王義霞++劉春生++蘇彥華

摘要：將新疆棉區(qū)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)棉花品種新陸中51號引種到黃河下游的山東棉區(qū)，在田間試驗條件下，研究該品種的需鉀特性。結(jié)果表明，引種促進(jìn)了棉花的營養(yǎng)生長，使株高在不用施鉀水平下增加了0.6%～15.4%。在當(dāng)?shù)亓?xí)慣施鉀條件（K2O，225 kg/hm2）下，該棉花品種與主栽地區(qū)相比籽棉產(chǎn)量減少約14%，而增施鉀肥（K2O，450 kg/hm2）可顯著增加棉花的單株結(jié)鈴數(shù)，使棉花籽棉產(chǎn)量比西北內(nèi)陸棉區(qū)增產(chǎn)約26%。增施鉀肥同時顯著提高了棉花體內(nèi)脯氨酸的含量，并降低了丙二醛含量，推測其可能是高鉀促進(jìn)新疆棉花品種適應(yīng)高溫高濕的山東棉區(qū)的一個因素。因此，增施鉀肥是使新陸中51號成功引種到黃河下游山東棉區(qū)的重要條件。

關(guān)鍵詞：棉花；施鉀量；植株性狀；產(chǎn)量性狀；抗逆指標(biāo)；山東棉區(qū)

中圖分類號： S562.06文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2014）10-0080-03

收稿日期：2013-12-11

基金項目：國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目（編號：91125028）。

作者簡介：王義霞（1988—），女，山東濰坊人，碩士研究生，主要從事鉀素對作物生理特征影響的研究。E-mail：wyixia@126.com。

通信作者：劉春生，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事植物營養(yǎng)學(xué)與肥料學(xué)的教學(xué)與科研工作。Tel：（0538）8241546；E-mail：csliu@sdau.edu.cn。新疆是我國棉花主產(chǎn)區(qū)之一，其棉花品種普遍具有結(jié)構(gòu)緊湊的特征，適于密植栽培。位于黃河下游的山東棉區(qū)，人多地少，耕地面積相對較少，因此需要引入密植高產(chǎn)型棉花品種。棉花屬于喜鉀作物，適宜的鉀素營養(yǎng)是其高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的保證[1-2]。將優(yōu)質(zhì)品種引入其他棉區(qū)，由于氣候、土壤等條件的變化，其對鉀素的需求量也會有相應(yīng)的變化。本研究從新疆棉區(qū)把優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)棉花品種新陸中51號引入山東棉區(qū)，在觀測其生長及產(chǎn)量特性的基礎(chǔ)上，對其需鉀特性進(jìn)行了研究。

1材料與方法

1.1試驗材料及試驗地概況

供試棉花品種為新疆早中熟高產(chǎn)陸地棉新陸中51號。

供試肥料品種分別為尿素（含46%N）、過磷酸鈣（含16%P2O5）、硫酸鉀（含50%K2O） 。

試驗于2011年在山東省濟(jì)寧市金鄉(xiāng)縣金鄉(xiāng)街道魏莊村（116.31°E，35.08°N）進(jìn)行。供試土壤為潮土。試驗田0～20 cm 土層土壤含有機(jī)質(zhì)4.909 g/kg、全氮0.95 g/kg 、速效鉀165.1 mg/kg 、有效磷33.1 mg/kg，pH值 8.19。試驗地屬于溫帶季風(fēng)型大陸性氣候，年平均氣溫為13.8 ℃，年平均降水量為694.5 mm。

