棉區(qū)有機(jī)肥替代化肥對棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

牛新湘，蒲勝海，吳湘琳，李 磐，楊 濤，馬紅紅，陳寶柱，楊 健，黃 鑫，馮廣平，馬興旺

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所/農(nóng)業(yè)部西北綠洲農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091；2.塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆阿拉爾 843300)

0 引 言

【研究意義】2020 年新疆棉花播種面積達(dá)211.33×104hm2(3 169.9萬畝)，占全國總種植面積的78.9%，總產(chǎn)量591×104t，占全國總產(chǎn)量的87.3%[1]。研究棉花合理的化肥減施量和有機(jī)肥替代量，對摸清新疆南部棉區(qū)棉花生產(chǎn)中有機(jī)肥替代化肥的合理比例，以及增產(chǎn)增效機(jī)制及其原因有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】張緒成等[2]研究表明，氮肥減量與部分有機(jī)肥替代化肥顯著提高了馬鈴薯塊莖產(chǎn)量、化肥偏生產(chǎn)力和化肥氮素的偏生產(chǎn)力。張晶等[3]研究表明，有機(jī)肥與氮磷肥配施使旱地小麥灌漿持續(xù)延長，成穗數(shù)和千粒重提高，產(chǎn)量提高。邢鵬飛等[4]研究表明，有機(jī)肥替代部分無機(jī)肥既能保證糧食產(chǎn)量，又能在一定程度上增加土壤肥力。許忠兵等[5]研究表明，與無機(jī)肥處理(NPK)比較，有機(jī)肥替代0和20%化肥處理(OF100、OF80)，在玉米生育后期可提高玉米干物質(zhì)累積量，通過提高玉米千粒重，改善玉米產(chǎn)量構(gòu)成，顯著提高玉米產(chǎn)量。耿波等[6]研究表明，減施化肥增施有機(jī)肥棉花產(chǎn)量不減，有利于提高棉花品質(zhì)，改良土壤；50%有機(jī)肥替代產(chǎn)量最高，20%有機(jī)肥替代經(jīng)濟(jì)效益最高。哈麗哈什·依巴提等[7]研究表明，有機(jī)肥氮替代 10%化肥氮是新疆昌吉地區(qū)中等肥力棉田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、氮肥增效的合理施肥方式。【本研究切入點(diǎn)】新疆南部棉區(qū)有機(jī)肥替代化肥對棉花產(chǎn)量構(gòu)成的影響研究較少。研究棉花合理的化肥減施量和有機(jī)肥替代量，篩選化肥減施與有機(jī)肥替代最佳模式。【擬解決的關(guān)鍵問題】采用田間試驗(yàn)，以不施肥和無機(jī)復(fù)混肥為對照，研究化肥有機(jī)替代比例(20%、40%、100%)對棉花產(chǎn)量構(gòu)成的影響。設(shè)計不同的棉花化肥減施量和有機(jī)肥替代量比例，分析影響棉花產(chǎn)量的構(gòu)成因素，為新疆南部棉區(qū)棉花化肥減施增效技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2019年4～10月在新疆庫爾勒市包頭湖農(nóng)場新疆棉田面源污染防控技術(shù)研究示范基地開展。試驗(yàn)區(qū)屬于典型干旱氣候，年平均降雨量為56.2 mm，年平均蒸發(fā)量2 497.4 mm，年均日照時數(shù)2 878 h，≥10℃的積溫4 252.2℃，無霜期205 d，地下水位2.0～2.5 m，屬于純灌溉農(nóng)業(yè)。供試土壤為砂壤土，屬于中等肥力土壤，耕層土壤0～30 cm土壤有機(jī)質(zhì)為9.039 g/kg，速效氮為31.791 mg/kg，速效磷為38.168 mg/kg，速效鉀為132.367 mg/kg，pH為7.41。供試棉花品種為新陸中66號。供試化肥種類：尿素(N≥46%)，粒狀重過磷酸鈣(P2O5≥46.0%)；供試有機(jī)肥種類：普通有機(jī)肥為腐熟羊糞(有機(jī)質(zhì)含量為56.05%，N 0.25%，P2O50.43%，K2O 1.82%，腐殖酸19.45%，含水量 15.3%)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計

共設(shè)5個處理，處理 1 為不施肥處理(CK)，處理2為全施化肥處理(施用量參照當(dāng)?shù)亓?xí)慣)，處理 3、處理 4和處理 5 分別為減少化肥施用量20%、40%和100%用有機(jī)肥替代(按氮磷鉀素量折算有機(jī)肥用量)處理，各處理設(shè)立 3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組分布排列，共計15個小區(qū)。

