鉀肥用量對棉花干物質的影響

摘要：探討了棉花鄂棉２０在大田條件下干物質積累和分配規律，初步確定了最適的鉀肥水平。結果表明，棉花干物質積累量前期積累少且慢，中期增多且加快，后期增加緩慢，呈現“Ｓ”形趨勢。施鉀水平的提高一定程度上促進了干物質的積累；隨生育期變化，生殖器官和營養器官干物質積累呈現不同變化趨勢；生育前期積累中心是營養器官，從花期到吐絮成熟期積累中心逐漸轉移至生殖器官；施鉀提高ＲＶＲ值（生殖器官與營養器官干物質比值），增加干物質積累的平均速率。綜合分析認為，Ｔ２（２４０ ｋｇ／ｈｍ２）是最適的鉀肥水平。

關鍵詞：棉花；鉀肥；干物質

中圖分類號：Ｓ５６２．０６２文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）12－2398-05

Effect of Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｏｎ Ｃｏｔｔｏｎ ｄｒｙ Ｍａｔｔｅｒ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ

ＺＨＯＵ Ｘｉａｏ－ｂｉｎ１，ＤＵＡＮ Ｈｏｎｇ－ｂｏ１，ＳＨＵ Ｂｉｎｇ１，ＦＡＮ Ｙｕ－ｇａｎｇ２，ＸＵ Ｍｉｎｇ－ｊｉａｎ１

（１． Ｊｉｎｇｃｈｕ Ｓｅｅｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．， Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０２０，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ； ２． Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｓｅｅｄ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｏｎ ｃｏｔｔｏｎ ｄｒｙ ｍａｔｔｅｒ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ by ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ． Ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｂｉｏｍａｓｓ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｓｌｏｗｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ， ｑｕｉｃｋｌｙ ａｔ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ｓｔａｇｅ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｓｌｏｗｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ， ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗｅｄ ａｎ Ｓ－ｓｈａｐｅｄ ｃｕｒｖｅ． Ｒａｉｓｉｎｇ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｍｏｔｅ ｄｒｙ ｍａｔｔｅｒ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ to some extent． Ｔｈｅ ｄｒｙ ｍａｔｔｅｒ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｍｏｓｔｌｙ ｉｎ ｖｅｇｅｔａｔｉｖｅ ｏｒｇａｎｓ ｉｎ ｅａｒｌｉｅｒ ｇｒｏｗｉｎｇ ｓｔａｇｅ， ａｎｄ ｍｏｓｔｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ ｏｒｇａｎｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｆｌｏｗｅｒ ｓｔａｇｅ ｔｏ ｔｈｅ ｂｏｌｌ ｓｔａｇｅ． Pｏｔａｓｓｉｕｍ ｃｏｕｌｄ ｅｎｈａｎｃｅ ｄｒｙ ｍａｔｔｅｒ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ and ｅｘｔｅｎｄ ＲＶＲ ｖａｌｕｅ（ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｖｅｇｅｔａｔｉｖｅ ｏｒｇａｎｓ）． ２４０ ｋｇ／ｈｍ２ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｌｅｖｅｌ ｆｏｒ ｃｏｔｔｏｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｉｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｏｔｔｏｎ； ｐｏｔａｓｓｉｕｍ； ｄｒｙ ｍａｔｔｅｒ

中國是世界上最大的棉花消費國，也是最大的棉花生產國，人們對棉花的產量和品質的需求日益提高［１］。

鉀肥又稱作鉀素肥料，鉀素是棉花生長過程中所必需的三大元素之一，對于棉花的纖維品質和產量有重要的影響作用［２－９］，鉀素也是棉花重要的品質元素［１０］，但是我國鉀肥資源缺乏且主要棉產區缺鉀造成的養分不平衡問題日益突出［１１－１５］。干物質積累是棉花產量形成的物質基礎，干物質在各器官間的轉移數量與運輸速度直接影響到棉花的經濟產量與品質［１６］。干物質積累是衡量棉花生長狀況的重要指標，所以研究棉花干物質在不同鉀肥施用量下的積累動態對合理高效利用鉀肥及提高棉花產量和品質具有重要意義。

１材料與方法

１．１試驗材料

試驗于２００９年在長江大學農學院進行，供試品種為鄂棉２０。試驗土壤為中壤土，肥力中等，土壤有機質９．８ ｇ／ｋｇ、堿解氮６５．３ ｍｇ／ｋｇ、速效磷９．２ ｍｇ／ｋｇ、速效鉀１０３．５ ｍｇ／ｋｇ。

