氮鉀肥施用次數對夏直播棉花干物質積累、產量和養分利用率的影響

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

基金項目：湖北洪山實驗室項目（2021hszd006）

摘要：【目的】探究氮鉀肥施用次數對棉花的影響，為進一步提高長江流域棉區夏直播棉花產量提供參考。【方法】于2021―2022年開展大田試驗，采用裂區設計，主區為鉀肥（210 kg·hm－2）施用次數：K1［播種前（PP）100%］和K2［PP 50%＋見花（FF）0 d 50%］；副區為氮肥（210 kg·hm－2）施用次數：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%］。分析不同處理對棉花干物質積累與分配、氮鉀積累與分配、產量及其構成因素和養分利用率的影響。【結果】K2N3處理下棉株和源、流、庫器官拔稈期的干物質質量和氮、鉀積累量以及干物質快速積累期的持續時間和平均積累速率均低于K2N4處理，但干物質以及氮鉀向庫器官的分配比例較K2N4處理高。K2N3處理可獲得較高的籽棉產量和皮棉產量，較K1N2處理（產量最低）分別顯著提高31.4%和31.9%，進一步增加施氮次數（K2N4處理）沒有顯著提高棉花產量。K2N3和K2N4處理的氮肥和鉀肥偏生產力無顯著差異，但二者均顯著高于其他處理。主成分分析結果顯示棉花產量的差異主要來源于鈴數，促進干物質和氮鉀養分向庫器官分配有利于提高棉花產量。【結論】長江流域棉區麥后直播棉花，2次施鉀配合3次施氮能促進棉株對氮鉀的吸收，促進干物質和氮鉀養分向庫器官分配，增加鈴數，提高棉花產量。

關鍵詞：棉花；氮肥；鉀肥；施肥次數；產量；干物質；養分利用

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

棉花是重要的纖維作物。長江流域棉區是中國傳統的三大棉區之一，主要采用育苗移栽種植模式。但該棉區種植密度小，施肥量大，肥料利用率低[1]，又因棉花產量在低位徘徊[2-3]，植棉效益差[4]。前人探索出了夏直播種植模式[1-3]，這種模式播種晚，在保證了前茬作物小麥生產的同時，通過“晚播、增密、減肥、見花施肥”技術[5]，保證了棉花產量不下降[6-7]，但棉花產量仍不能滿足日益發展的市場需求。為走出這一困境，需要進一步提高以肥料為主的資源利用率，探索高產高效的生產路徑，進一步增強夏直播植棉模式的優勢。

氮和鉀是棉花生長發育過程中需求量最大的礦質營養元素，所以氮鉀肥管理策略與產量密切相關[8-9]。研究表明，開花期棉花對氮鉀的需求相對集中[5]，充足的氮鉀養分供應能促進棉花生殖生長。初花期施用的氮肥吸收率最高，可達70%，其次是盛花期，氮肥吸收率為56%[6-7]。因而提高初花期和盛花期的施肥比例利于促進棉株對養分的吸收，增加干物質積累量，進而提高棉花產量[10]。進一步研究發現，見花1次施肥通過促進養分吸收以及干物質向生殖器官分配，實現減少施氮量但不會損失產量[7]，但是棉花產量有待進一步提高[11]。張釗[12]發現，與見花1次施肥相比，見花2次施氮（施入土壤）或葉面噴施氮肥，均能通過提高光合速率和肥料利用率，增加棉花產量。Tian等[13-14]在3個時期施用不同比例的氮肥，發現花鈴期施用更多的氮肥能促進氮素和干物質向生殖器官分配，提高棉花產量和氮肥利用效率。澳大利亞提倡氮肥多次追施，認為這是提高棉花產量的有效方法[15-16]。因此開花期多次施氮有望進一步提高棉花產量。研究發現鉀肥在播種前和花期分2次施用效果最好，可減少因降水和農田灌溉導致的鉀肥淋溶損失，防止棉花生育后期缺鉀，提高鉀肥利用效率和棉花產量[17-22]。更重要的是，氮鉀肥存在協同作用，增加植株鉀含量能促進其對氮肥的主動吸收，并協同氮在木質部中的運輸，提高氮的吸收和利用效率，能促進作物產量的形成[23]。Hafeez等[24]研究發現，適宜的氮鉀肥施用比例能提高棉花產量。因此制定合理的氮鉀肥施用措施，增強氮鉀肥的協同作用效果是生產中需要解決的問題之一[23]。另一方面，近年來，棉花生產機械化水平不斷提高，通過先進的技術手段進行多次施肥是可行的，并不會增加太多成本投入[12]。多次施肥能及時滿足棉花對肥料的需求，減少肥料淋失，提高肥料利用率，更符合綠色發展的要求。因此需要探索出更適宜的肥料施用方法，在機械化背景下實現棉花的綠色高效生產。

