控失尿素施用量及不同配比對棉花產量與氮肥利用的影響

馬騰飛，李青軍，張 炎，哈麗哈什·依巴提，張鵬忠，姜婷婷

(1.國家棉花工程技術研究中心，烏魯木齊 830091；2.新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所/農業部荒漠綠洲作物生理生態與耕作重點實驗室，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】我國氮肥施用量占全球氮肥用量的30%，氮肥平均利用率僅為30%～35%[1]，遠低于世界平均水平，導致氮素大量損失，既浪費了資源又增加了污染環境的風險[2]。合理施氮可以顯著提高棉花的產量[3]及地上部分的吸氮量[4]，隨氮肥投入的增加氮肥利用率降低，氮肥對棉花產量的貢獻率在施氮量達到 300 kg/hm2后隨施氮量的增加而降低[5]，因此，能夠控制養分流失、提高化肥利用率的新型控失肥料的研究與生產具有重大的現實意義[6]?！厩叭搜芯窟M展】控失肥不同于添加脲酶抑制劑或包裹包膜的緩/控釋型化肥，控失肥是通過添加控失劑復合材料對肥料進行改性，養分釋放靠植物根系伸展到由控失劑形成的網狀結構吸收，持續供給養分，作物隨需隨取?？厥蛩刈骰适┯?，可以使氮肥利用率提高[7]，在旱地農業及普通畦灌、溝灌條件下優勢顯著?！颈狙芯壳腥朦c】膜下滴灌棉田控失尿素與普通尿素不同配比施用對棉花產量和氮肥利用率的影響鮮有報道。研究控失尿素、普通尿素不同配比對棉花生長發育、氮素吸收及產量的影響?！緮M解決的關鍵問題】研究通過大田小區施肥試驗，研究不同基施控失尿素與普通尿素比例配施對滴灌棉花干物質積累、養分吸收、產量及氮肥利用率的影響，以期為滴灌條件下棉花施用控失尿素提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2017年在新疆昌吉市佳弘農場，地理坐標為E82°17′30″，N44°10′59″，年降雨量280 mm，年均無霜期170 d，年均10℃積溫3 300℃·d。棉花供試品種為新陸早48號，一膜6行種植，行距配置(10+66 )cm，株距10 cm，小區面積54 m2。4月26日播種，5月3日出苗，生育期灌溉10次，總灌水量3 900 m3/hm2。土壤為灰漠土，播前土壤養分狀況。表1

表1 0～20 cm供試土壤的養分狀況
Table 1 The nutrient properties of soil in 0-20 cm depth

pH值OM(g/kg)NO3--N(mg/kg)P(mg/kg)K(mg/kg)Zn(mg/kg)8.078.7321.411.62060.84

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗在相同磷鉀及微肥(P2O5120 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2)的基礎上，試驗設8個處理，即：(1)CK：不施氮肥；(2)常規尿素：施N 225 kg/hm2；(3)等氮量控失尿素：施N 225 kg/hm2；(4)控失尿素減量20%：施N 180 kg/hm2；(5)控失尿素減量30%：施N 157.5 kg/hm2；(6)控失尿素與常規尿素7∶3配比：施N 225 kg/hm2；(7)控失尿素與常規尿素5∶5配比：施N 225 kg/hm2；(8)控失尿素與常規尿素3∶7配比：施N 225 kg/hm2。

處理2的30%氮肥作基肥，70%氮肥用于追肥，分4次在棉花蕾期(6月13日)、花期(6月27日)、花鈴期(7月18日)、盛鈴期(7月30日)隨水滴施；其它處理的控失尿素全部作為底肥基施，常規尿素分4次隨水滴施(同處理2)。磷肥用三料磷肥(P2O546%)、鉀肥用氯化鉀(K2O 60%)，磷、鉀肥全部基施。常規尿素、控失尿素由心連心化肥有限公司提供。

