氮素形態對不同鉀效率基因型棉花鉀素吸收利用及根系形態的影響

劉愛忠，董合林，裴亮只，鄭蒼松，李鵬程，孫淼，馮魁，陳傳信，石書兵

(1. 新疆農業大學農學院，烏魯木齊 830052；2. 中國農業科學院棉花研究所/棉花生物學國家重點實驗室，河南安陽 455000)

氮素形態對不同鉀效率基因型棉花鉀素吸收利用及根系形態的影響

劉愛忠1,2，董合林2，裴亮只2，鄭蒼松2，李鵬程2，孫淼2，馮魁1，陳傳信1，石書兵1

(1. 新疆農業大學農學院，烏魯木齊 830052；2. 中國農業科學院棉花研究所/棉花生物學國家重點實驗室，河南安陽 455000)

【目的】水培條件下，研究氮素形態對不同鉀效率基因型棉花鉀素吸收利用的影響。【方法】選擇鉀高效基因型棉花品種遼棉18、冀棉958和鉀低效基因型棉花品種新棉99B為材料，在充分供鉀(K+濃度為2.5 mmol/L)或不充分供鉀(K+濃度為0.02 mmol/L)條件下，研究兩種氮素形態硝態氮和銨態氮對棉花干物質積累、鉀含量、鉀素積累量、利用指數以及根系形態的影響。【結果】充分供鉀可增加棉花根、莖葉干物質積累，提高植物體內鉀含量，增加鉀積累量，促進根系發育；相比較硝態氮，銨態氮減少干物質積累，降低鉀含量和鉀積累量，阻礙根系發育；相比新棉99B，遼棉18和冀棉958在銨態氮處理下，干物質積累、鉀含量、鉀素積累量降低幅度較小。【結論】相比硝態氮，銨態氮不利于棉花生長發育和對鉀素的吸收，鉀低效基因型棉花品種對銨態氮更為敏感。

棉花；鉀；氮素形態；鉀素吸收和利用；根系發育

0 引 言

【研究意義】鉀是棉花生長必需的礦質營養元素，影響著棉株的生長發育和籽棉產量，還與棉纖維品質關系密切[1-3]，嚴重缺鉀會引起棉花早衰[4]，導致產量的降低，品質下降。研究表明增施鉀肥能夠促進棉花生長，有效提高籽棉與皮棉產量[5-8]。棉花對鉀元素需求較大[5]，并且對土壤含鉀量表現的較為敏感[9]，國內棉田管理上長期重施氮磷肥輕施鉀肥的不良習慣導致農田土壤鉀素消耗增大，部分棉田出現鉀素虧損。此外，有報道指出合理增施氮肥能夠促進雜交棉對鉀的吸收[10]。因此研究氮素對棉花鉀素吸收利用的影響對提高棉花產量和品質具有重要意義。【前人研究進展】朱建芬等[11]研究氮鉀配施可提高棉花盛鈴期主莖功能葉葉綠素含量、蛋白質含量、SOD活性，降低MDA、ABA含量，保持棉花中后期主莖功能葉生理活性，有效延緩衰老氮、鉀相互促進，也可提高棉花的產量和品質[12-13]，鄭德明等[14]研究表明，氮鉀肥料的交互作用對雜交棉皮棉產量的影響大于氮磷和磷鉀的交互作用。氮素既可以被作物以陰離子(NO3-)形式吸收，也可以被作物以陽離子(NH4+)形式吸收的營養元素，不同離子形態對作物的影響是不同的。當培養介質中的NH4+濃度達到一定水平時，煙草、甜椒和大麥等植物對K+的吸收受到顯著的抑制[15-21]。Rubio等研究也表明，在水培營養液中，NH4+抑制了擬南芥對K+吸收[22，23]，王春霞等[24]指出增加K+濃度可以在一定程度上緩解NH4+對棉苗生長的不利影響。【本研究切入點】目前氮素形態對棉花吸收利用鉀素的報道較少，且棉花品種間鉀吸收利用效率存在著明顯差異[24-30]，選擇三個不同鉀效率基因型棉花品種，在人工氣候室營養液環境中研究不同供鉀條件下不同形態氮素對棉花生長、鉀素吸收利用及根系形態的影響。【擬解決的關鍵問題】研究氮素形態對棉花鉀素吸收利用的影響，為棉花氮與鉀互作機理提供研究基礎，為棉花生產過程中氮鉀營養調節提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2015年在河南省安陽縣白璧鎮中國農業科學院棉花研究所人工氣候室中進行，供試材料為經課題組篩選得到的鉀高效基因型棉花品種遼棉18號(LM18)、冀棉958(JM958)，鉀低效基因型棉花品種新棉99B(XM99B)，其中遼棉18為非轉基因特早熟品種，生育期120～125 d，冀棉958為轉基因抗蟲棉中熟品種，生育期139 d，新棉99B為轉基因抗蟲棉中熟棉花品種，生育期130 d，全由中國農業科學院棉花研究所種質資源庫提供。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗設置雙因素，即兩個鉀水平和兩個氮肥形態。兩個鉀水平，分別為K+充分供鉀(K+濃度為2.5 mmol/L)和K-不充分供鉀(K+濃度為0.02 mmol/L)；兩個氮肥形態，硝態氮(NO3-)和銨態氮(NH4+)。