1.2試驗設(shè)計

試驗共設(shè)5個不同鉀水平的處理，即不施鉀處理（K2O，0 kg/hm2，CK）、低鉀處理（K2O，150 kg/hm2，T1）、當(dāng)?shù)亓?xí)慣施鉀處理（K2O，225 kg/hm2，T2）、中鉀處理（K2O，300 kg/hm2，T3）和高鉀處理（K2O，450 kg/hm2，T4）。氮（N）、磷（P2O5）施用量分別為360、120 kg/hm2。 其中，氮肥40%基施、60%于花鈴期追施，磷肥全部基施，鉀肥50%基施、50%于花鈴期追施。小區(qū)面積22 m2，種植密度均為15萬株/hm2。每個處理設(shè)置3個重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。棉花于2011年4月29日播種，7月15日追施花鈴肥。其他管理措施同一般大田。

1.3測定指標(biāo)和方法

1.3.1植株性狀的調(diào)查于棉花的生育前期，每個小區(qū)隨機(jī)選取5株進(jìn)行主莖葉片數(shù)調(diào)查，計算其平均值；于吐絮期，每個小區(qū)隨機(jī)選5株棉花用精確到1 mm的卷尺進(jìn)行株高和第一果枝節(jié)位高度的測量，并計算平均值。

1.3.2產(chǎn)量性狀的調(diào)查在棉花的吐絮期測定單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量等指標(biāo)。每個小區(qū)隨機(jī)選取10株棉花進(jìn)行調(diào)查，記錄每株棉花的鈴數(shù)，算出每個處理的單株鈴數(shù)。吐絮后收花鈴50枚，曬干至恒重，稱質(zhì)量，籽棉質(zhì)量除以50即為單鈴質(zhì)量，計算出每個小區(qū)單株棉花產(chǎn)量，乘以單位面積內(nèi)理論種植密度，即為單位面積籽棉產(chǎn)量。軋花后測定皮棉產(chǎn)量，收獲結(jié)束后，于室內(nèi)測定棉花各處理的衣分。

1.3.3丙二醛及游離脯氨酸含量以棉花打頂后主莖倒三葉和對應(yīng)第一果枝節(jié)葉為樣本[2]，每個小區(qū)隨機(jī)選取15～20張葉，3次重復(fù)，用液氮速凍后存放于-80 ℃冰箱中用于丙二醛及游離脯氨酸含量的測定。用硫代巴比妥酸比色法測定丙二醛含量（nmol/g）；用酸性茚三酮顯色法測定游離脯氨酸含量（μg/g）。

1.4數(shù)據(jù)分析

用SAS V8.0統(tǒng)計軟件統(tǒng)計分析，Microsoft Excel 2007軟件作圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同施鉀量對棉花植株性狀的影響

由表1可知，隨著施鉀量增加，棉花的株高、第一果枝節(jié)位高度和主莖葉片數(shù)均呈上升趨勢。不同施鉀量對棉花的株高和主莖葉片數(shù)的影響達(dá)到顯著水平（P<0.05），而第一果枝節(jié)位的高度在不同施鉀水平下差異多不顯著。其中，各施鉀處理間棉花株高以T3、T4最高，與其他處理間差異達(dá)到顯著水平（P<0.05），CK與T1、T1與T2間差異不顯著；第一果枝節(jié)位高度僅T4與CK間的差異達(dá)到顯著水平（P<0.05），而T1、T2、T3、T4間差異均不顯著；主莖葉片數(shù)在不同施鉀水平下表現(xiàn)為T4>T3>T2>T1>CK，且T4與CK、T1、T2間的差異均達(dá)到顯著水平（P<0.05）。表明施鉀可以優(yōu)化棉花的植株性狀，且隨著施鉀水平提高，性狀的優(yōu)化程度也會相應(yīng)加強(qiáng)。

表1不同施肥水平對棉花植株性狀的影響

2.3不同施鉀量對棉花部分抗逆指標(biāo)的影響

2.3.1丙二醛含量丙二醛作為植物器官在衰老或逆境條件下發(fā)生膜脂過氧化作用的產(chǎn)物，其含量的變化通常用來表示膜脂過氧化程度、植物衰老情況以及對逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱[3]。由圖1可知，隨著施鉀量增加，棉花葉片丙二醛含量逐漸降低。各施鉀處理棉花丙二醛含量均顯著低于不施鉀處理，且各施肥處理間丙二醛含量差異顯著。

