膜下滴灌棉花地上干物质积累与分配特征的模拟

宁松瑞，颜安，柳维扬

膜下滴灌棉花地上干物质积累与分配特征的模拟

宁松瑞1，颜安2*，柳维扬3

（1.西安理工大学 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，西安 710048；
2.新疆农业大学 资源与环境学院，乌鲁木齐 830052；
3.塔里木大学 农学院，新疆 阿拉尔 843300）

【目的】模拟和分析不同追肥处理对膜下滴灌棉花地上干物质积累与分配特征的影响。【方法】在南疆盐胁迫棉田设7个氮磷钾追肥处理：CK（0∶0∶0，N∶P2O5∶K2O），A（1∶1∶1），B（1∶0.25∶1.25），C（1∶0.4∶0.27），D（1∶0.23∶0.20），E（1∶0.34∶0.23）和F（1∶0.17∶0），分析棉花地上干物质积累及各器官（叶、茎、蕾铃）分配动态，建立棉花地上干物质积累及各器官分配模型并分析其特征，明确最佳追肥处理。【结果】随生长时间延长，棉花地上干物质积累呈先增后降、叶分配指数呈先增后降、茎分配指数呈下降趋势、蕾铃分配指数呈增加趋势；
筛选、建立了基于相对生长时间的棉花地上干物质积累模型和各器官分配模型并确定了参数值。文献数据检验表明2个模型及其参数的普适性及模拟精度（2为0.775 5～0.992 8）均较高。利用棉花地上干物质积累模型计算生长特征参数，以地上干物质积累最大速率（m）和快增期持续时长（2）为指标分析棉花干物质积累速率和时间；
与CK相比，A、B、C、D、E、F处理的m增加11.21%、11.32%、13.22%、4.22%、14.30%和10.05%，2减少4.98%、3.09%、3.66%、2.07%、4.97%和3.85%。棉花产量、肥料农学利用效率分别与m正相关、与2负相关。【结论】追肥比例为1∶0.34∶0.23（E处理）促进了快增期的提前、减小了2并增大了m，利于膜下滴灌棉花地上干物质积累与各器官干物质的合理分配，是南疆棉田最佳的追肥处理。

棉花；
归一化方法；
干物质积累；
生长模拟；
肥料效率

【研究意义】南疆光热充足、气候干燥，盐碱化耕地占耕地面积的49.6%[1]，当地80%以上县市种植棉花，棉花种植面积及产量各占全疆棉花种植面积的2/3和总产量的60%[2-3]。近年来，南疆大面积采用膜下滴灌技术，促进了盐胁迫棉花生产，提高棉田的水肥效率与效益[2-4]。氮、磷、钾作为棉花生长必需的矿质营养元素，影响盐胁迫棉花干物质积累、分配及产量等[4-5]。当前膜下滴灌棉田氮、磷、钾施用不均衡现象较普遍，制约了棉花优质高产[5]。通过优化氮、磷、钾追施配比来调控棉花干物质累积与分配过程，已成为南疆盐胁迫膜下滴灌棉田增产稳产重要途径[4]。

【研究进展】定量模拟与分析棉花的干物质积累与分配特征是揭示棉花高产群体构建和高产优质调控的基础[5-8]，当前追施氮、磷、钾肥对棉花干物质累积与分配过程影响的定量研究较少。部分学者研究不同种植密度、水盐和水肥管理等条件下的棉花叶、茎、蕾铃器官的干物质分配与其生长（或发育）时间的函数关系[6,9-10]，构建了基于生长时间的棉花地上部干物质积累模型及器官分配模型[8-11]，部分研究提出利用积温构建作物干物质积累和器官分配模型[12]，均具有一定应用价值。这类基于生长时间构建的干物质积累模型与各器官分配模型及其参数的数量、物理意义和取值等各不相同，且参数数量和取值等均随作物品种、种植密度及播期等因素而变化，造成这些模型及参数的普适性差、其推广应用受限[13-14]。而生产实践中，测定积温需借助气象设备或气象资料，作物生长时间的观测相对气象观测更方便且无须设备，更易被应用和推广。【切入点】因此，构建基于生长时间的棉花地上干物质积累和各器官分配动态的普适性数学模型，对定量揭示不同追肥处理对盐胁迫棉花的促生作用以及对明确最佳追肥处理极为必要。【拟解决的关键问题】为此，在南疆盐胁迫棉田设置了田间追肥试验，分析不同追肥处理对棉花地上干物质累积与器官分配特征的影响,构建棉花地上干物质积累与器官分配动态的普适模型，结合文献数据验证模型及参数的精度及适用性，分析棉花生长特征参数及其与棉花产量和肥料效率间的相关性，确定盐胁迫棉田适宜的追肥处理，为追肥调控盐胁迫棉花生长发育提供参考。