目前的棉花氮鉀肥料運籌研究主要集中于單獨施用氮肥或鉀肥方面，而二者協同作用的效果尚不明確。因此，本研究在夏直播種植模式下，研究氮鉀肥運籌對華棉3097干物質積累與分配、養分吸收利用效率及產量性狀的影響，探討提高氮鉀肥吸收利用效率和棉花產量的施肥方法，為當地棉花生產中制定合理的施肥措施提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

于2021年和2022年在華中農業大學試驗農場（30°27′N， 114°21′E）同一地塊進行定位試驗。冬小麥收獲后，直播棉花。試驗田土壤為黃棕壤土，中等肥力水平。2021年耕層（0～20 cm）土壤含堿解氮59.1 mg·kg－1、速效磷36.6 mg·kg－1、速效鉀127.70 mg·kg－1。2年棉花生長期間的溫度和降水量數據來自于自動氣象站（CR800， Campbell， USA）。相比于2021年，2022年降水量減少，播種后70～140 d基本無降水；但播種后20 d內雨日較多，導致升溫較慢、平均溫度較低（圖1）。

1.2 試驗設計

選用湖北省推廣的陸地棉（Gossypium hirsutum L.）品種華棉3097，由華中農業大學選育并提供。該品種屬轉蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis， Bt）基因常規抗蟲棉[25]，植株塔形，通透性較好，生長勢較強，整齊度較好，葉片中等大小，棉鈴卵圓形。

試驗田為中等肥力水平，因此按當地夏直播棉花中等肥力土壤的常規施肥水平施肥：純氮210 kg·hm－2、P2O5 84 kg·hm－2、K2O 210 kg·hm－2。其中播種前施用620.0 kg·hm－2油菜籽餅（含3.4% N、1.3% P2O5、1.8% K2O）替代10.0%氮肥、9.6%磷肥和5.3%鉀肥。磷肥做底肥1次施用，氮肥和鉀肥按試驗方案施用。另外，底肥中還包括15 kg·hm－2硼砂（B含量為10.0%）。氮肥為尿素（N含量為 46.3%），磷肥為過磷酸鈣（P2O5含量為12.0%），鉀肥為氯化鉀（K2O含量為59.0%）。施肥方式為開溝施肥，施肥后覆土防止揮發，第2天進行灌溉，以促進肥料溶解。

采用裂區試驗設計。主區為鉀肥施用次數：K1，播種前（PP）100%和K2，PP 50%＋見花（FF）當天（FF 0 d）50%。副區為氮肥施用次數：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年分別于6月4日和5月14日播種，每穴3粒，株距為16.45 cm，行距為76 cm，種植密度為8株·m－2。播種后噴施除草劑封閉雜草。出苗后噴施生石灰半量式波爾多液（硫酸銅∶生石灰∶水＝1∶0.5∶100，體積比），3葉期定苗，不整枝，2021年和2022年分別于8月10日和8月3日打頂。2021年和2022年分別于10月14日和10月10日噴施40%的乙烯利3 L·hm－2催熟。其他田間管理按照當地常規棉田管理措施。每個小區的面積為30.4 m2（10 m×3.04 m），4次重復，共24個小區，其中第4個重復小區用于破壞性取樣。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 棉花干物質積累。于蕾期、初花期、盛花期、結鈴期、吐絮期和拔稈期在第4重復小區取棉株樣6次，依次在同一行上連續選取生長均勻一致的9株棉花，隨機分成3組（視為3次重復），將植株分成3個部分：源器官（葉片），庫器官（蕾、花、鈴）和流器官（根、莖、枝、柄）[1， 3-4]，分別裝于牛皮紙袋。放入干燥箱（WGL-230B， 天津泰斯特）105 ℃殺青30 min，60 ℃烘干至質量恒定后，測定各器官的干物質質量。

