氮磷钾运筹模式对北疆滴灌棉花生长发育和产量的影响

2021-09-02文明李明华蒋家乐马学花李容望赵文青崔静刘扬马富裕

中国农业科学 2021年16期

文明，李明华，蒋家乐，马学花，李容望，赵文青，崔静，刘扬，马富裕

文明1,2，李明华1,2，蒋家乐1，马学花1，李容望1，赵文青3，崔静1,2，刘扬1,2，马富裕1,2

1石河子大学农学院/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003；2现代农业生产信息化管理与应用技术国家地方联合工程研究中心（新疆兵团），新疆石河子 8320003；3南京农业大学农学院，南京 210095

【】明确北疆滴灌棉花干物质积累及产量形成对氮磷钾综合运筹的响应特征，为节省氮肥成本提供依据。以鲁棉研24号为材料，在4种施氮量（506、402.5、299和195.5 kg·hm-2，分别用N1、N2、N3和N4表示）和蕾期、花铃期4种不同磷钾肥运筹方式（100%+0，25%+75%，50%+50%和75%+25%，分别用PK-M1，PK-M2，PK-M3和PK-M4表示）下进行田间试验。试验期间测定棉花叶面积指数（LAI）、干物质积累、蕾花铃数量及产量等指标。在相同磷钾运筹方式下，随着施氮量的降低，LAI的Logistic模型K’值表现为先上升后下降趋势，N3比N2处理高5.1%—16.5%，快速增长起始期（t1）和快速增长结束期（t2）均为N3处理最晚，且N3处理快速增长期持续时间最长，N3处理比N2处理多2—12 d；N3处理生长特征值GT最高，N2处理次之，N3比N2处理高5.2%—16.7%；干物质积累量在生长前期表现为N1＞N2＞N3＞N4处理，在生长后期表现为N2＞N1＞N3＞N4处理；蕾花铃数在全生育期表现为N2＞N3＞N1＞N4处理；产量相对值在各施氮处理下表现为N2处理最高，N3处理次之，N2处理比N3处理高3.6%—6.5%。在相同施氮量下，LAI的Logistic模型K’值最高为PK-M3处理，最低为PK-M1处理，PK-M3处理比PK-M1处理高20.5%—27.4%；快速增长起始期t1(2019年除外)和快速增长结束期t2均为PK-M3最晚，且PK-M3处理快速增长期持续时间（T）最长；PK-M3处理生长特征值（GT）最高，PK-M2处理次之，PK-M3处理比PK-M2处理高13.0%—24.5%；干物质积累量在生长前期表现为PK-M2处理＞PK-M3处理＞PK-M4处理＞PK-M1处理，生长后期表现为PK-M3＞PK-M2＞PK-M4＞PK-M1处理；蕾花铃数在生长前期表现PK-M4＞PK-M3＞PK-M＞PK-M2处理，生长后期表现为PK-M3＞PK-M2＞PK-M4＞PK-M1处理；产量相对值表现为PK-M3处理最高，比其他磷钾处理高5.2%—18.2%。所有处理中，N3PK-M3处理下LAI Logistic模型K’值和GT值最大，T最长，在吐絮期干物质积累量、相对产量值和后期蕾花铃数仅次于N2PK-M3处理，生殖器官干物质分配比例高于其他处理。相关分析表明，LAI在2018年播种后109 d以后和2019年播种后120 d以后与生殖器官干物质、干物质总量和相对产量呈极显著正相关，全生育期生殖器官个数、总干物质积累量、生殖器官干物质与相对产量均为显著或极显著正相关。所有处理中N2PK-M3产量最高，N3PK-M3处理次之，N3PK-M3相对产量仅比N2PK-M3处理降低1.5%。N3PK-M3处理与农户常规施氮量相比，减少25%的氮肥施用量仍能获得较高产量，可能是由于推迟了棉花后期LAI到达峰值的时期，延缓了LAI下降速率，提高棉花群体干物质生产能力，并促使其向生殖器官转运，且降低蕾铃脱落，保证后期铃数，为产量的形成提供物质基础。因此，本研究认为在蕾期和花铃期各分施50%磷钾肥的条件下，氮肥的施用量可以降低至299 kg·hm-2，这比农户常规施氮降低25%，以达到减氮稳产、节本增效的目的。

