在粮棉争地愈演愈烈盐碱地植棉面积不断扩大的背景下,本研究基于苏北盐碱地未来是江苏植棉的重点地区、产量低、养分效率差是该地区棉花生产中亟待解决的关键问题,于2010年和2012年在江苏省大丰市大丰稻麦原种场(33.2°N,120.5°E)沙性轻壤、潮盐土上(pH为7.8,全盐含量0.28%,电导率4.52 ds m-1)以湘杂棉8号为材料,通过设置氮肥梯度试验(0、150、300、375、450、600kg hm-26个水平),研究了改良盐碱土条件下施氮量对棉花产量、品质、氮素磷素及钾素养分利用的影响,初步阐明滨海盐碱地条件下棉花对氮素水平的响应规律,为进一步探索滨海盐碱地植棉养分高效运筹技术提供了理论依据。主要研究结果如下：1.施氮量对棉花产量的影响 产量形成上,在江苏大丰滨海盐土条件下,基于最高产量目标的最适施氮量为375 kgN hm-2,不同施氮水平下棉田群体干物质与产量的表现为：(1)棉株总生物量随花后棉株生育进程的动态变化符合S型曲线,在0～600 kgN hm-2范围内施氮量越大总生物量累积越多。(2)群体皮棉产量在375 kgN hm-2时达到最大,过量施氮皮棉产量有下降趋势但下降幅度不显著。脱落率随施氮量(0～600 kgN hm-2)增加先下降后上升,成铃数在300-600 kgN hm-2范围内达到最大值,但在该范围内成铃数无显著差异。铃重随施氮量增加快速增加,在达到最大值后(≥300 kgN hm2)铃重差异不显著。衣分达到最大值所对应的施氮量低于产量最大值所对应的施氮量,且衣分达到最大值后随施氮量变化有下降趋势。2.施氮量对棉花品质的影响 在江苏大丰滨海盐土条件下高氮对中下部果枝棉纤维品质的形成利弊各半,适量高氮可提高上部及顶部果枝棉铃纤维品质,具体表现为：高氮有利于上部、顶部果枝纤维长度的提高,对中下部果枝棉纤维长度影响不显著；纤维比强度对施氮量变化反应较为敏感,高氮利于上部及顶部棉纤维比强度提高,中下部果枝棉纤维比强度随施氮量增加呈先上升后下降趋势,在300～375 kgN hm-2范围内纤维比强度最高；下部纤维马克隆值对施氮量变化响应较小,高氮将导致中部纤维马克隆值变劣,但会使上部及顶部果枝棉纤维马克隆值优化；高氮将导致下部果枝纤维伸长率下降,但会提高上部和顶部果枝纤维伸长率；纤维整齐度对施氮量变化不敏感,受其他生态因子影响较大。在当地氮素运筹模式下,利于纤维品质形成的适宜施氮量为375 kgN hm。3.施氮量对氮素吸收利用的影响 大丰滨海盐土条件下,随施氮量增加,棉花氮素表观利用率呈先升高后降低的趋势,在301-374 kgN hm-1施氮量范围内棉花产量和氮素表观利用率较高,氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮素生产效率随施氮量的增加而降低。施氮量通过调控棉花不同果枝部位氮含量和氮累积量的动态特征影响氮素和生物量的累积和转运,进而影响棉花产量。适宜施氮量下,棉株各部位氮素含量和氮素累积动态特征参数比较协调,利于光合产物向生殖器官的转运,产量提高；过量施氮将加快棉株下部氮素累积速率并延长其快速累积期持续时间、延长棉株中部氮素快速累积期持续时间、减少下部和中部光合产物和氮素向生殖器官的分配、增大吐絮期氮素的吸收比例和累积量,在整株水平上增加棉株各部位氮素含量、但总产量下降；施氮不足降低了棉株各部位氮含量,整株氮浓度稀释速率加快,氮累积量和生物量减少,皮棉产量降低。