棉花種子用9% H2O2消毒30 min，用去離子水將種子表面H2O2沖洗干凈后，再用溫水浸泡27 h到露白，然后播種于提前用去離子水沖洗干凈的沙床上。3 d后挑選出棉花子葉平展的幼苗，轉移至體積為32 cm×24 cm×12 cm的塑料長方盒中，先用1/4濃度改良Hoagland營養液進行培養，第二次更換至1/2濃度的營養液培養，第三次挑選生長一致的幼苗移至改進過得Hoagland營養液中，幼苗根莖交界處經海綿包裹后用聚乙烯泡沫板固定于塑料盒上，每盒加8 L營養液移入12株幼苗，每個盒子同一品種。用氣泵24 h通氣，每5 d更換一次營養液。光強約為160 μmol/(m2·s)，光照時間12 h，白天溫度為(30±2)℃，夜間溫度為(20±2) ℃，相對濕度為70%～80%。

1.2.2 測定指標

待棉株長至3～5片葉，選擇長勢均勻8株棉株，兩株為1個重復，共計4個重復，樣品105℃殺青30 min、70℃烘干至恒重，以子葉節以下為根、子葉節以上為莖葉分別稱取干物重，并測定鉀養分含量。植株各部位鉀含量，采用H2SO4-H2O2消化-原子吸收分光光度法測定。

1.3 數據處理

植株鉀素積累量(TKA，g/plant)=植株干重×植株鉀含量，表征棉花吸收鉀的能力。

鉀利用指數(TKUI，g2/mg)=干物質積累量/植株體內單位鉀含量，表征棉花體內的鉀利用能力。

數據采用Excel 2013和DPS數據處理軟件進行整理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 供鉀水平和氮素形態對棉花干物質積累的影響

研究表明，棉花根、莖葉、全株干物質積累量均極顯著受供鉀水平和追施氮素形態影響，充分供鉀促進棉花干物質積累，相比銨態氮硝態氮更有利于根和莖葉的干物質積累，供鉀水平和追施氮素形態對莖葉、全株干物質積累有交互影響。相比充分供鉀，在不充分供鉀條件下，鉀高效基因型棉花品種LM18和 JM958干物質積累分別降低22.09%和27.61%，而鉀低效基因型棉花品種XM99B降低60.36%，說明充分供鉀可促進棉花干物質積累，而鉀高效基因型棉花品種在低供鉀水平條件下能保持較高的干物質積累。充分供鉀條件下，相比硝態氮，銨態氮處理LM18干物質積累降低8.89%，差異不顯著，JM958和XM99B分別降低18.92%和23.81%，差異達到顯著水平，說明在充分供鉀條件下，硝態氮處理更有利于棉花干物質積累。在不充分供鉀條件下，相比硝態氮，銨態氮處理LM18和JM958分別降低32.50%和35.59%，而XM99B降低48.28%，在供鉀不足的條件下，銨態氮不利于棉花生長發育和干物質積累，鉀高效基因型棉花品種表現好于鉀低效基因型棉花品種。表1

表1 不同供鉀條件下氮素形態對棉花干物質積累變化
Table 1 Effects of different nitrogen form on dry matter accumulation in different potassium level(g)

