氮钾肥施用次数对夏直播棉花干物质积累、产量和养分利用率的影响

收稿日期：2024-01-07" " "第一作者简介：邱深（1997―），男，博士研究生，qiushen1997@163.com。" *通信作者：ygzh9999@mail.hzau.edu.cn

基金项目：湖北洪山实验室项目（2021hszd006）

摘要：【目的】探究氮钾肥施用次数对棉花的影响，为进一步提高长江流域棉区夏直播棉花产量提供参考。【方法】于2021―2022年开展大田试验，采用裂区设计，主区为钾肥（210 kg·hm－2）施用次数：K1［播种前（PP）100%］和K2［PP 50%＋见花（FF）0 d 50%］；副区为氮肥（210 kg·hm－2）施用次数：N2［PP 20%＋FF 0 d 80%］、N3［PP 20%＋FF 0 d 60%＋FF 21 d 20%］和N4［PP 10%＋FF 0 d 50%＋FF 7 d 30%＋FF 21 d 10%］。分析不同处理对棉花干物质积累与分配、氮钾积累与分配、产量及其构成因素和养分利用率的影响。【结果】K2N3处理下棉株和源、流、库器官拔秆期的干物质质量和氮、钾积累量以及干物质快速积累期的持续时间和平均积累速率均低于K2N4处理，但干物质以及氮钾向库器官的分配比例较K2N4处理高。K2N3处理可获得较高的籽棉产量和皮棉产量，较K1N2处理（产量最低）分别显著提高31.4%和31.9%，进一步增加施氮次数（K2N4处理）没有显著提高棉花产量。K2N3和K2N4处理的氮肥和钾肥偏生产力无显著差异，但二者均显著高于其他处理。主成分分析结果显示棉花产量的差异主要来源于铃数，促进干物质和氮钾养分向库器官分配有利于提高棉花产量。【结论】长江流域棉区麦后直播棉花，2次施钾配合3次施氮能促进棉株对氮钾的吸收，促进干物质和氮钾养分向库器官分配，增加铃数，提高棉花产量。

关键词：棉花；氮肥；钾肥；施肥次数；产量；干物质；养分利用

Effects of nitrogen and potassium application frequency on dry matter accumulation， yield and nutrient utilization of cotton under summer direct seeding

Qiu Shen， Yao Xiaofen， Zhang Zhao， Ma Xuefeng， Li Xian’en， Peng Jie， Xie Xiaoqi， Jiang Yichi， Yang Guozheng*

（College of Plant Science amp; Technology of Huazhong Agricultural University/Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in the Middle Reaches of Yangtze River， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Wuhan 430070， China）

Abstract： [Objective] To improve the yield of summer direct seeding cotton in the Yangtze River basin， this study focuses on the effects of nitrogen （N） and potassium （K） application frequency on cotton. [Methods] Field experiment was conducted in 2021 and 2022 under a randomized complete block design in a split-plot arrangement， where K fertilizer （210 kg·hm-2） application frequency K1 [pre-plant fertilizer （PP） 100%] and K2 [PP 50% + first flowering fertilizer （FF） 0 d 50%] were kept in the main plot， and the sub-plots were allocated with N fertilizer （210 kg·hm-2）" application frequency： N2 [PP 20% + FF 0 d 80%]， N3 [PP 20% + FF 0 d 60% + FF 21 d 20%]， and N4[PP 10% + FF 0 d 50% + FF 7 d 30% + FF 21 d 10%]. The effects of different treatments on cotton dry matter accumulation and allocation， N and K accumulation and allocation， yield and yield components， and nutrient utilization efficiency were studied. [Results] The dry matter mass and the accumulation of N and K at plant removal stage， and the duration and average accumulation rate of the rapid accumulation period of dry matter in cotton plant， source， flow， and sink organs under K2N3 treatment were lower than those of K2N4 treatment， but the distribution ratio of dry matter， N， and K in the sink organs were higher than those of K2N4 treatment. K2N3 resulted in higher seed cotton yield and lint cotton yield， which were 31.4% and 31.9% significantly higher than the lowest yield treatment K1N2， respectively. However， further increase of N application times （K2N4 treatment） did not result in significantly higher cotton yield. There is no significant difference in the partial productivity of N and K between K2N3 and K2N4 treatments， but both are significantly higher than the other treatments. Principal component analysis showed that the main difference in cotton yield comes from the number of bolls， and promoting the allocation of biomass， N and K nutrients to sink organs is beneficial for improving yield. [Conclusion] For the direct seeding cotton after wheat in the Yangtze River basin， two times of K application combined with three times of N application can increase the absorption of N and K， promote dry matter as well as N and P distribution to sink organs， thus increase the number of bolls， and improve cotton yield.

