優化施肥對濱海鹽漬土棉花生長及土壤養分供應特性的影響

杜海巖，孫曉麗，柳新偉，徐 雙，崔德杰

(青島農業大學 資源與環境學院，山東 青島 266109)

棉花是抗鹽堿的先鋒作物，植棉對于開發利用鹽堿地具有重要意義[1-2]。但棉花的耐鹽能力有限，鹽害產生的營養失衡是棉花生長的主要限制因素之一[3]。鹽堿地棉田的施肥，不僅要考慮土壤養分狀況和棉花對礦質養分的吸收，還應考慮鹽分對土壤供肥能力和對棉花吸收利用養分的影響，合理的N、P、K配比施肥是緩解鹽害、改善鹽漬土棉花營養狀況的有效措施之一[2，4-5]。然而棉農往往通過增施肥料來滿足棉花對養分的吸收，施肥的盲目性又會造成資源的浪費。有研究表明，N、K肥的利用率為30%～35%，而磷肥僅為10%～25%[6]。以N素為例，我國每年損失的N量相當于1 900萬t尿素，部分地區因施肥不當已引起環境污染，出現地表富營養化等問題[7]。

有機肥作為提升土壤肥力的主要途徑之一，越來越受重視[8]。施用有機肥能促進土壤團聚體的形成，有效增加土壤通氣性，降低土壤容重并能抑制鹽堿，進而促進根系發育[9-10]。有機肥含有充足的能源物質，利于微生物生長，活化土壤磷素，并能減少氮素損失[11-12]。陳兵林等[13]提出有機無機配施是棉花持續高產高效的重要栽培技術。然而前人以非鹽堿地施用無機肥為主要研究對象，且關于鹽堿地棉花施肥只是限于推薦施用有機肥，很少深入研究有機肥對鹽堿棉田土壤供肥能力的影響[14-16]。濱海鹽漬土中有機質含量低，施肥管理中重化肥輕有機肥，棉農施肥不當，會造成棉株“高、大、空”，植棉效益下降[4，17]，為此設計優化施肥+有機肥試驗，通過結合土壤生物化學性質的變化和棉花養分吸收狀況，研究施肥對棉花生長和土壤供肥能力的影響，以期為濱海鹽漬土棉花合理施肥提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于2014-2015年在東營市利津縣毛坨村青島農業大學科技示范園內進行，供試品種為魯棉研28。 供試土壤為濱海鹽漬土，土壤理化狀況：pH值8.35，鹽分1.32 g/kg，有機質3.69 g/kg，全氮0.39 g/kg，堿解氮32.77 mg/kg，速效磷8.52 mg/kg，速效鉀112.9 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗共設4個處理，分別為：不施肥(T0)、農民傳統施肥(T1)、優化施肥(T2)、優化施肥+有機肥(T3)。優化施肥的需肥量是依據設定棉花皮棉目標產量為1 800 kg/hm2時的鹽堿地植棉的養分需求，各處理施肥量見表1。供試肥料類型為尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O512%)、硫酸鉀(K2O 50%)，有機肥為商品有機肥(有機質含量為30%，養分含量為4%)。2014年4月28日播種，2015年4月22日播種，小區面積67 m2，行距80 cm，株距30 cm，3次重復，隨機區組排列。T1處理分別在蕾期和花期追施尿素，T2和T3處理分別于蕾期、花期追施氮肥和鉀肥，其他按常規棉田進行管理。

表1 試驗施肥方案Tab.1 Fertilization schedule of experiment kg/hm2

1.3 測定項目與方法

土壤微生物量C、N、P及酶活性的測定：采集盛花期和盛鈴期鮮土，氯仿熏蒸-K2SO4浸提，TOC儀測定微生物量C；K2S2O8氧化-紫外分光比色法測微生物量N；K2S2O8氧化-鉬藍比色法測微生物量P；苯酚鈉比色法測定土壤脲酶活性；磷酸苯二鈉比色法測定土壤磷酸酶活性。

棉株N、P、K、Na的測定：采集成熟期棉株，粉碎、消化，凱氏定氮法測定植株N含量；釩鉬黃比色法測P含量；火焰光度計法測K和Na含量。

棉花產量測定及肥料利用率的計算：收獲期每小區隨機選取一行，測單株成鈴數及鈴重，并將所有棉絮收集稱重，計算衣分率；肥料農學利用率(kg/kg)=(施肥區籽棉產量-不施肥區籽棉產量)/施肥量；偏生產力(kg/kg)=施肥后籽棉產量/肥料投入量。

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel和SPSS 19.0等軟件進行數據處理及統計分析。

2 結果與分析

2.1 優化施肥對棉花產量及其構成因素的影響

由表2可知，施肥顯著提高棉花的單株成鈴數、鈴重和衣分率，基本以T3處理最高，而T2和T1之間差異不顯著。籽棉產量以T3處理最高，其次為T2處理，分別比T1處理高7.52%和2.23%。可見，減少肥料用量的優化施肥處理籽棉產量能達到甚至超過傳統施肥方式，配合有機肥施用，效果更明顯。

表2 施肥對棉花產量及其構成因素的影響

注：同列數據在0.05水平處差異顯著。表3-7同。

Note: Values of same column are significantly different at the 0.05 probability level.The same as Tab.3-7.