棉花；减量施氮；磷钾运筹；产量；叶面积指数；滴灌；北疆

0 引言

【研究意义】新疆是我国的主要产棉地区，棉花作为新疆重要的经济作物，它的产量与质量对新疆的经济发展和我国棉花安全有着极其重要的作用。氮、磷、钾是棉花生长不可缺少的营养元素，对棉花产量与质量有着重要影响[1-2]。在新疆，棉花氮肥施用量已超过实际需氮量及高产棉适宜施氮量，达到345—414 kg·hm-2，氮肥当季利用率仅为27%—35%，损失率高达45%—50%，导致棉花产量和品质不增反降，造成棉花生产投入成本增加，资源浪费和环境污染等问题[3-5]。此外，棉花对磷、钾肥的吸收高峰分别是初花期到盛铃期（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钾肥无法满足棉花生长中后期的需肥要求和实现氮磷钾互作协同效应最大化等问题[1,3,6]，均已成为影响新疆棉花高产优质的主要原因。因此，探索适宜的氮磷钾综合运筹模式以期达到高产优质与资源利用的协调。【前人研究进展】合理的氮磷钾肥料综合运筹模式和适宜的施用量有利于维持棉花营养生长与生殖生长平衡，促进氮磷钾吸收和利用效率，进而提高棉花产量和改善品质[7-11]。前人研究发现，氮和钾按照一定的比例施用可以调节棉花氮素代谢，并以此提高棉花产量[12-13]。磷肥和铵态氮肥的配施可以降低棉花根系土壤的pH和盐分，增加养分吸收量，从而提高棉花产量[14]。康雅萍等[15]等研究表明，氮磷钾3种肥料配合施用，可以改善棉花品质，提高单铃重和百粒籽重。关于其他作物氮磷钾配合施用也有类似研究，潘圣刚等[16]研究发现水稻成熟期氮吸收总量与磷吸收总量、钾吸收总量具有显著的正相关性；赵庆鑫等[17]研究发现在施用较多氮肥的条件下需要使用更多的钾肥才能获得较高产量，适宜的氮钾配比可增加干物质在块根中的分配率；王永华等[18]研究发现，高氮水平下磷钾肥分施，不仅可以显著提高作物产量、氮磷钾的吸收量，还可提高磷钾素吸收、利用效率、偏生产力；武庆慧等[19]研究表明合理的氮磷钾配比可以改善花生生长发育，提高干物质积累量和养分积累效率，在获得高产的同时可以减少养分投入，降低成本。目前关于如何减少棉花生产中的氮肥投入已经成为研究热点，例如YANG等[20]通过不同时期分施氮肥发现，盛花期施用更多的氮素可以增加棉花干物质积累和产量。DU等[21]提出减少基肥投入和增加花期施用量来改善麦棉轮作区氮肥管理方式。LUO等[22]提出在不牺牲产量的情况下，通过高密度和滴灌措施，可将传统氮肥施用量降低20%—30%。【本研究切入点】但是，关于通过在棉花不同时期分施磷钾肥来满足棉花对磷钾营养需求还缺乏系统研究，并且以此实现减氮而不减产更是少有报道。【拟解决的关键问题】因此，本试验利用新疆完善的高效节水滴灌和肥水一体化管理方式可以实现合理施用氮肥和分施磷钾肥，并根据棉株生长变化适时和定量施用氮磷钾肥，探究氮磷钾综合运筹模式对棉花干物质积累及产量形成的影响，阐述氮磷钾综合调控对棉花干物质积累及产量的影响，结果为北疆棉花栽培管理和提高氮肥利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2018、2019年在新疆生产建设兵团第八师石河子市（44°29'N，86°1'E）进行。土壤基础肥力为碱解氮145.47 mg·kg-1、速效磷36.18 mg·kg-1、速效钾67.30 mg·kg-1。当地属于典型的温带大陆性气候，冬季长而严寒，夏季短而炎热，2018年作物生长季（4—10月）平均气温为18.65℃，降水量为211.7 mm，日照时数为2 077.3 h，2019年作物生长季（4—10月）平均气温为20.94℃，降水量为142 mm，日照时数为1 843.08 h。