Keywords： cotton; nitrogen fertilizer; potassium fertilizer; fertilizer application frequency; yield; dry matter; nutrient utilization

棉花是重要的纤维作物。长江流域棉区是中国传统的三大棉区之一，主要采用育苗移栽种植模式。但该棉区种植密度小，施肥量大，肥料利用率低[1]，又因棉花产量在低位徘徊[2-3]，植棉效益差[4]。前人探索出了夏直播种植模式[1-3]，这种模式播种晚，在保证了前茬作物小麦生产的同时，通过“晚播、增密、减肥、见花施肥”技术[5]，保证了棉花产量不下降[6-7]，但棉花产量仍不能满足日益发展的市场需求。为走出这一困境，需要进一步提高以肥料为主的资源利用率，探索高产高效的生产路径，进一步增强夏直播植棉模式的优势。

氮和钾是棉花生长发育过程中需求量最大的矿质营养元素，所以氮钾肥管理策略与产量密切相关[8-9]。研究表明，开花期棉花对氮钾的需求相对集中[5]，充足的氮钾养分供应能促进棉花生殖生长。初花期施用的氮肥吸收率最高，可达70%，其次是盛花期，氮肥吸收率为56%[6-7]。因而提高初花期和盛花期的施肥比例利于促进棉株对养分的吸收，增加干物质积累量，进而提高棉花产量[10]。进一步研究发现，见花1次施肥通过促进养分吸收以及干物质向生殖器官分配，实现减少施氮量但不会损失产量[7]，但是棉花产量有待进一步提高[11]。张钊[12]发现，与见花1次施肥相比，见花2次施氮（施入土壤）或叶面喷施氮肥，均能通过提高光合速率和肥料利用率，增加棉花产量。Tian等[13-14]在3个时期施用不同比例的氮肥，发现花铃期施用更多的氮肥能促进氮素和干物质向生殖器官分配，提高棉花产量和氮肥利用效率。澳大利亚提倡氮肥多次追施，认为这是提高棉花产量的有效方法[15-16]。因此开花期多次施氮有望进一步提高棉花产量。研究发现钾肥在播种前和花期分2次施用效果最好，可减少因降水和农田灌溉导致的钾肥淋溶损失，防止棉花生育后期缺钾，提高钾肥利用效率和棉花产量[17-22]。更重要的是，氮钾肥存在协同作用，增加植株钾含量能促进其对氮肥的主动吸收，并协同氮在木质部中的运输，提高氮的吸收和利用效率，能促进作物产量的形成[23]。Hafeez等[24]研究发现，适宜的氮钾肥施用比例能提高棉花产量。因此制定合理的氮钾肥施用措施，增强氮钾肥的协同作用效果是生产中需要解决的问题之一[23]。另一方面，近年来，棉花生产机械化水平不断提高，通过先进的技术手段进行多次施肥是可行的，并不会增加太多成本投入[12]。多次施肥能及时满足棉花对肥料的需求，减少肥料淋失，提高肥料利用率，更符合绿色发展的要求。因此需要探索出更适宜的肥料施用方法，在机械化背景下实现棉花的绿色高效生产。

