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关于棉花中氮素比率对氮素的分配和干物质的影响DonaldJ.BoquetandGaryA.Breitenbeck摘要：提高对棉田中特定氮含量的认识，将会改善氮素有效利用率，优化作物的发育和产量，也可以帮助避免额外的氮素施用。这项研究量化了氮肥施用比率（0.84和168千克／公顷）对季节性吸收和氮素分配及干物质的影响，于1989到1990年的棉田生长的棉花上。氮素比率的研究只是一个更大试验的一部分。此试验在1987年发起，试验小区接受是一年生作物，多次种植，提供的氮素比率分别是0，28，56，84，112，140，或168千克N/公顷，试验在St.Joseph.,LA附近的路易斯安那州大学农业中心东北研究所的商业化的条状肥田上（好的淤泥，混合，热的,不含酸类的,aericFluvaquent）进行。每年作物在5天一个时间段内被收集，中间相隔20天，脱落的植株残体也被收集，氮素的含量和作物组分中的地上部生物产量被测定。最大氮素吸收量发生在播后49到71天，它分别是2.9和4.3千克/公顷*天，对应的棉花接收84和168千克N/公顷。在成熟期，吸收84在地上部生物产量包含160千克N/公顷，额外的50千克N/公顷在缺失的作物残体中。氮的主要数量被作物吸收，当接受84千克N/公顷肥料比没有施氮肥的平均超过111千克N/公顷，肥料利用率明显超过100%。在作物花铃期，比起作物接受84千克N/公顷，而接受168千克N/公顷多吸收了15%到40%或更多的氮素，首先表现在叶子和较低的铃上。这吸收的过量氮素在表面的枯草上和氮素丰富的作物组分中被重新获得。对作物组分的研究表明，叶片最能集中的反映出氮素被提供的数量。关键词：播后天数；花铃期；成熟期；变异系数前言：在改善氮素管理上，改进棉花品种和控制有害物已经引起广泛注意，并且与完成最优的经济产量同时将环境对氮肥的影响降低到最小也是相协调一致的。氮素施用的一个最显著的影响表现在营养生长和生殖生长上，这点已经得到了广泛的认识，对于一些生产者来说，有一种倾向：企图通过比介绍的氮素比率更高效的比率来增加最大产量潜力，氮素缺乏的影响作用在减少营养生长，易折断，降低收获指数等方面是显而易见的（Guinn,1982;RadinandMauney,1986）,然而氮素过量的影响作用常常是不太容易表现出来。过度的施用氮肥希望获得最适宜的作物性能，往往降低了产量或纤维品质（GardnerandTurker,1967;Geriketal.1989）多余的氮肥有可能贡献给土壤和造成地表水的污染，尤其在结合较高的晚期的有效水时，能够延迟成熟，降低收获和轧棉指数，提高蕾铃脱落和病虫害的发生（HarrisandSmith,1980;hodgsonandMacleod,1988）。大量的实践已经被应用在棉花生产上面改善氮肥管理，包括增加裂区的应用(MaplesandFrizzell,1985;Mcconnelletal.1993)深耕(Mberhartandturcker,1988)，不同的氮素表述公式(Rickerl,1989)，氮素抑制剂(Gorden,1990)，叶上施肥(HodgsonandMacleod,1988;Mileyandmaples,1988),和作物生长调节剂(Mcconnelletal,1992).因为土壤，气候，作物起源和其他管理的差异，这些典型的试验在某些棉花生长发育阶段比其它的试验更加有效，由于这些差异的存在，最优的战略上的发展要依靠本地区对氮素的需求，通过当作物达到最大潜在产量对氮肥有效利用率的实验得知，剩余硝酸根和矿质土壤组织中氮素也具有可用性。在棉花上若干研究都是从事研究氮素吸收和干物质产量的相互关系的，Bassettetal.(1970)报道总的干物质达到8900千克/公顷和总的氮素吸收142千克/公顷，对于灌溉棉花在加利弗尼亚施氮肥134千克N/公顷.