2.3.2游離脯氨酸含量脯氨酸作為一種滲透物質(zhì)，在逆境條件下能夠增加植株體內(nèi)生物大分子與水分的親和力，從而增強(qiáng)作物的抗逆性。由圖2可知，隨著施鉀量增加，棉花葉片內(nèi)游離脯氨酸的累積量也在逐漸增加。施鉀對游離脯氨酸累積量的影響達(dá)到了顯著水平（P<0.05）。除CK和T1處理間無顯著差異外，其余各個處理間游離脯氨酸的含量均差異顯著，T4高鉀處理較CK不施鉀肥處理游離脯氨酸含量增加了1.5倍。

3結(jié)論與討論

西北內(nèi)陸棉區(qū)的新疆和黃河下游棉區(qū)的山東氣候生態(tài)型和土地生態(tài)型完全不同。山東棉區(qū)存在地少人多的問題，因此棉花密植型種植對當(dāng)?shù)氐拿藁ㄉa(chǎn)具有重要意義。本研究將植株緊湊、開花結(jié)鈴集中且抗蟲性較高的新疆棉品種引種到該地區(qū)，觀測其生物學(xué)性狀及農(nóng)藝性狀。引種后，該棉花品種株高隨施肥水平提高增加了0.6%～15.4%，說明施鉀增加棉花株高，同時山東棉區(qū)高溫短日照條件促進(jìn)了棉花的營養(yǎng)生長。引種后棉花單鈴質(zhì)量有所下降，這可能與山東棉區(qū)高溫高濕、晝夜溫差小，不利于光合產(chǎn)物的積累有關(guān)。但隨著施鉀量增加，單株結(jié)鈴數(shù)顯著增加，使得引種后棉花籽棉產(chǎn)量在高產(chǎn)條件下較新疆棉區(qū)增產(chǎn)約26%。

施鉀對棉花植株性狀與產(chǎn)量性狀均有影響，李紅等指出，在相同移栽密度下隨著施肥水平的增加，棉花的株高、第一果枝節(jié)位和葉枝數(shù)呈上升趨勢[4]；馮正銳認(rèn)為，施鉀可以顯著提高棉花的株高和主莖葉片數(shù)[5]。本試驗研究結(jié)果表明，增施鉀肥可以顯著增加棉花的株高和主莖葉片數(shù)，但對于棉花第一果枝節(jié)位高度影響不顯著，這與前人的研究結(jié)果基本一致。施用鉀肥可以提高棉花的單株結(jié)鈴數(shù)、鈴質(zhì)量和衣分以及籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量[1，6-17]。本試驗結(jié)果顯示，在棉花各產(chǎn)量構(gòu)成因素中，鉀肥對單株結(jié)鈴數(shù)影響最大，達(dá)到極顯著水平，其次是單鈴質(zhì)量，對衣分和單株果枝數(shù)的影響最小，這與易九紅等的研究結(jié)果[12]一致。而單株成鈴數(shù)是影響棉花產(chǎn)量的最主要因素的結(jié)論也與馬宗斌等的研究結(jié)果[7，18]相一致。這可能是因為棉花結(jié)鈴數(shù)易受營養(yǎng)條件等影響，在盛花期和盛鈴期，施鉀的棉花光合產(chǎn)物供應(yīng)充足，導(dǎo)致結(jié)鈴數(shù)增多。而棉花鈴質(zhì)量、衣分、單株果枝數(shù)更易受遺傳因子和氣候因素的影響，到了吐絮期，棉鈴陸續(xù)成熟，雖然此時施鉀處理的光合產(chǎn)物供應(yīng)總量仍較大，但由于結(jié)鈴數(shù)增加，可能供應(yīng)到單個棉鈴的養(yǎng)分并無明顯增加。