品種CultivarK水平Klevel氮素形態Nform根Root莖葉Stemandleaf全株WholeplantLM18K+K-NO3-0.12d0.33cd0.45cdNH4+0.11de0.30d0.41deNO3-0.09ef0.31cd0.39eNH4+0.06fg0.22e0.27fJM958K+K-NO3-0.23a0.51a0.73aNH4+0.16bc0.44b0.59bNO3-0.13cd0.46ab0.58bNH4+0.08ef0.30d0.38eXM99BK+K-NO3-0.16b0.45ab0.63bNH4+0.11d0.37c0.48cNO3-0.08f0.21e0.29fNH4+0.05g0.11f0.15g方差分析 AnalysisofvarianceK(df=1)143.72**62.19**114.37**NF(df=1)29.88**7656.25**330.87**K×NF(df=1)0.0376.05**7.08*

注：K—鉀水平，NF—氮形態。數據后不同字母表示同一品種處理間差異達到5%顯著水平。**和*分別表示顯著性概率達到 1%和 5%水平

Note: K- Available K level, NF-Nitrogen form. Different letters mean significant at the 5% level in the same cultivar．**and*indicate significant differences at the 1% and 5% levels

2.2 氮素形態對不同鉀效因棉花鉀含量、累積量和利用指數的影響

研究表明，根與莖葉的鉀含量和鉀積累量受供鉀水平和氮素形態影響顯著，根與莖葉含鉀量和鉀積累量隨供鉀水平提高而升高；與硝態氮相比，銨態氮處理顯著降低根與莖葉含鉀量以及鉀積累量；供鉀水平和氮素形態對棉花鉀含量和鉀積累量有交互影響。在充分供鉀條件下，相比硝態氮處理，銨態氮處理鉀高效基因型棉花品種LM18和JM958根含鉀量分別降低71.47%和74.28%，鉀低效基因型棉花品種XM99B降低70.85%；LM18和JM958莖葉含鉀量分別降低37.07%和38.55%，XM99B降低49.69%。說明在供鉀充足情況下，銨態氮處理顯著降低棉花各部位鉀含量，相比莖葉鉀含量，棉花根系鉀含量降低幅度較大，不同鉀效率基因型棉花品種間的根鉀含量變化幅度差別不大，但鉀低效基因型棉花品種莖葉鉀含量降低幅度大于鉀高效基因型棉花品種。在不充分供鉀條件下，相比硝態氮處理，銨態氮處理LM18和JM958根含鉀量分別降低17.14%和13.95%，鉀低效基因型棉花品種XM99B降低32.04%；LM18和JM958莖葉含鉀量分別降低50.34%和52.02%，XM99B降低65.67%。在供鉀不足情況下銨態氮處理顯著降低棉花各部位鉀含量，相比莖葉鉀含量，棉花根系鉀含量降低幅度較小，各部位鉀含量受品種間因素影響較大，鉀低效基因型棉花品種根、莖葉鉀含量降低幅度大于鉀高效基因型棉花品種。鉀積累量隨供鉀水平提高而升高，品種間鉀積累量表現不同，在供鉀不充分條件下，LM18和JM958鉀積累量分別降低83.74%和81.74%，而XM99B降低88.19%。充分供鉀條件下相比硝態氮處理，銨態氮處理LM18和JM958鉀積累量分別降低51.64%和58.60%，而XM99B降低65.12%；不充分供鉀條件下相比硝態氮處理，銨態氮處理LM18和JM958鉀積累量分別降低62.58%和65.26%，而XM99B降低80.20%；說明與硝態氮處理相比銨態氮處理不利于棉花對鉀元素的吸收和積累，不同鉀效率基因型棉花品種對銨態氮敏感程度不同，鉀低效基因型棉花品種XM99B相對鉀高效基因型棉花品種LM18、JM958對銨態氮比較敏感。鉀利用指數隨供鉀水平的提高而顯著下降，與硝態氮相比，銨態氮處理顯著提高鉀利用指數，但供鉀水平和氮素形態對棉花鉀利用指數沒有交互影響。在供鉀充分條件下，不同鉀效率基因型棉花品種鉀利用指數差異不大，但在供鉀不充分條件下，鉀高效基因型棉花品種LM18和JM958鉀利用指數顯著高于XM99B。表2

