可见，随施氮量的增加，皮棉产量呈先上升后下降的趋势。2010和2012年实际皮棉产量分别在375和300 kg/hm2时达到最大，但两年试验中300～450和300～375 kg/hm2皮棉产量差异并不显著。皮棉产量对施氮量的响应可用二次曲线进行拟合(图1)，对拟合方程求导得到皮棉边际产量变化曲线，即每公顷每增加1 kg施氮量所增加的皮棉产量，其边际产量分别在398 kg/hm2(2010)和374 kg/hm2(2012)时降低为零。

2.2 施氮量对棉株生物量累积和分配的影响

由表1可见，施氮量低于375 kg/hm2(2010)和300 kg/hm2(2012)时棉株各部位生物量随施氮量的增加显著升高；高于该施氮量时，则随施氮量的增加差异不显著。各部位生殖器官生物量随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势，中部和下部以375 kg/hm2(2010)和300 kg/hm2(2012)施氮量最高，上部则以450 kg/hm2施氮量最高，达到峰值后随施氮量的增加下部和中部生殖器官生物量显著降低，但上部降低不显著。生殖器官生物量分配系数棉株下部表现为随施氮量的增加而降低；棉株中部则呈先升高后降低的趋势，并以375 kg/hm2(2010)和300 kg/hm2(2012)施氮量最高；对于棉株上部，在施氮量低于300 kg/hm2时，随施氮量的增加而增大，而施氮量超过300 kg/hm2时，施氮量间差异不显著。

2.3 施氮量对棉株氮素累积和分配的影响

注(Note): 同一列中标以不同字母的值表示在0.05水平上差异显著Values followed by different letters within the same column are significantly different at the 0.05 probability level; L—下部(1～5果枝)1-5th fruiting branches；M—中部(6～10果枝)6-10th fruiting branches;U—上部(11+果枝)11th + fruiting branches; TP—整株Whole plant.

注(Note): 同列数据后不同字母表示在0.05水平上差异显著Values followed by different letters within the same column are significantly different at the 0.05 probability level; L—下部(1～5果枝)1-5th fruiting branches；M—中部(6～10果枝)6-10th fruiting branches; U—上部(11+果枝)11th + fruiting branches; TP—整株Whole plant.

由表2可见，随施氮量的增加，棉株各部位氮素累积量呈先升高后降低的趋势，施氮量低于375 kg/hm2时，随施氮量的增加氮素累积量显著升高，高于该施氮量时各部位氮素累积量不同施氮水平间差异不显著。对于生殖器官，棉株下部和中部氮累积量随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势，并以375 kg/hm2施氮量最高，上部则随施氮量的升高而增加，但高于450 kg/hm2施氮量时，氮累积量增加不显著。生殖器官氮分配系数在棉株下部表现为随施氮量的增加而降低；中部呈先升高后降低的趋势，并以300 kg/hm2(2012)施氮量最高；上部则在施氮量低于300 kg/hm2时显著降低，而高于300 kg/hm2时，施氮量间差异不显著。

2.4 施氮量对棉株不同部位氮含量动态的影响

由图2可见，不同施氮量下棉株各部位的氮浓度均随生育进程的推进呈降低趋势，随施氮量的增加各部位氮浓度增加，而各部位在同一时期的氮含量以上部最高、中部次之、下部最低。回归分析显示，不同部位氮浓度随时间的下降趋势均可用负指数函数方程(y = ae-bx) 很好地拟合(表3)。随施氮量的增加，棉株及其各部位方程a值(初始值)增大，即氮浓度增大；施氮量对方程b 值(下降速率) 的影响棉株中部和上部表现为随施氮量的增加呈降低的趋势，下部则表现为先降低后升高的趋势。