1.1 田间试验

在南疆阿瓦提县新疆农科院试验基地（40°06′N、80°44′E）开展膜下滴灌棉田氮、磷、钾追肥试验，2018年4月20日播种具有稳产性好、增产潜力大、综合品质优等特点的“新陆中88”棉花种子，采用株行配置为（（10+66+10）+66）×11 cm的“1膜2管6行”的机采棉模式，膜宽为2.05 m，滴灌带间距及滴头间距为76 cm和25 cm，滴头流量为2.1 L/h。主根区（0～40 cm）为粉砂壤土，土壤体积质量为1.45 g/cm3。播前主根区平均水分为0.23 cm3/cm3，凋萎系数和田间持水率分别为0.10和0.32 cm3/cm3，土壤盐分及pH值分别为1.02%和8.2，全氮量0.47 g/kg，速效磷量35 mg/kg，速效钾量155 mg/kg，有机质量7.41 g/kg。犁地前施入尿素（N 46.6%）300 kg/hm2，磷酸二铵（N 21.2%、P2O553.8%）225 kg/hm2，有机肥375 kg/hm2。

棉田于6月20日开始灌溉，灌水定额26.8 mm，灌溉周期7 d，8月22日停水，共灌溉10次。通过在试验区周边实地调查并结合阿瓦提县高产棉田生育期氮、磷、钾追肥现状以及参考相关研究成果[4,23]，设置7个氮、磷、钾（N∶P2O5∶K2O）追肥处理：CK（0∶0∶0）、A（1∶1∶1）、B（1∶0.25∶1.25）、C（1∶0.4∶0.27）、D（1∶0.23∶0.20）、E（1∶0.34∶0.23）和F（1∶0.17∶0）；
追肥总量375 kg/hm2，采用随水滴施方式施入，棉田灌溉日期及对应的追肥量占比见表1。各处理设3个重复（3膜18行），宽6.90 m、长6.50 m。日常管理与当地高产棉田一致。

表1 膜下滴灌棉田灌溉日期及对应的追肥量占比

1.2 测定指标

棉花地上干物质积累量：于苗期、蕾期、花期、铃期和絮期（出苗后30、65、80、100 d和130 d）在各处理选取6株长势均匀的植株，分别按茎、叶（营养器官）和蕾、铃（生殖器官）进行分解并在105 ℃杀青30 min，恒温烘至恒质量后测定干物质量。

棉花各器官（叶、茎、蕾铃）的分配指数指叶、茎、蕾铃的干物质量分别占地上部干物质量的比例。

棉花吐絮后，记录棉花的株数和单株铃数，测单铃质量和衣分，计算各处理的产量。

1.3 模型检验

模型检验数据来自徐海江等[8]开展的膜下滴灌棉田施氮试验：试验地0～80 cm土壤的全氮量0.35～1.12 g/kg，速效磷4.56～21.91 mg/kg，速效钾164～286 mg/kg，有机质量4.15～16.62 g/kg。棉花品种为中棉所49号，设置的6个纯氮施量水平依次为N0（0 kg/hm2）、N1（150 kg/hm2）、N2（300 kg/hm2）、N3（450 kg/hm2）、N4（600 kg/hm2）和N5（700 kg/hm2），基肥与追肥比例为3∶7，全生育期滴水12次，分10次随水滴施纯氮总量的7%，K2SO4作追肥（100 kg/hm2）分次随水滴施，5～7 d滴施1次。采用1膜4行的宽膜模式（膜宽125 cm）种植，收获密度为1.95×105株/hm2。

1.4 数据处理

由于归一化方法消除了量纲差异，有利于缩小不同处理的参数变化幅度[19-20]，因此，本文将棉花地上最大干物质积累量、出苗至吐絮收获的生长时间定为1，得到棉花相对地上干物质积累量（各采样时期地上部干物质积累量占出苗至收获期间的最大干物质积累量的比值，数值介于0～1）和对应的相对生长时间（各采样时期的生长时间与出苗至收获期生长时间的比值，数值介于0～1）。

