氮磷鉀運籌模式對北疆滴灌棉花生長發育和產量的影響

文明，李明華，蔣家樂，馬學花，李容望，趙文青，崔靜，劉揚，馬富裕

氮磷鉀運籌模式對北疆滴灌棉花生長發育和產量的影響

文明1,2，李明華1,2，蔣家樂1，馬學花1，李容望1，趙文青3，崔靜1,2，劉揚1,2，馬富裕1,2

1石河子大學農學院/新疆兵團綠洲生態農業重點實驗室，新疆石河子 832003；2現代農業生產信息化管理與應用技術國家地方聯合工程研究中心（新疆兵團），新疆石河子 8320003；3南京農業大學農學院，南京 210095

【】明確北疆滴灌棉花干物質積累及產量形成對氮磷鉀綜合運籌的響應特征，為節省氮肥成本提供依據。以魯棉研24號為材料，在4種施氮量（506、402.5、299和195.5 kg·hm-2，分別用N1、N2、N3和N4表示）和蕾期、花鈴期4種不同磷鉀肥運籌方式（100%+0，25%+75%，50%+50%和75%+25%，分別用PK-M1，PK-M2，PK-M3和PK-M4表示）下進行田間試驗。試驗期間測定棉花葉面積指數（LAI）、干物質積累、蕾花鈴數量及產量等指標。在相同磷鉀運籌方式下，隨著施氮量的降低，LAI的Logistic模型K’值表現為先上升后下降趨勢，N3比N2處理高5.1%—16.5%，快速增長起始期（t1）和快速增長結束期（t2）均為N3處理最晚，且N3處理快速增長期持續時間最長，N3處理比N2處理多2—12 d；N3處理生長特征值GT最高，N2處理次之，N3比N2處理高5.2%—16.7%；干物質積累量在生長前期表現為N1＞N2＞N3＞N4處理，在生長后期表現為N2＞N1＞N3＞N4處理；蕾花鈴數在全生育期表現為N2＞N3＞N1＞N4處理；產量相對值在各施氮處理下表現為N2處理最高，N3處理次之，N2處理比N3處理高3.6%—6.5%。在相同施氮量下，LAI的Logistic模型K’值最高為PK-M3處理，最低為PK-M1處理，PK-M3處理比PK-M1處理高20.5%—27.4%；快速增長起始期t1(2019年除外)和快速增長結束期t2均為PK-M3最晚，且PK-M3處理快速增長期持續時間（T）最長；PK-M3處理生長特征值（GT）最高，PK-M2處理次之，PK-M3處理比PK-M2處理高13.0%—24.5%；干物質積累量在生長前期表現為PK-M2處理＞PK-M3處理＞PK-M4處理＞PK-M1處理，生長后期表現為PK-M3＞PK-M2＞PK-M4＞PK-M1處理；蕾花鈴數在生長前期表現PK-M4＞PK-M3＞PK-M＞PK-M2處理，生長后期表現為PK-M3＞PK-M2＞PK-M4＞PK-M1處理；產量相對值表現為PK-M3處理最高，比其他磷鉀處理高5.2%—18.2%。所有處理中，N3PK-M3處理下LAI Logistic模型K’值和GT值最大，T最長，在吐絮期干物質積累量、相對產量值和后期蕾花鈴數僅次于N2PK-M3處理，生殖器官干物質分配比例高于其他處理。相關分析表明，LAI在2018年播種后109 d以后和2019年播種后120 d以后與生殖器官干物質、干物質總量和相對產量呈極顯著正相關，全生育期生殖器官個數、總干物質積累量、生殖器官干物質與相對產量均為顯著或極顯著正相關。所有處理中N2PK-M3產量最高，N3PK-M3處理次之，N3PK-M3相對產量僅比N2PK-M3處理降低1.5%。N3PK-M3處理與農戶常規施氮量相比，減少25%的氮肥施用量仍能獲得較高產量，可能是由于推遲了棉花后期LAI到達峰值的時期，延緩了LAI下降速率，提高棉花群體干物質生產能力，并促使其向生殖器官轉運，且降低蕾鈴脫落，保證后期鈴數，為產量的形成提供物質基礎。因此，本研究認為在蕾期和花鈴期各分施50%磷鉀肥的條件下，氮肥的施用量可以降低至299 kg·hm-2，這比農戶常規施氮降低25%，以達到減氮穩產、節本增效的目的。