表2 不同供鉀條件下不同形態氮素對棉花鉀含量、累積量和利用指數變化
Table 2 Effects of different nitrogen forms on K concentration、TKA and TKUI in different potassium level

品種CultivarK水平Klevel氮素形態Nform鉀含量 Kconcentration(mg/g)根Root莖葉Stemandleaf積累量TKA(g/plant)利用指數TKUI(g2/mg)LM18K+K-NO3-65.9a61.5a28.31a0.007dNH4+18.8b38.7b13.69b0.012cNO3-7.0c14.5c4.97c0.030bNH4+5.8d7.2d1.86d0.039aJM958K+K-NO3-69.2a62.0a46.86a0.011dNH4+17.8b38.1b19.40b0.018cNO3-8.6c17.3c8.98c0.037bNH4+7.4d8.3d3.12d0.047aXM99BK+K-NO3-51.8a63.6a37.99a0.010cNH4+15.1b32.0b13.25b0.017bNO3-10.3c20.1c5.05c0.017bNH4+7.0d6.9d1.00d0.021a方差分析 AnalysisofvarianceK(df=1)2400**1927**1139**338**NF(df=1)500**619**574**431**K×NF(df=1)569**77**213**2

注：K—鉀水平， NF—氮形態。數據后不同字母表示處理間差異達到5%顯著水平。**和*分別表示顯著性概率達到 1%和 5%水平

Note: K- Available K level, NF-Nitrogen form. Different letters mean significant at the 5% level．**and*indicate significant differences at the 1% and 5% levels

2.3 氮素形態對不同鉀效因棉花鉀含量、累積量和利用指數的影響

研究表明，供鉀可顯著影響棉花根系根表面積、總根長、總根尖數、以及0～0.5 mm直徑的根的長度和根尖數；相比銨態氮肥，硝態氮肥處理顯著增加根表面積、總根長、總根尖數、平均根直徑以及0～0.5 mm直徑的根的長度和根尖數。不同鉀效率基因型品種在各處理中表現不同，差異處于顯著水平，供鉀水平、氮素形態、品種三者交互作用對棉花根系發育存在顯著影響，同時3種因素中任意2種因素的交互作用對棉花根系發育都存在顯著作用。在供鉀不充足時，鉀高效基因型棉花品種LM18、JM958根表面積、總根長、和根尖數高于鉀低效基因型棉花品種XM99B。在充分供鉀條件下，相比銨態氮肥硝態氮肥更有利于促進根系發育，可顯著增加根系表面積、總根長、總根尖數、平均根直徑以及0～0.5 mm直徑的根的長度和根尖數。在不充分供鉀條件下，相比銨態氮肥硝態氮肥有利于增加各品種根系表面積，增大根直徑，可增加LM18的總根長，增加JM958的總根尖數、0～0.5 mm直徑的根的根尖數，增加XM99B的總根長、總根尖數、0～0.5 mm直徑的根的長度和根尖數，降低LM18 0～0.5 mm直徑的根長度。說明無論在充分供鉀或不充分供鉀條件下硝態氮肥比銨態氮肥更有利于棉花根系的生長發育。在硝態氮肥營養液中，充分供鉀可顯著增加LM18的根系總根長、總根尖數、0～0.5 mm直徑的根的長度和根尖數，增加JM958的總根長、0～0.5 mm直徑的根的長度，增加XM99B的根系根表面積、總根長、總根尖數、以及0～0.5 mm直徑的根的長度和根尖數。說明在硝態氮肥營養液中，充分供鉀有利于棉花的根系發育。在銨態氮肥營養液中，充分供鉀可顯著增加LM18根系表面積、總根長、根直徑，顯著降低JM958和XM99B的根系表面積、總根長、總根尖數、以及0～0.5 mm直徑的根的長度和根尖數，增加XM99B的平均根直徑。在銨態氮肥營養液中充分供鉀有利于LM18根系形態發育，不充分供鉀則有利于JM958和XM99B的根系發育。表3

表3 不同供鉀條件下不同形態氮素對棉花根系形態發育變化
Table 3 Effects of different nitrogen forms on cotton root morphology in different potassium level

