有機無機復混液體肥對棉花農藝性狀及產量的影響

王小武，古麗努爾·艾合買提，王志方，楊新平，代金平，張慧濤，謝玉清，陳 競，馮 蕾

(新疆農業科學院微生物應用研究所/新疆特殊環境微生物重點實驗室，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】化肥作為農作物主要生產資料，過量、不合理使用是導致農業面源污染、土壤質量下降的重要因素[1-2]，有悖于農業可持續發展理念[2]。減輕農業、環境的面源污染，根據當地土壤肥力，結合農作物不同生長階段的需肥特性進行科學施肥，推進以綠色生態為導向可持續發展農業[1，3-4]。【前人研究進展】在減施一定量化肥的基礎上配施適量比例有機肥可以提高農作物產量[5-7]，也有研究認為，有機肥-無機肥替代對農作物影響程度因減施(替代)率、土壤肥力及質地、氣候、管理等因素不同而差異顯著[6]。合理施氮或氮素利用率提高對作物正常生長起著重要作用。【本研究切入點】新疆是中國最大的商品棉生產基地，棉花產量約占全國總產的83.8%[8]。而氮素作為農作物生長的重要元素[9]，氮肥不合理的施用會導致棉花蕾鈴脫落、產量和品質降低等問題[10-13]。研究有機無機復混液體肥對棉花農藝性狀及產量的影響。【擬解決的關鍵問題】以棉花為研究對象，研究有機無機復混液態肥對土壤養分、棉花農藝性狀和產量的影響，為新疆灌溉棉區化肥減施提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2019年在新疆農業科學院安寧區試驗場、奎屯130團、精河縣等棉作區開展試驗，從棉花播種(4月22～28日)到最后一次收獲(10月24～29日)。試驗地前茬作物均為棉花，試驗土壤肥力。

新疆農業科學院安寧渠試驗場、奎屯130團和精河縣土壤有機質含量分別為16.85、21.76和19.3 g/kg；堿解氮含量分別為65.1、74.3和84.5 mg/kg；速效磷含量分別為19.1、17.32和16.45 mg/kg；速效鉀含量分別為282.3、354.2和417.5 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

共計9個小區，小區面積30 m2。棉花各生育期施肥隨水滴灌，共計8次，根據棉花的需肥規律，采取少量多次的原則，苗期施入 1 次，蕾期施肥 2 次， 花鈴初期施肥 2 次，盛鈴期施肥 3 次，吐絮期不施肥，將肥料完全溶解于肥料罐中，通過水肥一體化裝置施入，施肥前 45 min滴水，停水前 30 min 結束；各處理磷肥、鉀肥不足部分由過磷酸鈣(P2O5=12%)補充。各處理重復3次，隨機區組排列。供試棉花品種均為新陸早49號。4月22～28日播種，播種后3 d滴出苗水，其他管理按當地高產田管理方式進行。

供試肥料：有機無機復混液體肥(N-P2O5-K2O=15%-3%-4%)，有機質≥20%，由新疆農業科學院微生物應用研究所研發，新疆萬康誠一肥業有限公司提供(生產)，其總養分含量為22%。尿素(含 N46%)，重過磷酸鈣(含 P2O546%)硫酸鉀(含K2O 50%)，均由新疆心連心能源化工有限公司提供。

1.2.2 測定指標1.2.2.1 土壤養分

于棉花關鍵生育期(盛蕾期、盛鈴期和吐絮期)，利用土鉆采集0～20 cm土層土樣，每個小區隨機采集6個點進行混勻，過40目網篩，揀去殘留的地膜、秸稈及石塊等，在4℃保存，用于測土壤養分。列出具體測試指標及方法[14]。表1

1.2.2.2 棉花農藝性狀及干物質

在棉花4葉期(出苗后23～25 d)，開始進行定點定株調查，每隔5 d測定1次棉花株高直至恒定，收獲前1 d調查棉株的果枝始節及始節高度；在棉花盛蕾期(出苗后51 d)、開花期(出苗后60 d)盛花期(出苗后72 d)、盛鈴前期(出苗后84 d)、盛鈴后期(出苗后96 d)及吐絮期(出苗后118 d)等關鍵性生育期，每小區選取長勢均勻具有代表性棉株10株，將植株分成莖、葉、蕾(鈴)，裝袋后帶回實驗室，105℃殺青30 min后80℃烘干至恒重，稱干物質質量。

表1 土壤測試指標(新疆，2019)Table 1 Soil testing indicators (Xinjiang, 2019)

1.2.2.3 產量及構成因素

收獲期，每小區選取長勢均勻具有代表性的區域定3個樣點，每樣點面積2.0 m×3.0 m，調查樣點全部株數和鈴數，折算出單株結鈴數和單位面積總鈴數，每樣點選取長勢一致的棉花5株，收取全部棉鈴分開裝袋，稱重、測定鈴重，統計實收籽棉產量。