目前的棉花氮钾肥料运筹研究主要集中于单独施用氮肥或钾肥方面，而二者协同作用的效果尚不明确。因此，本研究在夏直播种植模式下，研究氮钾肥运筹对华棉3097干物质积累与分配、养分吸收利用效率及产量性状的影响，探讨提高氮钾肥吸收利用效率和棉花产量的施肥方法，为当地棉花生产中制定合理的施肥措施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

于2021年和2022年在华中农业大学试验农场（30°27′N， 114°21′E）同一地块进行定位试验。冬小麦收获后，直播棉花。试验田土壤为黄棕壤土，中等肥力水平。2021年耕层（0～20 cm）土壤含碱解氮59.1 mg·kg－1、速效磷36.6 mg·kg－1、速效钾127.70 mg·kg－1。2年棉花生长期间的温度和降水量数据来自于自动气象站（CR800， Campbell， USA）。相比于2021年，2022年降水量减少，播种后70～140 d基本无降水；但播种后20 d内雨日较多，导致升温较慢、平均温度较低（图1）。

1.2 试验设计

选用湖北省推广的陆地棉（Gossypium hirsutum L.）品种华棉3097，由华中农业大学选育并提供。该品种属转苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis， Bt）基因常规抗虫棉[25]，植株塔形，通透性较好，生长势较强，整齐度较好，叶片中等大小，棉铃卵圆形。

试验田为中等肥力水平，因此按当地夏直播棉花中等肥力土壤的常规施肥水平施肥：纯氮210 kg·hm－2、P2O5 84 kg·hm－2、K2O 210 kg·hm－2。其中播种前施用620.0 kg·hm－2油菜籽饼（含3.4% N、1.3% P2O5、1.8% K2O）替代10.0%氮肥、9.6%磷肥和5.3%钾肥。磷肥做底肥1次施用，氮肥和钾肥按试验方案施用。另外，底肥中还包括15 kg·hm－2硼砂（B含量为10.0%）。氮肥为尿素（N含量为 46.3%），磷肥为过磷酸钙（P2O5含量为12.0%），钾肥为氯化钾（K2O含量为59.0%）。施肥方式为开沟施肥，施肥后覆土防止挥发，第2天进行灌溉，以促进肥料溶解。

采用裂区试验设计。主区为钾肥施用次数：K1，播种前（PP）100%和K2，PP 50%＋见花（FF）当天（FF 0 d）50%。副区为氮肥施用次数：N2，PP 20%＋FF 0 d 80%；N3，PP 20%＋FF 0 d 60%＋FF 21 d 20%和N4，PP 10%＋FF 0 d 50%＋FF 7 d 30%＋FF 21 d 10%。

2021年和2022年分别于6月4日和5月14日播种，每穴3粒，株距为16.45 cm，行距为76 cm，种植密度为8株·m－2。播种后喷施除草剂封闭杂草。出苗后喷施生石灰半量式波尔多液（硫酸铜∶生石灰∶水＝1∶0.5∶100，体积比），3叶期定苗，不整枝，2021年和2022年分别于8月10日和8月3日打顶。2021年和2022年分别于10月14日和10月10日喷施40%的乙烯利3 L·hm－2催熟。其他田间管理按照当地常规棉田管理措施。每个小区的面积为30.4 m2（10 m×3.04 m），4次重复，共24个小区，其中第4个重复小区用于破坏性取样。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 棉花干物质积累。于蕾期、初花期、盛花期、结铃期、吐絮期和拔秆期在第4重复小区取棉株样6次，依次在同一行上连续选取生长均匀一致的9株棉花，随机分成3组（视为3次重复），将植株分成3个部分：源器官（叶片），库器官（蕾、花、铃）和流器官（根、茎、枝、柄）[1， 3-4]，分别装于牛皮纸袋。放入干燥箱（WGL-230B， 天津泰斯特）105 ℃杀青30 min，60 ℃烘干至质量恒定后，测定各器官的干物质质量。