2.5 施氮量对棉株不同部位氮素累积动态的影响

随着生育进程的推进，棉株各部位氮累积量逐渐增加，符合Logistic 生长曲线(图3)。表4表明，下部氮素最大累积速率以N 375 kg/hm2处理最高，中部以N 450 kg/hm2处理最高，上部则随施氮量的增加而增加；氮素最大累积速率分别出现在初花后36.2～40.6 d(棉株)、14.3～29.0 d(下部)、19.4～34.9 d(中部)和43.6～46.3 d(上部)，下部氮素最大累积速率出现时间以N 375 kg/hm2处理最迟，中部和上部则随施氮量的增加出现推迟；氮素快速累积期持续时间分别为34.2～38.4 d(棉株)、42.5～49.2 d(下部)、35.4～40.9 d(中部)和23.0～26.2 d(上部)，下部氮素快速累积期持续时间随施氮量的增加而延长，中部以300 kg/hm2施氮量最短，上部则随施氮量的增加而缩短。

2.6 棉花氮含量和氮累积动态特征与氮素和生物量分配之间的关系

注(Note):Vmax—The maximal speed of the accumulation；tm—Time reaches the maximal rate of the accumulation；t—Duration of fleetly accumulation; L—下部(1～5果枝)1-5th fruiting branches；M—中部(6～10果枝)6-10th fruiting branches;U—上部(11+果枝)11th + fruiting branches; TP—整株Whole plant.

注(Note): “*”,“**”—分别表示在0.05和0.01水平上显著相关Indicate significant differences at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively(n=6,R0.05=0.811,R0.01=0.917); L—下部(1～5果枝)1-5th fruiting branches；M—中部(6～10果枝)6-10th fruiting branches; U—上部(11+果枝)11th + fruiting branches.

由表5可见，棉株下部蕾花铃生物量和氮素分配系数与氮含量回归方程a值、氮累积最大速率及快速累积期持续时间呈显著负相关，棉株中部蕾花铃生物量和氮素分配系数仅与氮素快速累积期持续时间显著正相关，棉株上部蕾花铃生物量分配系数与氮含量回归方程a值显著正相关、与b值显著负相关、与氮素最大累积速率显著正相关。

2.7 施氮量对棉株不同生育阶段的氮素吸收量和吸收比率的影响

注(Note): 同一列中标以不同字母的值表示在0.05水平上差异显著 Values followed by different letters within the same column are significantly different at the 0.05 level.

由表6可见，施氮量低于375 kg/hm2时，各时期氮吸收量随施氮量的增加而增加，施氮量高于375 kg/hm2时，各时期氮吸收量氮素水平间差异不显著。在不同生育期棉株氮吸收比率随施氮量的变化趋势存在差异，出苗—盛花期氮吸收比率随施氮量的增加呈降低的趋势，但施氮量高于375 kg/hm2时，降低不显著；盛花—吐絮期氮吸收比率随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势，盛花—见絮期以300～375 kg/hm2施氮量最高，吐絮期以450 kg/hm2最高。各施氮水平下棉株氮吸收比率均以盛花—见絮期氮吸收量和吸收比例最高，初花—盛花期次之。

2.8 施氮量对棉花氮肥利用率的影响

由图4可见，随施氮量的增加，氮肥表观利用率呈先升高后降低的趋势，并分别在375 kg/hm2(2010)和300 kg/hm2(2012)达到峰值，其对施氮量的响应可用二次曲线进行拟合，得到最高氮素表观利用率的理论施氮量为301 kg/hm2(2010)和276 kg/hm2(2012)，其氮素累积利用率分别为27.5%(2010)和26.0%(2012)；氮素利用效率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均随施氮量的增加而降低，三者对施氮量的响应均符合负指数函数方程(y = aebx)。

3 讨论

合理施氮是调控作物生长发育与产量形成的最重要措施之一。本研究表明，基于棉花皮棉产量的理论适宜施氮量达到398 kg/hm2(2010)和374 kg/hm2(2012)， 基于氮素表观利用率的理论适宜施氮量为301 kg/hm2(2010)和276 kg/hm2(2012)，兼顾生产和环境因素效益，长江流域下游滨海盐土区的施氮量以301～374 kg/hm2比较合理。两年试验结果也证明，300～375 kg/hm2施氮量范围内产量变化并不显著。而该适宜施氮量高于薛晓萍等关于长江流域下游棉区240 kg/hm2适宜的施氮量水平[12]，其原因可能是本试验地区土壤为沙性土壤，土壤保肥能力较差，氮素流失较重，同时土壤中盐离子影响氮素对棉花生长发育的作用。

