减施氮肥对棉花叶片光合特性、氮素含量及产量的影响.pdf

秦宇坤陈俊英江洪等.减施氮肥对棉花叶片光合特性、氮素含量及产量的影响.亚热带农业研究():.():.收稿日期:基金项目:江西省重点研发计划项目“棉油两熟制构建及其轻简高效栽培技术研究”()江西省财政专项资金农业生态环境保护项目“氮磷流失监测”()第一作者简介:秦宇坤()男助理研究员硕士主要从事棉花高产栽培研究:.通信作者张丽娟()女副研究员硕士主要从事棉花栽培技术研究:.减施氮肥对棉花叶片光合特性、氮素含量及产量的影响秦宇坤 陈俊英 江 洪 张丽娟(江西省经济作物研究所/特色果树茶叶种植与高值利用江西省重点实验室江西 九江)摘要:目的探究不同减氮措施对棉花叶片光合特性、氮素含量及产量的影响为长江流域棉区减氮增效提供依据 方法采用随机区组设计以赣棉杂 号 为试材共设置 个处理:不施氮处理()常规施氮处理(施氮量)减氮 处理(施氮量 )减氮并配施有机肥处理(施氮量 其中 氮以有机肥形式配施)分别调查不同施氮处理下棉花农艺性状及叶片光合参数、值、含氮量并测量其产量与纤维品质结果、处理可显著提高棉株株高、茎粗、果枝台数、单株总铃数其中 处理对棉株生长的促进效果优于、处理 现蕾期、处理功能叶净光合速率()分别比 处理显著提高.、.胞间 浓度()分别比 处理显著提高.、.花铃期、处理 分别比 处理显著提高.、.、处理棉花功能叶 值、含氮量、光合参数及籽棉产量、纤维品质与 处理差异均不显著 结论在减氮 基础上配施有机肥处理(尿素折合纯氮.有机肥折合纯氮.)既能减少化肥投入又能保证较高的棉花产量是适宜长江流域赣北棉区的施氮措施关键词:棉花 减氮 光合特性 氮素 产量中图分类号:.文献标识码:文章编号:():./.(/):.:()()()(亚热带农业研究 第 卷 第 期 年 月 ).().().(.).:探索合理的施肥措施是当前棉花高产栽培研究的热门课题但国内各大棉区一直存在盲目施肥、氮肥利用率低、化肥施用过量、有机肥料施用少等问题 研究表明施用有机肥可改良土壤结构、提高土壤微生物活性、增加作物产量并改善作物品质在棉花施肥环节应用广泛 李鹏程等研究表明适宜的施氮量可提高棉花光合作用促进植株生长发育与产量形成董合林等研究发现合理施用氮肥可提高棉花叶片光合性能增加生殖器官干物质积累量提高棉花对氮素的利用与吸收从而提高产量 棉花生产上农户习惯性进行高氮肥投入但氮肥过量施用不仅导致氮素利用率低还会增加生产成本与土壤污染风险 已有研究表明长江流域棉区施氮量可降至 减氮空间可达 以上在大田生产中通过配施有机肥进行减氮施肥棉花的减肥增产效果更好 但目前棉花生产上有关有机肥与化肥配施的综合减氮措施尚未见报道 因此在不影响棉花生长发育、产量及品质的前提下总结适宜当地的氮肥减施、有机无机肥配施的综合减氮措施是当前研究的重点 目前有关增施氮肥对新疆及黄河流域棉区棉花生长发育、产量、纤维品质、经济效益等影响的研究已有大量报道但针对长江流域棉区棉花光合特性、叶片生理、产量特征等对减氮响应的报道较少 因此本文以长江流域赣北棉区为研究对象探讨不同减氮措施对棉花叶片光合特性、含氮量及产量的影响拟总结既不影响棉花生长发育与养分吸收又符合减肥增效目标的高效氮肥管理措施为减少化肥用量、提高棉花产量提供依据 材料与方法.试验地概况试验地位于江西省经济作物研究所试验基地()该区年均降水量 年均气温.试验地土壤质地为壤质黏土略呈碱性 值.