1.2 试验设计

试验采用二因素完全随机设计。以鲁棉研24为供试品种，设置4个减氮处理，分别为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为当地农户传统施氮量，N3在N2基础上减氮25%。设置4种磷钾肥运筹方式：蕾期和花铃期追施比例为100%+0（PK-M1）、25%+75%（PK-M2）、50%+50%（PK-M3）和75%+25%（PK-M4），施磷量和施钾量分别为108 kg·hm-2和90 kg·hm-2。共16个处理，3次重复，48个小区，小区面积为2.25 m×15 m。所有肥料均随水滴施，两年施肥方案见表1。氮来源于尿素（N含量46%），磷来源于磷酸二氢铵（P2O5含量为60%），钾来源于硫酸钾（K2O含量为50%）。试验采取1膜3行3带，等行距种植模式，行距为76 cm，株距为10 cm。

1.3 测定项目与方法

取样与农艺性状数据采集：棉花盛蕾期开始分别在2018年播种后58、78、99、109、119 d和2019年65、88、107、120、156 d调查叶面积指数（LAI）、干物质、生殖器官动态变化，直至吐絮期。每个小区调查10株，测定并记录蕾花铃数，再将每个小区具有代表性3株棉花从子叶以上分解成叶、茎枝和生殖器官3部分，于105℃下杀青30 min后，85℃烘干至恒重，测定干物质。

叶面积指数（LAI）测定：每个小区随机选取长势一致的3株棉花，然后将叶片摘下，平铺于白纸上并拍照，后期利用MATLAB 2018提取并计算每平方米土地上的叶面积。利用如下公式求取叶面积指数：

LAI（m2·m-2）=单株叶面积（m2/plant）×单位面积株数（plant）/单位土地面积（m2）

通过Logistic方程对棉花LAI进行拟合[23]。Logistic方程的形式和特征值如下：Y=K’/[1+e(a+bt)]，其中K’为叶面积最大值，t为棉花播种后天数；a、b、K’为待定系数。Vm=-b K’/4为LAI最大增长速率；t1和t2是拟合曲线上的两个点，将“S”型曲线分为3段，在0-t1时间段内，LAI增长速度缓慢，t1—t2时间段内LAI增长速度加快，几乎呈线性关系，为LAI快速增长期，在t2以后，LAI增长速率缓慢，使得LAI趋于最大值。Δt表示快速增长期的长短，Δt=t2-t1。GT=-b K’/4·Δt，称“生长特征值”（棉花LAI快速增长达到最大值的65%以上）。

产量及产量构成：棉花完全吐絮后，在每个小区未取样区域选取6.75 m2面积，统计收获株数、单株结铃数；连续取50株吐絮铃测其铃重，计算籽棉产量。利用如下公式计算相对产量：

各处理相对产量（%）=各处理当年产量（kg·hm-2）/当年所有处理最高产量（kg·hm-2）。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2019和SPSS 25.0分析，利用Duncan法检验处理间差异，用Sigmaplot 12.5作图。

表1 施肥与灌溉方案

2 结果

2.1 氮磷钾运筹模式对LAI logistic模型特征值的影响

LAI是反映棉花群体质量的重要指标，利用Logistic方程对LAI和播种后天数进行拟合，所得参数如表2所示。两年中LAI的K’值范围为3.11—5.31，LAI快速增长期t1和t2在播种后50—62 d和72—111 d，持续时间为15—53 d，最大增长速率Vmax变化范围为0.05—0.17 m2·m-2·d-1。相同磷钾处理下，N3处理的K’值最高，其次为N2处理，N3处理比N2处理高5.1%— 16.5%；快速增长起始期t1和快速增长结束期t2均为N3处理最晚；N3处理快速增长期持续时间最长，其次是N2处理，N3处理比N2处理多2—12 d；最大增长速率Vmax表现为N1处理最高；N3处理生长特征值GT最高，N2处理次之，N3处理比N2处理高5.2%—16.7%。相同氮处理下，PK-M3处理的K’值最高，最低为PK-M1处理，PK-M3处理比PK-M1处理高20.5%—27.4%；快速增长起始期t1（2019年除外）和快速增长结束期t2均为PK-M3处理最晚，且PK-M3处理快速增长期持续时间最长；PK-M2处理最大增长速率Vmax最高。PK-M3处理生长特征值GT最高，PK-M2处理次之，PK-M3处理比PK-M2处理高13.0%—24.5%。所有处理中，N3PK-M3处理K’值最高，快速增长起始期t1和结束期t2最晚，持续时间T最长，生长特征值GT最高。