1.2.2 測定指標

干物質和養分：在成熟期(9月23日)采取棉花樣品，將采集的植株按不同器官(莖、葉、殼、纖維、種子)分開，烘干、稱重、粉碎，分析植株不同部位N養分含量。

棉花產量：棉花成熟期各小區調查面積2.4×2=4.8 m2的棉花株數、鈴數，并采收各部位棉桃100朵測單鈴重，采用Excel和SPSS18.0進行統計分析。

養分積累量(kg/hm2)=株數(株/hm2)×單株干物質重(kg)×養分濃度(%)。

養分利用率(%)=(施肥區養分吸收量-缺肥區吸收量)×100 /施肥量。

農學效率(kg/kg)=(施肥區棉花產量-缺肥區棉花產量)/ 施肥量。

2 結果與分析

2.1 氮肥對棉花干物質累積與分配的影響

研究表明，棉花各部位干物質處理間差異顯著。棉花的葉干物質以控失與常規尿素7∶3配比處理最大，為2 025 kg/hm2，顯著大于除控失尿素處理外的其它處理；控失尿素減量20%處理的葉干物質與常規尿素沒有顯著差異，但顯著大于控失尿素減量30%、CK處理。棉花的莖干物質以控失與常規尿素7∶3配比處理最大，為2 481 kg/hm2，顯著大于常規尿素、控失與常規尿素3∶7配比處理，與控失尿素、控失與常規尿素5∶5配比處理沒有顯著差異；控失尿素減量20%處理的莖干物質與常規尿素沒有顯著差異，但顯著大于控失尿素減量30%、CK處理。等氮量處理間的殼干物質沒有顯著差異。各處理的棉花纖維干物質與殼干物質具有相同的趨勢。各施氮處理的棉花籽干物質都沒有顯著差異。

棉花的總干物質以控失與常規尿素7∶3配比處理最大，為12 986 kg/hm2，顯著大于控失與常規尿素3∶7配比處理；常規尿素、控失尿素減量20%、控失尿素減量30%處理的總干物質沒有顯著差異，但常規尿素、控失尿素減量20%處理都顯著大于CK處理，而控失尿素減量30%與CK處理沒有顯著差異。表2

表2 棉花干物質累積與分配

Table 2 Dry matter accumulation and distribution of cotton(kg/hm2)

注: 表格中同一列有相同字母表示處理間差異未達到顯著性水平 (P<0.05) ，下同

Note :The same letters following the data in the same column mean insignificant difference atP<0.05，The same as below

2.2 氮肥對棉花產量的影響

研究表明，各處理棉花的株數沒有顯著差異。CK和控失尿素的單株鈴數最小，顯著小于控失與常規尿素5∶5配比、控失與常規尿素3∶7配比、控失尿素減量20%處理，而其它處理間差異不顯著。棉花的單鈴重以控失與常規尿素7∶3配比處理最大，為6.58 g，顯著大于控失尿素、控失與常規尿素5∶5配比、控失與常規尿素3∶7配比、常規尿素處理；常規尿素處理與控失尿素減量20%處理的單鈴重沒有顯著差異，但都顯著大于控失尿素減量30%、CK處理。

施用氮肥顯著增加了棉花產量，比CK增產22.65%～40.24%，與常規尿素相比，控失尿素、控失與常規尿素7∶3配比、控失與常規尿素5∶5配比處理都顯著增加了棉花產量，增產率9.22%～14.34%，其中控失與常規尿素7∶3配比增產效果最好，顯著好于其他處理，而控失與常規尿素3∶7配比與常規尿素處理效果相當；控失尿素減量20%與常規尿素處理的產量差異不顯著，而控失尿素減量30%處理顯著低于常規尿素處理，產量降低了5.85%。表3