1.3 數據處理

采用Microsoft Office2010和SPSS20.0整理并分析處理數據，用最小顯著差異法(LSD)檢驗平均數(P<0.05)，用Microsoft Office2010作圖。

2 結果與分析

2.1 棉花株高變化

研究表明，隨著生育期的推進，棉花株高呈不斷增加趨勢。出苗25和30 d后， CF、T及 CK 等處理間株高無顯著差異性。35 d以后新疆農業科學院安寧渠試驗場、奎屯130團和精河縣等試驗區CF、T及 CK處理，棉花株高表現為 CF>T>CK。棉花出苗后，前50～55 d 棉花正值盛蕾期，在新疆農業科學院安寧渠試驗場試驗區(CF、T、CK)棉花株高累計生長量分別為：57.6 cm±4.33 cm、55.8 cm±4.12 cm和48.2 cm±3.38 cm；奎屯130團試驗區(CF、T、CK)依次為54.4 cm±5.31cm、53.3 cm±4.82 cm和42.4 cm±3.88 cm；， 精河縣試驗區(CF、T、CK)依次為59.4 cm±6.62 cm、56.3 cm±5.33 cm和46.4 cm±4.96 cm。與當地習慣施肥(CF)相比，T處理下株高變化差異性不顯著，但與不施氮肥處理(CK)呈顯著性差異。圖1

注：圖中a、b、c依次為新疆農業科學院安寧渠試驗場、奎屯130團、精河縣，下同
Note: In the figure, a, b, and c are EFXAAS, KT130, and JHC, respectively，The same below．
圖1 不同施肥條件下棉花株高變化(新疆，2019)
Fig. 1 Cotton plant height changes under different fertilization conditions (Xinjiang, 2019)

2.2 干物質變化

研究表明，隨著生育期的推進，不同肥料處理下的棉花干物質積累量呈不斷增加趨勢。生育前期，CF、T1處理與T2～T3以及CK等處理間的干物質積累量差異較小；生育后期，CF、T1處理與T2～T3以及CK等處理間的干物質積累量差異較大。CF、T1處理出苗后51～72 d干物質累計率高于T2～T3以及CK等處理；出苗后72～84 d的干物質累計率低于T2～T3以及CK等處理；出苗后84 d，T2～T3以及CK等處理的干物質累計速率呈不同程度的變小。圖2

2.3 產量及其構成因素

研究表明，不同地區、不同施肥處理下棉花農藝性狀、產量和品質結果表明，施肥各個處理較CK能顯著提高棉花單株鈴數、鈴重和籽棉產量。與CK相比，CF和T處理下，單株鈴數、鈴重和籽棉產量均顯著提高，而衣分和馬克隆值差異不顯著，表明施肥對棉花長勢、棉花成鈴率和產量構成具有重要的促進作用，而對品質影響差異不顯著。各處理單株鈴數、鈴重、籽棉產量基本表現為CF>T>CK，而CF和T處理間差異不顯著，較常規化學肥料，有機無機復混液體肥可以滿足棉花生長，主要是由于有機無機復混液體肥增加了大量的有益微生物和有機質，提高了肥料利用率。表2

圖2 不同施肥條件下棉花干物質積累量變化(新疆，2019)
Fig.2 Changes in cotton dry matter accumulation under different fertilization conditions (Xinjiang, 2019)

表2 不同施肥條件下棉花產量及其構成因素(新疆，2019)
Table 2 Cotton yield and its constituent factors under different fertilization conditions (Xinjiang, 2019)

地區Region處理Treatment單株鈴數Bullnumber鈴重Bullweight(g)籽棉產量Seedyield(kg/hm2)衣分Lintpercent(%)馬克隆值Micronaire新疆農業科學院安寧渠試驗場ExperimentalFieldofAnningDistrictXinjiangAcademyofAgriculturalSciencesCF7.5±0.5a6.4±0.3a5992.5±56.4a43.5±0.5a4.8±0.1aT7.3±0.6a6.1±0.7a5893.8±78.7a44.2±0.4a4.7±0.3aCK5.5±0.3b4.3±0.4b3101.2±89.3b43.1±0.7a4.8±0.2a奎屯130團KuitunBoRegimentCF8.2±0.6a7.2±0.4a6086.3±78.3a43.8±0.5a4.8±0.1aT7.9±0.4a7.4±0.5a6122.5±66.4a43.5±0.6a4.9±0.2aCK5.7±0.3b4.5±0.2b3202.4±84.5b43.2±0.4a4.8±0.1a精河縣JingheCountyCF7.3±0.4a6.3±0.4a5987.3±101.1a43.4±0.7a4.8±0.2aT7.01±0.6a5.9±0.5a5802.4±89.2a42.9±0.5a4.9±0.3aCK5.2±0.3b4.0±0.3b3002.5±87.4b43.1±0.5a4.8±0.2a