2.2 氮磷钾运筹模式对干物质积累和分配的影响

由图1可知，随着生育进程的推进，各处理下棉花干物质积累量呈现先升高再降低的趋势。施氮量和磷钾肥运筹方式对棉花干物质积累量均有显著影响（＜0.05），其互作对干物质积累无显著影响（＞0.05）。2018和2019年棉花干物质积累量分别在播种后109和120 d达到最大。在相同磷钾处理下，棉花干物质积累量分别在出苗后78 d（2018年）之前和出苗后88 d（2019年）之前，表现为N1＞N2＞N3＞N4处理，后期表现为N2＞N1＞N3＞N4处理。在相同氮素处理下，棉花干物质积累量在生长前期表现为PK-M2＞PK-M3＞PK-M4＞PK-M1处理，出苗后109 d（2018年）和出苗后120 d（2019年）表现为PK-M3＞PK-M2＞PK-M4＞PK-M1处理，其中PK-M3处理均显著高于其他处理。在所有处理中，干物质积累量最大为N2PK-M3处理；在出苗后119 d（2018年）和出苗后156 d（2019年），N2PK-M3处理棉花干物质积累量在两年中分别达到12.0和19.4 t·hm-2，比同时期的N3PK-M3处理高6.6%和5.2%，二者差异显著（＜0.05）。

表2 LAI Logistic 模型特征值

图1 氮磷钾综合运筹模式下棉花干物质总量变化规律（2018、2019）

干物质在各器官中的分配最终会影响产量的形成，生殖器官干物质的分配比例对棉花产量具有更重要的影响。由图2和图3可知，随着棉花生育进程的推进，叶片和茎秆的干物质分配比例不断下降，生殖器官干物质分配比例不断上升。在相同磷钾处理下，棉花叶片和茎秆干物质分配比例在出苗后109 d（2018年）和出苗后120 d（2019年）之后随施氮量的降低而降低，生殖器官干物质分配比例随施氮量的降低呈先上升后下降趋势，N3处理生殖器官干物质分配比例最高，比N2处理高0.43%—0.46%。在相同氮处理下，叶片和茎秆干物质分配比例表现为PK-M2处理最高，生殖器官干物质分配比例均表现为PK-M3处理最高。2018年播种后119 d时，在PK-M3处理下，N1、N2、N3、N4生殖器官干物质分配比例分别为57.4%、61.8%、62.3%、60.0%；2019年播种后156 d时，在PK-M3处理下，N1、N2、N3、N4处理的生殖器官干物质分配比例分别为77.8%、79.7%、80.4%、79.6%。2018和2019年N3PK-M3处理比N2PK-M3处理分别高0.5%和0.7%。

2.3 氮磷钾运筹模式对蕾花铃动态变化的影响

由表3、表4可以看出，施氮量和磷钾运筹方式显著影响了棉花蕾数和铃数（2019年出苗后107 d铃数、2019年出苗后120 d蕾数除外），二者互作对棉花蕾花铃数无显著影响（＞0.05）。在相同磷钾运筹方式下，各氮处理的蕾花铃数表现为N2＞N3＞N1＞N4处理。相同氮处理下，棉花生殖器官数量在生长前期和后期表现不一致，在2018年播种后78 d和2019年播种后88 d以前，蕾花铃数均表现为PK-M4＞PK-M3＞PK-M1＞PK-M2处理，在2018年播种后99 d和2019年播种后107 d以后，蕾铃数均表现为PK-M3＞PK-M2＞PK-M4＞PK-M1处理。2018年播种后109 d和2019年播种后120 d铃数最高为N2PK-M3处理，比N3PK-M3处理高9.6%和12.5%，处理间差异不显著（＞0.05）。

图2 氮磷钾综合运筹模式下棉花干物质量分配（2018）

图3 氮磷钾综合运筹模式下棉花干物质量分配（2019）

表3 氮磷钾综合运筹模式对不同时期生殖器官变化的影响（2018）

表4 氮磷钾综合运筹模式对不同时期生殖器官变化的影响（2019）

2.4 氮磷钾运筹模式对相对产量的影响

由图4可知，两年相对产量变化趋势一致。相同磷钾处理下，相对产量随施氮量的降低表现为N2＞N3＞N1＞N4处理。相同氮处理下，相对产量表现为PK-M3＞PK-M2＞PK-M4＞PK-M1处理。总体来看，N2PK-M3处理和N3PK-M3处理在两年内均获得较高的产量，N3PK-M3处理与N2PK-M3处理相比仅减少了1.4%和1.5%。