供試肥料：氮肥為尿素（４６％ Ｎ）、磷肥為過磷酸鈣（１２％ Ｐ２Ｏ５）、鉀肥為氯化鉀（６０％ Ｋ２Ｏ）。

１．２試驗方法

１．２．１試驗設計試驗采用隨機區組設計，５個處理，３次重復，共１５個小區，每小區面積４０ ｍ２（２０ ｍ×２ ｍ）。移栽方式種植，密度為２．２５萬株／ｈｍ２。５個處理鉀肥（Ｋ２Ｏ）水平分別為：ＣＫ（０ ｋｇ／ｈｍ２）、Ｔ１（１２０ ｋｇ／ｈｍ２）、Ｔ２（２４０ ｋｇ／ｈｍ２）、Ｔ３（３６０ ｋｇ／ｈｍ２）、Ｔ４（４８０ ｋｇ／ｈｍ２）。底肥施入氮肥總量的３０％，磷肥全量，鉀肥總量的５０％；初花期施入氮肥總量的４０％和鉀肥總量的５０％；盛花肥施入氮肥總量的３０％，肥料用量詳見表１。

１．２．２試驗方法出苗后每３０天取樣一次，全生育期共取樣５次，每次每個處理取樣１０株。各樣品按器官分類（根、主莖、主莖葉、果枝、果枝葉、蕾、花、鈴）裝入信封中，于１０５℃殺青３０ ｍｉｎ，然后８０℃烘干稱重。

１．２．３數據處理采用Ｅｘｃｅｌ ２００３軟件進行數據的計算、繪圖。

２結果與分析

２．１鉀對棉花干物質積累的影響

棉花干物質生產是其構成經濟產量的基礎，干物質在各器官間的分配則直接影響到生產效率和產量、品質。試驗棉花干物質變化如圖１、圖２所示。

由圖１和圖２可知，單株干物質積累符合作物生長的“Ｓ”形曲線，增長速度為由慢到快再到慢；其中在出苗后第６０天之前各處理的趨勢是一致的；ＣＫ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ ４個處理在６０~９０ ｄ的時間段增長緩慢，而處理Ｔ４增長幅度較大，這是由于處理T4的鉀濃度大，Ｋ＋和ＮＯ３－之間存在協同作用［１７］，Ｋ＋可作為伴隨離子促進ＮＯ３－的吸收和運輸，且鉀具有促進根系吸收ＮＯ３－的作用，在早期促進了氮的吸收；在９０~１２０ ｄ的時間段ＣＫ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ ４個處理干物質迅速增加，在１２０～１５０ ｄ時間段各處理增加緩慢，ＣＫ、Ｔ１、Ｔ３、Ｔ４積累速率下降，這可能是由于伴隨植株生殖生長的結束，植株生長機能減退以及土壤養分的減少，Ｔ２平均速率相對較高，最終的干物質積累量最大。

２．２鉀對棉花營養器官和生殖器官干物質積累的影響

棉株生長前期干物質累積量少且積累速率慢，隨生育期延長干物質積累量逐漸增加，其營養器官干物質變化如圖３、圖４所示。由圖３、圖４可知，棉花營養器官干物質積累前期快，后期逐漸衰退，干物質積累量變大，積累速率相對減慢，Ｔ４平均積累速率各個時期較大；而生殖器官干物質是在花鈴期時積累迅速，干物質積累速率也是最大（圖５、圖６）。ＣＫ較其他４個處理干物質積累量低，即鉀可以增加生殖器官干物質積累；Ｔ２在１２０～１５０ ｄ產量形成的關鍵階段速率保持較高，最終生殖器官干物質積累量最大，其ＲＶＲ亦最大（圖７）。

ＲＶＲ值的大小（生殖器官與營養器官干物質比值）與產量呈正相關，初步確定Ｔ２為最適鉀肥水平。這是因為植物地上部對Ｋ＋吸收的調節取決于其含鉀量，每種植物存在一個鉀脅迫臨界值，當地上部分含鉀量大于鉀脅迫值，則地上部不參與對根吸收鉀的調節，反之則參與調節。土壤鉀濃度低，ＮＯ３－離子吸收量小，相對減弱植株的營養生長和生殖生長；土壤鉀濃度高，前期加速了ＮＯ３－的吸收，ＮＯ３－濃度下降，促進了營養生長，后期由于ＮＯ３－濃度下降，最終影響了植株的生殖生長。所以只有適宜的鉀濃度才可以協調營養生長和生殖生長的關系。

棉花生殖器官干物質積累量在全生育期呈現前期積累少且慢、中期增多且加快，后期緩慢增加的“Ｓ”形趨勢，符合作物生長曲線，隨鉀濃度提高干物質積累速率增大，這是因為鉀作為植物體內主要的礦質元素之一，在植物體內不形成穩定的化合物，因而移動性很強，具有隨生長中心的轉移而移動的特點［１８］，即植物體內的鉀是可以反復利用的，鉀的濃度水平在整個生育期影響植株體的生長。整個生育期內，不同處理營養器官干物質積累呈現不同變化趨勢；生育前期積累中心是營養器官，營養器官干物質積累速率也明顯高于生殖器官干物質積累速率；從花期到吐絮成熟期積累中心逐漸轉移至生殖器官，生殖器官干物質積累速率明顯高于營養器官干物質積累速率。