干物质产量和氮素吸收对于灌溉阿卡拉品种在Israel被Halevy(1976)和Marani和Aharonov(1964)研究.对于两个品种施肥100千克N/公顷,他们报道一种干物质产量在播后72天到112天之间达到最高比率为280千克/公顷*天,总的季节的干物质产量在12200千克/公顷和13480千克/公顷之间。最大的日氮素吸收量为：4.5千克/公顷发生在播后98天到112天。整个季节氮吸收量是235千克/公顷，其中，42%到49%被转移从收获的产量中。关于旱地棉花生长的很多信息是氮素的需求，于1942年在美国的东南部被优先获得到当时的产量潜力比今天要低（Fraps,1919;Mchargue,1926;OlsonandBledsoe,1942），Mullins和Burmester(1990)监控四个棉花品种生长时的氮素吸收，在两个Paleudults在Alabama。他们报道成熟的作物在旺盛作物中含有127-155千克N/公顷。没有显著的遗传影响被发现，吸收的差异被归结为在不同的地点氮素提供的数量不同，以上研究没有一个说明吸收的氮素被流失作为叶子和果实的构成成分，在生长期内，也没有尝试去研究测试供应氮肥的有效利用率。通过施肥作物和未施肥作物的对照，来比较氮素的吸收已经被广泛应用于估计玉米氮肥有效利用率(Zeamays,L.)和其它作物(Bock,1984;harmsenandMoraghan,1988;Raoetal,1992)。令人惊讶的是，却很少有这样的研究应用在棉花氮肥有效利用率上的估计。在澳大利亚Constable和Rochester（1988）报道一种明显的平均恢复仅为供应氮素的30%，对于在灌溉粘质土壤条件下生长的棉花。通过对棉花的研究，其他的试验已经确定大量的因素影响氮肥恢复，包括前茬作物（Hearn,1986）和水的压力(HearnandConstable,1984;HodgsonandMacleod,1988)。报道这项工作的首要目的是确定在密西西比河低洼处氮肥的不足，适量和过量在生物产量和季节性氮素吸收与分配上对棉花的影响。其次，是确定每一种肥料比率对氮肥有效利用率的影响是明显的。材料与方法：产量试验于1989年与1990年在路易斯安那州大学农业中心东北研究所的商业化的条状肥田上被实施，它位于St.Joseph.,LA附近的西北5公里处。三种比率肥料的处理方式为：0，84，168千克N/公顷；此处理作为氮肥研究的一部分，时间从1987到1993年，包含的氮素比率为：0，28，56，84，112，140，和168千克N/公顷。0，84，和168千克N/公顷的比率被选择用于深入的研究，因为他们明显是不足的，适量的和过量的比率关系（Buquetetal,1994）。每种肥料的处理都接受播前氮素比率的供应，从1987年开始的每一年，在完全随机取组的设计下，处理被重复四次。试验小区的长19米，在高位种床上种植8行棉花，行距1米。应用的氮肥比率被维持在相同的地块中，每年通过撒播硝酸氨带有一种Gandy(Owatonna,MN)肥料，通过耕地和耙地使二者结合在一起，施肥之后的第一天，小区被种植Deltapine41号棉花(5May1989and27Apr1990)，每公顷130.000种子。典型的管理与已用于旱地生产的农艺实践在这一地区是相一致的，并且以前已经被报道过了（Boquetetal,1994）。播前20天收集的土壤抽样显示：先前氮素处理对土壤的PH值(avg.6.0)，有机质(avg.7.9g/kg)，总氮量(avg.680mg/kg)，或P的数量(avg.250mg/kg)，K(avg.160mg/kg),Ca(avg.1844mg/kg),或Mg(avg.363mg/kg)没有显著影响。虽然在1989年可利用的土壤中P和Mg水平是高的，K和Ca的水平是适量的(Peevy,1972)，20kgP/ha和38kgK/ha在播前被提供。抽样显示土壤残留氮素在播前20天深150厘米处使用拖拉机探针，安装在一个5厘米的核心管子上。