棉花的生长发育是决定产量的内在因素。由表5可见，相对产量与各农艺指标的相关性普遍在生长后期达到显著或极显著正相关。2018年相对产量与LAI的相关性在播种后119 d达到最大，相关系数为0.91**；2019年相对产量在播种后120 d达到最大，相关系数为0.81**。生殖器官的个数是产量的重要因子，在生长发育后期与相对产量的相关性均达到极显著正相关，其中铃数与相对产量相关系数最高，2018年播种后109 d相关系数为0.81**，2019年在播种后120 d相关系数为0.83**。干物质与产量密切相关，生殖器官干物质的积累更是直接影响产量的形成，在棉花的整个生育期，相对产量与生殖器官干物质的相关性均为极显著正相关，相关系数均在0.8以上；相对产量与叶片、茎秆的干物质相关系数较低。

图4 氮磷钾综合运筹下产量相对值变化规律图(2018、2019年)

表5 相对产量与主要因子相关性分析

3 讨论

3.1 氮磷钾运筹对LAI的影响

叶面积指数通常是衡量植物光合作用和生产力的重要指标[24-25]。贾彪等[26]在不同氮素处理下棉花群体LAI特征参数施氮效应的研究结果表明，施氮量对棉花LAI动态具有调控作用。随着氮肥施用量的增加，LAI增长明显[27]。在一定的水氮调控下，适量磷钾肥的施用能够使作物的叶面积指数显著提高，增加光合面积，进而提高棉花产量[28-29]。本研究中，在棉花的生长前期随着施氮量的降低，LAI呈现下降趋势；在棉花生长的后期，N1和N2处理下降速率较快，N3处理仍保持较高水平，且N3处理显著高于N1、N4处理，这说明过高或者过低的施氮量均会显著降低生长后期的LAI，不利于维持棉花后期较高的光合面积，这可能是由于氮肥施用过多导致后期棉花中下部叶片互相遮挡，生长郁闭，衰老加速。相同的氮素处理下，在生长前期PK-M2处理LAI高于其他处理，而在生长后期则表现为PK-M3处理高于其他磷钾处理，这说明磷钾肥在蕾期和花铃期的施用比例为50%时，可以满足其对养分的需求，维持棉花生长后期的LAI，延缓其下降速率。N3PK-M3处理快速增长期起始时间较晚，持续时间长，说明在一定的氮磷钾运筹方式下，可以使棉花生长后期叶面积指数保持较高水平，这也是提高棉花后期干物质生产能力的先决条件。

3.2 氮磷钾运筹对干物质积累与分配的影响

干物质是作物光合产物的最终形态，其积累与合理分配及运转是提高作物产量的关键[30]。在棉花各生育时期，干物质的积累对棉花产量高低和品质优劣有直接的影响，生物量累积是以养分吸收为基础的，它反映养分的有效吸收状况[28]。氮、磷、钾是土壤肥力的三要素，作物生长发育所需的营养物质多数来源于土壤。张学昕等[31]研究表明，施用氮、磷、钾肥均能增加棉花各器官中干物质积累量，积累比例表现为铃＞茎＞叶＞根。张凡等[32]、李军宏等[33]研究表明，磷钾肥的施用有利于地上部生物量的积累与分配。本研究发现，在棉花生长前期，随着施氮量的降低，总干物质积累量呈下降趋势，表明棉花前期以营养生长为主，降低施氮量不利于光合器官的生长；在棉花生长后期，N3处理生殖器官干物质分配比例高于其他氮处理，这表明氮肥施用量过多会导致后期营养生长旺盛，贪青晚熟，不利于棉花产量提高；施氮过少会使棉花无法得到充足的养分积累，造成减产。而适当减少施氮可以提高生殖器官干物质分配比例，这与前人研究结果相同[34]。相同氮素处理下，在棉花生长前期，PK-M2处理总干物质积累量高于其他处理，而在生长后期则表现为PK-M3处理最高，且PK-M3处理生殖器官分配比例高于其他处理，这可能是由于PK-M3处理这种施肥方式促进了棉花后期营养生长和生殖生长的协调发展，使其拥有充足的干物质积累[35]。N4处理下所有干物质积累量均为最低，这和LAI表现相同，表明施氮量过低抑制棉花生长，棉花干物质无法得到有效积累，对产量形成造成极为不利的影响。前人研究结果表明，减少施氮量会降低生物量，但会提高生殖器官干物质分配比例[34]，本研究也发现类似结果，尽管减少25%的氮肥，但是N3PK-M3处理在生长后期仍获得较高的干物质积累，仅次于N2PK-M3处理，其生殖器官干物质分配比例比N2PK-M3处理高，这进一步提高了棉花的产量潜力。