黃河中下游地區(qū)高溫多濕氣候影響新疆棉花品種的生長，施用鉀肥后，抗逆指標(biāo)得到了顯著優(yōu)化，這可能是其能夠保持高產(chǎn)的一個重要因素。丙二醛是膜脂過氧化的一種重要指標(biāo)[19]，其含量的高低可以反映細(xì)胞膜脂過氧化水平，與植株的抗逆性相關(guān)[20]。游離脯氨酸作為一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植株體內(nèi)的積累量與植物的抗逆性有關(guān)。施用鉀肥可以顯著降低植株體內(nèi)丙二醛的含量[17，21]，在干旱或逆境條件下，鉀離子的存在可以促進(jìn)游離脯氨酸的大量積累[22-23]。本試驗研究結(jié)果表明，隨著施鉀量增加，棉花葉片內(nèi)丙二醛含量顯著降低，游離脯氨酸含量顯著增加，從而降低棉花的膜脂過氧化水平，增強(qiáng)棉花的抗逆性。

本研究對引種到黃河下游山東棉區(qū)的新疆優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)棉花品種新陸中51號進(jìn)行了需鉀特性的研究。結(jié)果表明，增施鉀肥可以使該品種的產(chǎn)量達(dá)到甚至超過新疆棉區(qū)的產(chǎn)量。施鉀提高了棉花的抗逆性，從而能更好地適應(yīng)新棉區(qū)的氣候及土地類型的差異。

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2.3.2游離脯氨酸含量脯氨酸作為一種滲透物質(zhì)，在逆境條件下能夠增加植株體內(nèi)生物大分子與水分的親和力，從而增強(qiáng)作物的抗逆性。由圖2可知，隨著施鉀量增加，棉花葉片內(nèi)游離脯氨酸的累積量也在逐漸增加。施鉀對游離脯氨酸累積量的影響達(dá)到了顯著水平（P<0.05）。除CK和T1處理間無顯著差異外，其余各個處理間游離脯氨酸的含量均差異顯著，T4高鉀處理較CK不施鉀肥處理游離脯氨酸含量增加了1.5倍。

3結(jié)論與討論

西北內(nèi)陸棉區(qū)的新疆和黃河下游棉區(qū)的山東氣候生態(tài)型和土地生態(tài)型完全不同。山東棉區(qū)存在地少人多的問題，因此棉花密植型種植對當(dāng)?shù)氐拿藁ㄉa(chǎn)具有重要意義。本研究將植株緊湊、開花結(jié)鈴集中且抗蟲性較高的新疆棉品種引種到該地區(qū)，觀測其生物學(xué)性狀及農(nóng)藝性狀。引種后，該棉花品種株高隨施肥水平提高增加了0.6%～15.4%，說明施鉀增加棉花株高，同時山東棉區(qū)高溫短日照條件促進(jìn)了棉花的營養(yǎng)生長。引種后棉花單鈴質(zhì)量有所下降，這可能與山東棉區(qū)高溫高濕、晝夜溫差小，不利于光合產(chǎn)物的積累有關(guān)。但隨著施鉀量增加，單株結(jié)鈴數(shù)顯著增加，使得引種后棉花籽棉產(chǎn)量在高產(chǎn)條件下較新疆棉區(qū)增產(chǎn)約26%。