使用逻辑斯谛（logistic）模型拟合干物质积累动态：

Y＝" " " " " " " " " " " " " " "（1）

式中，a、b为常数，t为出苗后时间（d），Y为出苗后t 天的单位面积干物质积累量（kg·hm－2），K为干物质积累量的理论最大值。

根据模型（1）计算干物质快速累积期的特征值：

t1＝（2）

t2＝" " "（3）

△t＝t2－t1" " "（4）

VT＝" " " （5）

式中，t1和t2分别是干物质快速积累期的起始时间和终止时间，△t是干物质快速积累期的持续时间（d），VT（kg·hm－2·d－1）是干物质快速积累期的平均干物质积累速度，Y1和Y2分别是t1和t2时的干物质质量（kg·hm－2）。

1.3.2 棉花养分含量测定。将1.3.1的样品粉碎，过100目筛，采用H2SO4-H2O2消煮法，称取0.2 g样品放入消化管，加入浓硫酸（质量分数98%）5 mL，轻摇消化管，使样品被浓硫酸完全浸润（放置过夜），加入l mL高氯酸（质量分数70%），用消煮炉（LWY84B， 中国SIPIN）消化，自然冷却后，将消化液过滤并定容到50 mL容量瓶，待测。使用间断化学分析仪（SmartChem 200， AMS Alliance， 意大利）测定总氮含量，用火焰光度计（FP6431， 上海仪电）测定总钾含量。根据干物质质量和养分含量计算植株和各器官养分（氮、钾）累积量。

养分含量（g·kg－1）＝C×V×D×10－3/m （6）

养分积累量（kg·hm－2）＝养分含量×干物质质量×10－3 （7）

式中，C为根据校准曲线求得的测试液中养分的浓度（mg·L－1）；V为消煮液定容体积（mL）；D为分取倍数；m为称样质量（g）。

1.3.3 棉花产量及其构成因素。定苗后在每个小区连续选取15株棉花进行标记，2021年和2022年在10月31日调查单株铃数。于2021年9月30日和10月31日，2022年8月29日、9月28日和10月31日分别人工收获其余3个小区的吐絮棉铃，晒干后称量，获得实际籽棉产量。2021年第1次和2022年第2次收花时每小区收取正常吐絮棉铃100个，测定铃重，轧花后计算衣分，根据实收籽棉产量和衣分计算皮棉产量。

1.3.4 肥料利用率。根据式（8）计算氮肥、钾肥的偏生产力。

化肥偏生产力（kg·kg－1）＝单位面积籽棉产量/单位面积化肥施用量 （8）

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2021整理数据，用Statistix 9.1软件进行统计分析，用最小显著差数法（least significance difference， LSD）比较处理间的差异显著性。用MATLAB R2019a软件拟合logistic模型，在Origin 2022b中进行主成分分析（principal component analysis， PCA）和制图。

2 结果与分析

2.1 氮钾肥施用次数对棉花干物质积累动态及分配的影响

随着生育进程的推进，棉株干物质积累量以及流器官和库器官的干物质积累量整体表现为“慢-快-慢”的“S”形变化趋势；源器官干物质积累量呈先升高后降低的变化趋势，峰值出现在吐絮期（图2）。

2021年和2022年的拔秆期，与1次施钾（K1）相比，2次施钾（K2）的棉株干物质积累量分别显著提高7.4%和9.4%（P＜0.05）。吐絮期和拔秆期，K1和K2处理下，3～4次施氮的棉株干物质积累量均高于2次施氮。在氮钾肥施用次数的交互作用下，K2N4处理的棉株干物质积累量最高，2021年和2022年的拔秆期分别比K1N2处理（最低）显著提高34.8%和26.7%（P＜0.05）；K2N3处理分别比K1N2处理显著提高15.0%和18.2%（P＜0.05）。