2.3 氮肥對棉花養分吸收與分配的影響

研究表明，棉花各部位N素吸收量處理間差異顯著。棉花的葉N素吸收量以控失與常規尿素7∶3配比處理最大，為32.00 kg/hm2，顯著大于控失尿素、常規尿素、控失與常規尿素3∶7配比處理；常規尿素處理與控失尿素減量20%處理的葉N素吸收量沒有顯著差異，但都顯著大于控失尿素減量30%、CK處理。棉花的莖N素吸收量以控失與常規尿素7∶3配比處理最大，為37.40 kg/hm2，顯著大于常規尿素、控失與常規尿素3∶7配比處理；而常規尿素、控失尿素減量20%、控失尿素減量30%處理的莖N素吸收量沒有顯著差異，但都顯著大于CK處理。棉花的殼N素吸收量與棉花莖具有相同的趨勢。等氮量條件下，常規尿素處理的纖維N素吸收量顯著小于其它處理；常規尿素、控失尿素減量20%、控失尿素減量30%處理間沒有顯著差異，但均顯著大于CK處理?？厥c常規尿素7∶3配比、控失與常規尿素5∶5配比處理的籽N素吸收量顯著大于常規尿素處理；常規尿素處理與控失尿素減量20%處理的籽N素吸收量沒有顯著差異，但都顯著大于控失尿素減量30%、CK處理。

控失與常規尿素7∶3配比處理的總N素吸收量為244.26 kg/hm2，顯著大于控失尿素、控失與常規尿素5∶5配比、控失與常規尿素3∶7配比、常規尿素處理，而與控失尿素、控失與常規尿素5∶5配比處理都顯著大于常規尿素、控失與常規尿素3∶7配比處理；常規尿素處理與控失尿素減量20%處理的總N素吸收量沒有顯著差異，但都顯著大于控失尿素減量20%、CK處理。表4

表3 棉花產量與產量構成因子
Table 3 Yield and composition factor of cotton

處理Treatment株數Plant density(株/hm2)單株鈴數Boll number per plant單鈴重Boll mass(g)產量Yield(kg/hm2)比CK增產Than CK To increase production(%)比常規尿素增產Than common urea To increase production(%)CK115 278a6.07b4.81e3 365e--常規尿素Urea117 361a6.21ab5.67c4 127c22.65-控失尿素Loss-control urea120 139a6.08b6.24b4 555b35.3610.36控失尿素減量20%80% Loss-control urea112 500a6.35a5.81c4 143c23.130.39控失尿素減量30%70% Loss-control urea115 278a6.22ab5.43d3 886d15.48-5.85控失與常規尿素7∶3Loss-control urea/ Urea 7∶3115 972a6.18ab6.58a4 719a40.2414.34控失與常規尿素5∶5Loss-control urea/ Urea 5∶5113 889a6.36a6.22b4 507b33.969.22控失與常規尿素3∶7Loss-control urea/ Urea 3∶7115 278a6.34a5.75c4 194c24.651.63

表4 棉花N素吸收與分配

Table 4 Nitrogen uptake and distribution of cotton(kg/hm2)

2.4 棉花氮肥利用效率

研究表明，控失與常規尿素7∶3配比、控失尿素、控失與常規尿素5∶5配比、控失與常規尿素3∶7配比處理的農學效率介于3.69～6.02 kg/kg，都大于常規尿素處理的3.39 kg/kg，其中控失與常規尿素7∶3配比處理最大，其次是控失尿素處理，為5.29 kg/kg，而控失與常規尿素3∶7配比處理略大于常規尿素處理；控失尿素減量20%處理的農學效率大于常規尿素處理，而控失尿素減量30%處理小于常規尿素處理?？厥c常規尿素7∶3配比、控失尿素、控失與常規尿素5∶5配比處理都比常規尿素處理都提高了棉花的氮肥利用率，增加了6.85～10.20個百分點。等氮量條件下，控失與常規尿素7∶3配比處理的氮肥利用率最高，比常規尿素分別增加了10.20個百分點，而控失與常規尿素3∶7配比處理的氮肥利用率與常規尿素處理相差不大。而控失尿素減量20%處理的氮肥利用率比常規尿素增加了11.26個百分點。表5

表5 氮肥利用效率
Table 5 Fertilizer nitrogen use efficiency

處理Treatment農學效率The efficiency of agriculture (kg/kg)N利用率Fertilizer nitrogen use efficiency (%)比常規尿素增加百分點Common urea To increase productionCK3.39 43.54-常規尿素 Urea5.29 50.657.11控失尿素 Loss-control urea4.32 54.811.26控失尿素減量20% 80% Loss-control urea3.31 55.612.06控失尿素減量30% 70% Loss-control urea6.02 53.7410.20控失與常規尿素7∶3 Loss-control urea/ Urea 7∶35.08 50.46.85控失與常規尿素5∶5 Loss-control urea/ Urea 5∶53.69 45.431.89