使用邏輯斯諦（logistic）模型擬合干物質積累動態：

Y＝" " " " " " " " " " " " " " "（1）

式中，a、b為常數，t為出苗后時間（d），Y為出苗后t 天的單位面積干物質積累量（kg·hm－2），K為干物質積累量的理論最大值。

根據模型（1）計算干物質快速累積期的特征值：

t1＝（2）

t2＝" " "（3）

△t＝t2－t1" " "（4）

VT＝" " " （5）

式中，t1和t2分別是干物質快速積累期的起始時間和終止時間，△t是干物質快速積累期的持續時間（d），VT（kg·hm－2·d－1）是干物質快速積累期的平均干物質積累速度，Y1和Y2分別是t1和t2時的干物質質量（kg·hm－2）。

1.3.2 棉花養分含量測定。將1.3.1的樣品粉碎，過100目篩，采用H2SO4-H2O2消煮法，稱取0.2 g樣品放入消化管，加入濃硫酸（質量分數98%）5 mL，輕搖消化管，使樣品被濃硫酸完全浸潤（放置過夜），加入l mL高氯酸（質量分數70%），用消煮爐（LWY84B， 中國SIPIN）消化，自然冷卻后，將消化液過濾并定容到50 mL容量瓶，待測。使用間斷化學分析儀（SmartChem 200， AMS Alliance， 意大利）測定總氮含量，用火焰光度計（FP6431， 上海儀電）測定總鉀含量。根據干物質質量和養分含量計算植株和各器官養分（氮、鉀）累積量。

養分含量（g·kg－1）＝C×V×D×10－3/m （6）

養分積累量（kg·hm－2）＝養分含量×干物質質量×10－3 （7）

式中，C為根據校準曲線求得的測試液中養分的濃度（mg·L－1）；V為消煮液定容體積（mL）；D為分取倍數；m為稱樣質量（g）。

1.3.3 棉花產量及其構成因素。定苗后在每個小區連續選取15株棉花進行標記，2021年和2022年在10月31日調查單株鈴數。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日分別人工收獲其余3個小區的吐絮棉鈴，曬干后稱量，獲得實際籽棉產量。2021年第1次和2022年第2次收花時每小區收取正常吐絮棉鈴100個，測定鈴重，軋花后計算衣分，根據實收籽棉產量和衣分計算皮棉產量。

1.3.4 肥料利用率。根據式（8）計算氮肥、鉀肥的偏生產力。

化肥偏生產力（kg·kg－1）＝單位面積籽棉產量/單位面積化肥施用量 （8）

1.4 數據統計與分析

采用Microsoft Excel 2021整理數據，用Statistix 9.1軟件進行統計分析，用最小顯著差數法（least significance difference， LSD）比較處理間的差異顯著性。用MATLAB R2019a軟件擬合logistic模型，在Origin 2022b中進行主成分分析（principal component analysis， PCA）和制圖。

2 結果與分析

2.1 氮鉀肥施用次數對棉花干物質積累動態及分配的影響

隨著生育進程的推進，棉株干物質積累量以及流器官和庫器官的干物質積累量整體表現為“慢-快-慢”的“S”形變化趨勢；源器官干物質積累量呈先升高后降低的變化趨勢，峰值出現在吐絮期（圖2）。

2021年和2022年的拔稈期，與1次施鉀（K1）相比，2次施鉀（K2）的棉株干物質積累量分別顯著提高7.4%和9.4%（P＜0.05）。吐絮期和拔稈期，K1和K2處理下，3～4次施氮的棉株干物質積累量均高于2次施氮。在氮鉀肥施用次數的交互作用下，K2N4處理的棉株干物質積累量最高，2021年和2022年的拔稈期分別比K1N2處理（最低）顯著提高34.8%和26.7%（P＜0.05）；K2N3處理分別比K1N2處理顯著提高15.0%和18.2%（P＜0.05）。