通过logistic模型拟合棉株及各器官干物质积累动态，结果显示氮钾肥施用次数影响棉株和各器官干物质快速积累期的起始时间（t1）、终止时间（t2）、持续时间（△t）和平均积累速度（VT）。随着氮钾肥施用次数的增加，棉株和源、流、库器官的t1和t2推后，△t延长，VT增加。K2N4处理下棉株和源、流、库器官的△t最长、VT最大，K2N3处理次之（流器官除外），K1N2处理的△t最短（流器官除外）、VT最小（源器官除外）。与K1N2处理相比，K2N4和K2N3处理下库器官的△t分别延长1.7 d和1.4 d，VT分别增大24.1%和19.9%（表1）。

施氮次数和年份显著影响拔秆期干物质向各器官分配的比例，钾肥施用次数对拔秆期干物质分配比例无显著影响（表2）。N4处理下干物质向源器官、流器官分配最多，其分配比例分别比N3处理（最低）显著提高2.5百分点和2.2百分点；N3处理的库器官干物质分配比例最高，比N4（最低）显著提高4.7百分点。K1N3处理的库器官干物质分配比例最高，显著高于K1N2、K1N4和K2N4处理。

2.2 氮钾肥施用次数对棉花氮、钾积累与分配的影响

2021年和2022年的试验结果表明，增加氮钾肥施用次数提高了中后期棉株和各器官（源、流、库）的氮积累量（图3）。拔秆期棉株、源器官、流器官和库器官的氮含量：K2处理显著高于K1处理，2021年分别显著提高22.6%、14.7%、20.2%和24.5%，2022年分别显著提高14.0%、17.9%、9.3%和14.0%；N4和N3处理高于N2处理（2021年N3源器官除外），2021年分别提高45.7%和29.9%、57.6%和0%、62.2%和22.1%、54.8%和40.6%，2022年分别显著提高22.4%和16.4%、33.1%和21.5%、20.1%和13.0%、18.9%和15.5%。在氮钾肥施用次数的交互作用下，拔秆期K2N4处理的棉株氮含量最高，K2N3处理其次，K1N2处理最低。2021年和2022年拔秆期棉株平均氮含量：与K1N2处理相比，K2N4和K2N3处理分别显著提高53.4%和40.3%。

增加氮钾肥施用次数提高了中后期棉株和各器官的钾积累量（图4）。棉株、源器官、流器官和库器官拔秆期的钾积累量：K2处理显著高于K1处理，其中在2021年分别显著提高17.4%、31.7%、11.5%和19.4%，2022年分别显著提高11.5%、24.6%、11.9%和8.7%。棉株、流器官和库器官拔秆期的钾积累量：N4和N3处理高于N2处理，2021年分别提高39.4%和13.9%、47.0%和10.2%、31.5%和19.8%，2022年分别提高13.2%和6.7%、14.2%和10.6%、12.4%和5.5%。拔秆期棉株钾积累量：K2N4处理最高，K2N3处理其次，K1N2处理最低。与K1N2处理相比，K2N4和K2N3处理下2年拔秆期平均棉株钾积累量分别显著提高38.4%和22.4%。

施氮次数显著影响拔秆期氮和钾在源器官和库器官中的分配比例，施钾次数显著影响拔秆期钾在源器官中的分配比例。不同年份间源、流、库器官中氮、钾的分配比例有显著差异，但年份与氮钾肥施用次数的交互作用对氮钾分配比例无显著影响。不同处理下氮和钾在流器官中的分配比例无显著差异（表3）。

氮分配：N4处理向源器官分配最多，比N3处理（分配比例最低）显著提高3.0百分点；N3处理下向库器官分配最多，比N4处理（分配比例最低）显著提高4.7百分点。K1N3处理下源器官中氮分配比例最低，库器官中氮分配比例最高，显著高于K1N2和K1N4处理（表3）。