施鉀對棉花植株性狀與產(chǎn)量性狀均有影響，李紅等指出，在相同移栽密度下隨著施肥水平的增加，棉花的株高、第一果枝節(jié)位和葉枝數(shù)呈上升趨勢[4]；馮正銳認(rèn)為，施鉀可以顯著提高棉花的株高和主莖葉片數(shù)[5]。本試驗研究結(jié)果表明，增施鉀肥可以顯著增加棉花的株高和主莖葉片數(shù)，但對于棉花第一果枝節(jié)位高度影響不顯著，這與前人的研究結(jié)果基本一致。施用鉀肥可以提高棉花的單株結(jié)鈴數(shù)、鈴質(zhì)量和衣分以及籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量[1，6-17]。本試驗結(jié)果顯示，在棉花各產(chǎn)量構(gòu)成因素中，鉀肥對單株結(jié)鈴數(shù)影響最大，達(dá)到極顯著水平，其次是單鈴質(zhì)量，對衣分和單株果枝數(shù)的影響最小，這與易九紅等的研究結(jié)果[12]一致。而單株成鈴數(shù)是影響棉花產(chǎn)量的最主要因素的結(jié)論也與馬宗斌等的研究結(jié)果[7，18]相一致。這可能是因為棉花結(jié)鈴數(shù)易受營養(yǎng)條件等影響，在盛花期和盛鈴期，施鉀的棉花光合產(chǎn)物供應(yīng)充足，導(dǎo)致結(jié)鈴數(shù)增多。而棉花鈴質(zhì)量、衣分、單株果枝數(shù)更易受遺傳因子和氣候因素的影響，到了吐絮期，棉鈴陸續(xù)成熟，雖然此時施鉀處理的光合產(chǎn)物供應(yīng)總量仍較大，但由于結(jié)鈴數(shù)增加，可能供應(yīng)到單個棉鈴的養(yǎng)分并無明顯增加。

黃河中下游地區(qū)高溫多濕氣候影響新疆棉花品種的生長，施用鉀肥后，抗逆指標(biāo)得到了顯著優(yōu)化，這可能是其能夠保持高產(chǎn)的一個重要因素。丙二醛是膜脂過氧化的一種重要指標(biāo)[19]，其含量的高低可以反映細(xì)胞膜脂過氧化水平，與植株的抗逆性相關(guān)[20]。游離脯氨酸作為一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植株體內(nèi)的積累量與植物的抗逆性有關(guān)。施用鉀肥可以顯著降低植株體內(nèi)丙二醛的含量[17，21]，在干旱或逆境條件下，鉀離子的存在可以促進(jìn)游離脯氨酸的大量積累[22-23]。本試驗研究結(jié)果表明，隨著施鉀量增加，棉花葉片內(nèi)丙二醛含量顯著降低，游離脯氨酸含量顯著增加，從而降低棉花的膜脂過氧化水平，增強(qiáng)棉花的抗逆性。

本研究對引種到黃河下游山東棉區(qū)的新疆優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)棉花品種新陸中51號進(jìn)行了需鉀特性的研究。結(jié)果表明，增施鉀肥可以使該品種的產(chǎn)量達(dá)到甚至超過新疆棉區(qū)的產(chǎn)量。施鉀提高了棉花的抗逆性，從而能更好地適應(yīng)新棉區(qū)的氣候及土地類型的差異。

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2.3.2游離脯氨酸含量脯氨酸作為一種滲透物質(zhì)，在逆境條件下能夠增加植株體內(nèi)生物大分子與水分的親和力，從而增強(qiáng)作物的抗逆性。由圖2可知，隨著施鉀量增加，棉花葉片內(nèi)游離脯氨酸的累積量也在逐漸增加。施鉀對游離脯氨酸累積量的影響達(dá)到了顯著水平（P<0.05）。除CK和T1處理間無顯著差異外，其余各個處理間游離脯氨酸的含量均差異顯著，T4高鉀處理較CK不施鉀肥處理游離脯氨酸含量增加了1.5倍。

3結(jié)論與討論

西北內(nèi)陸棉區(qū)的新疆和黃河下游棉區(qū)的山東氣候生態(tài)型和土地生態(tài)型完全不同。山東棉區(qū)存在地少人多的問題，因此棉花密植型種植對當(dāng)?shù)氐拿藁ㄉa(chǎn)具有重要意義。本研究將植株緊湊、開花結(jié)鈴集中且抗蟲性較高的新疆棉品種引種到該地區(qū)，觀測其生物學(xué)性狀及農(nóng)藝性狀。引種后，該棉花品種株高隨施肥水平提高增加了0.6%～15.4%，說明施鉀增加棉花株高，同時山東棉區(qū)高溫短日照條件促進(jìn)了棉花的營養(yǎng)生長。引種后棉花單鈴質(zhì)量有所下降，這可能與山東棉區(qū)高溫高濕、晝夜溫差小，不利于光合產(chǎn)物的積累有關(guān)。但隨著施鉀量增加，單株結(jié)鈴數(shù)顯著增加，使得引種后棉花籽棉產(chǎn)量在高產(chǎn)條件下較新疆棉區(qū)增產(chǎn)約26%。

