海岛棉与陆地棉干物质积累与氮素吸收分配的特点

李春艳，文如意，石洪亮，严青青，张巨松

（新疆农业大学，新疆乌鲁木齐830052）

海岛棉与陆地棉干物质积累与氮素吸收分配的特点

李春艳，文如意，石洪亮，严青青，张巨松

（新疆农业大学，新疆乌鲁木齐830052）

以新陆中75号、新陆中54号、新海35号和新海48号为材料，研究陆地棉与海岛棉在相同管理条件下干物质积累与氮素吸收分配的特点。结果表明：陆地棉干物质积累总量在全生育期内均高于海岛棉，生殖器官干物质所占比例在生育前期小于海岛棉，后期逐渐大于海岛棉；氮素积累总量在全生育期内陆地棉均大于海岛棉，生殖器官氮素积累比例在生育前期为陆地棉小于海岛棉，后期逐渐大于海岛棉。与陆地棉相比海岛棉营养器官干物质以及氮素积累比例较大，不利于生育后期生殖器官干物质的积累与分配，从而影响棉花产量。因此，在大田管理中应注意在生育后期加强对海岛棉的水肥管理。

陆地棉；海岛棉；干物质；氮素

新疆具有得天独厚的光、热资源，是中国最为重要的棉花生产基地，同时南疆也是我国海岛棉的最大产区［1］。海岛棉的生产已成为新疆特色种植业之一［2］。然而，海岛棉的单产却远低于陆地棉［3］，虽然有许多研究已表明陆地棉与海岛棉在光合特性、冠层结构等许多方面存在一定的差异［4－5］，但在大田管理方法上却与陆地棉基本相同，并未制定适宜海岛棉生长的大田管理方法［6］。因此，研究陆地棉与海岛棉干物质积累与养分分配的差异，成为设置管理海岛棉方法的重要目标之一。棉花品质的好坏直book=176,ebook=182接影响着棉农的经济效益，在棉花各生育期，干物质的积累对棉花品质的优劣有直接影响，同时它也反映了养分的有效吸收状况［7］。光合产物积累量较少是导致海岛棉产量低于陆地棉的重要原因之一［8］。有研究报道陆地棉叶片利用强光的能力高于海岛棉［9］。棉花生育前期光合产物积累多，有利于花后光合产物向生殖器官的分配［10－12］。张旺峰等［13］研究表明北疆高产棉花干物质积累的最快时期出现在盛花期至结铃期，干物质积累的关键时期在初花期至结铃期。陆地棉氮含量高于海岛棉［14］，棉花在后期养分的吸收能力不高，容易早衰，这是棉花产量的限制因素之一［15］。目前，关于不同地区气候和生产条件下棉花的形态结构和干物积累研究较多，但对陆地棉与海岛棉在相同管理措施下的干物质以及氮素累积分配的差异性报道较少。本研究旨在查明南疆膜下滴灌陆地棉与海岛棉在同一条件下干物质和氮素累积分配的特性，为南疆陆地棉与海岛棉种植过程中施肥、灌溉等田间管理措施提供理论依据。

收稿日期：20160729修回日期：20160918

基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目“棉花高产高效关键技术研究与示范”课题（2014BAD11B02）；新疆维吾尔自治区“十二五”科技支撑项目（201231102）

作者简介：李春艳（1991—），女，硕士，研究方向为棉花高效栽培生理。Email：1253982724＠qq.com。

通信作者：张巨松（1963—），男，江苏江都人，教授，主要从事作物高产栽培生理生态方面的研究。Email：xjndzjs＠163.com。

1　材料与方法

1.1试验区概况

试验于2015年在新疆阿瓦提县长绒棉研究开发中心试验基地进行。该地区属暖温带大陆性干旱气候，无霜期211 d，年平均气温10.4℃，年平均降水量 46.7mm，年平均蒸发量 1 890.7mm，试验地前茬作物为棉花，土壤为砂壤土，供试材料为新陆中75号、新陆中54号、新海35号和新海48号，其中新陆中54号、新海48号的生育期为140 d，新陆中75号为143 d，新海35号为136～140 d，播前测定土壤肥力，如表1。