数据分析及制图采用Excel 2016，采用SPSS 21.0进行相关分析、方差分析，差异显著性水平为5%。

2.1 棉花地上干物质积累及各器官分配动态

2.1.1棉花地上干物质积累动态

由图1可知，随着生育期推进，不同处理棉花地上干物质积累过程总体呈先增后降变化特征。各处理棉花地上干物质积累动态过程基本相同：苗期至蕾期的生长缓慢、干物质积累也较缓慢且处理间差异不显著（>0.05）；
蕾期至铃期的水肥供应充足、干物质积累量快速增加并达到峰值，A、B、C、D、E、F处理之间的地上干物质积累量差异不显著（>0.05）但其均显著高于CK（<0.05）；
絮期棉田的水肥供应停止、棉花生长停滞且叶片逐渐凋零、地上干物质积累量降低，A、B、C、D、E、F处理的差异不显著（>0.05），但其与CK的差异显著（<0.05）。

图1 不同处理棉花地上干物质积累动态

此外，不同处理棉花地上干物质积累动态存在一定差异，以出苗后100 d（铃期）为例：A、B、C、D、E、F处理的棉花地上干物质积累量峰值依次为15 717、14 699、15 498、14 666、15 849、14 383 kg/hm2；
比CK（13 094 kg/hm2）分别增加了15.40%、11.31%、17.89%、10.83%、24.27%、5.67%。

2.1.2棉花地上部各器官干物质分配动态

棉花地上部主要器官干物质分配特征可反映棉田养分配比对棉花生长发育过程的影响[4]。不同处理棉花叶、茎、蕾铃的分配指数见图2。叶分配指数（l）随着生长时间的延长，呈先快速增加后逐渐下降趋势；
不同处理l的最大值（0.47±0.01）均在出苗后65 d（蕾期）、最小值（0.17±0.01）均在出苗后30 d（苗期）及130 d（絮期）。茎分配指数（s）随生长时间延长，呈下降趋势；
各处理s的最大值（0.83±0.02）均在出苗后30 d（苗期）、最小值（0.19±0.01）均在出苗后130 d（絮期）。蕾铃分配指数（b）随着生长时间延长，呈增加趋势；
不同处理b的最大值（0.64±0.01）均在出苗后130 d（絮期）、最小值（0.04±0.01）均在出苗后30 d（苗期）。

图2 各处理棉花地上部各器官（叶、茎、蕾铃）干物质分配指数动态

2.2 棉花地上干物质积累及各器官分配模型

2.2.1棉花地上干物质积累模型

棉花地上干物质积累动态与棉田的栽培（种植模式、水肥管理和密度等）和气候等密切相关[2,4]。为消减不同追肥处理对棉花地上干物质积累动态的影响，提高干物质积累动态模型的通用性，本文借助归一化方法，采用7种代表性模型表达式（如多项式模型、余弦模型、指数模型、有理模型等）分别拟合了相对生长时间（变量）与相对地上干物质积累量（因变量）之间的动态关系，结合田间实测数据确定了各模型的参数及其模拟精度（表2）。

表2 棉花相对地上干物质积累模型评价

注、、、为拟合参数。

由表2可知，7种模型的模拟效果均较高（≤0.06且2≥0.97）。分别对表2中的7种模型及其参数值求极限值：当→0时，模型4的数值为负，模型3、模型5、模型6的数值≠0，均无生物学意义；
模型1和模型2具有生物学意义且只有1个峰值，说明其可对作物生长过程做出较合理解释，通过该模型也可以计算出任意相对生长时间的相对干物质积累值；
模型7的参数无生物学意义。选择具有生物学意义、拟合参数较少且拟合精度较高的模型作为描述棉花地上干物质积累的最佳模型，综合考虑认为模型2最优，其表达式为：

=/(1+exp(+))， （1）

式中：为棉花相对地上干物质积累量，介于0～1；
为相对生长时间，介于0～1；
为相对干物质积累量的理论上限；
、为拟合参数。

表3为利用式（1）拟合不同追肥处理的模型参数值及拟合精度。不同追肥处理的模型参数值分别为=0.986 9±0.011 2、=-13.589 0±0.708 9和=7.625 6±0.431 5，参数、的取值均呈弱变异（<0.1），不同追肥处理棉花地上干物质积累量的实测值与模拟值之间的介于0.011 0～0.058 0、2介于0.978 2～0.997 5。因此，采用式（1）拟合7种追肥处理的参数稳定性好、拟合精度较高，式（1）及参数可较准确地描述不同追肥处理棉花地上干物质的积累过程。