注: 同列不同字母表示0.05水平時差異顯著；下同
Note: Values followed by different small letters in the same column mean significantly different atP= 0.05; The same below

2.4 棉花關鍵生育期內土壤養分動態

研究表明，常規施肥(CF)、施入有機無機液體肥(T)和不施肥(CK)等處理下棉田土壤有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀差異顯著(P<0.05)。在有機質方面：隨著棉花生育期的推進，新疆農業科學院安寧渠試驗場、奎屯130團和精河縣等試驗區CF和CK處理土壤有機質均呈下降趨勢，而T處理保持平衡或略有升高，且T處理與CF、CK間差異顯著，而 CF與CK間無顯著差異性，但CF處理的土壤有機質含量高于CK。在堿解氮、速效磷和速效鉀方面：與CK相比，施肥均能顯著提高土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量，以CF處理，在棉花盛蕾期、盛鈴期(花鈴盛期)及吐絮期，土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量均最高；CF與T差異不顯著，但CF、T處理與CK有顯著差異性。隨著棉花生育期的推進，堿解氮、速效磷和速效鉀從盛蕾期～吐絮期均呈下降趨勢。圖3，表3

圖3 不同施肥條件下棉田有機質變化(新疆，2019)
Fig.3 Organic matter changes in cotton fields under different fertilization conditions (Xinjiang, 2019)

3 討 論

通過化肥減量、配施有機肥來提高農作物產量[15]，大量研究表明，施用有機肥不僅提高土壤生物活性[16-18]，而且在調控土壤微生態和降低農作物病害方面有突出作用[19-22]。如王寧等[23]研究表明，化肥減量配施有機肥可以改善棉田土壤微生態結構(改變土壤酶活、優化根系生態環境)，且有機肥配比越高，效果越顯著；王一鳴等[24]研究表明，有機氮肥替代20%～ 40%無機氮用量，該措施不僅能滿足香蕉正常生長的需要，還能顯著降低香蕉枯萎病的發病率；陶磊等[25]研究表明，在棉花穩產的前提下，有機肥可以替代20%～40%化肥。而目前在新疆機采棉大規模生產中，需要施入的氮量292.6 kg/hm2[25-26]，研究于棉花全生育期施入研發的有機無機液體肥100

表3 同施肥條件下棉田堿解氮、速效磷及速效鉀變化Table 3 Changes of alkaline nitrogen, available phosphorus and available potassium in cotton fields under the same fertilization conditions (Xinjiang, 2019)

kg。研究結果表明，100 kg有機無機液體肥(T處理)可獲得與常規施肥(CF處理)相持平的產量，100 kg有機無機復混液體肥(T處理)與常規施肥(CF處理)處理間的棉花株高、干物質積累量及產量差異不顯著(P>0.05)，較常規化學肥料，有機無機復混液體肥可以滿足棉花生長，主要是由于有機無機復混液體肥增加了大量的有益微生物和有機質，提高了肥料利用率，進而提高棉花單位面積產量。研究表明，有機肥(有機質)不僅可以增加土壤肥力水平，改善土壤養分缺失情況，還可以促進土壤形成良好的團聚體結構，增強土壤保肥保墑能力[27-28]。研究結果顯示，施用有機無機液體復混肥(有機質≥20%)可以有效提高土壤有機質含量，造成這一結果的原因與其含20%的有機質有關。有機肥施用比例越高，土壤中有機質含量越高，這與王一鳴等[24]、陶磊等[25]、Guo 等[29]研究相一致。同時，研究還發現，在棉田單純的施用化肥(或不施肥)會導致土壤有機質含量不同程度降低，而施用有機無機復混液體肥與施用化肥(或不施肥)相比，能夠顯著減弱土壤有機質的降低，因有機質對速效養分具有吸附作用，從而減少速效養分的流失，有機質含量高的肥料，既可保證足量的速效養分，又減少了養分流失，并且隨著施入量(比例)的增加，土壤速效養分含量也呈增加趨勢[24]。

4 結 論

4.1 對膜下滴灌條件下新疆中高產機采棉花用N肥量(20 kg/667m2N，普通復合肥)而言，研究1 500 kg/hm2用量(相當于15 kg/667m2N，普通復合肥)，減施25%N，有機無機復混液體肥可獲得與當地常規施肥相當的產量。

4.2 于棉花整個生育周期施用有機無機復混液體肥(T處理)，試驗棉田土壤有機質含量保持穩定或略呈升高趨勢，而不施肥(CK處理)或常規施肥/平衡施肥(CF處理)，試驗棉田土壤有機質含量均呈不同程度降低趨勢。

4.3 有機無機液體復合肥可以滿足棉花全生育期對養分的需要，施用有機無機復混液體肥可減緩棉花收獲后土壤有機質含量的降低。