棉花；減量施氮；磷鉀運籌；產量；葉面積指數；滴灌；北疆

0 引言

【研究意義】新疆是我國的主要產棉地區，棉花作為新疆重要的經濟作物，它的產量與質量對新疆的經濟發展和我國棉花安全有著極其重要的作用。氮、磷、鉀是棉花生長不可缺少的營養元素，對棉花產量與質量有著重要影響[1-2]。在新疆，棉花氮肥施用量已超過實際需氮量及高產棉適宜施氮量，達到345—414 kg·hm-2，氮肥當季利用率僅為27%—35%，損失率高達45%—50%，導致棉花產量和品質不增反降，造成棉花生產投入成本增加，資源浪費和環境污染等問題[3-5]。此外，棉花對磷、鉀肥的吸收高峰分別是初花期到盛鈴期（占磷吸收量的66%）和盛花期到成熟期，但目前主要以基肥形式施入土壤的磷鉀肥無法滿足棉花生長中后期的需肥要求和實現氮磷鉀互作協同效應最大化等問題[1,3,6]，均已成為影響新疆棉花高產優質的主要原因。因此，探索適宜的氮磷鉀綜合運籌模式以期達到高產優質與資源利用的協調?！厩叭搜芯窟M展】合理的氮磷鉀肥料綜合運籌模式和適宜的施用量有利于維持棉花營養生長與生殖生長平衡，促進氮磷鉀吸收和利用效率，進而提高棉花產量和改善品質[7-11]。前人研究發現，氮和鉀按照一定的比例施用可以調節棉花氮素代謝，并以此提高棉花產量[12-13]。磷肥和銨態氮肥的配施可以降低棉花根系土壤的pH和鹽分，增加養分吸收量，從而提高棉花產量[14]?？笛牌嫉萚15]等研究表明，氮磷鉀3種肥料配合施用，可以改善棉花品質，提高單鈴重和百粒籽重。關于其他作物氮磷鉀配合施用也有類似研究，潘圣剛等[16]研究發現水稻成熟期氮吸收總量與磷吸收總量、鉀吸收總量具有顯著的正相關性；趙慶鑫等[17]研究發現在施用較多氮肥的條件下需要使用更多的鉀肥才能獲得較高產量，適宜的氮鉀配比可增加干物質在塊根中的分配率；王永華等[18]研究發現，高氮水平下磷鉀肥分施，不僅可以顯著提高作物產量、氮磷鉀的吸收量，還可提高磷鉀素吸收、利用效率、偏生產力；武慶慧等[19]研究表明合理的氮磷鉀配比可以改善花生生長發育，提高干物質積累量和養分積累效率，在獲得高產的同時可以減少養分投入，降低成本。目前關于如何減少棉花生產中的氮肥投入已經成為研究熱點，例如YANG等[20]通過不同時期分施氮肥發現，盛花期施用更多的氮素可以增加棉花干物質積累和產量。DU等[21]提出減少基肥投入和增加花期施用量來改善麥棉輪作區氮肥管理方式。LUO等[22]提出在不犧牲產量的情況下，通過高密度和滴灌措施，可將傳統氮肥施用量降低20%—30%?！颈狙芯壳腥朦c】但是，關于通過在棉花不同時期分施磷鉀肥來滿足棉花對磷鉀營養需求還缺乏系統研究，并且以此實現減氮而不減產更是少有報道?！緮M解決的關鍵問題】因此，本試驗利用新疆完善的高效節水滴灌和肥水一體化管理方式可以實現合理施用氮肥和分施磷鉀肥，并根據棉株生長變化適時和定量施用氮磷鉀肥，探究氮磷鉀綜合運籌模式對棉花干物質積累及產量形成的影響，闡述氮磷鉀綜合調控對棉花干物質積累及產量的影響，結果為北疆棉花栽培管理和提高氮肥利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2018、2019年在新疆生產建設兵團第八師石河子市（44°29'N，86°1'E）進行。土壤基礎肥力為堿解氮145.47 mg·kg-1、速效磷36.18 mg·kg-1、速效鉀67.30 mg·kg-1。當地屬于典型的溫帶大陸性氣候，冬季長而嚴寒，夏季短而炎熱，2018年作物生長季（4—10月）平均氣溫為18.65℃，降水量為211.7 mm，日照時數為2 077.3 h，2019年作物生長季（4—10月）平均氣溫為20.94℃，降水量為142 mm，日照時數為1 843.08 h。