2.2.2棉花地上各器官干物质分配模型

棉田水肥管理影响棉花不同生长时段各器官的干物质分配比例。采用归一化方法消减不同追肥处理对棉花各生育期叶、茎、蕾铃分配指数的影响，建立地上部各器官干物质分配模型。采用表2中的7种模型表达式分别拟合相对生长时间（变量）与相对叶、茎、蕾铃分配指数（因变量l、s和b）的函数关系并确定各模型的参数及其模拟精度。综合考虑各模型的模拟精度及模拟不同器官分配特征时的通用性，认为模型4表现最优，棉花地上不同器官干物质分配指数的表达式分别为：

l=(0.009 1+0.464 4)/(1-3.893 6+4.806 62)=0.070 22=0.921 8， （2）

s=(0.009 3+2.864 5)/(1-5.477 7+17.608 02)

=0.040 92=0.979 4， （3）

b=(-0.223 4+0.503 1)/(1-2.324 9+1.608 42)

=0.044 32=0.987 4， （4）

式中：l、s和b为相对叶、茎、蕾铃分配指数，各采样时期棉花的叶、茎、蕾铃干物质积累量分别占出苗至收获期间的叶、茎、蕾铃最大干物质积累量的比值，介于0～1；
为相对生长时间，介于0～1。

2.3 棉花地上干物质积累及各器官分配模型的检验

2.3.1棉花地上干物质积累模型

为检验棉花地上干物质积累模型（式（1））及其拟合参数的普适性，利用文献[8]中不同施氮量处理棉花地上干物质累积过程的实测数据对式（1）及其参数进行检验。对比文献[8]中棉花地上干物质积累的实测值与利用式（1）及其参数计算的干物质积累量的模拟值可知（图3），6个施氮量处理（N0、N1、N2、N3、N4和N5）的棉花干物质积累量的模拟值与对应的实测值之间的2介于0.851 6～0.958 3，且各处理实测值与模拟值之间的线性相关关系均达到极显著水平（＜0.01）；
说明不同施氮量处理棉花地上干物质积累的模拟值与实测值吻合较好，式（1）及其拟合参数的准确性、适用性及模拟精度也得到了检验。这也表明式（1）及其拟合参数可进一步扩展用于较准确的模拟不同棉花品种及播期、种植模式与密度、气候条件及水肥管理制度下的棉花地上干物质积累过程。

图3 文献[8]中不同施氮量处理的膜下滴灌棉花地上干物质实测值及模型2模拟值

2.3.2棉花地上各器官干物质分配模型

为检验棉花叶、茎、蕾铃器官的干物质分配模型（式（2）、式（3）和式（4））及参数的普适性，利用文献[8]中不同施氮量处理的棉花叶、茎、蕾铃分配指数的实测值与式（2）、式（3）和式（4）及其参数计算的模拟值进行对比（图4），模拟值与实测值之间的2分别介于0.775 5～0.955 8、0.971 6～0.992 8和0.886 6～0.984 0，且实测值与模拟值之间的线性相关关系均达到极显著水平（＜0.01）；
说明不同施氮量处理的棉花叶、茎、蕾铃分配指数的模拟值与实测值吻合较好。这也表明式（2）、式（3）和式（4）及其拟合参数值均可成功扩展至较精确模拟不同品种及播期、种植模式与密度、气候条件及水肥管理制度下的棉花叶、茎、蕾铃分配指数。

2.4 不同追肥处理棉花地上干物质积累的生长特征参数分析

1=/(1+exp(1+))，

2=/(1+exp(2+))-/(1+exp(1+))，

3=/(1+exp(+))-/(1+exp(2+))。

此外，棉花地上干物质积累缓增期、快增期和减速生长期的平均相对速率1=1/1、2=2/2和3=3/3，干物质平均积累速率a=/。棉花地上干物质快速积累的生长特征值=m×2，表示棉花地上干物质积累已超过最大积累量的65%以上；
棉花地上干物质量达到地上最大生物量的95%时认为生长停止，对应的相对生长周期d=(ln(1/19)-)/。