2.2 優化施肥對鹽堿地土壤鹽分和主要鹽基離子的影響

2.2.1 優化施肥對鹽堿地土壤鹽分的影響 由圖1可知，各處理鹽分隨生育期推進呈現先降低后升高的趨勢。盛花期之前，由于降雨淋溶和蒸發作用等，鹽分波動變化，總體呈下降趨勢，可能是這一段時期是雨季多發季節，降雨量大于蒸發量，一定程度上能達到洗鹽效果。盛花期之后，隨著降雨量減少，蒸發作用相對提高，鹽分含量逐步升高。施肥各處理與T0之間鹽分含量差異不明顯，甚至高于T0處理。說明鹽分主要受本地區的氣候及海水的滲透影響，施肥對濱海鹽漬土中的全鹽量影響較小，而且還可能因為施入的化肥等增加了土壤鹽分。

圖1 施肥對土壤鹽分含量的影響Fig 1 Effect of fertilization on salinity content of soil

表3 施肥對盛花期土壤主要鹽基離子的影響Tab.3 The influence of fertilization on main saline ions of soil in peak flower stage

2.3 優化施肥對土壤微生物量和酶活性的影響

2.3.1 優化施肥對土壤微生物量的影響 微生物量C、N、P含量是反映土壤微生物活性的重要指標。表4中可以看出，施肥能顯著提高土壤微生物量，這可能是由于施肥加入了微生物生命活動所需要的物質，進而促進了微生物的生長。各施肥處理中以T3處理微生物量最高，顯著高于T1和T2處理，微生物量C、N、P分別比T1處理高9.8%～10.4%，9.1%～15.0%，6.9%～9.1%。可能原因是有機肥是全量肥料，有充足的能源物質，而且能改善土壤物理結構，通氣性較好更有利于微生物的生長。

2.3.2 優化施肥對土壤酶活性的影響 脲酶活性的高低在一定程度上反映了土壤的供N水平，堿性磷酸酶活性可作為反映土壤磷素有效性水平的一項生物指標[19]。由表5可知，施肥處理脲酶和堿性磷酸酶活性基本上高于T0處理，以T3處理最高， T3處理脲酶和堿性磷酸酶活性分別比T1和T2處理高7.8%～17.0%和5.0%～13.3%。這說明施用有機肥能有效促進土壤N素和P素的轉化，從而提高N、P的有效性。

表4 施肥對盛花、盛鈴期土壤微生物量的影響Tab.4 The influence of fertilization on microbial biomass of soil in peak flower and boll stage mg/kg

表5 施肥對土壤脲酶和堿性磷酸酶活性的影響Tab.5 The influence of fertilization on the activity of urase and alkaline phosphatase of soil mg/(g·d)

2.4 優化施肥對土壤養分和棉花養分積累的影響

2.4.2 優化施肥對成熟期棉花養分積累的影響 養分積累是作物獲得高產的重要保證。由表6可以看出，棉花N、P、K積累量以T3處理最高，其次為T2處理。其中以P為例， T3、T2處理積累量分別比T1處理高11.7%和4.8%，減量施用P肥的情況下P素積累量反而高，這說明合理施肥能有效促進棉花對養分的吸收。棉花生育后期，土壤含鹽量升高，Na+隨之升高，當Na+含量過高時會抑制棉花對K+的吸收，而K素的吸收高峰是在盛花期，這容易造成棉花K缺乏，早衰加劇。T3和T2處理能有效促進棉花K+積累、減少Na+的攝入量，這可能和1/2 K肥后移的優化施肥模式能保證土壤后期充足的K素供應有關，進一步說明充足的養分供應是鹽堿地棉花減緩鹽害獲得高產的關鍵。

2.5 施肥對肥料利用率的影響

由表7可以看出，N、P、K農學利用率和偏生產力皆以T3處理最高，其次為T2處理。與農民傳統施肥相比，T3和T2處理N肥農學利用率分別提高1.34，0.68 kg/kg，P肥農學利用率分別提高4.30，2.64 kg/kg，K肥農學利用率分別提高2.45，1.21 kg/kg，說明有機肥的施用能顯著提高N、P、K農學利用率和偏生產力。

圖2 施肥對土壤速效養分含量的影響Fig.2 Effect of fertilization on available nutrients of soil

表6 施肥對棉花養分積累的影響Fig.6 Effect of fertilization on nutrient accumulation of cotton.

表7 施肥對肥料利用率的影響Tab.7 Effect of utilization rate of fertilizer by fertilization kg/kg

3 討論與結論

3.1 優化施肥與土壤供肥能力

3.2 有機肥對濱海鹽漬土土壤生物化學性質的影響

本試驗結果表明，優化施肥及優化施肥+有機肥處理皆能提升濱海鹽漬土土壤肥力及促進棉花對養分的吸收積累，有效減緩了鹽害，從而促進棉花的正常生長，籽棉產量達到甚至超過傳統施肥處理。因此，濱海鹽漬土植棉推薦采用在減量施用化肥的條件下蕾期花期追施適量N、K肥的優化施肥模式，并配合施用一定量有機肥。