1.2 試驗設計

試驗采用二因素完全隨機設計。以魯棉研24為供試品種，設置4個減氮處理，分別為506 kg·hm-2（N1）、402.5 kg·hm-2（N2）、299 kg·hm-2（N3）和195.5 kg·hm-2（N4），其中N2為當地農戶傳統施氮量，N3在N2基礎上減氮25%。設置4種磷鉀肥運籌方式：蕾期和花鈴期追施比例為100%+0（PK-M1）、25%+75%（PK-M2）、50%+50%（PK-M3）和75%+25%（PK-M4），施磷量和施鉀量分別為108 kg·hm-2和90 kg·hm-2。共16個處理，3次重復，48個小區，小區面積為2.25 m×15 m。所有肥料均隨水滴施，兩年施肥方案見表1。氮來源于尿素（N含量46%），磷來源于磷酸二氫銨（P2O5含量為60%），鉀來源于硫酸鉀（K2O含量為50%）。試驗采取1膜3行3帶，等行距種植模式，行距為76 cm，株距為10 cm。

1.3 測定項目與方法

取樣與農藝性狀數據采集：棉花盛蕾期開始分別在2018年播種后58、78、99、109、119 d和2019年65、88、107、120、156 d調查葉面積指數（LAI）、干物質、生殖器官動態變化，直至吐絮期。每個小區調查10株，測定并記錄蕾花鈴數，再將每個小區具有代表性3株棉花從子葉以上分解成葉、莖枝和生殖器官3部分，于105℃下殺青30 min后，85℃烘干至恒重，測定干物質。

葉面積指數（LAI）測定：每個小區隨機選取長勢一致的3株棉花，然后將葉片摘下，平鋪于白紙上并拍照，后期利用MATLAB 2018提取并計算每平方米土地上的葉面積。利用如下公式求取葉面積指數：

LAI（m2·m-2）=單株葉面積（m2/plant）×單位面積株數（plant）/單位土地面積（m2）

通過Logistic方程對棉花LAI進行擬合[23]。Logistic方程的形式和特征值如下：Y=K’/[1+e(a+bt)]，其中K’為葉面積最大值，t為棉花播種后天數；a、b、K’為待定系數。Vm=-b K’/4為LAI最大增長速率；t1和t2是擬合曲線上的兩個點，將“S”型曲線分為3段，在0-t1時間段內，LAI增長速度緩慢，t1—t2時間段內LAI增長速度加快，幾乎呈線性關系，為LAI快速增長期，在t2以后，LAI增長速率緩慢，使得LAI趨于最大值。Δt表示快速增長期的長短，Δt=t2-t1。GT=-b K’/4·Δt，稱“生長特征值”（棉花LAI快速增長達到最大值的65%以上）。

產量及產量構成：棉花完全吐絮后，在每個小區未取樣區域選取6.75 m2面積，統計收獲株數、單株結鈴數；連續取50株吐絮鈴測其鈴重，計算籽棉產量。利用如下公式計算相對產量：

各處理相對產量（%）=各處理當年產量（kg·hm-2）/當年所有處理最高產量（kg·hm-2）。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 2019和SPSS 25.0分析，利用Duncan法檢驗處理間差異，用Sigmaplot 12.5作圖。