３結論與討論

３．１結論

棉花各處理間干物質積累動態一致，在各生育階段單株總干物質積累均呈現出苗期緩慢，蕾期逐漸加快，開花到結鈴盛期是干物質積累的高峰期，此后又漸趨平穩，符合植物生長的“Ｓ”形曲線。

棉花干物質積累速率各處理均表現“慢—快—慢”的趨勢。營養器官干物質積累速率各處理均為先快后慢的變化趨勢，各處理營養器官干物質積累速率在花期以后逐漸下降；生殖器官干物質積累速率，各處理符合“慢—快—慢”的變化趨勢。鈴期后，各處理生殖器官干物質積累速率逐漸下降。施鉀處理各個生育期不同器官中干物質積累量有所不同。增施鉀肥顯著促進棉花干物質的積累，通過增施一定量的鉀肥延長了干物質積累時期和快速積累的時刻，使棉花充分利用光熱資源，將有利于棉花產量的形成。

處理Ｔ２平均積累速率相對較高，最終的干物質積累量最大，在１２０～１５０ ｄ產量形成的關鍵階段積累速率保持較高，最終生殖器官干物質積累量和比例最大，具有最大的單株干物質積累量。生育后期生殖器官干物質的積累量、積累速率和積累比例是產量形成的關鍵因素，確立Ｔ２是最適的鉀肥水平。

３．２討論

通過干物質積累和分配確定最適的的鉀肥水平是理論上的結論，需要綜合分析與最終的產量和品質相關的各種因素來得出最終結論。

鉀主要通過對土壤養分吸收、光合作用、光合產物運輸及部分生理生化反應最終對干物質積累產生影響。ＮＯ３－是Ｋ＋之間存在協同作用［１７］，鉀可以促進ＮＯ３－的吸收，加速棉株的氮素代謝過程［３］； 有６０多種酶需要Ｋ＋作為活化劑，鉀能有效調節植物細胞的水勢和氣孔的開閉，同時能促進光合作用和光合產物的運輸［１９］；施鉀提高了棉花中后期葉片的葉綠素含量和光合速率，減緩了葉片衰老和后期葉片脫落，使棉花中后期維持較高的葉面積和較高的光合速率［２０］；施鉀可以明顯增加棉花主莖節數和株高［２１］；所有的因素相互作用對干物質的積累產生不同的影響。

合理鉀肥施用水平可以提高棉花生殖器官干重比例［２２］，增加生殖器官干物質積累量［14，２3］，增大生殖器官干物質積累速率［２4］，最大干物質積累的時期提前，是棉花高產的保證。棉花在生長過程中，干物質分配中心的轉移對最終的產量有重要的作用，出苗后９３～１２９ ｄ是營養生長與生殖生長爭奪同化產物和干物質積累分配轉移最激烈的時期。適宜的鉀肥水平可以協調干物質的分配轉移，實現營養生長順利地向生殖生長轉移，防止營養器官旺長，抑制生殖器官前期爭奪同化產物，即達到棉花既不瘋長，也不早衰，最終提高產量的目的。

參考文獻：

［１］ 王莉，杜氓．中國棉花消費狀況及趨勢展望［Ｊ］．農業消費展望，２００９（３）：１－２．

［２］ 李伶俐，馬宗斌，張東林．盛鈴期補施鉀肥對不同群體棉花光合特性和產量品質的影響［Ｊ］．植物營養與肥料學報，２００６，１２（５）：６６２－６６６．

［３］ 楊惠元，宋美珍．北方棉區鉀肥施用效應研究［Ｊ］．中國棉花，１９９２，１９（２）：２８－２９．

［４］ 楊佑明，徐楚年．棉纖維發育的分子生理機制［Ｊ］．植物學通報，２００３，２０（１）：１－９．

［５］ 王清連．夏棉纖維發育過程中元素組分能譜分析［Ｊ］．河南職技師院學報，１９９５，２３（３）：４－８．

［６］ ＮＯＬＴＥ Ｋ Ｄ，ＨＥＮＤＲＩＸ Ｄ Ｌ，ＲＡＤＩＮ Ｊ Ｗ，ｅｔ ａl． Ｓｕｃｒｏｓｅｓｙｎｔｈａｓｅ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｅｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｒｉｃｈｏｍｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏｔｔｏｎ ｏｖｏｌｅｓ［Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，１９９５，１０９：１２８５－１２９３