1.2试验设计

试验采用单因素随机区组设计，将4个供试品种随机组合，重复3次。试验区采用125 cm宽膜模式，1膜4行，每小区为3膜12行，小区长6m，宽4.5 m，面积为 27m2，理论密度为 2.4×105株·hm－2。于4月13日布置滴灌带，覆膜后于4月14日人工点播，4月23日出苗，7月10日打顶，其它田间管理措施同大田。

1.3测定项目及方法

2015年于5月30日开始，每15 d左右取一次样，每小区随机取5株，分器官放入105℃烘箱杀青30min，再在80℃下烘干至恒重后称干重，然后粉碎，以H2SO4－H2O2进行消煮定容后，用奈氏比色法测定棉株全氮含量。吐絮期取上、中、下各30朵棉铃测定单铃重和衣分，取平均值，以各小区实际收获籽棉产量计产。

1.4数据处理

所获得数据用Excel 2010数据处理软件进行初步分析和表格制作，用DPS 7.05统计软件进行方差分析，差异显著性均为0.05水平，采用LSD法。

2　结果与分析

2.1棉株干物质积累与分配

较高的干物质积累是棉花高产的物质基础［16－17］，在群体质量指标体系中是最本质的生理指标［18］。本研究表明，在相同栽培管理条件下，整个生育期内，陆地棉的干物质总量一直高于海岛棉，较海岛棉两个品种高23～32.44 g，且差异达显著水平（P＜0.05）（表 2）。陆地棉两个品种根的干物质积累量占总量的比例在各生育期均小于海岛棉两个品种；茎干物质积累量占总量的比例在各生育期均大于海岛棉两个品种；叶片干物质积累量占总量的比例在各生育期均小于海岛棉两个品种；蕾花铃干物质积累量占总量的比例在盛铃期之前小于海岛棉两个品种，盛铃期之后陆地棉两个品种大于海岛棉两个品种，较海岛棉两个品种高0.27%～4.16%。其中以生育期相同的新陆中54号和新海48号进行单独的干物质积累量及干物质分配比例的比较，均可得出相同结论。结果表明，陆地棉和海岛棉在不同生育时期各器官干物质积累分配的特点是根、茎、叶的分配自苗期开始至花铃期由小逐渐增大，花铃期以后逐渐减小，向生殖器的分配从蕾期至花铃期递增。但单株干物质总量达到最大值的时间有所不同，新陆中54号、新海48号于出苗后114 d左右达到最大值，而新陆中75号和新海35号于140 d左右达到最大值（表2）。

book=5,ebook=183

2.1.1不同生育时期海岛棉与陆地棉生殖器官与营养器官干物质积累分配变化随着生育进程的推进，无论是海岛棉还是陆地棉，营养器官干物质积累占干物质积累总量的比例均减少，而生殖器官所占比例逐渐增大（图1）。通过对生育期相同的两个品种新陆中54号和新海48号进行营养器官和生殖器官分配比例的比较，可得出以下结论：进入蕾期后，两品种生殖器官干物质量占总干物质量的比例均随着生育期的推进逐渐增大。从蕾期开始到盛花期，新陆中54号生殖器官所占百分比都较新海48号低，且在盛花期达到最大值，随后新陆中54号的生殖器官所占百分比较前期开始逐渐增大，且在吐絮期大于新海48号。说明棉株获得较高产量不仅要通过增加干物质积累总量，而且还要解决在营养器官和生殖器官中合理分配的问题。