结合表3拟合的不同处理棉花干物质积累过程的模型参数，计算的棉花地上干物质积累过程的生长特征参数见表3和表4：不同处理棉花地上干物质快速积累起始的相对时间（1）接近（0.46～0.47），对应出苗后60～62 d，棉花处于蕾期（第1次灌水后）；
地上干物质快速积累结束的相对时间（2）也接近（0.65～0.66），对应出苗后85～87 d，处于花铃中后期。不同处理的棉花地上干物质积累达到最大速率的相对时间（m）为0.56～0.57（出苗后73～74 d，花铃前期）相差较小；
但不同处理的地上干物质积累最大相对速率（m）差异较大，如与CK的m相比，A、B、C、D、E、F处理分别增加了11.21%、11.32%、13.22%、4.22%、14.30%、10.05%。CK地上干物质积累的相对持续时长（）最长达0.93（出苗后121 d，铃期末），A、B、C、D、E、F处理与其相比分别减少了4.98%、3.09%、3.66%、2.07%、4.97%、3.85%，地上干物质积累的实际持续时间减少了4～7 d。这表明，与CK相比，E处理地上干物质积累的最大速率最高，说明其有效缓解了盐胁迫对地上干物质累积速率的抑制作用。

表3 棉花地上干物质积累模型的参数及生长特征参数

注1、2、m、m、分别表示地上干物质快速积累起始的相对时间、干物质快速积累结束的相对时间、干物质积累相对最大速率、干物质积累达到最大速率的相对时间、干物质积累持续的相对时间；
、和表示平均值、标准差及变异系数。

棉花地上干物质积累缓增期、快增期和减速生长期的生长特征参数见表4，不同处理的棉花地上干物质缓增期（0～1）持续的相对时长（0.46±0.01）、相对干物质积累量（0.21±0.00）及平均相对积累速率（0.45±0.01）均较为接近。快增期（1～2），不同处理的相对干物质积累量（2）较为接近（0.57±0.01），但增长持续的相对时长（2）和平均相对积累速率（2）差距较大：如CK的2最长（0.21），A、B、C、D、E、F处理分别较其减小了11.04%、8.45%、10.07%、3.45%、12.72%和8.48%；
CK的2最小为2.69，A、B、C、D、E、F处理分别较其增加了11.28%、11.39%、13.30%、4.29%、14.37%和10.12%。减速生长期（3～1），不同处理的相对干物质积累量（3）较为接近（0.20±0.00），但持续的相对时长（3）和平均相对积累速率（3）差距较大：CK的3最长（0.27），A、B、C、D、E、F处理较其分别减小了13.89%、11.38%、12.95%、6.54%、15.51%和11.41%；
CK的3最小为0.75，A、B、C、D、E、F处理较其分别增加了11.83%、11.94%、13.85%、4.80%、14.93%和10.66%。

此外，与CK的干物质平均相对积累速率（a）相比，A、B、C、D、E、F处理分别增加了2.45%、3.47%、3.98%、1.10%、3.28%和3.06%；
与CK的干物质快速积累的生长特征值（）相比，A、B、C、D、E、F处理分别减少了3.35%、0.45%、0.54%、1.70%、2.55%和1.61%；
与CK的相对生长周期0.80（104 d，最后1次灌水）相比，A、B、C、D、E、F处理分别减少了4.18%、2.40%、2.80%、2.04%、3.88%和3.28%。

表4 棉花地上干物质积累过程的生长特征参数

注1、1、1、2、2、2、3、3、3分别表示棉花干物质积累缓增期的增长相对时长及相对干物质积累量与平均相对积累速率、快增期的增长相对时长及相对干物质积累量与平均相对积累速率、减速生长期的增长相对时长及相对干物质积累量与平均相对积累速率；
a、、d分别表示干物质平均相对积累速率、干物质快速积累的生长特征值和相对生长周期。