通過logistic模型擬合棉株及各器官干物質積累動態，結果顯示氮鉀肥施用次數影響棉株和各器官干物質快速積累期的起始時間（t1）、終止時間（t2）、持續時間（△t）和平均積累速度（VT）。隨著氮鉀肥施用次數的增加，棉株和源、流、庫器官的t1和t2推后，△t延長，VT增加。K2N4處理下棉株和源、流、庫器官的△t最長、VT最大，K2N3處理次之（流器官除外），K1N2處理的△t最短（流器官除外）、VT最小（源器官除外）。與K1N2處理相比，K2N4和K2N3處理下庫器官的△t分別延長1.7 d和1.4 d，VT分別增大24.1%和19.9%（表1）。

施氮次數和年份顯著影響拔稈期干物質向各器官分配的比例，鉀肥施用次數對拔稈期干物質分配比例無顯著影響（表2）。N4處理下干物質向源器官、流器官分配最多，其分配比例分別比N3處理（最低）顯著提高2.5百分點和2.2百分點；N3處理的庫器官干物質分配比例最高，比N4（最低）顯著提高4.7百分點。K1N3處理的庫器官干物質分配比例最高，顯著高于K1N2、K1N4和K2N4處理。

2.2 氮鉀肥施用次數對棉花氮、鉀積累與分配的影響

2021年和2022年的試驗結果表明，增加氮鉀肥施用次數提高了中后期棉株和各器官（源、流、庫）的氮積累量（圖3）。拔稈期棉株、源器官、流器官和庫器官的氮含量：K2處理顯著高于K1處理，2021年分別顯著提高22.6%、14.7%、20.2%和24.5%，2022年分別顯著提高14.0%、17.9%、9.3%和14.0%；N4和N3處理高于N2處理（2021年N3源器官除外），2021年分別提高45.7%和29.9%、57.6%和0%、62.2%和22.1%、54.8%和40.6%，2022年分別顯著提高22.4%和16.4%、33.1%和21.5%、20.1%和13.0%、18.9%和15.5%。在氮鉀肥施用次數的交互作用下，拔稈期K2N4處理的棉株氮含量最高，K2N3處理其次，K1N2處理最低。2021年和2022年拔稈期棉株平均氮含量：與K1N2處理相比，K2N4和K2N3處理分別顯著提高53.4%和40.3%。

增加氮鉀肥施用次數提高了中后期棉株和各器官的鉀積累量（圖4）。棉株、源器官、流器官和庫器官拔稈期的鉀積累量：K2處理顯著高于K1處理，其中在2021年分別顯著提高17.4%、31.7%、11.5%和19.4%，2022年分別顯著提高11.5%、24.6%、11.9%和8.7%。棉株、流器官和庫器官拔稈期的鉀積累量：N4和N3處理高于N2處理，2021年分別提高39.4%和13.9%、47.0%和10.2%、31.5%和19.8%，2022年分別提高13.2%和6.7%、14.2%和10.6%、12.4%和5.5%。拔稈期棉株鉀積累量：K2N4處理最高，K2N3處理其次，K1N2處理最低。與K1N2處理相比，K2N4和K2N3處理下2年拔稈期平均棉株鉀積累量分別顯著提高38.4%和22.4%。

施氮次數顯著影響拔稈期氮和鉀在源器官和庫器官中的分配比例，施鉀次數顯著影響拔稈期鉀在源器官中的分配比例。不同年份間源、流、庫器官中氮、鉀的分配比例有顯著差異，但年份與氮鉀肥施用次數的交互作用對氮鉀分配比例無顯著影響。不同處理下氮和鉀在流器官中的分配比例無顯著差異（表3）。

