施氮量對油后直播棉花產量和氮肥利用率的影響

劉芳，李飛，王文龍，羅安紅

（1.湖南應用技術學院農林科技學院，湖南 常德415000；2.湖南省棉花科學研究所，湖南 常德415101）

作物施用氮肥一直是農業(yè)領域研究的熱點[1-2]。合理施用氮肥不僅能提高農產品的產量，還能提升農產品的品質[3]。近年來，受農村年輕勞動力大量轉移及勞動力價格上漲的影響，植棉收益大幅度降低。為追求高產，棉農在棉花生產中大量施用氮肥，但由于氮肥施用的不合理、不科學，致使肥料利用率低下、造成化肥資源浪費，進而引起棉田生態(tài)壞境的惡化，導致土壤肥力下降[4-6]。 本研究主要針對不同施氮量對直播棉產量及肥料利用進行研究，摸清氮肥的最佳施用量，為實現(xiàn)棉田化學肥料減施增效提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地情況

試驗設在常德市湖南應用技術學院科研基地4 號地（湖南省常德市），于2015—2016年連續(xù)2年定位。試驗田前茬為油菜，土壤為河潮土，土壤耕層(0～20 cm)初始肥力為有機質含量13.24 g·kg—1、堿解氮164.3 mg·kg—1、有效磷14.08 mg·kg—1、速效鉀189.2 mg·kg—1、pH 7.3。

1.2 試驗設計

試驗設棉花施氮量分別為0，75，150，225，300 kg·hm—2，分別用N0、N1、N2、N3、N4 表示，各處理氮肥按30%基肥與70%花鈴肥分次施入，其中基肥于播種時施入，花鈴肥于花鈴期追施。 小區(qū)面積45.6 m2，隨機區(qū)組排布，3 次重復，田間管理按簡化栽培要求進行。

供試棉花品種為中棉所60，種植方式為直播，5月14日播種，種植密度為每公頃60 000 株。

1.3 測定內容與方法

1.3.1產量構成因素調查。每個小區(qū)標記長勢均勻且連續(xù)的棉花l0 株，記錄成鈴數(shù)，收花并稱重，計算鈴重和衣分；分小區(qū)收花計產。

1.3.2植株養(yǎng)分檢測。棉花吐絮后，每個小區(qū)取長勢均勻一致的棉株2 株，按器官分為主莖、果枝、真葉、 棉鈴和根系等，105 ℃殺青30 min 后，80 ℃烘至恒重，進行植株全氮含量檢測。

1.3.3相關參數(shù)與計算方法。氮肥偏生產力＝施氮區(qū)產量/氮肥用量；

氮肥農學利用率＝（施氮區(qū)產量—不施氮區(qū)產量）/氮肥用量；

施氮效益增加量＝施氮區(qū)產值—不施氮區(qū)產值—施氮區(qū)氮肥費用；

施氮增值效應＝各處理施氮效益增加量/ 氮肥用量；

氮肥（表觀）利用率＝（施氮區(qū)植株氮素吸收量—不施氮區(qū)植株氮素吸收量）/ 氮肥用量×100%[7]；

1.4 數(shù)據(jù)分析

應用DPS 14.50 對數(shù)據(jù)進行模型構建與方差分析。

2 結果與分析

2.1 施氮量對棉花產量及其構成因素的影響

由表1 可見，隨著施氮量的增大，單株成鈴數(shù)呈先增多后減少趨勢；其中N4 處理單株成鈴數(shù)最多（每株14.2 個），N0 最低（每株10.0 個），兩處理間差異顯著；鈴重、衣分隨著施氮量的增加變化不大，各處理間均差異不顯著。

籽棉產量隨著施氮量的增大，呈先升高后下降的變化，以N3 處理最高，為3 601.3 kg·hm—2，與N2、N4 差異不顯著，但顯著高于N0、N1。

表1 不同處理間產量性狀表現(xiàn)

2.2 棉花最高產量和經濟最佳施氮量

以不同處理的施氮量為自變量，籽棉平均產量為依變量，擬合氮肥效應方程：y＝b0＋b1x＋b2x2＋b3x3。 邊際產量（增加單位氮肥量所增加的產量，即dy/dx＝b1＋2b2x＋3b3x2）為零時，產量最高，此時的施氮量即為最高產量施氮量；邊際產量等于氮肥與籽棉的價格（P）比（即dy/dx＝Px/Py）時，單位面積的施肥收益最大，此時的施肥量即為收益最佳施氮量；將最高產量和收益最佳施氮量分別帶入方程即可求出相應的最高產量和收益最佳產量[8]。

應用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(14.50 版)進行試驗數(shù)據(jù)處理并擬合出氮肥效應方程：y＝2 812.99＋5.65x—0.007 9x2—0.000 013x3（R2＝0.990 2）。 計算出棉花產量最高施氮量和相應的產量分別為228.2 kg·hm—2和3 535.2 kg·hm—2，每公頃收益18 222.9元； 最佳施氮量和相應的產量為206.8 kg·hm—2和3 527.7 kg·hm—2，每公頃收益為18 263.7 元。 其中純氮按2015年湖南省市場平均售價3.8 元·kg—1，2015年湖南籽棉平均收購價格每千克為5.4 元。

2.3 施氮量對棉花產值與效益增加量的影響

表2 顯示，隨著氮肥用量的增加，籽棉產值和氮肥效益增加量均表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢，并且均在N3（施氮225 kg·hm—2）條件下達到最大值，其中籽棉產值為每公頃19 447.1 元，氮肥效益為每公頃增加3 364.1 元； 氮肥增值效應隨著施氮量的增加呈現(xiàn)下降的趨勢，在N1 （施氮75 kg·hm—2）條件下最大，為每千克20.9 元，N4（施氮300 kg·hm—2）條件下最小，為每千克7.6 元，且兩處理間差異顯著。

表2 施氮量對棉花產值和效益增加量的影響

2.4 施氮量對棉花氮肥利用率的影響

從表3 可以看出，隨著施氮量的增加，植株氮吸收量均表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢，在N4（施氮300 kg·hm—2） 處理下達到最大值，為每株2.16 g，且與N0、N1 兩處理差異顯著；氮肥表觀利用率、偏生產力、農學利用率隨施氮量的增加而降低，在N1（施氮75 kg·hm—2）條件下達到最高，且N1 與N4 均差異顯著。

表3 施氮量對棉花氮肥利用率的影響

3 結論與討論

研究表明[9-13]，隨著施氮量的增加，氮肥利用率、偏生產力和農學利用率均會下降，但是適宜施氮能提高棉花單株成鈴數(shù)和籽棉產量，增加植棉收益。

本試驗中，在一定范圍內，棉花單株成鈴數(shù)、籽棉產量與收益均隨著氮肥用量的增加有所提高；而氮肥的增值效應、表觀利用率、偏生產力、農學利用率均隨施氮量的增加而降低，這與張允昔等的研究結果[8]表現(xiàn)一致。

本研究得出，常德棉區(qū)棉花最高產量施純氮量為228.2 kg·hm—2，經濟最佳施純氮量為206.8 kg·hm—2；這兩個施氮量與李飛等[14]在洞庭湖棉區(qū)棉花配方施肥優(yōu)化試驗初探中提出的推薦氮肥用量210 kg·hm—2基本相當。結合棉花的需肥規(guī)律、綜合收益以及綠色植棉主題，因此建議施氮210～220 kg·hm—2。