品種CultivarK水平Klevel氮素形態Nform根表面積Rootsurface(cm2)總根長Totalrootlength(m)總根尖數Totalroottips(103)平均直徑Averagediameter(mm)0～0.5mm直徑的根Therootof0-0.5mmdiamer長度Length(m)根尖數Roottips(103)LM18K+K-NO3-486.4a7.0a4.5a2.0a4.3a4.1aNH4+127.9b4.0b1.5b1.0b2.2b1.3bNO3-446.9a3.5b1.5b2.0a1.0c1.1bNH4+99.4c2.5c1.4b0.7c2.0b1.3bJM958K+K-NO3-287.5a6.8a2.5a1.4a3.3a2.2aNH4+41.1c1.9c0.5c0.8b1.0c0.5cNO3-287.5a4.4b2.6a1.6a2.5b2.3aNH4+97.0b4.1b0.7b0.7b2.7b0.7bXM99BK+K-NO3-350.7a4.4a2.5a2.1a1.9a2.3aNH4+23.3d1.0d0.2d0.8b0.5d0.2dNO3-101.8b3.3b1.4b1.0b1.7b1.3bNH4+36.8c1.7c0.8c0.5c1.3c0.8c方差分析 AnalysisofvarianceK(df=1)15298**7.8**2.9**0.10.8**2.8**NF(df=1)589287**4.9**24.4**15.6**6.5**18.3**G(df=1)82527**11.2**3.1**2.8**4.2**2.0**K×NF(df=1)27120*16.8**5.8**0.9**10.8**5.0**K×G(df=1)16020**5.7**2.3**1.9**4.5**2.0**NF×G(df=1)21592*0.3*0.2**1.7**0.2**0.1*K×NF×G(df=1)13479*1.9**1.5**1.8**0.9**1.7**

注：K—鉀水平， NF—氮形態，G—基因型。數據后不同字母表示處理間差異達到5%顯著水平。**和*分別表示顯著性概率達到 1%和 5%水平

Note: K- Available K level, NF-Nitrogen form, G-Genotype. Different letters mean significant at the 5% level．**and*indicate significant differences at the 1% and 5% levels

3 討 論

3.1 供鉀水平對棉花干物質積累和鉀素吸收利用的影響

研究表明，根、莖葉干物質積累量受供鉀水平顯著影響，隨供鉀水平提高根、莖葉干物質積累量顯著增加，這與前人研究結果一致[4,24]，說明充分供鉀可促進棉花生長發育。棉花各部分鉀含量、鉀積累量和鉀利用指數受供鉀水平影響顯著，在供鉀充分的條件下鉀含量和鉀積累量顯著高于供鉀不充分處理，鉀利用指數隨供鉀水平的提高而顯著下降，這與前人研究結果一致[24]，充分供鉀可促進棉花對鉀素的吸收和積累，提高體內含鉀量。當供鉀不充分條件下，棉花體內鉀含量降低幅度超過干物質積累量降低幅度，以至于鉀利用率隨供鉀水平的提高而顯著下降。在硝態氮肥營養液中，充分供鉀可顯著增加根系根表面積、總根長、總根尖數、以及0～0.5 mm直徑的根的長度和根尖數，這個前人研究結果相似，張志勇等[3]研究表明，缺鉀抑制棉花幼苗根系的伸長和側根的發育。