［７］ ＯＯＳＴＥＲＨＵＩＳ Ｄ Ｍ，ＢＥＤＮＡＲＺ Ｃ Ｗ．Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｎｇｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｎ ｃｏｔｔｏｎ［Ａ］．ＡＮＤＯ Ｔ，ＦＵＪＩＴＡ Ｋ，ＭＡＥ Ｔ，ｅｔ ａl． Ｐｌａｎｔ nｕｔｒｉｔｉｏｎ ｆｏｒ sｕｓｔａｉｎａｂｌｅ fｏｏｄ pｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ eｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｃ］． Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ，ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ： Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ， １９９７．３４７－３５１．

［８］ ＲＵＡＮ Ｙ Ｌ，ＣＨＯＵＲＥＹ Ｐ Ｓ，ＤＥＬＭＥＲＤ Ｐ， ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆｓｕｃｒｏｓｅ ｓｙｎｔｈａｓｅ ｉｎ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｄｉｖｅｒｓｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ ｉｎ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｃｏｔｔｏｎ ｓｅｅｄ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，１９９７，１１５：３７５－３８５．

［９］ ＡＭＯＲ Ｙ，ＨＡＩＧＬＥＲ Ｃ Ｈ，ＪＯＨＮＳＯＮ Ｓ， ｅｔ ａｌ．Ａ ｍｅｍｂｒａｎｅ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｆｏｒｍ ｏｆ ｓｕｃｒｏｓｅ ｓｙｎｔｈａｓｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｒｏｌｅ ｉｎ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｎｄ ｃａｌｌｏｓｅ ｉｎ ｐｌａｎｔ［Ｊ］．Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ，１９９５，９２：９３５３－９３５７．

［１０］ 朱振亞，趙翔，王承華．棉花施鉀效應研究［Ｊ］．新疆農業科學，２０００（１）：２４－２６．

［１１］ 魯如坤，劉鴻翔，聞大中，等．我國典型地區農業生態系統養分循環和平衡研究Ⅲ.全國和典型地區養分循環和平衡現狀［Ｊ］．土壤通報，１９９６，２７（５）：１９３－１９６．

［１２］ 劉榮樂，金繼運，吳榮貴，等．我國北方土壤－作物系統內鉀素平衡及鉀肥肥效研究Ⅰ．主要種植制下土壤鉀素平衡與調控［Ｊ］．土壤肥料，１９９９（６）：３－６．

［１３］ 楊春明．新疆生產建設兵團墾區土壤［Ｍ］．烏魯木齊：新疆科技衛生出版社，１９９３.１－４０．

［１４］ 房英．鉀肥對棉花產量和品質的影響［Ｊ］．植物營養與肥料學報，１９９８，４（２）：１９６－１９７

［１５］ 桂美根．棉花的鉀肥效應試驗［Ｊ］．安徽農業科學，２００２，３０（６）：９４３．

［１６］ 楊秀理，朱江，李魯華． 株行距配置方式對棉花不同層次干物質積累的影響［Ｊ］． 石河子大學學報（自然科學版），２００６， ２４（４）：４０１－４０５．

［１７］ 涂書新，郭智芬，張平，等．植物吸收利用鉀素研究的某些進展［Ｊ］．土壤，２０００，３２（５）：２４８－２５３．

［１８］ 郭麗琢，胡恒覺．植物體內鉀循環與再循環的研究進展［Ｊ］．甘肅農業大學學報， ２００１，３６（１）：１－２．

［１９］ 胡篤敬，董任瑞，葛旦之．植物鉀營養的理論與實踐［Ｍ］．長沙：湖南科學技術出版社，１９９３．５８－１０９．

［２０］ 李伶俐，房衛平，謝德意，等．鉀肥對麥后直播短季棉光合特性和產量品質的影響［Ｊ］．河南農業科學，２００９（２）：４８－４９．

［２１］ ＰＥＴＴＩＧＲＥＷ ＷＴ，ＭＥＲＥＤＩＴＨ ＷＲ． Ｄｒｙ ｍａｔｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｕｐｔａｋｅ，ａｎｄ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ａｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，１９９７，２０：５３１－５４８．

［２２］ 宋美珍，毛樹春，邢金松．不同棉花品種施用鉀肥效應研究［Ｊ］．中國棉花，１９９５，２２（２）：２８－２９．

［２3］ 梁德印，劉福全．鉀對棉花養分吸收和干物質積累的影響［Ｊ］．中國農業科學，１９９２，２５（２）：６９－７４．

［２4］ 高媛．施鉀對棉花養分吸收及產量品質影響的研究［Ｄ］．烏魯木齊：新疆農業大學，２００８．

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文