2.1.2棉株干物质积累的动态模拟对陆地棉和海岛棉棉株干物质积累量进行Logistic模拟，效果较好，干物质积累量均随着生育期的推进呈典型的“S”book=178,ebook=184型变化曲线（表3）。在全生育期内陆地棉干物质积累量高于海岛棉。陆地棉干物质快速积累开始期比海岛棉早1～5 d，干物质快速积累结束期晚12～16 d；从干物质快速积累期持续时间△t来看，陆地棉比海岛棉持续时间长8～10 d，从干物质积累速率最大时刻 t0来看，陆地棉品种比海岛棉品种早8～10 d。以上结果表明，陆地棉两品种较海岛棉两品种t1提前，而且△t较大，达到 t0时的 Vm陆地棉较海岛棉大，这有利于棉花干物质的积累，进而影响棉花的产量。将生育期相同的新陆中54号和新海48号进行比较结果如下，新陆中54号比新海48号干物质快速积累开始期晚1 d，干物质快速积累结束晚12 d，干物质物质快速增长期长10 d，干物质积累速率最大时刻要早7 d，但速度特征值相同；通过比较可得出以下结论，在相同的速度特征之下，新陆中54号干物质的积累量大于新海48号。其原因是干物质快速积累时间长，干物质积累最大速率出现时间早持续时间长。

2.1.3棉株地上部营养器官干物质积累的动态模拟对陆地棉和海岛棉棉株地上部营养器官干物质进行Logistic模拟，效果较好（表4）。随着生育期的推进陆地棉和海岛棉地上部营养器官干物质积累量逐渐增加。陆地棉地上部营养器官干物质快速积累开始期与海岛棉相差不大；从干物质快速积累期持续时间△t来看，陆地棉比海岛棉干物质快速积累持续期短3～6 d，各栽培种品种之间持续时间相当；从干物质积累速率最大时刻 t0来看，各栽培品种之间干物质积累速率最大时刻开始相差不大。将生育期相同的新陆中54号和新海48号进行比较可得以下结论：两品种干物质快速积累开始期相同，但干物质快速积累期持续时间新海48号比新陆中54号长7 d，但新陆中54号干物质积累最大时刻的积累速率远大于新海48号。以上结果表明，陆地棉两品种较海岛棉两品种 t1和 t2差别不大，但△t较小，达book=5,ebook=185到 t0时的 Vm大。对于陆地棉来说是促进了营养生长，但同时抑制了生殖生长，较多地消耗了棉株的营养，不利于棉株后期生殖器官干物质的积累。

2.1.4生殖器官干物质积累的动态模拟对陆地棉和海岛棉棉株生殖器官干物质进行Logistic模拟，效果较好（表5）。在吐絮期之前陆地棉生殖器官干物质积累量较海岛棉低，至吐絮期后高于海岛棉，且差异显著（P＜0.05）。海岛棉生殖器官干物质快速积累开始期与干物质快速积累结束期与陆地棉差异较大；从干物质快速积累期持续时间△t来看，各栽培品种之间差异较大；从干物质积累速率最大时刻t0来看，各栽培品种之间差异较大。以生育期相同的新陆中54号与新海48号进行比较，新陆中54号生殖器官干物质快速积累开始期较新海48号晚5 d，干物质快速积累持续期较新海48号短14 d，干物质积累速率最大时刻较新海48号早19 d；以上结果表明，陆地棉较海岛棉t1和 t2、△t差异较大。达到t0时的 Vm陆地棉较海岛棉大，虽然海岛棉生殖器官干物质积累时间较陆地棉长，但积累速率比陆地棉小，因此不利于生殖器官干物质的积累，进而影响棉花产量。

2.2棉株氮素的积累与分配

在整个生长发育过程中，棉株氮素积累总量随生育期的延长呈先增大后降低的趋势（表6）。陆地棉营养器官的氮素分配比例在盛铃期之前大于海岛棉，之后小于海岛棉；生殖器官的氮素分配比例在盛铃期之后大于海岛棉，对照生殖器官干物质积累量与氮素积累量的分配，可得出氮素积累与产量有着直接的关系。陆地棉茎叶氮素积累量在各生育时期均大于海岛棉，茎的吸氮量在盛铃前期达最大值，海岛棉在盛铃后期达最大值。陆地棉与海岛棉叶片吸氮量均在盛铃前期达最大值，陆地棉比海岛棉品种高5.394%～7.577%。陆地棉与海岛棉蕾花铃的吸氮量在盛铃期之后达最大值。以生育期相同的新陆中54号与新海48号进行比较，全生育期内新陆中54号氮素积累总量均大于新海48号，营养器官与生殖器官氮素分配比例变化趋势同干物质。由此得出在棉花种植管理中应注意肥料的施用总量与各时期的分配比例，通过合理的调节来提高棉花的产量。在盛铃期之前氮素分配主要集中在叶片中，之后在生殖器官中氮素分配的比例大于叶片。