2.5 棉花产量和肥料效率与棉花生长特征参数的相关性

棉花地上干物质积累过程是其产量形成的基础，影响棉田的肥料效率[4,8]。CK、A、B、C、D、E、F处理的平均籽棉产量分别为5 049、5 779、5 341、5 816、5 575、5 957、5 525 kg/hm2，A、B、C、D、E、F处理棉田的肥料农学利用效率（）分别为1.95、0.78、2.05、1.40、2.42、1.34 kg/kg。分析不同处理籽棉产量、与棉花生长特征参数之间相关性可知（表5），籽棉产量与m、2、3显著正相关（＜0.05）；
与、2、3、1显著负相关（＜0.05），而与m、1、a、1、2、3的相关关系不显著（0.05）。这说明，参数1、2、3、m、、2、3对棉花产量具有重要影响。与m、1、2、3、a均正相关，与m、、2、3、1、1、2负相关，但与生长特征参数之间的相关性均不显著（0.05）。

表5 棉花产量和肥料效率与棉花生长特征参数的相关性

注 *表示在＜0.05水平下具有显著性，生长特征参数定义同上；
为肥料农学利用效率（kg/kg），表示施用肥料后增加的产量与施肥量的比值。

地上干物质积累及器官分配过程影响产量形成，作物生长模型定量描述了作物干物质的积累过程和器官分配过程。学者们利用多种函数形式的数学模型研究了相同的品种及播期、种植模式及栽培措施等条件下的作物地上干物质积累过程[10,13,16]，结果表明作物品种、播期、栽培措施及气象条件均影响作物地上干物质积累过程，造成不同模型的参数值变化范围较大、模型及参数的通用性不强[6,11,17]。如部分学者构建的以生长时间为变量的棉花地上干物质累积模型及各器官干物质分配模型的函数表达式不同，且这些模型的实用性受限，必须根据实地条件对模型及参数进行率定和验证，才能发挥模型的预测功能[6,9,18]。本文在分析不同追肥处理下盐胁迫棉花地上干物质的积累及器官分配随生长时间的动态特征后，基于归一化方法消除了棉花的品种及播期、密度及栽培措施及气象及水肥管理条件的差异[19-20]，构建了基于相对生长时间的棉花群体干物质积累动态模型和地上部器官干物质分配动态模型，对比了多项式模型、余弦模型、指数模型、有理模型等7种模型表达式，结果表明模型2具有生物学意义且拟合参数较少，可较精确地模拟棉花地上干物质积累过程；
模型4在描述棉花的叶、茎、蕾铃分配特征方面具有较高的模拟精度。此外，为便于在生产中广泛应用棉花地上干物质积累动态模型和地上部器官干物质分配动态模型，本文结合文献[8]的数据对模型2和模型4及其参数的普适性进行检验，2个模型较精确地（2介于0.828 4～0.992 8）模拟了不同地域及气候、品种及播期、种植模式与密度和水肥制度下的棉花地上干物质累积及地上部器官分配指数变化。因此，模型2和模型4及其参数经过检验，可较广泛地应用于膜下滴灌棉花地上部干物积累特征、地上部各器官分配特征随相对生长时间变化过程的精确模拟。

本研究利用模型2对不同追肥处理的棉花干物质积累过程进行了拟合并确定了模型的参数，计算了棉花生长特征参数（如m、m、、a等），通过比较生长特征参数可直观反映不同处理的生物量增长趋势，进而从机理上解释其促生效果优劣[10,18,21]。棉花是典型的喜光热作物，部分学者通过田间试验研究认为高产棉花的地上干物质最大积累速率出现时间（m）在出苗后75～80 d[22]，本研究中各处理的m均在出苗后73～75 d，二者较为接近。此外，以m和2做为动态指标分析不同处理对棉花干物质积累时间和速率的影响[10]。本表明不合理的追肥处理（如CK）造成棉花快速生长时间的滞后，使得快增期的持续时间延长和减小了干物质的最大积累速率；
而适宜的追肥处理（如E处理）则有效促进了快增期的提前、减小了快增期的持续时间并且增大了干物质的最大积累速率，这与余天源等[10]研究结果类似。另外，适宜的追肥处理有利于缓解盐胁迫对棉花干物质累积速度的抑制作用，促进最大积累速率的提前出现，为棉花高产奠定了物质基础，这与前人[4,10,18]研究结果基本一致。综上所述，E处理（1∶0.34∶0.23）利于盐胁迫棉花地上干物质的积累与各器官干物质的合理分配，这与龚江等[23]研究结果接近。

1）结合田间试验实测的棉花地上干物质积累及各器官（叶、茎、蕾铃）分配数据，基于归一化方法，构建了棉花地上干物质积累模型=/(1+exp(+))并确定了参数值，建立了棉花地上部各器官干物质分配模型=(+)/(1++2)并确定了参数值。