钾分配：N4处理向源器官中的分配最多，比N3处理（分配比例最低）显著提高2.2百分点；N3处理向库器官分配最多，比N4处理（分配比例最低）显著提高3.4百分点。K1N3处理下，源器官中钾分配比例最低，库器官中钾分配比例最高，显著高于除K2N2外的其他4个处理（表3）。

2.3 氮钾肥施用次数对棉花产量及其构成因素的影响

氮钾肥施用次数及其交互作用显著影响棉花产量，受影响的产量构成因子主要是单位面积铃数，对铃重和衣分无显著影响。年际产量及其构成因素（铃重除外）存在差异，这是由环境因素造成的，年份与氮钾肥施用次数的交互作用对产量性状无显著影响（表4）。单位面积铃数：K2处理显著高于K1处理，增幅为11.73%，N3、N4处理均显著高于N2处理，K1N3和K1N4处理分别比K1N2处理显著增加14.0%和26.1%，K2N3和K2N4处理分别比K2N2处理显著增加18.1%和30.8%，K2N4处理显著高于其他5个处理。籽棉产量和皮棉产量：K2处理显著高于K1处理，增幅分别为8.5%和8.8%；N4与N3处理的籽棉产量、皮棉产量均无显著差异，但显著高于N2处理；在氮钾肥施用次数的交互作用下，K2N3、K2N4处理的籽棉产量和皮棉产量较高且二者差异不显著，比K1N2处理（产量最低）的籽棉产量分别显著提高31.4%、33.6%，皮棉产量分别显著提高31.9%、33.2%。

2.4 氮钾肥施用次数对棉花肥料利用率的影响

适宜的氮钾肥施用次数显著提高了棉花的氮肥偏生产力和钾肥偏生产力，K2处理较K1处理分别显著提高9.0%和8.1%；无论是K1还是K2处理下，N4与N3处理的氮肥和钾肥偏生产力均无显著差异，但均显著高于N2处理，氮肥偏生产力分别比N2处理显著提高21.2%和19.4%，钾肥偏生产力分别比N2处理显著提高21.6和20.2%。在氮钾肥施用次数的交互作用下，K2N3和K2N4处理的氮肥偏生产力和钾肥偏生产力均较高，但这2个处理间没有显著差异，分别比K1N2处理（氮钾肥偏生产力最低）的氮肥偏生产力显著提高34.4%和32.8%，钾肥偏生产力显著提高33.6%和31.9%（图5）。

2.5 主成分分析

PCA阐明了棉花产量及其构成因素、干物质积累与分配和氮钾肥利用率之间的统计关系，以揭示在相同维度下棉花产量存在差异的原因。由图6可知，铃数对棉花产量的贡献最大。增加氮钾肥施用次数，通过提高各器官干物质积累量、氮钾积累量和干物质向库器官的分配比例来提高棉花产量。增加氮和钾向库器官中的分配比例利于提高棉花产量。

3 讨论

3.1 氮钾肥施用次数与棉花产量的关系

氮钾肥协同作用可以增加结铃数并且减少蕾铃脱落，从而提高棉花产量[26-28]。而衣分和铃重主要由品种的遗传特性决定[29]，不易受环境条件的影响，本研究的结果与前人研究一致。本试验发现2次施钾处理下氮钾肥的协同作用增强，棉花产量更高。开花期棉花对养分的需求集中且持续，见花后施氮钾肥能保证蕾铃的养分需求[24]，增强棉花自我补偿能力[10， 30-31]，可以避免营养供给不足造成的蕾铃脱落[32-33]，从而增加有效铃数[6]，提高产量。基于前期研究提出的“晚播、增密、减氮、见花施肥、秸秆还田”夏直播植棉模式[26-27， 29]，本研究通过调整氮钾肥施用次数，增加了肥料利用率，进一步提高了棉花产量，有利于解决长江流域棉区产量低的困境。以见花施肥为主，施用2次钾肥配合3次氮肥（K2N3处理）可通过增加铃数，获得更高的籽棉产量和皮棉产量，比施用1次钾肥配合2次氮肥（K1N2处理）分别提高31.4%和31.9%。而进一步增加氮肥施用次数（K2N4处理），棉花产量并未显著增加。因此推荐当地植棉区采取2次施钾配合3次施氮的施肥方式。长江流域棉区的棉花产量普遍低于新疆棉区和黄河流域棉区[34]，这可能与长江流域棉区多雨的气候条件有关[29]。本研究中2021年的棉花产量低于2022年。分析发现可能是因为2021年棉花生长季降水量过多，棉田多次积水，棉花生长相对缓慢，蕾铃脱落增多，降低了棉花产量。因此在长江流域棉区棉花生产中应格外注意棉田排水，防止涝渍胁迫影响棉花生产[12]。