每一块田地被划分为五个中心被收集，并且划分为不同的深度，相应地增加了对前期氮素的分解（Table1）。交换的NH4+和NO3-在2MKCL处理的土壤中析出被测定，再通过NH4扩散方法被Carlson(1978)描述。1989--1990年间，生长季节的月降雨量和50年平均的年降雨量被出示在表2。在1989年，生长季节里表现出来的高于平均降雨量的月份为5月和6月，然而，在1990年，紧随施肥之后的大量降雨导致生长季节的残余物比平均的要低，作物取样被收集在播后28天，48天，71天，在花铃期和成熟期，这次工作的目的是：花铃期被说明与日常开花28天后的比率达到平均每朵白花的面积为3平方米，成熟期是60%的铃开裂。在1989年对于所有的氮素比率，花铃期的抽样时间为播后96天。在1990年，抽样时间分别在播后89天93天和98天相应达到的氮素比率为：0，84和168千克N/公顷。在1989年成熟期抽样的结果分别是：播后133天，对应的是0氮素比率，143天--84千克N/公顷；154天--168千克N/公顷；在1990年成熟期的抽样结果分别是：播后112天--0氮素比率，播后124--84千克N/公顷；播后154-168千克N/公顷；在播后28天10种作物在每一个小区中被随机抽取，然后，干燥，称重。总的氮素测定被水杨酸acid-硫代硫酸盐改进;的开凯定氮法方法，可以回收特定数量的硝酸盐(BremnerandMulvaney,1982)。在三种后来的抽样日期中，为了确定地上部生物产量和氮素含量,五种作物被随意的收集，划分为：茎，枝，叶片，叶柄，面积和铃。在成熟期铃被分成心皮,衣分和种子.吸收氮素的数量通过每周一次所收集的认为是作物材料在行间1平方米的土地面积上于终花期和成熟期作为植物残骸流失被估计。播后48天作物密度被测定，用于在花铃期计算每公顷氮素的吸收量数据的统计分析通过SAS（1989）变化程序的GLM分析来测定氮素处理对氮素吸收和分配的影响，所有的数据是最初在每年里被分析然后结合其他的年份。意味着试验的各部分需要通过接受Fisher支持的LAD测试。P=0.05结果和讨论：日氮素吸收比率对于全部三种氮肥的比率，从播种到播后28天最初的氮素吸收速率是低的，波动幅度从0比率处理下的0.18千克/公顷/天至168千克每公顷下的0.29千克/公顷/天。播后28天，对吸收的氮素需求量较低，具有高的生产量，是因为淤积的土壤提供残留的和其他形式的氮素，建议氮肥的施用能够被推迟到棉花播种28天之后。这对早季作物的影响很小，且在纤维品质上也没有坏的影响。播后28天到71天，氮素的吸收速率随时间和氮肥比率的增加而增加，虽然在播后48天，棉花接受84和168千克N/公顷时的吸收速率是相似的。在播后49天至71天之间，对每一种氮素比率的处理都会产生最大的吸收速率，这与开花和早铃脱落是一致的。在这项研究中，最大的吸收速率被获得在20天到30天遭遇之前在美国东南部(OlsenandBledsoe,1942;MullinsandBurmester,1990)的研究和在Israel(Halevy1976)的Acala品种研究上。适量的氮素84千克N/公顷被提供，最大的吸收速率是2.9千克N/公顷；过量的氮素168供给千克N/公顷，最大的吸收速率是4.3千克N/公顷，吸收速率为2.9千克N/公顷时，波幅在2.5至3.6之间被MullinsandBurmester.(1990)报道在两种土壤上棉花生长的最佳的氮肥是高的比Bassettetal.(1970)在加利福尼亚发现的1.5到2.0千克N/公顷。播后71天至花铃期，对于所有氮素比率而言，氮的吸收速率有下降的趋势，这与生殖生长的快速发生是相一致的，可能与根的有效利用率的降低也有关系。虽然作物继续吸收氮素直到成熟，在花铃期之后，通过作物组分的切断氮素流失，结果竟流失的氮来自于现存作物。分开来看作物生长阶段和氮肥的比率，氮素的吸收速率受降雨量的影响是明显的。对于氮素的吸收速