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

鉀分配：N4處理向源器官中的分配最多，比N3處理（分配比例最低）顯著提高2.2百分點；N3處理向庫器官分配最多，比N4處理（分配比例最低）顯著提高3.4百分點。K1N3處理下，源器官中鉀分配比例最低，庫器官中鉀分配比例最高，顯著高于除K2N2外的其他4個處理（表3）。

2.3 氮鉀肥施用次數對棉花產量及其構成因素的影響

氮鉀肥施用次數及其交互作用顯著影響棉花產量，受影響的產量構成因子主要是單位面積鈴數，對鈴重和衣分無顯著影響。年際產量及其構成因素（鈴重除外）存在差異，這是由環境因素造成的，年份與氮鉀肥施用次數的交互作用對產量性狀無顯著影響（表4）。單位面積鈴數：K2處理顯著高于K1處理，增幅為11.73%，N3、N4處理均顯著高于N2處理，K1N3和K1N4處理分別比K1N2處理顯著增加14.0%和26.1%，K2N3和K2N4處理分別比K2N2處理顯著增加18.1%和30.8%，K2N4處理顯著高于其他5個處理。籽棉產量和皮棉產量：K2處理顯著高于K1處理，增幅分別為8.5%和8.8%；N4與N3處理的籽棉產量、皮棉產量均無顯著差異，但顯著高于N2處理；在氮鉀肥施用次數的交互作用下，K2N3、K2N4處理的籽棉產量和皮棉產量較高且二者差異不顯著，比K1N2處理（產量最低）的籽棉產量分別顯著提高31.4%、33.6%，皮棉產量分別顯著提高31.9%、33.2%。

2.4 氮鉀肥施用次數對棉花肥料利用率的影響

適宜的氮鉀肥施用次數顯著提高了棉花的氮肥偏生產力和鉀肥偏生產力，K2處理較K1處理分別顯著提高9.0%和8.1%；無論是K1還是K2處理下，N4與N3處理的氮肥和鉀肥偏生產力均無顯著差異，但均顯著高于N2處理，氮肥偏生產力分別比N2處理顯著提高21.2%和19.4%，鉀肥偏生產力分別比N2處理顯著提高21.6和20.2%。在氮鉀肥施用次數的交互作用下，K2N3和K2N4處理的氮肥偏生產力和鉀肥偏生產力均較高，但這2個處理間沒有顯著差異，分別比K1N2處理（氮鉀肥偏生產力最低）的氮肥偏生產力顯著提高34.4%和32.8%，鉀肥偏生產力顯著提高33.6%和31.9%（圖5）。

2.5 主成分分析

PCA闡明了棉花產量及其構成因素、干物質積累與分配和氮鉀肥利用率之間的統計關系，以揭示在相同維度下棉花產量存在差異的原因。由圖6可知，鈴數對棉花產量的貢獻最大。增加氮鉀肥施用次數，通過提高各器官干物質積累量、氮鉀積累量和干物質向庫器官的分配比例來提高棉花產量。增加氮和鉀向庫器官中的分配比例利于提高棉花產量。

3 討論

3.1 氮鉀肥施用次數與棉花產量的關系

氮鉀肥協同作用可以增加結鈴數并且減少蕾鈴脫落，從而提高棉花產量[26-28]。而衣分和鈴重主要由品種的遺傳特性決定[29]，不易受環境條件的影響，本研究的結果與前人研究一致。本試驗發現2次施鉀處理下氮鉀肥的協同作用增強，棉花產量更高。開花期棉花對養分的需求集中且持續，見花后施氮鉀肥能保證蕾鈴的養分需求[24]，增強棉花自我補償能力[10， 30-31]，可以避免營養供給不足造成的蕾鈴脫落[32-33]，從而增加有效鈴數[6]，提高產量。基于前期研究提出的“晚播、增密、減氮、見花施肥、秸稈還田”夏直播植棉模式[26-27， 29]，本研究通過調整氮鉀肥施用次數，增加了肥料利用率，進一步提高了棉花產量，有利于解決長江流域棉區產量低的困境。以見花施肥為主，施用2次鉀肥配合3次氮肥（K2N3處理）可通過增加鈴數，獲得更高的籽棉產量和皮棉產量，比施用1次鉀肥配合2次氮肥（K1N2處理）分別提高31.4%和31.9%。而進一步增加氮肥施用次數（K2N4處理），棉花產量并未顯著增加。因此推薦當地植棉區采取2次施鉀配合3次施氮的施肥方式。長江流域棉區的棉花產量普遍低于新疆棉區和黃河流域棉區[34]，這可能與長江流域棉區多雨的氣候條件有關[29]。本研究中2021年的棉花產量低于2022年。分析發現可能是因為2021年棉花生長季降水量過多，棉田多次積水，棉花生長相對緩慢，蕾鈴脫落增多，降低了棉花產量。因此在長江流域棉區棉花生產中應格外注意棉田排水，防止澇漬脅迫影響棉花生產[12]。