3　讨　论

棉花产量受到光合产物的积累和分配规律的影响，在较高的干物质积累基础上，增加干物质向生殖器官的转移量是高产高效的关键。干物质积累总量呈“S”变化曲线，符合Logistic方程，这与其他学者研究结果一致［19－21］。从整个生育期来看，陆地棉与海岛棉的干物质累积速率呈现慢—快—慢的积累规律。在整个生育期内，陆地棉品种的干物质总量均大于海岛棉品种。研究营养器官与生殖器官干物质分配比例体现了干物质积累的转移，在盛铃期之前，新陆中54号营养器官干物质分配比例大于新海48号，而生殖器官干物质分配比例小于新海48号，盛铃期之后生殖器官干物质分配比例大于新海48号。相关研究表明，高产棉花干物质最大积累速率出现在出苗后80 d左右［22－23］。在本试验中陆地棉与海岛棉都可得出相同结论。新陆中54号较新海48号生殖器官干物质快速积累的时间晚，快速积累持续的时间短，但是积累速率大，在盛铃期之后生殖器官所占百分比大于新海48号，这说明在生育后期干物质向生殖器官转移对产量的形成非常重要，此时进行水、肥管理，协调营养生长与生殖生长，对提高干物质积累量和产量十分重要。

book=180,ebook=186

研究表明，棉花氮的吸收与干物质积累趋势一致。大量研究也证实了作物含氮量与干物质积累呈线性正相关性［24］。本试验结果表明，氮素平均吸收速率亦呈现慢—快—慢的趋势。由于在现蕾期以前棉株根系不够发达，气温低，氮平均吸收速率缓慢，现蕾期以后进入了营养生长与生殖生长并进阶段，棉株对养分的需要量及吸收量显著增强，但吐絮期以后由于根系的老化，叶片脱落而引发光合作用的下降，气温降低等因素，养分吸收速率逐渐变慢，这book=5,ebook=187与前人的研究一致。无论陆地棉还是海岛棉在盛铃期之前氮素分配主要集中在叶片中，之后在生殖器官中氮素分配向叶片中转移，这与干物质分配规律相同。

4　结　论

本试验条件下，陆地棉干物质积累总量在全生育期内均高于海岛棉，根和叶的干物质积累量占积累总量的比例大于海岛棉，茎干物质积累量占积累总量的比例小于海岛棉，生殖器官干物质所占比例在生育前期小于海岛棉，后期逐渐大于海岛棉。氮素积累总量在全生育期内陆地棉均大于海岛棉，生殖器官氮素积累比例在生育前期为陆地棉小于海岛棉，后期逐渐大于海岛棉。与陆地棉相比海岛棉营养器官干物质以及氮素积累比例过大，不利于生长后期生殖器官干物质的积累与分配，不利于提高棉花的产量。

参考文献：

［1］ 伍维模，董合林，危常洲，等.南疆陆地棉与海岛棉光合—光响应及叶绿素荧光特性分析［J］.西北农业学报，2006，15（4）：141146.

［2］ 孔庆平.我国海岛棉生产概况及比较优势分析［J］.中国棉花，2002，29（12）：1923.

［3］ 胡根海，王志伟，王清连，等.海岛棉与陆地棉叶绿素含量变化的差异研究［J］.生物学杂志，2010，27（4）：3134.

［4］ 姚贺盛，张亚黎，易小平，等.海岛棉和陆地棉叶片光合特性、冠层结构及物质生产的差异［J］.中国农业科学，2015，48（2）：251261.