小區(qū)面積 8×3.2=25.6(m2)。各處理氮、磷肥的施用量和使用方法相同，氮肥、磷肥基肥和普通有機(jī)肥一起翻地時施入0～20 cm 土層，追施尿素在棉花整個生長季節(jié)按照其需肥規(guī)律分為6次采取隨水滴施方法，用施肥罐定量施入。灌溉方式為膜下有壓滴灌，潛水泵抽水，灌溉定額為320 m3/667m2，灌溉制度為：1個生育期內(nèi)共灌溉9次，從6月下旬蕾期開始灌溉，用水表控制灌溉量。表1，表2

表1 化肥在棉花生育季追施分配Table 1 Distribution scheme of chemical fertilizers during cotton growth period

表2 各處理的施肥量Table 2 Amount of fertilizer applied per mu in each treatment(kg/667m2)

一膜單管，覆膜種植，行距15+60+15+60(cm)，株距10 cm，1膜4行精量播種。耕地、播種、除草、病蟲害防治、收獲等其他管理措施同常規(guī)大田。

1.2.2 測定指標(biāo)

棉花產(chǎn)量：于棉花吐絮期逐行、逐株調(diào)查小區(qū)總鈴數(shù)、總株數(shù)，計算單株鈴數(shù)和公頃收獲株數(shù)；各取小棉株上、中、下部位共50 朵，測定單鈴重、衣分。公頃籽棉產(chǎn)量=公頃收獲株數(shù)×單鈴重×單株鈴數(shù)來計算籽棉產(chǎn)量×0.85。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，不同處理間以及同一處理不同時期間差異顯著性分析采用SPSS20.0(SPSS Inc.USA)軟件One-way ANOVA分析，字母相同表示差異不顯著，字母不同表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥有機(jī)替代比例對棉花產(chǎn)量的影響

研究表明，處理2、處理3、處理4比空白對照產(chǎn)量高，籽棉產(chǎn)量增幅分別為20.69%、27.70%、21.75%，處理3、處理4比大田常規(guī)施肥的棉花產(chǎn)量高，籽棉產(chǎn)量增幅分別為5.81%、0.88%。表3

2.2 化肥有機(jī)替代比例對棉花產(chǎn)量構(gòu)成的影響

研究表明，各處理在667 m2株數(shù)方面差異不顯著，但在棉花單株鈴數(shù)、單鈴重、衣分等方面差異顯著；施肥處理的棉花單株結(jié)鈴、單鈴重顯著高于對照，且有機(jī)無機(jī)肥配施的棉花籽棉產(chǎn)量普遍高于單施化肥的籽棉產(chǎn)量。4個施肥處理籽棉產(chǎn)量均比對照高，其中3個處理與對照籽棉產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平，化肥減量20%和化肥減量40%處理產(chǎn)量相近，化肥減量20%處理產(chǎn)量最高。表3

表3 不同化肥有機(jī)肥替代比例下棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因子變化Table 3 Effect of the substitution for chemical fertilizer with organic manure on cotton yield and yield components

3 討 論

3.1棉花施用有機(jī)肥有利于棉鈴的形成，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在增肥不增產(chǎn)等問題[8-10]。有機(jī)肥養(yǎng)分充分、肥效較長、調(diào)節(jié)土壤理化性狀、提升土壤緩沖能力和保水保肥能力、改善作物品質(zhì)等優(yōu)勢[11]，有機(jī)肥部分替代化肥在水稻[12]、小麥[13]、玉米[14,15]等作物生產(chǎn)中是有效的。但并不是有機(jī)肥替代比例越高越好，不同作物對有機(jī)肥的需求存在一個最佳比例[16]。劉盼盼等[17]研究表明，在皖北麥玉輪作體系，在秸稈還田的基礎(chǔ)上，施用3 000～6 000 kg/hm2有機(jī)肥料，減少30%～50%的化肥用量，對小麥、玉米產(chǎn)量沒有顯著影響。研究也表明，化肥減量下施用有機(jī)肥400、800 kg棉花可以增產(chǎn)。

3.2棉田有機(jī)肥不能完全替代化肥的思考，將試驗(yàn)施入2 000 m3有機(jī)肥帶入的養(yǎng)分量與常規(guī)化肥帶入養(yǎng)分量的情況進(jìn)行了計算和對比，常規(guī)化肥處理的有效施肥量N、P2O5、K2O分別是23.8、13.8、0 kg/667m2，而全有機(jī)肥2 000 m3處理的有效施肥量N、P2O5、K2O分別是5、8.6、36.4 kg/667m2，全部的有機(jī)肥帶入的養(yǎng)分不足以滿足棉花生長的需要。

4 結(jié) 論

棉田采用施用80%化肥配施20%有機(jī)肥方案，或者施用40%化肥配施60%有機(jī)肥的施肥方案，即每667m2基施有機(jī)肥400 kg，無機(jī)復(fù)混肥65.39 kg，追施尿素22.35 kg或者每667m2基肥施用有機(jī)肥800 kg，無機(jī)復(fù)混肥49.04 kg，追肥尿素16.76 kg，其棉花產(chǎn)量較高，這2種化肥減施可以進(jìn)行大田推廣應(yīng)用。