肥力中等 土层有机质和全氮含量分别为.和.有效磷和速效钾含量分别为.和.试验设计供试棉花品种为江西省棉花研究所培育的中早熟棉花品种赣棉杂 号由江西省经济作物研究所提供 为避免地块间的相互影响本研究选取了 个地力相同、连续排列且水肥相互不渗透的地块 采取单因素随机区组设计分别设置、共计 个施肥处理每个处理重复 次共 个小区 各小区长 宽 面积 年 月中下旬在基地苗床进行棉花营养钵育苗 月中旬移栽至小区 每小区种植 行行距.株距.种植密度为.万株 为不施氮处理为常规施氮处理(纯氮用量为 )为减氮 处理(纯氮用量为 )为减氮并配施有机肥处理(纯氮用量为 其中尿素施用量折合纯氮.有机肥施用量以 处亚 热 带 农 业 研 究第 卷理的 纯氮标准配施折合纯氮.)各处理施等量的磷、钾肥(分别施用 与 )氮肥为尿素(含纯氮.)有机肥为油菜籽饼肥(含纯氮.)氮、磷、钾肥与有机肥均购于九江恒通化工有限公司 处理氮肥于现蕾期与花铃期施入(施用比例为 )磷肥和钾肥于现蕾期一次性施入均为撒施 为促进肥料的高效利用、处理的氮肥、钾肥于移栽后 施入基肥初花期追肥(施用比例为:)磷肥于移栽后 一次性施入、处理施肥方式均为打洞穴施 其他管理同当地大田生产一致.测定指标及方法.农艺性状 于 年 月 日(吐絮期)各小区分别选取 株连续不间断、长势均匀且无病害的代表性棉株测定棉花株高、茎粗、果枝台数和单株总铃数.光合参数 于 年 月 日(现蕾期)和 月 日(花铃期)选择晴朗无风、自然光充分的上午:各小区分别选取 株连续不间断、长势均匀、无病害且无遮挡的代表性棉株采用手持型光合仪(德国 公司)测定倒四叶净光合速率()、胞间 浓度()、气孔导度()和蒸腾速率().值与氮素含量 于棉花出苗后、各小区分别选取 株连续不间断、长势均匀且无病害的代表性棉株 采用(日本美能达公司)测定倒四叶 值采用植物营养探测仪(石家庄泛胜科技有限公司)测定倒四叶含氮量.产量及其构成因素 年 月 日实收籽棉测量各小区籽棉质量并计算籽棉产量 将各处理籽棉进行轧花测量去除籽棉后的棉絮质量获取皮棉产量并计算衣分与增产率 其中衣分(皮棉产量/籽棉产量)增产率(各处理籽棉产量处理籽棉产量)/处理籽棉产量 每个小区选取 株连续不间断、长势均匀且无病害的代表性棉株按整株收取 个铃桃烘干后测量质量并计算棉花单铃质量 单铃质量样品总质量/.纤维品质 各处理分别称取 皮棉样品送往农业农村部棉花品质监督检验测试中心检测样品的上半部平均长度、整齐度指数、断裂比强度、马克隆值、伸长率等指标.统计与分析采用 、及 .软件进行数据的统计与绘图采用 法进行差异显著性分析 结果与分析.减施氮肥对棉花农艺性状的影响不同施氮处理下棉花吐絮期农艺性状见表 由表 可知、与 处理棉花株高分别比 处理提高.、.、.茎粗分别比 处理提高.、.、.果枝台数分别比 处理提高.、.、.单株总铃数分别比 处理提高.、.、.且差异均达显著水平 以上说明施氮可以促进棉株生长发育 由表 还可知、处理株高、茎粗、果枝台数、单株总铃数与 处理差异均不显著且 处理株高、茎粗略高于、处理果枝台数略高于 处理单株总铃数略高于 处理 说明在常规施氮的基础上减施 氮肥对棉株生长发育的影响不显著且减施 氮肥并配施有机肥可促进棉株生长其效果优于单施氮肥.减施氮肥对棉花功能叶 值及氮素含量的影响由图 可知各处理功能叶 值和含氮量在出苗后 整体上呈逐渐升高的趋势、处理 值和含氮量在出苗后 均显著高于 处理 其中出苗后 、处理第 期秦宇坤等:减施氮肥对棉花叶片光合特性、氮素含量及产量的影响 值较 处理提高.