3.2 氮钾肥施用次数与棉花干物质积累的关系

干物质积累是产量形成的基础，合理施用氮钾肥可增加干物质积累量，从而提高棉花产量[4， 35]。但氮钾肥施用不当，会导致干物质积累减少，或营养生长过旺，不利于产量形成[36]。棉花干物质积累进程符合logistic函数，通过方程模拟可计算干物质积累的动态特征值[37]。本研究发现，优化氮钾肥施用次数（K2N3和K2N4处理）提高了棉株和源、流、库器官干物质快速积累期的平均积累速率（VT），延长快速积累期的持续时间（△t），从而增加干物质质量，这与Liu等[4]的研究结果类似。缺氮、缺钾会导致棉花生殖生长终止时间提前[17-18]，而花铃期补充氮钾肥可以延长生殖生长期[29， 38]。本试验条件下，施用2次钾肥配合3次氮肥（K2N3处理），协调了各生育时期的养分供应，延长了花铃期，增加了棉株干物质质量，促进干物质向生殖（库）器官分配，最终提高棉花产量；但继续增加氮肥施用次数（K2N4处理），干物质更多分配至营养（源）器官，导致营养生长过旺，没有显著提高棉花产量。这也表明在一定的氮钾肥施用次数范围内，棉花产量相对稳定，这主要通过协调干物质积累及其向各器官的分配比例来实现[4]。

3.3 氮钾肥施用次数与棉花养分利用率的关系

氮钾肥的高效利用是棉花产量形成的重要保证。研究发现，棉花生育前期对养分的需求量少[5， 32]，因此播种前化肥施用量可适当减少；生育后期肥料需求量大[28]，尤其是初花到盛花期，养分吸收量占总量的50%以上，见花后施肥能提高花铃期土壤养分含量[36]，保证养分吸收高峰期的氮钾供给[5-7]，促进养分向生殖器官分配，增加棉花产量。因此，本研究优化了氮钾肥运筹策略，发现施用2次钾肥配合3次氮肥（K2N3处理）可以增强土壤供氮、供钾的能力[7]，促进棉花对养分的吸收，同时养分更多向库（生殖）器官分配[39-40]，提高了氮肥和钾肥的偏生产力。而进一步增加氮肥施用次数（K2N4处理）没有明显提高氮钾肥偏生产力，因为养分更多向源（叶）器官分配，导致营养生长过旺，不利于生殖生长。另一方面，菜籽饼肥（有机肥）的肥效稳定、长久，还可以改善土壤的理化性质[41-42]。本试验在播种前施用了菜籽饼替代部分化肥，不仅减少了化肥投入，还能改善土壤理化性质，为提高肥料利用效率打好基础[43]。

4 结论

长江流域夏直播棉花，播种前施用50%钾肥和20%氮肥，见花当天施用50%钾肥和60%氮肥，见花后21 d施用20%氮肥，可以促进棉株对氮、钾的吸收，提高棉株和库器官干物质快速积累期的持续时间和平均积累速率，促进养分（氮、钾）和干物质向库器官分配，增加铃数，最终获得较高的籽棉产量和皮棉产量。

参考文献：

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（责任编辑：王小璐 责任校对：王国鑫） ●