2）利用文献数据对本文构建的棉花地上干物质积累模型和地上部各器官干物质分配模型及其参数进行了检验，2个模型均较精确地（2为0.775 5～0.992 8）模拟了不同品种及播期、种植模式与密度、气候条件及水肥管理制度下的棉花地上干物质累积动态及叶、茎、蕾铃分配指数。

3）与CK相比，A、B、C、D、E、F处理的干物质的最大累积速率（m）增加11.21%、11.32%、13.22%、4.22%、14.30%和10.05%，快增期持续时长（2）减少4.98%、3.09%、3.66%、2.07%、4.97%和3.85%；
E处理（氮、磷、钾追肥配比为1∶0.34∶0.23）m最大、2最小，利于调节地上干物质的积累及各器官分配过程，为盐胁迫棉花高产奠定了物质基础。

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Accumulation and Allocation of Dry Matter in Aboveground Part of Cotton under Mulched Drip Fertigation

NING Songrui1, YAN An2*, LIU Weiyang3

(1. State Key Laboratory of Eco-hydraulics in Northwest Arid Region of China, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China; 2. College of Resources and Environmental, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China; 3.College of Agriculture, Tarim University, Alar 843300, China)

【Objective】Irrigation and fertigation control not only plant growth but also accumulation and partition of dry matters in both above- and below-ground parts. In this paper, we investigated the effect of film-mulched fertigation on accumulation and translocation of dry matter in above-ground part of cotton. 【Method】The experiment was conducted at a saline-alkali cotton field in Xinjiang. The cotton was top-dressed by N, P2O5and K2O at different N∶P2O5∶K2O ratios: 0∶0∶0 (CK), 1∶1∶1 (A), 1∶0.25∶1.25 (B), 1∶0.4∶0.27 (C), 1∶0.23∶0.20 (D), 1∶0.34∶0.23 (E), and 1∶0.17∶0 (F). The fertilizers in all treatments were drip-irrigated with the emitter mulched by film. The accumulation and translocation of the dry matter in leaf, stem and bud bell was measured in each treatment, and a dynamic model was proposed to calculate change in the accumulation and translocation. 【Result】As the cotton grew, the accumulation of dry matter increased first followed by a fall, regardless of the treatments. For individual organs, the dry matter index for the leave increased first followed a decline. In contrast, the index for stem decreased continually, while that for the bud and bell increased monotonically. The dynamic model established based on dry matter accumulation and translocation in each organ measured at different stages matched well with the literature results, with2ranging from 0.775 5 to 0.992 8. Compared with CK, the treatment A, B, C, D and E and F increased maximum accumulation rate of the dry matter by 11.21%, 11.32%, 13.22%, 4.22%, 14.30% and 10.05%, respectively, while reduced dry matter accumulation time by 4.98%, 3.09%, 3.66%, 2.07%, 4.97% and 3.85%, respectively. Seed yield and utilization efficiency of fertilizers were closely related to the growth parameters of the dry matter accumulation. 【Conclusion】Treatment E was optimal for dry material accumulation in the above-ground part and its translocations to different organs of the cotton under film-mulched drip fertigation.

cotton; the normalized method; dry material accumulation; growth model; fertilizer efficiency

宁松瑞, 颜安, 柳维扬. 膜下滴灌棉花地上干物质积累与分配特征的模拟[J]. 灌溉排水学报, 2022, 41(10): 10-18.

NING Songrui, YAN An, LIU Weiyang. Accumulation and Allocation of Dry Matter in Aboveground Part of Cotton under Mulched Drip Fertigation[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(10): 10-18.

1672 - 3317（2022）10 - 0010 - 09

S561；
S517

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022143

2022-03-20

国家自然科学基金项目（42007008，32160527，41830754）；
兵团重大科技项目（2021AA003-2）；
新疆自治区重大专项（2020A01003-3）；
兵团财政科技计划资助项目（2021DB015）

宁松瑞（1985-），男，陕西武功人。副教授，主要从事农业水肥盐高效调控机理与作物模型研究。E-mail: ningsongrui@163.com

颜安（1983-），男，四川资阳人。教授，主要从事农业资源与环境研究。E-mail: yanan@xjau.edu.cn

责任编辑：白芳芳