3.2 氮鉀肥施用次數與棉花干物質積累的關系

干物質積累是產量形成的基礎，合理施用氮鉀肥可增加干物質積累量，從而提高棉花產量[4， 35]。但氮鉀肥施用不當，會導致干物質積累減少，或營養生長過旺，不利于產量形成[36]。棉花干物質積累進程符合logistic函數，通過方程模擬可計算干物質積累的動態特征值[37]。本研究發現，優化氮鉀肥施用次數（K2N3和K2N4處理）提高了棉株和源、流、庫器官干物質快速積累期的平均積累速率（VT），延長快速積累期的持續時間（△t），從而增加干物質質量，這與Liu等[4]的研究結果類似。缺氮、缺鉀會導致棉花生殖生長終止時間提前[17-18]，而花鈴期補充氮鉀肥可以延長生殖生長期[29， 38]。本試驗條件下，施用2次鉀肥配合3次氮肥（K2N3處理），協調了各生育時期的養分供應，延長了花鈴期，增加了棉株干物質質量，促進干物質向生殖（庫）器官分配，最終提高棉花產量；但繼續增加氮肥施用次數（K2N4處理），干物質更多分配至營養（源）器官，導致營養生長過旺，沒有顯著提高棉花產量。這也表明在一定的氮鉀肥施用次數范圍內，棉花產量相對穩定，這主要通過協調干物質積累及其向各器官的分配比例來實現[4]。

3.3 氮鉀肥施用次數與棉花養分利用率的關系

氮鉀肥的高效利用是棉花產量形成的重要保證。研究發現，棉花生育前期對養分的需求量少[5， 32]，因此播種前化肥施用量可適當減少；生育后期肥料需求量大[28]，尤其是初花到盛花期，養分吸收量占總量的50%以上，見花后施肥能提高花鈴期土壤養分含量[36]，保證養分吸收高峰期的氮鉀供給[5-7]，促進養分向生殖器官分配，增加棉花產量。因此，本研究優化了氮鉀肥運籌策略，發現施用2次鉀肥配合3次氮肥（K2N3處理）可以增強土壤供氮、供鉀的能力[7]，促進棉花對養分的吸收，同時養分更多向庫（生殖）器官分配[39-40]，提高了氮肥和鉀肥的偏生產力。而進一步增加氮肥施用次數（K2N4處理）沒有明顯提高氮鉀肥偏生產力，因為養分更多向源（葉）器官分配，導致營養生長過旺，不利于生殖生長。另一方面，菜籽餅肥（有機肥）的肥效穩定、長久，還可以改善土壤的理化性質[41-42]。本試驗在播種前施用了菜籽餅替代部分化肥，不僅減少了化肥投入，還能改善土壤理化性質，為提高肥料利用效率打好基礎[43]。

4 結論

長江流域夏直播棉花，播種前施用50%鉀肥和20%氮肥，見花當天施用50%鉀肥和60%氮肥，見花后21 d施用20%氮肥，可以促進棉株對氮、鉀的吸收，提高棉株和庫器官干物質快速積累期的持續時間和平均積累速率，促進養分（氮、鉀）和干物質向庫器官分配，增加鈴數，最終獲得較高的籽棉產量和皮棉產量。

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（責任編輯：王小璐 責任校對：王國鑫） ●