棉花具有无限生长习性，受所处环境条件和自身生理年龄的影响，施氮量对棉株不同部位养分累积及向生殖器官转运的影响存在差异，进而影响不同部位生长发育和产量器官形成[18]。已有研究表明，过量施氮使棉花生长过旺、养分和光合产物向生殖器官的转运受到抑制是棉花产量降低的重要原因[19-20]。本研究关于棉株不同部位氮素的吸收转运的结果表明，棉株各部位氮素累积量在超过适宜施氮量时不同施氮水平间差异并不显著，但棉株下中部由于生殖器官氮分配系数显著降低，使下中部生殖器官氮累积量显著减少，而过量施氮对上部生殖器官氮累积量及其分配系数影响较小，这与生物量的变化趋势一致，说明过量施氮主要通过抑制棉株下部和中部氮素和光合产物向生殖器官的转运，棉株下部和中部营养生长过旺，生殖器官生长发育受阻，进而降低棉株生殖器官生物量，导致产量降低，而这也导致棉花后期产量形成占总产比例增加，不利于棉花的集中成熟和光热资源的合理利用，品质降低。

植物体内氮素参与众多生理代谢过程，较低的氮含量使光合作用等生理代谢过程受到抑制，而过高的氮含量影响碳氮代谢平衡，不利于光合产物的形成和转化[21]。李秀章等[22]研究表明，棉花含氮量与施氮量显著正相关，但产量未表现出相似的关系。本研究表明，棉株各部位不同时期氮含量均随施氮量的增加而增加，对于棉株下部，初始氮含量(a值)与蕾花铃生物量和氮素分配系数显著负相关，对于棉株中部，氮含量的变化对生物量和蕾花铃氮素分配影响不显著；而对于棉株上部，蕾花铃生物量与初始氮含量(a值)显著正相关，而与氮含量下降速率(b值)显著负相关，说明棉株氮含量的变化过程主要通过影响棉株下部和上部生物量和氮素在蕾花铃的分配，进而影响棉花产量。过量施氮由于导致棉株下部氮含量的升高使其在蕾花铃的分配降低，蕾花铃生物量减少；施氮不足则由于在降低棉花各部位氮含量的同时，加快了各部位氮含量的降低速率，表现出明显的早衰现象，导致产量降低。

棉花氮素的吸收动态可用Logistic生长曲线描述，施氮量通过影响氮素累积速率及其峰值出现时间等特征参数影响棉花氮素吸收[12]，但前人研究主要集中在棉株氮素动态累积特征对施氮量的响应方面，而关于棉株不同部位氮素动态累积特征及其与氮素和光合产物转运的关系未有涉及。本研究结果表明，随着棉花果枝部位的上升氮素吸收峰值出现时间推迟，氮素累积速率峰值增加，快速累积期持续时间缩短，说明果枝部位越高，其氮素的吸收越集中。对于棉株下部，较低的氮素累积速率和较短的快速累积期持续时间有利于光合产物和氮素向生殖器官的转运；对于棉株中部，较短的氮素快速累积期持续时间是促进光合产物和氮素向生殖器官转运的重要原因；对于棉株上部较高的氮素累积速率有利于光合产物向生殖器官的转运。与适量施氮相比，过量施氮由于增大了棉株下部氮素累积速率和延长了快速累积期持续时间，延长了棉株中部氮素快速累积期持续时间，导致棉株下中部光合产物和氮素的生殖分配减少，进而降低产量。

本研究结果表明，与适宜施氮量相比，施氮不足主要是增加了盛花期之前氮素的吸收比例，盛花期之后的氮吸收比例则显著降低，后期氮素供应不足；而过量施氮仅增加了棉花吐絮期氮素的吸收比例，使吐絮期氮素累积量显著增加，而后期氮素的过多累积则可能导致棉花贪青晚熟，这也可能是过量施氮导致棉花产量降低的原因之一。