、.、.含氮量较 处理提高.、.、.出苗后、处理 值较 处理提高.、.、.含氮量较 处理提高.、.、.出苗后 、与 处理 值和含氮量差异均不显著 可见施氮可提高棉花功能叶 值和含氮量但在常规施氮的基础上减施 氮肥对 值和含氮量的影响不显著表 不同施氮处理下棉花吐絮期农艺性状的比较)处理株高/茎粗/果枝台数/台单株总铃数/个.)分别表示不施氮、常规施氮、减氮 和减氮并配施有机肥处理 同列数值后附不同小写字母者表示差异达.显著水平不同小写字母表示同一出苗天数不同处理间差异达.显著水平图 不同施氮处理下棉花功能叶 值和含氮量的比较 .减施氮肥对棉花功能叶光合特性的影响由图 可知花铃期各处理功能叶 较现蕾期有所提高、则有所降低 现蕾期、处理的 分别比 处理显著提高.、.、.分别比 处理显著降低.、.、.、与 处理差异不显著花铃期、处理 分别比 处理显著提高.、.、.、与 处理差异不显著 说明施氮可以提高棉花功能叶 但对、的影响不显著 由图 还可知现蕾期及花铃期、处理的、和 与 处理差异均不显著且 处理 高于 处理 可见在常规施氮的基础上减施 氮肥对棉花功能叶、和 的影响不显著且减施 氮肥并配施有机肥可提高 亚 热 带 农 业 研 究第 卷不同大小写字母分别表示花铃期、现蕾期各处理间差异达.显著水平图 不同施氮处理下棉花功能叶光合参数的比较 .减施氮肥对棉花产量及其构成因素的影响由表 可知、处理籽棉产量分别比 处理提高.、.、.皮棉产量分别比 处理提高.、.、.且差异均达显著水平、处理间籽棉产量与皮棉产量差异均不显著、处理单铃质量和衣分分别比 处理显著提高.、.和.、.但与 处理差异均不显著 综合来看施氮可以提高棉花籽棉产量、皮棉产量、衣分及单铃质量减氮处理在减少 氮肥总投入的情况下对籽棉产量与皮棉产量没有显著影响达到减少化肥施用与稳定产量的目的减氮并配施有机肥处理比减氮 处理更节省化肥氮的投入同时具有更高的产量表现表 不同施氮处理下棉花产量及其构成因素的比较)处理单铃质量/衣分/籽棉产量/()皮棉产量/()增产率/.)分别表示不施氮、常规施氮、减氮 和减氮并配施有机肥处理 同列数值后附不同小写字母者表示差异达.显著水平.减施氮肥对棉花纤维品质的影响由表 可知不同施氮处理下棉花纤维上半部平均长度、整齐度指数及断裂比强度差异均不显著但处理整齐度指数与断裂比强度略高于 处理、处理马克隆值和伸长率分别比 处理显著提高.、.、.和.、.、.但、处理间马克隆值与伸长率差异不显著 总之施氮可以提高棉纤维马克隆值与伸长率有利于提升棉花品质在常规施氮的基础上减施 氮肥对棉纤维品质的影响不显著且减施氮肥并配施有机肥在降低化肥氮投入的同时具有更好的施肥效果第 期秦宇坤等:减施氮肥对棉花叶片光合特性、氮素含量及产量的影响表 不同施氮处理下棉花纤维品质的比较)处理上半部平均长度/整齐度指数/断裂比强度/()马克隆值伸长率/.)分别表示不施氮、常规施氮、减氮 和减氮并配施有机肥处理 同列数值后附不同小写字母者表示差异达.显著水平 讨论与小结棉花产量和品质与棉株生长发育指标具有较强的相关性而提高叶片光合特性可促进棉株生长发育及干物质的积累 植物叶片光合作用强度与氮含量密切相关 本研究表明吐絮期、处理的株高、茎粗、果枝台数、单株总铃数均显著高于 处理、处理功能叶含氮量在出苗后 分别比 处理显著提高.