3 討 論

目前我國農業生產上應用的穩定性肥料主要有控失肥料和控釋肥料，二者都通過添加助劑減少養分流失，減緩養分釋放速率，提高肥料利用率。但是控失肥重點解決肥料養分遷移問題，控失劑由改性后多種微納米多孔天然礦物材料、生物發酵制品環脂肽及復合氨基酸、高端有機材料等精準復配而成，屬無溶劑型化肥養分載體材料。添加助劑溶解后形成的網狀結構能“網捕”或“定植”養分分子在植株根系周圍，養分釋放靠植物根系伸展到由控失劑形成的網狀結構吸收，達到控制養分遷移、流失目的，未被作物吸收養分可供下季作物繼續利用。而控釋肥重點解決養分釋放速率問題，控釋劑有硫磺、樹脂、脲甲醛、聚天門冬氨酸、脲酶抑制劑、硝化抑制劑等助劑。添加助劑在肥料顆粒外形成包膜，養分經包膜溶解或通過包膜空隙釋放，達到減緩養分釋放速率目的。

關于控釋氮肥對棉花產量影響的研究已有較多報道[8-10]，李伶俐等[8]研究表明，等氮條件下，控釋氮肥提高了棉花單株結鈴數和單鈴重，籽棉顯著增產10.3%；而孫強生等[10]報道，控釋肥在各施肥水平上與普通復合肥相比，雖棉鈴數變化不顯著，但土施用 0.2、0.4 g/kg純氮時，包膜控釋肥比普通復合肥具有顯著的增產作用。李青軍等[11]研究表明，與常規施肥相比，常規施肥配施 NAM 處理均能夠顯著提高棉花干物質量，增加單株鈴數，皮棉產量增9.62%～10.2%，氮肥利用率提高9.76%～10.52%。與控釋氮肥相比，控失尿素對作物的影響研究較少，主要集中在小麥和玉米上[12,13]，但控失肥尿素對棉花產量和氮素吸收率影響的研究鮮有報道。試驗研究結果表明，與常規尿素相比，控失與常規尿素7∶3配比能顯著增加棉花干物質量和單鈴重，提高棉花產量，增產14.34%，但控失尿素減量20%處理與常規尿素處理的棉花干物質與產量大體相同，控失尿素減量30%處理顯著低于常規尿素處理，產量降低了5.85%；與常規尿素相比，控失與常規尿素7∶3配比能顯著增加棉花N素吸收量，提高棉花氮肥利用率，利用率增加了10.2百分點，但控失尿素減量20%處理與常規尿素處理的棉花N素吸收量大體相同，但大幅度提高了氮肥利用率，增加了11.26百分點。因此，控失尿素替代常規尿素或與常規尿素配合施用均能顯著提高膜下滴灌棉田氮肥利用率，但以控失尿素與常規尿素比為7∶3配合施用效果最好。

而文祥朋等[14]研究表明，與常規尿素相比，控失尿素常量或與常規尿素配施均可顯著增加水稻產量，且控失尿素與常規尿素以1∶3質量比配合施用效果最好。前人研究結果一致表明，控失尿素可以提高棉花產量和肥料利用率，但不同作物，不同種植模式下，控失尿素與常規尿素不同配比施用效果不同，其原因有待進一步探討。

4 結 論

4.1 與常規尿素相比，控失與常規尿素7∶3配比(施肥量說清楚下面一樣)能顯著增加棉花干物質量，提高棉花產量，增產14.34%。

4.2 控失尿素減量20%處理與常規尿素處理的棉花干物質與產量大體相同，控失尿素減量30%處理顯著低于常規尿素處理，產量降低了5.85%。

4.3 與常規尿素相比，控失與常規尿素7∶3配比能顯著增加棉花N素吸收量，提高棉花氮肥利用率，利用率增加了10.20個百分點。

4.4 控失尿素減量20%處理與常規尿素處理的棉花N素吸收量大體相同，但大幅度提高了氮肥利用率，利用率增加了11.26個百分點。