4 结论

在长江流域滨海盐土地区，棉花生产的推荐施氮量为301～374 kg/hm2，该施氮量下棉花产量和氮肥表观利用率相对较高。超过该适宜施氮量，棉株下部氮含量过高、氮累积速率过快，棉株中部和下部氮素快速累积期持续时间延长，导致棉株中下部光合产物和氮素生殖分配减少，同时增加了吐絮期氮素的吸收比例和累积量，棉花贪青晚熟，进而导致产量降低。施氮不足时，由于棉株各部位氮含量过低，氮含量降低过快，氮累积量和生物量减少，产量降低。

[1] 陈求柱, 杨国正, 张献龙, 等. 棉花氮素营养特性研究进展[J]. 中国农学通报, 2012, 28(18): 15-19. Chen Q Z, Yang G Z, Zhang X Letal. Review on nitrogen nutrition characteristic of cotton[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2012, 28(18): 15-19.

[2] 薛晓萍, 周治国, 张丽娟, 等. 棉花花后临界氮浓度稀释模型的建立及在施氮量调控中的应用[J]. 生态学报, 2006, 26(6): 1781-1791. Xue X P, Zhou Z G, Zhang L Jetal. Development and application of critical nitrogen concentration dilution model for cotton after flowering[J]. Acta Ecologica Sinica, 2006, 26(6): 1781-1791.

[3] 刘瑞显, 王友华, 陈兵林, 等. 花铃期干旱胁迫下氮素水平对棉花光合作用与叶绿素荧光特性的影响[J]. 作物学报, 2008, 34(4): 675-683. Liu R X, Wang Y H, Chen B Letal. Effects of nitrogen levels on photosynthesis and chlorophyll fluorescence characteristics under drought stress in cotton flowering and boll-forming stage[J]. Acta Agronomica Sinica, 2008, 34(4): 675-683.

[4] 董合忠, 辛承松, 李维江, 等. 山东滨海盐渍棉田盐分和养分特征及对棉花出苗的影响[J]. 棉花学报, 2009, 21(4): 290-295. Dong H Z, Xin C S, Li W Jetal. Characteristics of salinity and fertility in coastal saline cotton fields in shandong and their effects on cotton emergence[J]. Cotton Science, 2009, 21(4): 290-295.

[5] 辛承松, 董合忠, 唐薇, 等. 滨海盐渍土抗虫棉养分吸收和干物质积累特点[J]. 作物学报, 2008, 34(11): 2033-2040. Xin C S, Dong H Z, Tang Wetal. Characteristics of nutrient assimilation and dry matter accumulation of Bt cotton(GossypiumhirsutumL.) in coastal saline soil[J]. Acta Agronomica Sinica, 2008, 34(11): 2033-2040.

[6] Chen W P, Hou Z N, Wu L Setal. Effects of salinity and nitrog- en on cotton growth in arid environment[J]. Plant and Soil, 2010, 326: 61-73.

[7] Hou Z N, Chen W P, Li Xetal. Effects of salinity and fertigation practice on cotton yield and15N recovery[J]. Agricultural Water Management, 2009, 96: 1483-1489.

[8] Bar Y, Apelbaum A, Kafkafi U, Goren R. Relationship between chloride and nitrate and its effect on growth and mineral composition of avocado and citrus plants[J]. Journal of Plant Nutrition, 1997, 20: 715-731.

[9] Radin J W, Ackerson R C. Water relation of cotton plants under nitrogen deficiency: III. stomatal conductance, photosynthesis and ABA accumulation during drought[J]. Plant Physiology, 1984, 67: 115-119.

[10] 侯振安, 李品芳, 龚江, 等. 膜下滴灌条件下不同土壤盐度和施氮量对棉花生长的影响[J]. 土壤通报, 2007, 38(4): 681-686. Hou Z A, Li P F, Gong Jetal. Effect of different soil salinity levels and application rates of nitrogen on the growth of cotton under drip irrigation[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2007, 38(4): 681-686.

[11] 鲁雪林, 王秀萍, 张国新, 等. 施氮对滨海盐碱地棉花生长发育及产量的影响[J]. 安徽农业科学, 2012, 40(25): 12408-12409. Lu X L, Wang X P, Zhang G Xetal. Study on the effects of different nitrogen amount on the growth and development and yield of cotton(GossypiumhirsutumL.) in saline fields[J]. Journal of Anhui Agricultural Science, 2012, 40(25): 12408-12409.