3.2 氮素形態對棉花干物質積累和鉀素吸收利用的影響

相比銨態氮，硝態氮處理的各部位干物質積累量均有不同程度的上升，可能因為硝態氮條件下植物吸收了大量的陽離子，這些陽離子增加了細胞的滲透勢，從而有利于細胞的伸長和植株的生長[31，32]。與硝態氮相比，銨態氮處理顯著降低根與莖葉含鉀量以及鉀積累量，在供鉀充足情況下，銨態氮處理棉花根系鉀含量降低幅度大于莖葉鉀含量，而在供鉀不足情況下銨態氮處理棉花根系鉀含量降低幅度小于莖葉鉀含量，王春霞等[23]研究表明，NH4+存在條件下抑制了棉花對K+吸收和利用，Szczerba等[33]的研究也暗示NH4+可能影響K+的利用，施用硝態氮，植物K+、Ca2+、Mg2+等陽離子含量明顯較高[34], 施用銨態氮, 植物含有更多的 Cl-、SO42-和H2PO4-等陰離子，往往會抑制K+、Ca2+的吸收，并帶來氨害，可能由于NH4+與K+拮抗作用，當外界存在大量銨離子時，作物吸收鉀的效率大大降低。與硝態氮相比，銨態氮處理顯著提高鉀利用指數，通過盆栽試驗來研究氮素形態對棉花吸收和利用效率的影響，研究表明，花期追施銨態氮顯著降低了不同品種的鉀積累量和鉀利用指數，這與水培試驗結果不同，可能棉花生長環境不同，或是棉花取樣時期不同，試驗是苗期試驗，而盆栽試驗取樣時期為生育期后期，因此氮素形態對鉀素利用效率影響結論有待確定。在充分供鉀條件下，相比銨態氮肥硝態氮肥更有利于促進根系發育，可顯著增加根系表面積、總根長、總根尖數、平均根直徑以及0～0.5 mm直徑的根的長度和根尖數；在不充分供鉀條件下，硝態氮肥對根系發育各指標也有不同程度的促進作用。

3.3 品種間在不同供鉀水平和氮素形態條件下表現差異

不同鉀效率基因型棉花品種干物質積累受供鉀水平和氮素形態影響相似，在不充分供鉀條件下，LM18和 JM958相對干物質積累量遠高于XM99B，說明鉀高效基因型棉花品種耐低鉀能力較強，在供鉀不充分條件下能保持相對較高的干物質積累量，這與前人研究結果相同[26,28]。相比硝態氮，銨態氮不同程度的降低各品種干物質積累，鉀高效基因型棉花品種表現好于鉀低效基因型棉花品種。各部位鉀含量受品種間因素影響較大，在供鉀充足情況下，銨態氮肥處理品種間的根鉀含量變化幅度差別不大，但鉀低效基因型棉花品種莖葉鉀含量降低幅度大于鉀高效基因型棉花品種；在供鉀不足情況下銨態氮處理鉀低效基因型棉花品種根、莖葉鉀含量降低幅度大于鉀高效基因型棉花品種。這可能是鉀高效品種在外界K+濃度較低或有大量競爭離子存在的條件下保持相對較高干物質積累的重要原因。鉀低效率基因型棉花品種對銨態氮較為敏感，在銨態氮處理下鉀低效基因型棉花品種XM99B鉀積累量較鉀高效基因型棉花品種LM18和 JM958降低幅度較大。在供鉀充分條件下，不同鉀效率基因型棉花品種鉀利用指數差異不大，但在供鉀不充分條件下，LM18和JM958鉀利用指數顯著高于XM99B。說明在供鉀不足時，鉀高效基因型棉花品種能保持較高的鉀素利用效率，這與前人研究結果相似[24]。不同鉀效率基因型棉花品種根系發育受供鉀水平和氮素形態影響相似，提高供鉀水平可促進各品種根系發育，相比銨態氮肥，硝態氮肥更有利于各品種的根系發育，但供鉀水平和氮素形態的交互作用對各品種根系發育促進作用不同。在供鉀不充足時，鉀高效基因型棉花品種LM18、JM958根表面積、總根長、和根尖數高于鉀低效基因型棉花品種XM99B。這與前人研究結果相似，王曉茹等[35]研究表明，在低鉀脅迫下鉀高效基因型棉花品種，根總比表面積較大，根系活力較強。在硝態氮肥營養液中，充分供鉀可顯著增加根系根表面積、總根長、總根尖數、以及0～0.5 mm直徑的根的長度和根尖數；在銨態氮肥營養液中，充分供鉀促進LM18的根系發育，而JM958和XM99B在不充分供鉀條件下根系發育較好。在低K+高NH4+條件下，不利于根系對K+的吸收，造成鉀脅迫，棉花啟動抗逆機制，刺激了棉花根系發育，增加根系表面積、總根長、總根尖數，特別是新生根系的長度和根尖數；可能由于相比JM958和XM99B，LM18受NH4+影響較小，故LM18在低K+高NH4+條件下沒有刺激根系的發育。