表1 施肥與灌溉方案

2 結果

2.1 氮磷鉀運籌模式對LAI logistic模型特征值的影響

LAI是反映棉花群體質量的重要指標，利用Logistic方程對LAI和播種后天數進行擬合，所得參數如表2所示。兩年中LAI的K’值范圍為3.11—5.31，LAI快速增長期t1和t2在播種后50—62 d和72—111 d，持續時間為15—53 d，最大增長速率Vmax變化范圍為0.05—0.17 m2·m-2·d-1。相同磷鉀處理下，N3處理的K’值最高，其次為N2處理，N3處理比N2處理高5.1%— 16.5%；快速增長起始期t1和快速增長結束期t2均為N3處理最晚；N3處理快速增長期持續時間最長，其次是N2處理，N3處理比N2處理多2—12 d；最大增長速率Vmax表現為N1處理最高；N3處理生長特征值GT最高，N2處理次之，N3處理比N2處理高5.2%—16.7%。相同氮處理下，PK-M3處理的K’值最高，最低為PK-M1處理，PK-M3處理比PK-M1處理高20.5%—27.4%；快速增長起始期t1（2019年除外）和快速增長結束期t2均為PK-M3處理最晚，且PK-M3處理快速增長期持續時間最長；PK-M2處理最大增長速率Vmax最高。PK-M3處理生長特征值GT最高，PK-M2處理次之，PK-M3處理比PK-M2處理高13.0%—24.5%。所有處理中，N3PK-M3處理K’值最高，快速增長起始期t1和結束期t2最晚，持續時間T最長，生長特征值GT最高。

2.2 氮磷鉀運籌模式對干物質積累和分配的影響

由圖1可知，隨著生育進程的推進，各處理下棉花干物質積累量呈現先升高再降低的趨勢。施氮量和磷鉀肥運籌方式對棉花干物質積累量均有顯著影響（＜0.05），其互作對干物質積累無顯著影響（＞0.05）。2018和2019年棉花干物質積累量分別在播種后109和120 d達到最大。在相同磷鉀處理下，棉花干物質積累量分別在出苗后78 d（2018年）之前和出苗后88 d（2019年）之前，表現為N1＞N2＞N3＞N4處理，后期表現為N2＞N1＞N3＞N4處理。在相同氮素處理下，棉花干物質積累量在生長前期表現為PK-M2＞PK-M3＞PK-M4＞PK-M1處理，出苗后109 d（2018年）和出苗后120 d（2019年）表現為PK-M3＞PK-M2＞PK-M4＞PK-M1處理，其中PK-M3處理均顯著高于其他處理。在所有處理中，干物質積累量最大為N2PK-M3處理；在出苗后119 d（2018年）和出苗后156 d（2019年），N2PK-M3處理棉花干物質積累量在兩年中分別達到12.0和19.4 t·hm-2，比同時期的N3PK-M3處理高6.6%和5.2%，二者差異顯著（＜0.05）。

表2 LAI Logistic 模型特征值

圖1 氮磷鉀綜合運籌模式下棉花干物質總量變化規律（2018、2019）

干物質在各器官中的分配最終會影響產量的形成，生殖器官干物質的分配比例對棉花產量具有更重要的影響。由圖2和圖3可知，隨著棉花生育進程的推進，葉片和莖稈的干物質分配比例不斷下降，生殖器官干物質分配比例不斷上升。在相同磷鉀處理下，棉花葉片和莖稈干物質分配比例在出苗后109 d（2018年）和出苗后120 d（2019年）之后隨施氮量的降低而降低，生殖器官干物質分配比例隨施氮量的降低呈先上升后下降趨勢，N3處理生殖器官干物質分配比例最高，比N2處理高0.43%—0.46%。在相同氮處理下，葉片和莖稈干物質分配比例表現為PK-M2處理最高，生殖器官干物質分配比例均表現為PK-M3處理最高。2018年播種后119 d時，在PK-M3處理下，N1、N2、N3、N4生殖器官干物質分配比例分別為57.4%、61.8%、62.3%、60.0%；2019年播種后156 d時，在PK-M3處理下，N1、N2、N3、N4處理的生殖器官干物質分配比例分別為77.8%、79.7%、80.4%、79.6%。2018和2019年N3PK-M3處理比N2PK-M3處理分別高0.5%和0.7%。

