摘要：【目的】黄河流域棉区是我国三大棉区之一,氮肥管理在棉花生产中至关重要,氮肥供应不足或过量会影响棉花的皮棉产量和纤维品质,过量施氮可能导致棉花营养生长过旺,产量下降,也会造成不必要的浪费及棉田环境污染,氮肥供应不足会导致棉花生物量较小,皮棉产量降低,纤维品质下降。本文通过3年不同氮肥用量的田间小区定位试验,研究施氮量对棉花功能叶生理特性、氮素利用效率及籽棉产量的影响,旨在探讨黄河流域棉区华北平原亚区中等肥力棉田适宜施氮量,揭示棉花氮素高效利用的相关机理。【方法】田间试验于2011 2013年在河南安阳县中棉所试验农场进行,供试田块为多年连作棉田,土壤为壤质潮土,2011年播种前0—20 cm土层土壤有机质、全氮、速效氮(N)、速效磷(P)、速效钾(K)含量分别为11.24 g/kg、0.82 g/kg、77.43 mg/kg、16.69 mg/kg、129.82 mg/kg。以转Bt+Cp TI中熟棉花品种中棉所79为材料,采用随机区组设计,重复4次,设置0、90、180、270、360、450 kg/hm26个施氮水平,氮肥底施和初花期追施各半,磷(P2O5)、钾(K2O)全部底施,施用量均为120kg/hm2。试验小区长10 m,宽4.8米,每小区6行棉花,种植密度57500 plant/hm2。2011年4月17日播种,2012年4月25日播种,2013年5月3日播种。2013年研究了施氮量对初花期棉花功能叶光合速率、不同生育期棉花群体叶面积指数(LAI)、不同生育期棉花功能叶叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、谷氨酰胺合成酶(GS)活性的影响,2012、2013年研究了施氮量对棉花氮素内在利用率、氮肥农学利用率、氮素生理利用率、氮肥回收率及籽棉产量的影响。【结果】随施氮量的增加,不同生育期棉花群体LAI、功能叶叶绿素含量、GS活性、初花期棉花功能叶净光合速率呈增加的趋势,而功能叶MDA含量呈下降趋势。施氮量270、360 kg/hm2处理棉花在盛铃期群体LAI较适宜,吐絮期棉花功能叶能维持较高的生理活性,可为棉花高产提供物质保障。棉花氮素积累量、籽棉产量与施氮量间均呈二次曲线关系,棉花氮肥农学利用率和氮素内在利用率随施氮量增加显著下降,施氮量超过180 kg/hm2时氮素生理利用率下降,施氮量为270 kg/hm2时氮肥回收率高于其他处理。施氮量360 kg/hm2时,籽棉平均产量最高,显著高于施氮量为0、90 kg/hm2的处理,但与施氮量180、270、450 kg/hm2处理间差异不显著。棉花3年籽棉平均产量(Y)与施氮量(N)的效应方程为Y=3143.8036+4.2057N-0.006220N2(R2=0.9805,P=0.002717);棉花的最高产量施氮量为338.1 kg/hm2,经济最佳施氮量为299.7 kg/hm2。【结论】黄河流域棉区华北平原亚区中等肥力棉田施氮量超过270 kg/hm2时,棉花氮肥农学利用率、氮素内在利用率、氮素生理利用率、氮肥回收率开始下降,该区棉田推荐经济施氮量299.7 kg/hm2。

摘要：【目的】苗期棉花根系发育缓慢,吸收能力弱,根系吸收的氮素不能满足棉株生长发育的需要,很容易出现僵苗、弱苗。叶面施氮可以及时补充氮素营养,解决棉花苗期阶段性营养不足的问题。本研究利用15N同位素示踪技术研究喷施尿素对棉花苗期氮素吸收利用及生理生化特性的影响,以明确棉花苗期叶面喷施尿素的适宜浓度,了解其促进棉花生长发育的机理。【方法】本试验选用黄河流域常规栽培品种中棉所79为试验材料,采用随机区组设计,在棉花苗期叶面喷施0.5%、1%和2%的15N-尿素溶液,以喷清水为对照,调查了尿素不同喷施浓度棉花氮素的吸收利用及生理生化特性。【结果】1)叶面喷施15N-尿素能显著提高棉株15N含量,各施氮处理棉株内15N含量随时间的变化趋势一致,即叶面喷施后2 96 h之间,逐渐升高,96 h达到最高,此后出现下降。2)棉株可以快速吸收叶面喷施的15N-尿素,各处理棉株叶面氮素平均吸收速率的变化趋势一致,因中午气孔关闭,2 4 h出现降低;4 6 h达到最大,期间急剧上升;6 8 h急剧下降,8 12 h下降也较快,12 h后缓慢下降。0 12 h平均吸收速率非常高,为0.23 0.29 mg/(g·h)。棉株对于叶施氮素的吸收主要出现在喷施后12 h之内。3)15N-尿素浓度为0.5%、1%时,叶面吸收显著促进了根系氮素吸收,且根系吸收的氮很快被转运到地上部分。4)1%尿素喷施浓度内,硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶活性,叶绿素含量的变化趋势一致,均随尿素喷施浓度的增加而提高,在喷施浓度为1%时达到峰值,超过1%后开始下降。【结论】叶面尿素喷施浓度在0.5%2%之间均能显著提高棉株15N含量,促进棉株的氮素代谢,以1%效果最佳。棉株对于喷施氮素的吸收主要发生在喷施后0 12 h,平均吸收速率为0.23 0.29 mg/(g·h),96 h棉株中15N含量达到最高。棉花叶面施氮促进了根系对氮素的吸收。叶面施氮主要通过增强硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶活性,提高叶绿素含量,增加叶面积,促进叶片的光合作用,以此提高氮素利用效率,增加棉花株高和总生物量。