[12] 薛晓萍, 王建国, 郭文琦, 等. 氮素水平对初花后棉株生物量、氮素累积特征及氮素利用率动态变化的影响[J]. 生态学报, 2006, 26(11): 3631-3640. Xue X P, Wang J G, Guo W Qetal. Effect of nitrogen applied levels on the dynamics of biomass, nitrogen accumulation and nitrogen fertilization recovery rate of cotton after initial flowering[J]. Acta Ecologica Sinica, 2006, 26(11): 3631-3640.

[13] 王子胜, 徐敏, 张国伟, 等. 施氮量和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[J]. 应用生态学报, 2011, 22(12): 3243-3251. Wang Z S, Xu M, Zhang G Wetal. Effects of nitrogen fertilization rate and planting density on cotton biomass and nitrogen accumulation in extremely early mature cotton region of Northeast China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2011, 22(12): 3243-3251.

[14] 雷耀湖, 王平, 刘淑英, 等. 施氮量对棉花氮素吸收利用和产量的影响[J]. 土壤通报, 2013, 44(4): 940-944. Lei Y H, Wang p, Liu S Yetal. Effects of N application rate on the N uptake and utilization and yield of cotton[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2013, 44(4): 940-944.

[15] 张祥, 刘晓飞, 王桂霞, 等. 长江流域棉花主推品种氮素吸收与利用效率比较与分类[J]. 棉花学报, 2012, 24(3): 253-258. Zhang X, Liu X F, Wang G Xetal. Study on nitrogen uptake and use efficiency in different cotton cultivars in the Yangtze River region[J]. Cotton Science, 2012, 24(3): 253-258.

[16] 王子胜, 徐敏, 刘瑞显, 等. 施氮量对不同熟期棉花品种的生物量和氮素累积的影响[J]. 棉花学报, 2011, 23(6): 537-544. Wang Z S, Xu M, Liu R Xetal. Effects of nitrogen rates on biomass and nitrogen accumulation of cotton with different varieties in growth duration[J]. Cotton Science, 2011, 23(6): 537-544.

[17] 段云佳, 谭铃, 张巨松, 等. 施氮量对枣棉间作系统棉花干物质和氮素积累的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2012, 18(6): 1441-1448. Duan Y J, Tan L, Zhang J Setal. Effects of different nitrogen fertilizer levels on dry matter and N accumulation of cotton under jujube and cotton intercropping[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2012, 18(6): 1441-1448.

[18] 赵新华, 王友华, 束红梅, 等. 棉(GossypiumhirsutumL.)株生理年龄对棉铃生物量和氮素累积的影响[J]. 中国农业科学, 2010, 43(16): 4605-4613. Zhao X H, Wang Y H, Shu H Metal. Effect of plant physiological age on biomass and nitrogen accumulation in cotton boll[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2010, 43(16): 4605-4613.

[19] Rochester I J, Peoples M B, Hulugalle N Retal. Using legumes to enhance nitrogen fertility and soil condition in cotton cropping systems[J]. Field Crops Research, 2001, 70: 27-41.

[20] 杨志彬, 陈兵林, 周治国. 施氮量对花铃期棉花果枝生物量累积时空变异特征的影响[J]. 应用生态学报, 2008, 19(10): 2215-2220. Yang Z B, Chen B L, Zhou Z G. Effects of nitrogen application rate on spatiotemporal variability of biomass accumulation of cotton’s fruiting branch at flower and boll stage[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2008, 19(10): 2215-2220.

[21] 郭文琦, 张思平, 陈兵林, 等. 水氮运筹对棉花花后生物量和氮素利用率的影响[J]. 西北植物学报, 2008, 28(11): 2270-2277. Guo W Q, Zhang S P, Chen B Letal. Effects of different water and nitrogen application on biomass and nutrients accumulation and nitrogen fertilization recovery rate of cotton after anthesis[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2008, 28(11): 2270-2277.