2.3 氮磷鉀運籌模式對蕾花鈴動態變化的影響

由表3、表4可以看出，施氮量和磷鉀運籌方式顯著影響了棉花蕾數和鈴數（2019年出苗后107 d鈴數、2019年出苗后120 d蕾數除外），二者互作對棉花蕾花鈴數無顯著影響（＞0.05）。在相同磷鉀運籌方式下，各氮處理的蕾花鈴數表現為N2＞N3＞N1＞N4處理。相同氮處理下，棉花生殖器官數量在生長前期和后期表現不一致，在2018年播種后78 d和2019年播種后88 d以前，蕾花鈴數均表現為PK-M4＞PK-M3＞PK-M1＞PK-M2處理，在2018年播種后99 d和2019年播種后107 d以后，蕾鈴數均表現為PK-M3＞PK-M2＞PK-M4＞PK-M1處理。2018年播種后109 d和2019年播種后120 d鈴數最高為N2PK-M3處理，比N3PK-M3處理高9.6%和12.5%，處理間差異不顯著（＞0.05）。

圖2 氮磷鉀綜合運籌模式下棉花干物質量分配（2018）

圖3 氮磷鉀綜合運籌模式下棉花干物質量分配（2019）

表3 氮磷鉀綜合運籌模式對不同時期生殖器官變化的影響（2018）

表4 氮磷鉀綜合運籌模式對不同時期生殖器官變化的影響（2019）

2.4 氮磷鉀運籌模式對相對產量的影響

由圖4可知，兩年相對產量變化趨勢一致。相同磷鉀處理下，相對產量隨施氮量的降低表現為N2＞N3＞N1＞N4處理。相同氮處理下，相對產量表現為PK-M3＞PK-M2＞PK-M4＞PK-M1處理?？傮w來看，N2PK-M3處理和N3PK-M3處理在兩年內均獲得較高的產量，N3PK-M3處理與N2PK-M3處理相比僅減少了1.4%和1.5%。

棉花的生長發育是決定產量的內在因素。由表5可見，相對產量與各農藝指標的相關性普遍在生長后期達到顯著或極顯著正相關。2018年相對產量與LAI的相關性在播種后119 d達到最大，相關系數為0.91**；2019年相對產量在播種后120 d達到最大，相關系數為0.81**。生殖器官的個數是產量的重要因子，在生長發育后期與相對產量的相關性均達到極顯著正相關，其中鈴數與相對產量相關系數最高，2018年播種后109 d相關系數為0.81**，2019年在播種后120 d相關系數為0.83**。干物質與產量密切相關，生殖器官干物質的積累更是直接影響產量的形成，在棉花的整個生育期，相對產量與生殖器官干物質的相關性均為極顯著正相關，相關系數均在0.8以上；相對產量與葉片、莖稈的干物質相關系數較低。

圖4 氮磷鉀綜合運籌下產量相對值變化規律圖(2018、2019年)

表5 相對產量與主要因子相關性分析

3 討論

3.1 氮磷鉀運籌對LAI的影響

葉面積指數通常是衡量植物光合作用和生產力的重要指標[24-25]。賈彪等[26]在不同氮素處理下棉花群體LAI特征參數施氮效應的研究結果表明，施氮量對棉花LAI動態具有調控作用。隨著氮肥施用量的增加，LAI增長明顯[27]。在一定的水氮調控下，適量磷鉀肥的施用能夠使作物的葉面積指數顯著提高，增加光合面積，進而提高棉花產量[28-29]。本研究中，在棉花的生長前期隨著施氮量的降低，LAI呈現下降趨勢；在棉花生長的后期，N1和N2處理下降速率較快，N3處理仍保持較高水平，且N3處理顯著高于N1、N4處理，這說明過高或者過低的施氮量均會顯著降低生長后期的LAI，不利于維持棉花后期較高的光合面積，這可能是由于氮肥施用過多導致后期棉花中下部葉片互相遮擋，生長郁閉，衰老加速。相同的氮素處理下，在生長前期PK-M2處理LAI高于其他處理，而在生長后期則表現為PK-M3處理高于其他磷鉀處理，這說明磷鉀肥在蕾期和花鈴期的施用比例為50%時，可以滿足其對養分的需求，維持棉花生長后期的LAI，延緩其下降速率。N3PK-M3處理快速增長期起始時間較晚，持續時間長，說明在一定的氮磷鉀運籌方式下，可以使棉花生長后期葉面積指數保持較高水平，這也是提高棉花后期干物質生產能力的先決條件。