施鉀對棉花植株性狀與產(chǎn)量性狀均有影響，李紅等指出，在相同移栽密度下隨著施肥水平的增加，棉花的株高、第一果枝節(jié)位和葉枝數(shù)呈上升趨勢[4]；馮正銳認(rèn)為，施鉀可以顯著提高棉花的株高和主莖葉片數(shù)[5]。本試驗研究結(jié)果表明，增施鉀肥可以顯著增加棉花的株高和主莖葉片數(shù)，但對于棉花第一果枝節(jié)位高度影響不顯著，這與前人的研究結(jié)果基本一致。施用鉀肥可以提高棉花的單株結(jié)鈴數(shù)、鈴質(zhì)量和衣分以及籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量[1，6-17]。本試驗結(jié)果顯示，在棉花各產(chǎn)量構(gòu)成因素中，鉀肥對單株結(jié)鈴數(shù)影響最大，達(dá)到極顯著水平，其次是單鈴質(zhì)量，對衣分和單株果枝數(shù)的影響最小，這與易九紅等的研究結(jié)果[12]一致。而單株成鈴數(shù)是影響棉花產(chǎn)量的最主要因素的結(jié)論也與馬宗斌等的研究結(jié)果[7，18]相一致。這可能是因為棉花結(jié)鈴數(shù)易受營養(yǎng)條件等影響，在盛花期和盛鈴期，施鉀的棉花光合產(chǎn)物供應(yīng)充足，導(dǎo)致結(jié)鈴數(shù)增多。而棉花鈴質(zhì)量、衣分、單株果枝數(shù)更易受遺傳因子和氣候因素的影響，到了吐絮期，棉鈴陸續(xù)成熟，雖然此時施鉀處理的光合產(chǎn)物供應(yīng)總量仍較大，但由于結(jié)鈴數(shù)增加，可能供應(yīng)到單個棉鈴的養(yǎng)分并無明顯增加。

黃河中下游地區(qū)高溫多濕氣候影響新疆棉花品種的生長，施用鉀肥后，抗逆指標(biāo)得到了顯著優(yōu)化，這可能是其能夠保持高產(chǎn)的一個重要因素。丙二醛是膜脂過氧化的一種重要指標(biāo)[19]，其含量的高低可以反映細(xì)胞膜脂過氧化水平，與植株的抗逆性相關(guān)[20]。游離脯氨酸作為一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植株體內(nèi)的積累量與植物的抗逆性有關(guān)。施用鉀肥可以顯著降低植株體內(nèi)丙二醛的含量[17，21]，在干旱或逆境條件下，鉀離子的存在可以促進(jìn)游離脯氨酸的大量積累[22-23]。本試驗研究結(jié)果表明，隨著施鉀量增加，棉花葉片內(nèi)丙二醛含量顯著降低，游離脯氨酸含量顯著增加，從而降低棉花的膜脂過氧化水平，增強(qiáng)棉花的抗逆性。

本研究對引種到黃河下游山東棉區(qū)的新疆優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)棉花品種新陸中51號進(jìn)行了需鉀特性的研究。結(jié)果表明，增施鉀肥可以使該品種的產(chǎn)量達(dá)到甚至超過新疆棉區(qū)的產(chǎn)量。施鉀提高了棉花的抗逆性，從而能更好地適應(yīng)新棉區(qū)的氣候及土地類型的差異。

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