[22] 李秀章, 陈祥龙, 徐立华, 等. 氮素营养水平对小麦后移栽棉氮代谢的影响[J]. 棉花学报, 1994, 6(4): 223-228. Li X Z, Chen X L, Xu L Hetal. Effects of the level of nitrogen application on nitrogen metabolism in the plants of transplanted cotton following wheat harvest[J]. Cotton Science, 1994, 6(4): 223-228.

Effects of nitrogen application rate on the nitrogen uptake and utilization of cotton grown in coastal saline fields of Yangtze River Valley

ZOU Fang-gang1,2, GUO Wen-qi1, WANG You-hua1, ZHAO Wen-qing1，ZHOU Zhi-guo1*

(1NanjingAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofCropPhysiologyandEcologyandProductionManagement,MinistryofAgriculture，Nanjing210095，China; 2SeedsManagementStationofJiangsuProvince,Nanjing210036,China)

【Objectives】 Unreasonable nitrogen application has been a main problem in cotton cultivation in the coastal saline land of Yangtze River Valley. The aim for this study was to identify the response of nitrogen uptake and utilization of cotton grown in the coastal saline land of Yangtze River Valley to nitrogen application rate, and provide theoretical support for reasonable nitrogen application in the area. 【Methods】 Field experiments were carried out with different nitrogen application rates(0, 150, 300, 375, 450 and 600 kg/hm2) in coastal saline land in Dafeng(33.2°N，120.5°E), Jiangsu Province in 2010 and 2012. A cotton cultivar, Xiangza No.8, was selected for the study. The cotton yield, biomass accumulation and distribution, nitrogen uptake and utilization were investigated. 【Results】 The lint yield and nitrogen apparent recovery efficiency(NARE) of cotton are increased firstly and then descended with the increase of nitrogen application rate, and reach their high values under 301-374 kg/hm2. The nitrogen agronomic efficiency(NAE), nitrogen partial factor productivity(NPP), and nitrogen production efficiency(NPE) are descended with the increase of nitrogen application rate. The dynamic characteristics of the nitrogen content and nitrogen accumulation amount of cotton plant are changed under the nitrogen application, and affect the accumulation and translocation of biomass and nitrogen to reproductive organs and lastly affect the yield of cotton. The eigenvalues of the dynamic model of the nitrogen content and nitrogen accumulation in 301-374 kg/hm2nitrogen rates are more harmonious those of the other treatments. In excessive nitrogen supply rates, the nitrogen content and nitrogen accumulation rate in the all fruiting branch parts are increased, the duration of fleetly accumulation of nitrogen is elongated and the reproductive distribution of biomass and nitrogen are descended in low and middle fruiting branch parts, the proportion and amount of nitrogen uptake at the boll maturing stage are increased, and the lint yield is decreased. In deficient nitrogen supply conditions, the nitrogen content in the all fruiting branch parts is reduced, the reduced rate of nitrogen content is increased, the biomass and accumulation amount of nitrogen are reduced, and subsequently the lint yield is reduced. 【Conclusions】 According to the results of the two-year field experiments in the coastal saline land of Yangtze River Valley, N of 301-374 kg/hm2is considered as an appropriate nitrogen application rate for cotton production in the area. Excessive nitrogen supply will cause yield loss because of the reduces of the reproductive distributions of biomass and nitrogen in low and middle fruiting branch parts, and increase the proportion and amount of nitrogen uptake at the boll maturing stage. Deficient nitrogen supply reduces the lint yield due to the decrease of the nitrogen content in the all fruiting branch parts, and reduces the biomass and accumulation amount of nitrogen.

cotton; coastal saline land; nitrogen application rate; nitrogen uptake and utilization

2014-06-03 接受日期: 2014-08-29 网络出版日期: 2015-06-04

国家自然科学基金项目(31171487)；农业部公益性行业科研专项计划项目(201203096)；江苏省农业三新工程项目(SXGC[2013]334)资助。

邹芳刚(1977—)，男，江苏邳州人，博士研究生，主要从事棉花栽培方面研究。E-mail: fg4321@163.com *通信作者E-mail: giscott@njau.edu.cn

S157.4+1； S562.06

A

1008-505X(2015)05-1150-09