3.2 氮磷鉀運籌對干物質積累與分配的影響

干物質是作物光合產物的最終形態，其積累與合理分配及運轉是提高作物產量的關鍵[30]。在棉花各生育時期，干物質的積累對棉花產量高低和品質優劣有直接的影響，生物量累積是以養分吸收為基礎的，它反映養分的有效吸收狀況[28]。氮、磷、鉀是土壤肥力的三要素，作物生長發育所需的營養物質多數來源于土壤。張學昕等[31]研究表明，施用氮、磷、鉀肥均能增加棉花各器官中干物質積累量，積累比例表現為鈴＞莖＞葉＞根。張凡等[32]、李軍宏等[33]研究表明，磷鉀肥的施用有利于地上部生物量的積累與分配。本研究發現，在棉花生長前期，隨著施氮量的降低，總干物質積累量呈下降趨勢，表明棉花前期以營養生長為主，降低施氮量不利于光合器官的生長；在棉花生長后期，N3處理生殖器官干物質分配比例高于其他氮處理，這表明氮肥施用量過多會導致后期營養生長旺盛，貪青晚熟，不利于棉花產量提高；施氮過少會使棉花無法得到充足的養分積累，造成減產。而適當減少施氮可以提高生殖器官干物質分配比例，這與前人研究結果相同[34]。相同氮素處理下，在棉花生長前期，PK-M2處理總干物質積累量高于其他處理，而在生長后期則表現為PK-M3處理最高，且PK-M3處理生殖器官分配比例高于其他處理，這可能是由于PK-M3處理這種施肥方式促進了棉花后期營養生長和生殖生長的協調發展，使其擁有充足的干物質積累[35]。N4處理下所有干物質積累量均為最低，這和LAI表現相同，表明施氮量過低抑制棉花生長，棉花干物質無法得到有效積累，對產量形成造成極為不利的影響。前人研究結果表明，減少施氮量會降低生物量，但會提高生殖器官干物質分配比例[34]，本研究也發現類似結果，盡管減少25%的氮肥，但是N3PK-M3處理在生長后期仍獲得較高的干物質積累，僅次于N2PK-M3處理，其生殖器官干物質分配比例比N2PK-M3處理高，這進一步提高了棉花的產量潛力。

3.3 氮磷鉀運籌對蕾花鈴動態變化的影響

施氮量顯著影響棉花蕾花鈴個數，施氮過多或過少都會導致棉花蕾鈴的減少[36]。不同的磷肥和鉀肥用量可以分別提高棉花單株鈴數和棉花的光合性能，提高棉花的成鈴數，進而提高棉花產量[37-39]。

本研究中，N2和N3處理能夠獲得較高的蕾鈴數，這表明過高或過低施用氮肥會導致棉花器官營養失調，造成蕾鈴脫落，合理的氮肥施用量可以保持較高的蕾鈴數。在棉花的生長前期，相同施氮量下，各磷鉀處理表現為PK-M4處理最大，而在生長后期，PK-M4處理急劇下降，PK-M3處理蕾鈴數保持較高水平，這可能是由于PK-M4處理在前期使蕾花鈴過度生長，導致后期營養供應不足，蕾鈴脫落；而PK-M3處理可以協調棉花營養生長和生殖生長，減少棉花蕾鈴脫落。N2PK-M3處理和N3PK-M3處理在生長后期均獲得較高的鈴數，這為提高棉花產量奠定基礎。