、.、.、处理现蕾期 分别比 处理显著提高.、.、.花铃期 比 处理显著提高.、.、.说明施氮可促进棉花生长发育并显著提高主茎功能叶光合特性 王芳等、罗新宁等研究表明施氮可提高棉花中后期主茎功能叶光合特性该结果与本研究结果一致 可能由于足量的氮肥施入保证了棉株中后期根系生长及养分吸收从而提升棉株地上部生长以及主茎功能叶光合作用、(减氮)处理棉花功能叶 值、含氮量及光合参数与 处理(常规施氮)差异均不显著说明施氮可显著提高功能叶 值与含氮量但合理减施氮肥对棉花叶片的生长发育不会有显著的负面影响 刘伟等研究表明适量施氮可以显著提高棉花叶片 值显著增加叶片氮素含量该结果与本研究结果一致 吴一帆等认为适量施氮可显著提升南疆棉田棉花叶片叶绿素含量与净光合速率但过量施用则提升效果不显著 可能由于过量施氮会抑制叶片光合速率从而影响叶绿素含量的提升 本研究未设置过量施氮处理下一步研究应关注不同浓度梯度的减氮与增氮处理对棉花生长的影响研究表明黄河流域低肥力棉田与中等肥力棉田对氮肥的需求量大在 范围内增施氮肥有助于促进棉花生长发育提高产量 殷昊等和李春梅等研究发现施氮量在 之间既可以提高南疆棉田棉花产量又具有较高的氮肥利用效率还能减少土壤氮素残留 长江流域棉区常规施氮量在 左右但氮肥淋湿问题严重导致环境污染而合理减施氮肥可以改善土壤质量提高棉花产量 吴倩等研究表明较常规施氮长江流域棉区减氮(施氮量为)可获得较高产量 总之我国各棉区都有一定的减氮潜力同时也需要配合轻简且高效的减氮措施 在肥料减量的基础上配施有机肥能够改善土壤理化性质提高土壤养分的吸收与利用本试验中减氮并配施有机肥处理()的棉花产量及纤维品质与常规施氮处理()差异不显著其单株总铃数、单铃质量、籽棉产量与皮棉产量均高于减氮 处理()说明合理配施有机肥可促进棉花产量形成并有效利用氮素养分在同为减氮 条件下以更少的化肥氮投入达到更好的增产效果且减氮并配施有机肥处理经济效益高于减氮 处理在实际生产中更具优势 该结果与颜安等的研究结果一致但对土壤理化性质以及微生物活性的影响仍需进一步研究综上所述处理(施入尿素折合纯氮.施入有机肥折合纯氮.)合理利用了当地减氮潜力提升了氮素利用效率达到既减少化肥投入又保证较高棉花产量的目的是适宜长江流域赣北棉区的减氮施肥措施参考文献 李鹏程董合林刘爱忠等.应用 研究氮肥运筹对棉花氮素吸收利用及产量的影响.植物营养与肥料学报亚 热 带 农 业 研 究第 卷():.毛树春李亚兵王占彪等.农业高质量发展背景下中国棉花产业的转型升级.农业展望():.李飞郭利双李景龙等.施氮水平对油棉连作棉花氮磷钾吸收、分配与利用的影响.华北农学报():.秦宇坤李鹏程郑苍松等.施氮量对低肥力棉田土壤氮素及棉花养分吸收利用影响.棉花学报():.汪苏洁贵会平董强等.有机肥替代对棉花养分积累、产量及土壤肥力的影响.棉花学报():.牛新湘蒲胜海吴湘琳等.棉区有机肥替代化肥对棉花产量及其构成因子的影响.新疆农业科学():.孙桂兰冯克云赵欣欣等.有机肥替代化肥对棉花生长发育和产量的影响.新疆农业科学():.黄迎春张取仁.缓释肥配施有机肥或有机无机复合肥对丘陵地区棉花性状及产量的影响.安徽农学通报():.宋邦鹏蒋平安盛建东等.化肥氮配施有机肥对棉花养分吸收及产量的影响.湖南农业科学():.李鹏程董合林刘爱忠等.施氮量对棉花功能叶片生理特性、氮素利用效率及产量的影响.