試驗是在水培條件下進行的苗期試驗，對于氮素形態對棉花利用效率的結果與土培條件下得出的結果有所不同，需進一步進行試驗驗證。

4 結 論

充分供鉀可促進棉花生長發育和對鉀元素的吸收及積累，增加各部位干物質積累，提高植物體內鉀含量，促進棉花對鉀元素的積累，促進根系生長發育，增加根系表面積、根長和根尖數。相比充分供鉀，在不充分供鉀條件下棉花鉀積累量降低81.74%～88.19%。相比較硝態氮，銨態氮不利于棉花生長發育和對鉀素的吸收，減少干物質積累，降低體內鉀含量和鉀積累量，阻礙根系的生長發育，降低根系表面積，減少根尖數。充分供鉀條件下銨態氮較硝態氮處理鉀積累量降低51.64%～65.12%，不充分供鉀條件下銨態氮較硝態氮處理鉀積累量降低62.58%～80.20%。相比鉀高效基因型棉花品種，鉀低效基因型棉花品種耐低鉀能力較弱，對銨態氮也較為敏感。供鉀不充分條件下，鉀高效基因型棉花品種LM18和 JM958干物質積累分別降低22.09%和27.61%，而鉀低效基因型棉花品種XM99B降低60.36%；相比硝態氮，銨態氮處理LM18和JM958分別降低32.50%和35.59%，而XM99B降低48.28%。

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Effects of Nitrogen Forms for Different Cotton Genotypes on the Potassium Absorption and Utilization and Root Morphology

LIU Ai-zhong1, 2, DONG He-lin2, PEI Liang-zhi2, ZHENG Cang-song2, LI Peng-cheng2,SUN Miao2, FENG Kui1, CHEN Chuan-xin1, SHI Shu-bing1

(1.CollegeofAgronomy,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China;2.CottonResearchInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalSciences/StateKeyLaboratoryofCottonBiology,AnyangHenan455000,China)

【Objective】 The project aims to study the effects of potassium uptake for nitrogen forms on different types of potassium efficiency genotype cotton under hydroponic condition.【Method】The study was conducted in the hope of finding out the effects of nitrate nitrogen and ammonium nitrogen on the cotton dry matter accumulation and potassium content, potassium accumulation, utilization index and root morphology under the condition of supplying sufficient potassium and inadequate potassium separately by choosing potassium efficiency genotype cotton of Liaomian 18, Jimian 958 and Xinmian 99B.【Result】The dry weight accumulation of root and stem, plant potassium content, accumulation and root morphology was increased by supplying sufficient potassium; Compared with nitrate nitrogen, ammonium nitrogen decreased dry matter accumulation, decreased potassium content and potassium accumulation, and hindered root development. Compared with Xinmian 99B, Liaoning cotton 18 and Jimian 958 in ammonium nitrogen treatment, dry matter accumulation, potassium content, potassium accumulation decreased less.【Conclusion】Compared with nitrate nitrogen, ammonium nitrogen is not conducive to cotton growth and potassium absorption, and potassium inefficient cotton varieties are more sensitive to ammonium nitrogen.

cotton; potassium; nitrogen forms; absorption and utilization of potassium; root morphology

SHI Shu-bing(1966-)，male, native place: Shanghe, Shandong. Professor, doctorate, research field: crop High-yield cultivation. (E-mail) ssb@xjau.edu.cn

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.06.003

2017-04-21

國家棉花產業技術體系項目"高產栽培崗位"(CARS-18-17)；新疆維吾爾自治區科技支疆項目"棉花高產液態肥技術的引進與成果應用"(2016ZX08010005)；農業部行業專項"旱地兩熟區耕地培肥與合理農作制度" (201503121)

劉愛忠(1985- )，男，河南范縣人，碩士研究生，研究方向為作物栽培與耕作，(E-mail)zhongzhong1028@126.com

石書兵(1966- )，男，山東商河人，教授，博士生導師，研究方向為作物高產栽培,(E-mail)ssb@xjau.edu.cn

S562；S14

A

1001-4330(2017)06-0998-10

Supported by: National Cotton Industry Technology System Project "The Research Direction of High-Yield Cultivation "(CARS-18-17); Autonomous Region Key Technology R&D Program "Introduction and Application of Cotton High Yield Liquid Fertilizer Technology" (2016ZX08010005); Ministry of Agriculture Industry Special" Dry land double farming area Farm land Fertilize and Rational Farming System"(201503121)