4.施氮量对磷素吸收利用的影响 大丰滨海盐土条件下,增加施氮提高了不同生育阶段棉珠磷的吸收量,以盛花到见絮期的磷积累增量最大,同时改变了生育期间的磷的吸收比例,使出苗到盛花期的磷吸收比例降低,盛花到吐絮期的磷吸收比例升高。增加施氮降低了不同部位果枝生育后期磷浓度的下降速率,作用效果随果枝部位升高而增大。随施氮量增加,各部位氮对磷吸收的边际效应(每增施1kg氮促进磷的吸收量)呈先升高后降低趋势,且果枝部位越高,基于氮对磷吸收的最大边际效应的施氮量要求越高。施氮量通过调控棉花不同果枝部位磷含量和磷累积量的动态影响磷和生物量的累积和转运,进而影响棉花产量。对于下部果枝,较迟的磷最大累积速率出现时间和较短的快速累积持续期有利于光合产物和磷向生殖器官转运；对于中部果枝,较短的磷快速累积期持续时间有利于光合产物和磷向生殖器官转运；对于上部果枝,较高的磷最大累积速率、较迟的最大累积速率出现时间和较短的快速累积持续时间利于光合产物和磷向生殖器官的转运。在300-375 kgN hm-1施氮量下,干物质和磷在生殖器官中的分布较高,磷浓度和积累量动态特征参数比较协调,中部和上部果枝氮素对磷吸收的边际效应和磷的皮棉生产效率较高,利于高产形成。施氮量过高产量增幅下降,氮素对磷吸收的边际效应和磷的皮棉生产效率较低,施氮量过低,干物质和磷的经济系数较低,均不利于高产形成。5.施氮量对钾素吸收利用的影响 大丰滨海盐土条件下,增加施氮提高了不同生育阶段棉株钾的总吸收量,以盛花到见絮期的钾积累增量最大,同时改变了生育期间的钾吸收比例,使出苗到盛花期的钾吸收比例降低,盛花到吐絮期的钾吸收比例升高。增加施氮降低了中上部果枝生育后期钾浓度的下降速率,但对下部果枝影响较小。随施氮量增加,各部位氮对钾吸收的边际效应(每增施1kg氮促进钾的吸收量)呈先升高后降低趋势,且果枝部位越高,基于氮对钾吸收的最大边际效应的施氮量要求越高。施氮量通过调控棉花不同果枝部位钾含量和钾累积量的动态影响钾和生物量的累积和转运,进而影响棉花产量。对于下部和中部果枝,较短的钾快速累积期持续时间有利于光合产物和钾向生殖器官转运；对于上部果枝,较高的钾最大累积速率、较迟的最大累积速率出现时间和较短的快速累积持续时间利于光合产物和钾向生殖器官的转运。在300-375 kgN hm-2施氮量范围内,干物质和钾在生殖器官中的分配比例提高,钾浓度和钾累积量动态特征参数比较协调,中部和上部果枝氮素对钾吸收的边际效应和钾的皮棉生产效率较高,利于高产形成。高于375 kgN hm-2的施氮量导致皮棉产量增幅下降,氮素对钾吸收的边际效应和钾的皮棉生产效率较低；低于375 kgN hm-2的施氮量下干物质和钾经济系数较低,均不利于高产形成。6.滨海盐土棉花花后养分稀释模型及诊断模型研究 根据大丰滨海盐土试验数据,建立了滨海盐土条件下棉花的临界氮浓度稀释模型：Nc=2.477Wmax-049。建立了滨海盐土临界氮浓度下的棉花磷、钾浓度稀释模型。基于临界氮浓度稀释模型,分别建‘立了滨海盐土条件下棉株地上部氮素累积与生物量累积之间的异速生长模型和氮营养指数模型,由模型可知300～375 kgN hm-2是滨海盐土较适宜的施氮量,该结果与基于高产高质目标的适宜施氮量结果基本一致。本研究获得的棉花临界氮浓度稀释模型具有合理的生物学意义,可直接用于评估盐碱地棉花的需氮量,指导盐碱地棉花适时精确施肥。