植物营养与肥料学报():.董合林李鹏程刘爱忠等.河南植棉区施氮量对麦棉两熟产量及氮肥利用率的影响.棉花学报():.张琼尹凌洁苏柠等.氮磷减量对棉花油菜轮作系统作物产量及氮磷流失的影响.农业现代化研究():.张丽娟秦宇坤陈俊英.油棉两季秸秆还田下施氮量对棉花产量形成及氮肥利用效率的影响/.作物杂志.().:/./.徐瑞强徐海东董合林等.液态有机肥与氮肥配施对棉花生理特性及产量的影响.中国农学通报():.冯克云王宁南宏宇等.水分亏缺下化肥减量配施有机肥对棉花光合特性与产量的影响.作物学报():.喻树迅张雷冯文娟.快乐植棉 中国棉花生产的发展方向.棉花学报():.杜珊珊罗静姚青青等.不同追施氮肥量对南疆陆地棉 值及干物质积累与分配的影响.中国农学通报():.郭小琰孙桂兰熊世武等.施氮量对棉花养分吸收利用及产量和品质的影响.新疆农业科学():.马凯王振华王天宇等.水氮耦合对微咸水膜下滴灌棉花光合特性及产量的影响.西北农业学报():.李彦.做好棉花纤维检验工作促进棉花质量的提升.中国棉花加工():.韦京艳胡沙沙孟俊婷等.基于棉花马克隆值标准样品的成熟度、细度指标关系探究.中国棉花():.录亚丹吴新明赵战胜等.不同生态区引种对棉花铃重、衣分及纤维品质的影响.中国棉花():.马云珍董合林李玲等.连续定点定量施氮对棉花花铃期冠层光分布及产量的影响.新疆农业科学():.汪玲朱靖蓉杨涛等.氮肥施用策略对棉花干物质积累及产量构成的影响.新疆农业科学():.王芳李春梅马云珍等.连续定位不同施氮水平对棉花光合特性及产量的影响.南京农业大学学报():.罗新宁陈冰张巨松等.南疆地区不同施氮量棉花叶片光合特性及产量表现.干旱地区农业研究():.第 期秦宇坤等:减施氮肥对棉花叶片光合特性、氮素含量及产量的影响 刘伟袁方方李志坤等.适量氮肥和缩节胺配施提高黄河流域棉区棉花产量的机理.植物营养与肥料学报():.吴一帆彭增莹段松江等.不同施氮水平下化学调控对棉花光合特征及产量的影响.华中农业大学学报():.李伶俐房卫平谢德意等.施氮量对杂交棉光合生理特性及产量、品质的影响.植物营养与肥料学报():.时晓娟韩焕勇王方永等.化学封顶对不同施氮量下棉花叶片光合生理特性的影响.作物学报():.高志建尹飞虎刘瑜等.浓度升高与施氮对棉花光合及干物质积累和产量的效应研究.新疆农业科学():.马宗斌严根土刘桂珍等.施氮量对黄河滩区棉花叶片生理特性、干物质积累及产量的影响.植物营养与肥料学报():.():.殷昊杨阳张宸等.施氮量对南疆棉田土壤氮素及棉花氮吸收利用的影响.西南农业学报():.李春梅马云珍徐文修等.不同施氮量对棉花产量和棉田土壤养分的影响.核农学报():.李林洋夏淑洁张润花等.氮钾互作对长江流域棉花产量和氮肥利用效率的影响及适宜施肥水平研究.中国土壤与肥料():.吴倩吴启侠邓超等.控制排水条件下施氮水平对棉花生长、吸氮量和产量的影响.灌溉排水学报():.朱爱玲.有机肥部分替代化肥对水稻生产的影响.中国农业文摘:农业工程():.李小萌陈效民曲成闯等.生物有机肥与减量配施化肥对连作黄瓜养分利用率及产量的影响.水土保持学报():.张艺戴齐廖超林等.增施或减施有机物料对长期培肥红壤性水稻土团聚体组成的影响.中国土壤与肥料():.颜安吴勇徐金虹等.有机肥氮替代化肥氮和土壤改良剂对盐碱地棉花产量和土壤养分的影响.中国土壤与肥料():.(责任编辑:张云燕)亚 热 带 农 业 研 究第 卷