3.4 氮磷鉀運籌對相對產量的影響

在一定范圍內施用氮肥能顯著提高棉花的產量，施氮量對棉花產量具有較大影響[22,40]。適宜的施氮量有利于棉株干物質積累，增加單鈴重及單株鈴數，進而提高棉花產量[41-43]。王嬌等[44]研究結果表明，在北疆棉田中合理施用磷鉀肥可顯著提高棉花的單鈴重和單株鈴數，施磷鉀處理與未施磷鉀處理相比較，籽棉產量提高了近1/3，因此磷鉀肥對于棉花產量的影響也至關重要。本研究中，在相同磷鉀運籌方式下，N2處理平均產量最高，說明氮肥施用過高或過低都會導致棉花減產，這與劉連濤[26]等研究結果相同，這是由于過高的施氮量導致營養生長過剩而生殖生長受到抑制，使得棉花成鈴數減少，棉花產量不升反降；而過低的施氮量導致養分供應不足，不利于棉花產量的提升[7]。在相同施氮量下，PK-M3處理產量最高，這同樣說明磷鉀肥在蕾期和花鈴期各施用50%可以協調棉花營養生長與生殖生長，提高棉花產量。

在所有處理中，N3PK-M3處理的棉花相對產量與N2PK-M3處理相比略有降低，但處理間差異不顯著，且從各指標相關性分析來看，LAI、生殖器官個數、生殖器官干物質以及干物質總量在生長后期均和相對產量呈顯著或極顯著正相關，因此可以推斷N3PK-M3處理下LAI在棉花生長后期保持較高水平，延長了光能利用時間，促進了棉花群體干物質的生產，且協調營養生長與生殖生長，保證棉花有充足的營養體和光合面積，促使干物質向生殖器官轉運，并且在后期降低蕾鈴脫落，保證較高的鈴數，為產量的形成提供物質基礎。綜上，在不犧牲產量的情況下，蕾期和花鈴期各施用50%的磷鉀肥時，可將農戶常規氮肥施用量（N2處理）減少25%，這對棉花生產可持續發展和農民節本增收具有重要意義。

4 結論

本研究中，減量施氮和不同磷鉀肥運籌方式均對棉花LAI、蕾鈴數、干物質積累與分配、相對產量產生顯著影響。在蕾期和花鈴期各施用50%的磷鉀肥時，可將農戶常規施氮量（N2處理）減少25%，不會顯著降低棉花產量，這是由于在該施肥管理模式下，棉花生長后期仍保持較高的LAI，提高了群體干物質生產能力，并促使干物質產物向生殖器官轉運，降低蕾鈴脫落，保證鈴數，為棉花產量奠定物質基礎，因此能夠達到減氮穩產、節本增效的目的。

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Effects of Nitrogen, Phosphorus and Potassium on Drip-Irrigated Cotton Growth and Yield in Northern Xinjiang

WEN Ming1, 2, LI MingHua1, 2, JIANG JiaLe1, MA XueHua1, LI RongWang1, ZHAO WenQing3, CUI Jing1,2, LIU Yang1,2, MA FuYu1,2

1School of Agriculture, Shihezi University/The Key Laboratory of Oasis Eco-Agriculture, Xinjiang Production and Construction Corps, Shihezi 832003, Xinjiang;2National ＆ Local Joint Engineering Research Center of Information Management and Application Technology for Modern Agricultural Production ( XPCC) , Shihezi 832003, Xinjiang;3College of Agronomy, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095

