氮素對棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

棉花是世界上重要的原材料之一。棉花在經(jīng)濟和社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。氮肥的合理使用一直是調(diào)控作物生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要措施之一。棉花具有生長期長且無限開花結(jié)鈴的習性,與其他作物相比,需氮量相對較大。長期以來,在我國的棉花生產(chǎn)中以施氮肥為主,且常常傾向于增施氮肥以獲得棉花高產(chǎn),這不但加重了土壤氮淋洗和對環(huán)境的污染,而且導(dǎo)致了因營養(yǎng)體生長過旺而貪青晚熟,前期僵爛花,后期鈴及霜后花比重增加,纖維品質(zhì)大幅度降低。若能量化施肥將有助于提高氮肥的利用率和棉花的產(chǎn)量,對改善生態(tài)環(huán)境也具有十分重要的意義。以下將系統(tǒng)地闡述氮素對棉花生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響,以探求在生產(chǎn)實踐中實現(xiàn)棉花生產(chǎn)的節(jié)本與增效。1氮素對棉花生長發(fā)育的影響1.1不同化肥處理對棉花生長指標的影響棉花是一種對氮素敏感的作物,氮素對棉花的生長發(fā)育具有決定性的影響。有研究表明,棉花在出苗7d左右,不同氮素處理的株高基本一致,這表明在棉花生長初期,氮素對棉花生長沒有多大影響;而在出苗35d左右,棉花苗株長勢有了較大的差別,低氮處理的棉花由于氮肥不足而導(dǎo)致棉花植株生長受到阻滯,而高氮處理的棉花則由于土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量不高,生成了大量的亞硝態(tài)氮并產(chǎn)生了大量的積累,而亞硝酸鹽的積累對棉花產(chǎn)生了毒害作用,從而影響了棉花的生長。還有研究表明,不同氮肥處理間的棉花在苗期和蕾期沒有明顯差異,盛蕾期后不同氮肥水平處理間的株高差異隨生育進程的推進而逐漸增大,主要表現(xiàn)為:高氮>中氮>低氮。趙雙印等研究認為:在苗期,棉花主莖葉片數(shù)、倒4葉寬在不同氮素處理間無明顯差異;蕾期棉花的主莖葉片數(shù)、倒4葉寬都比苗期有所增加,且中等施氮比低氮或高氮更能促進棉花倒4葉的生長,主莖葉片數(shù)、果枝數(shù)較多;鈴期棉花營養(yǎng)成分主要供給其生殖器官,從而使棉鈴迅速增大。1.2對葉綠素含量的影響氮素是葉綠素的重要組成部分,施氮一般能促進葉綠素的合成。氮素營養(yǎng)對棉花的生理及生長發(fā)育的效應(yīng)首先表現(xiàn)在對“源”的影響上,在一定范圍內(nèi),棉花葉面積的增加與氮素供給量成正比。孫紅春等研究表明,低氮處理能夠加速棉花果枝葉葉綠素含量的下降;高氮處理則增加了葉片的葉綠素含量,為葉片合成更多的營養(yǎng)物質(zhì)提供了基本條件。還有研究表明,在棉花衰老過程中葉綠素含量下降很快,供氮不足會導(dǎo)致葉綠素合成能力減弱,含量穩(wěn)定期大大縮短;同時,氮素營養(yǎng)缺乏還會引起葉片可溶性蛋白質(zhì)含量大幅下降,丙二醛含量升高,加速了葉片的衰老進程。但氮素過多會加速下部葉片的衰老,而上部果枝葉則對氮素的缺乏最敏感;適量追施氮肥可提高植株生育后期的葉綠素含量和中下部葉片的光合速率,延緩葉片衰老,保證棉花生育后期光合產(chǎn)物的形成,從而使棉花達到高產(chǎn)的目的。1.3不同施氮量對葉片光合速率的影響關(guān)于氮素營養(yǎng)對棉花光合作用的調(diào)控已有較多報道,但結(jié)論不盡相同。Bondada等對不同施氮量對棉花影響的研究表明:氮素能顯著影響棉花群體的光合速率和產(chǎn)量,群體光合速率與土壤含氮量呈顯著正相關(guān)。但也有研究顯示:葉片光合作用受氮素營養(yǎng)的影響不明顯。孫紅春等研究表明,施氮可以提高葉片的光合速率,中氮和高氮均高于低氮處理,可見,光合速率并不是隨著施氮量的增加而增加。氣孔作為水分和CO2進出葉片的通道,對光合作用具有重要的調(diào)節(jié)作用。劉瑞顯等研究認為:適量施氮有利于增加棉花葉片的氣孔導(dǎo)度,施氮不足或過高均降低了棉花葉片的氣孔導(dǎo)度,胞間CO2濃度作為影響光合作用的另一個重要因素,其變化趨勢等同于氣孔導(dǎo)度。1.4棉花枝的生長棉花干物質(zhì)的積累量直接影響著棉花的產(chǎn)量和品質(zhì),是養(yǎng)分吸收的有力證據(jù),生物量的累積是以養(yǎng)分的吸收為前提。吳云康等研究表明:適量增施氮肥可以增加棉花的干物質(zhì),1kg氮素可以使棉花的干物質(zhì)增加1.4kg/株。羅新寧、Michael等研究認為:棉花干物質(zhì)的累積隨生育期的推進而逐漸增強,苗期至蕾期積累緩慢,而花期至鈴期則增長迅速,盛鈴期達到高峰,進入吐絮期后增長又趨于緩慢。