3.3 氮磷钾运筹对蕾花铃动态变化的影响

施氮量显著影响棉花蕾花铃个数，施氮过多或过少都会导致棉花蕾铃的减少[36]。不同的磷肥和钾肥用量可以分别提高棉花单株铃数和棉花的光合性能，提高棉花的成铃数，进而提高棉花产量[37-39]。

本研究中，N2和N3处理能够获得较高的蕾铃数，这表明过高或过低施用氮肥会导致棉花器官营养失调，造成蕾铃脱落，合理的氮肥施用量可以保持较高的蕾铃数。在棉花的生长前期，相同施氮量下，各磷钾处理表现为PK-M4处理最大，而在生长后期，PK-M4处理急剧下降，PK-M3处理蕾铃数保持较高水平，这可能是由于PK-M4处理在前期使蕾花铃过度生长，导致后期营养供应不足，蕾铃脱落；而PK-M3处理可以协调棉花营养生长和生殖生长，减少棉花蕾铃脱落。N2PK-M3处理和N3PK-M3处理在生长后期均获得较高的铃数，这为提高棉花产量奠定基础。

3.4 氮磷钾运筹对相对产量的影响

在一定范围内施用氮肥能显著提高棉花的产量，施氮量对棉花产量具有较大影响[22,40]。适宜的施氮量有利于棉株干物质积累，增加单铃重及单株铃数，进而提高棉花产量[41-43]。王娇等[44]研究结果表明，在北疆棉田中合理施用磷钾肥可显著提高棉花的单铃重和单株铃数，施磷钾处理与未施磷钾处理相比较，籽棉产量提高了近1/3，因此磷钾肥对于棉花产量的影响也至关重要。本研究中，在相同磷钾运筹方式下，N2处理平均产量最高，说明氮肥施用过高或过低都会导致棉花减产，这与刘连涛[26]等研究结果相同，这是由于过高的施氮量导致营养生长过剩而生殖生长受到抑制，使得棉花成铃数减少，棉花产量不升反降；而过低的施氮量导致养分供应不足，不利于棉花产量的提升[7]。在相同施氮量下，PK-M3处理产量最高，这同样说明磷钾肥在蕾期和花铃期各施用50%可以协调棉花营养生长与生殖生长，提高棉花产量。

在所有处理中，N3PK-M3处理的棉花相对产量与N2PK-M3处理相比略有降低，但处理间差异不显著，且从各指标相关性分析来看，LAI、生殖器官个数、生殖器官干物质以及干物质总量在生长后期均和相对产量呈显著或极显著正相关，因此可以推断N3PK-M3处理下LAI在棉花生长后期保持较高水平，延长了光能利用时间，促进了棉花群体干物质的生产，且协调营养生长与生殖生长，保证棉花有充足的营养体和光合面积，促使干物质向生殖器官转运，并且在后期降低蕾铃脱落，保证较高的铃数，为产量的形成提供物质基础。综上，在不牺牲产量的情况下，蕾期和花铃期各施用50%的磷钾肥时，可将农户常规氮肥施用量（N2处理）减少25%，这对棉花生产可持续发展和农民节本增收具有重要意义。

4 结论

本研究中，减量施氮和不同磷钾肥运筹方式均对棉花LAI、蕾铃数、干物质积累与分配、相对产量产生显著影响。在蕾期和花铃期各施用50%的磷钾肥时，可将农户常规施氮量（N2处理）减少25%，不会显著降低棉花产量，这是由于在该施肥管理模式下，棉花生长后期仍保持较高的LAI，提高了群体干物质生产能力，并促使干物质产物向生殖器官转运，降低蕾铃脱落，保证铃数，为棉花产量奠定物质基础，因此能够达到减氮稳产、节本增效的目的。

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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