［5］ 武路云.海岛棉种质资源遗传多样性及陆地棉与海岛棉杂种优势利用研究［D］.南宁：广西大学，2012.

［6］ 胡根海，张金宝，朱颜平，等.陆地棉与海岛棉几种生理生化指标差异的研究［J］.湖北农业科学，2010，49（7）：15701572.

［7］ 叶欣，王永东，李瑞雪.不同品种棉花干物质积累差异对比研究［J］.西南农业大学学报（自然科学版），2004，26（6）：750752，784.

［8］ 日孜旺古力·阿不都热合曼.海岛棉和陆地棉棉铃生长发育规律的比较［J］.农产品加工（学刊），2014，（21）：2024.

［9］ 张亚黎，姚贺盛，罗毅，等.海岛棉和陆地棉叶片光合能力的差异及限制因素［J］.生态学报，2011，31（7）：18031810.

［10］ 罗宏海，李俊华，勾玲，等.膜下滴灌对不同土壤水分棉花花铃期光合生产、分配及籽棉产量的调节［J］.中国农业科学，2008，41（7）：19551962.

［11］ 伍维模，郑德明，董合林，等.南疆棉花干物质和氮磷钾养分积累的模拟分析［J］.西北农业学报，2002，11（1）：9296.

［12］ 张祥，张丽，王书红，等.棉花源库调节对铃叶光合产物运输分配的影响［J］.作物学报，2007，33（5）：843848.

［13］ 张旺锋，李蒙春.北疆高产棉花干物质积累与分配规律的研究［J］.新疆农垦科技，1997，（6）：12.

［14］ Wu W M，Dong H L，Wei C Z，et al.Analysis of light flux effect curves and chlorophyll fluorescence characteristics［J］.Acta Agriculture Borealioccidentalis Sinica，2006，15（4）：141146.

［15］ 郑顺林，吴永成，李首成.高强力棉花养分吸收特性初步研究［J］.四川农业大学学报，2006，24（1）：113117.

［16］ 杨京平，姜宁，陈杰.施氮水平对两种水稻产量影响的动态模拟及施肥优化分析［J］.应用生态学报，2003，14（10）：16541660.

［17］ WattM S，Clinton PW，Whitehead D，etal.Aboveground biomass accumulation and nitrogenfixation of broom（Cytisus scoparius L）growing with juvenile pinusradiate on a dry land site［J］.Forest Ecology and Management，2003，184（1－3）：93104.

［18］ 凌启鸿主编.作物群体质量.上海：上海科学技术出版社，2000.

［19］ 柳维扬.膜下滴灌高产棉花NPK特性应用研究［D］.武汉：华中农业大学，2008.

［20］ 王克如，李少昆，宋光杰.新疆棉花高产栽培生理指标研究［J］.中国农业科学，2002，35（6）：638644.

［21］ 罗宏海，张亚黎，朱波.南疆超高产杂交棉标杂a1的光合生产特性研究［J］.新疆农垦科技，2007，（4）：79.

［22］ 李蕾，娄春恒，文如镜，等.新疆不同密度下棉花干物质积累及其分配规律研究［J］.西北农业学报，1996，5（2）：1014.

［23］ 张旺峰，李蒙春，杨新军.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］.石河子大学学报，1998，2（2）：8792.

［24］ 薛晓萍，郭文琦，王以琳，等.不同施氮水平下棉花生物量动态增长特征研究［J］.棉花学报，2006，18（6）：323326.

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

国家“十二五”科技支撑计划项目“棉花高产高效关键技术研究与示范”课题（2014BAD11B02）；新疆维吾尔自治区“十二五”科技支撑项目（201231102）

李春艳（1991—），女，硕士，研究方向为棉花高效栽培生理。Email：1253982724＠qq.com。

张巨松（1963—），男，江苏江都人，教授，主要从事作物高产栽培生理生态方面的研究。E-mail：xjndzjs＠163.com。