棉花現(xiàn)蕾后,其總生物量的動態(tài)積累曲線亦符合Logistic生長曲線,氣候、施肥等因子并不能改變作物的生長模型,但可以改變特征參數(shù)。也有學者指出,在整個生育過程中,單株地上部總干物質(zhì)增長速率變化趨勢為“慢—快—慢”的特征,同樣符合logistic方程的作物生長S型曲線,且達到極顯著水平,低氮處理的線性增長期持續(xù)時間最長,但其最大增長速率低,最大增長速率出現(xiàn)的時間晚,導(dǎo)致線性增長期的干物質(zhì)積累量和最大干物質(zhì)積累量最低,高氮處理則相反,中氮處理居中。郭文琦等研究認為:施氮可顯著影響棉花整株、營養(yǎng)器官、生殖器官生物量累積的各項特征參數(shù),使其快速累積期持續(xù)時間縮短、最大累積速率出現(xiàn)時間提前、最大累積速率和理論最大累積量增加。2棉棉花粉的施氮量棉花產(chǎn)量的高低主要受兩方面的影響:一是源的養(yǎng)分供應(yīng)的持續(xù)期及強度,二是受到庫強和庫容的影響。前者主要與葉片的光合能力及根系活力有關(guān),后者則與生殖器官——花、蕾、鈴的發(fā)育及光合產(chǎn)物的運輸分配有關(guān)。氮素與棉花的產(chǎn)量緊密相關(guān),適宜的氮素水平可以對這兩個方面進行合理的調(diào)節(jié),使“葉—蕾—鈴系統(tǒng)”關(guān)系協(xié)調(diào),而不合理的施氮則是導(dǎo)致棉花生長發(fā)育失調(diào)、形成早衰或徒長的主要原因,從而嚴重影響了棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)。不同地區(qū)的皮棉產(chǎn)量對施氮量的反應(yīng)也不一致,有的地區(qū)隨施氮量的增加而呈線性增長,并且存在年際間的變化。在不同類型土壤上,施氮量對衣分的影響也不相同,在粘壤土上表現(xiàn)出具有明顯降低衣分的作用,而在沙壤土上卻表現(xiàn)不明顯。王洪江等進行了棉花產(chǎn)量與氮肥之間的量化試驗,結(jié)果表明:棉花產(chǎn)量與氮肥之間的關(guān)系呈二次拋物線型。2.1施氮量對棉種馬鈴薯生物量的影響棉鈴是由多元成分構(gòu)成的較為復(fù)雜的有機統(tǒng)一體,又是構(gòu)成棉花產(chǎn)量、品質(zhì)的基本單位,棉鈴生物量的形成除受遺傳因素和生態(tài)因素影響外,還受調(diào)控措施的影響。周桃華等認為:氮營養(yǎng)不足,單鈴重較小,棉籽發(fā)育不良,增施氮素有利于棉鈴種子和纖維的發(fā)育,單鈴重增加,單鈴種子數(shù)增多,單株纖維重提高。Leffler等研究表明,氮素營養(yǎng)不足,棉株發(fā)育不良,干物質(zhì)積累少,且鈴殼厚,鈴柄重,籽棉發(fā)育所需營養(yǎng)供應(yīng)不足;充足的氮營養(yǎng)對提高單鈴重、增加單鈴成熟的種子數(shù)至關(guān)重要。也有研究表明,增施氮肥能顯著提高棉花的單鈴重,從而增加棉花的產(chǎn)量,在一定范圍內(nèi),棉鈴生物量隨施氮量的增加而升高,但高出一定范圍時,增加施氮量則會造成棉花貪青晚熟,并且葉片中可溶性糖含量較低,碳代謝遲緩,不利于光合產(chǎn)物向棉鈴運輸,導(dǎo)致鈴重降低,從而嚴重影響棉花的產(chǎn)量與品質(zhì)。Boquet等指出:施用最適量的氮肥有利于棉株在獲得較多鈴數(shù)的基礎(chǔ)上,通過進一步增大棉鈴而提高產(chǎn)量,各時期單鈴重均以中氮處理的最高,其中各處理間的伏桃和秋桃單鈴重差異較為明顯;中氮處理的伏桃單鈴重分別比高氮、低氮處理的高8.6%、25.2%,秋桃單鈴重分別比高氮、低氮處理高4.77%、14.5%。2.2對棉鈴結(jié)構(gòu)的影響胡明芳等研究表明,氮素營養(yǎng)對有效棉鈴數(shù)和蕾鈴脫落有顯著的影響。棉花現(xiàn)蕾總數(shù)與施氮量并沒有相關(guān)關(guān)系,但有效鈴數(shù)與施氮量呈顯著正相關(guān),蕾鈴脫落率與施氮量呈顯著負相關(guān),這在Gerik等學者的研究中也得以證實,表明施用氮肥能顯著增加有效鈴數(shù)的根本原因不是增加了現(xiàn)蕾的數(shù)量而是減少了蕾鈴的脫落。也就是說,充足的氮素營養(yǎng)是增加有效鈴數(shù)和降低脫落率的必要條件。有研究表明,在不同的氮素處理中,低氮時棉花第1棉株層成鈴較多,第2、3棉株層成鈴少;而高氮時,第2、3棉株層成鈴較多,第1棉株層成鈴較少。此外,氮素營養(yǎng)對棉鈴形成與脫落時期有一定影響,不施氮肥的對照的棉鈴增長時期較短,而施用氮肥則延長了棉鈴增長的時間,且相對滯后了脫落率上升的趨勢,從而保證了較高的有效鈴數(shù)。氮素營養(yǎng)對棉鈴分布有一定影響。施用氮肥增加了各部位的有效鈴數(shù),尤其提高了中下部果枝上有效鈴所占的比重,棉鈴脫落隨果枝薹數(shù)的增加而增加,施用氮肥能明顯降低中下部果枝上蕾鈴的脫落,這與許德威等的