【】The aim of this study was to clarify the response of reduced nitrogen (N) application with different phosphorus (P) and potassium (K) managements (PK-M) on drip-irrigated cotton growth, dry matter accumulation and yield formation in Northern Xinjiang, so as to provide a theroe base for reduced N application with cost saving. 【】Field experiments were conducted by using Lumianyan 24 under four N application rates (506, 402.5, 299 and 195.5 kg·hm-2designated as N1, N2, N3 and N4, respectively), and four different PK-Ms during squaring stage and bloom-bolling stage (100%+0, 25%+75%, 50%+50% and 75%+25% designated as PK-M1, PK-M2, PK-M3 and PK-M4, respectively). The leaf area index (LAI), dry matter accumulation and distribution, reproductive organs dynamic changes and yield were assayed during experiment period. 【】Under the same PK-M treatment, the K’ value of LAI’s Logistic model showed a trend of first increasing and then decreasing with the decrease of nitrogen application rate; the K’ value under N3 was 5.1%-16.5% higher than that under N2, and which in the fast accumulation period in initiated (t1) and terminated (t2) days were the latest under N3; which in the duration of fast accumulation period (T) was the longest, and N3 was 2-12 days longer than N2. The growth characteristic value (GT) under N3 was the highest, followed by N2, and N3 was 5.2%-16.7% higher than that under N2. The dry matter accumulation in the early growth period was N1＞N2＞N3＞N4 treatment, and in the late period was N2＞N1＞N3＞N4 treatment. The number of reproductive organs was N2＞N3＞N1＞N4 treatment during the growth period. The relative yield value under N2 was the highest, followed by N3 treatment, which under N2 was 3.6%-6.5% higher than that under N3. Under the same N application rate, the K’ value of LAI logistic model under PK-M3 was the highest and PK-M1 was the lowest, and PK-M3 was 20.5%-27.4% higher than PK-M1; the fast accumulation period in initiated (t1) (except in 2019) and terminated (t2) days were both the latest under PK-M3. The growth characteristic value (GT) under PK-M3 was the highest, followed by PK-M2, and PK-M3 was 13.0-24.5% higher than PK-M2. The dry matter accumulation in the growth period was PK-M2＞PK-M3＞PK-M4＞PK-M1 treatment, and it was PK-M3＞PK-M2＞PK-M4＞PK-M1 treatment in the late growth period; the number of squares and bolls in the early growth period was PK-M4＞PK-M3＞PK-M1＞PK-M2 treatment, while it was PK-M3＞PK-M2＞PK-M4＞PK-M1 treatment in the late growth period; the relative yield value was the highest in PK-M3, which was 5.2%-18.2% higher than PK-Ms. Among all the treatments, the K’ value and GT value of the LAI Logistic model under N3PK-M3 was the largest, and T was the longest. The plant dry matter, relative yield value and the number of squares and bolls in the late period were second only to N2PK-M3, and the reproductive organs dry distribution ratio was higher than other treatments. Correlation analysis showed that LAI had a significant positive correlation with reproductive organ dry matter, plant dry matter and relative yield value at the late growth period, however, the number of reproductive organs, plant dry matter and reproductive organs were significant positive correlation with relative yield throughout the growth period. Among all treatments, the yield under N2PK-M3was the highest, followed by N3PK-M3, and the relative yield value in N3PK-M3 treatment was 1.5% lower than N2PK-M3 without significant difference. 【】The N3PK-M3 could obtain higher yield by reducing 25% N application compared with the conventional N application rate of farmers, which might due to delaying the peak of LAI at the later growth period, delaying the decline rate of LAI, increasing the dry matter production capacity of cotton population, improving cotton production capacity of dry matter, promoting assimilates transfer to reproductive organs, and reducing the shedding of squares and bolls, which provided the material basis for the formation of cotton yield.

cotton; reduced application of nitrogen; operation of phosphorus and potassium; yield; leaf area index (LAI); drip-irrigation; Northern Xinjiang

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.16.010

2020-09-25；

2020-11-25

國家重點研發計劃（2017YFD0201900）、國家自然科學基金-地區基金（31860346）、兵團財政科技計劃（2020AB017）、石河子大學高層次人才科研啟動項目（RCSX2018B09）、石河子大學新疆生產建設兵團綠洲生態重點實驗室開放課題發展基金（201802）

文明，E-mail：wmalaer@qq.com。通信作者劉揚，E-mail：ly.0318@163.com。通信作者馬富裕，E-mail：1469633844@qq.com

（責任編輯 李云霞）