淺析測土配方施肥技術在新疆棉花生產上的應用

謝家迅

（新疆綠洲大洋生物科技有限公司，新疆庫爾勒 841000）

新疆是我國重要的棉產區，其高品質的棉花不僅暢銷國內，甚至遠銷國外，然而近年來，伴隨著產棉區的持續擴大，以及種植戶為追求短期經濟效益，在施肥過程中存在化肥隨意使用、過度施用的問題，不僅易造成土壤的鹽漬化、次生鹽堿化、板結化，影響棉花產業的可持續發展，而且會造成土壤、水源、大氣污染，進而影響該地區的生態環境。筆者從科學角度出發，依據新疆棉花種植現狀和用肥現狀，提出以測土配方為基礎的科學施肥方案，以期指導棉花產業的穩定、健康、可持續發展[1]。

1 棉花測土配方施肥概述

棉花測土施肥以棉花栽培學、土壤學、生態學、植物營養學等學科知識為基礎，通過合理運用現代化技術與設備，實現棉花在各生長周期不同營養物質的精準供應，促進根、莖、葉、花、果實、種子六大器官的發育，保障棉花光合、呼吸、蒸騰作用的順利進行，在有效提升棉花品質與產量的同時，改良土壤環境，避免環境污染[2]。

2 棉花測土配方施肥的意義

2.1 降低用肥成本，提高經濟效益

相關數據顯示，新疆棉花種植面積達250 萬hm2，占全國總面積的80%左右，棉花的年產量達500 萬t，占全國總產量的87%以上，而農戶在使用肥料的過程中，常以尿素（CH4N2O）、磷酸氫二銨[（NH4）2HPO4]等單元素肥料為主，雖然短期內促進莖葉的生長，但是氮素的過多使用也抑制了棉花對磷鉀肥的吸收。相關機構通過對棉花的碳足跡進行跟蹤，發現肥料的有效利用率不足40%，也就是說棉農以單一氮元素為主的施肥習慣存在較大的浪費。測土配方施肥技術，可以依據棉花在種子萌發期、苗期、現蕾期、采摘期對不同營養物質的需求特點，進行底肥、追肥品種、數量及施用時間的合理規劃，從而保障棉花在需肥臨界期、肥料最大吸收利用期各種營養物質的有效供應，有效降低施肥成本，提高棉農的實際收益[3]。

2.2 提高棉花的產量和品質

新疆棉整個生長周期對于大量元素氮、磷、鉀的需求量約為3.1 ∶1.0 ∶2.5，其中不同生長周期對于營養物質的需求不同（比如現蕾期后對肥料的吸收率是前期的3 倍以上）。棉農盲目施肥，不僅易造成植株各器官之間生長不協調，影響養分從營養器官（莖、葉）向生殖器官（花蕾、種子）轉移，進而影響棉花的品質與產量，而且易增加某些病害的發生概率（如田間調查發現，近年來新疆棉的枯萎病、黃萎病、立枯病等土傳性病害的發生概率持續增大），造成單位面積棉花產量的降低。測土配方施肥則可以實現各類營養物質的精準供應，顯著增強棉花植株的抗病蟲害能力和抵抗高溫、干旱、霜凍的能力，從而顯著增加棉花產量、提高棉花品質。主要可以從以下兩方面進行分析。1）依托于土壤墑情、土壤中有機質及可被棉花有效利用的大量元素（氮、磷、鉀）、中量元素（鈣、鎂、硫）、微量元素（鐵、硼、鎳、鋅等），進行豆粕、糞肥、麥麩、稻糠及大中微量元素的合理使用，從而有效改良土壤的碳氮比、改良土壤的透氣性，抑制土壤中鐮刀菌、腐霉菌等厭氧菌的繁殖，促進根系的發育，提高根系的發達程度，降低土傳病害的發生概率。2）營養物質的科學搭配可以使土壤中被固定的各類營養元素解離出來，提高土壤中各類營養物質的有效性，且按照合適的比例進行吸收，可保障其吸收的合理性，實現營養器官和生殖器官之間的協同發育，提高棉花內纖維的含量和品質。

2.3 避免農業面源污染，推動棉花產業穩定發展

棉花過度施肥造成農業面源污染，主要體現在以下3 方面。1）水源污染。土壤中過量的銨態氮、磷酸根隨地表水、淋洗水流入河流，易造成水體富營養化，進而影響水生動物的繁衍生息。2）土壤污染。土壤中肥料的剩余，易造成土壤鹽堿化、次生鹽堿化、板結化，導致可以儲存水分和氧氣的空隙減少，土壤中的有益微生物持續減少，不僅使得種植地棉花品質與產量下降，甚至還造成部分地區的土壤沙化。3）大氣污染。權威機構發布的數據顯示，我國農業源溫室氣體排放量占比約為20%，且這個數據仍處于持續上升中，主要原因就是化肥生產，而這將大幅度制約我國2030 年達到“碳達峰”的目標。綜合而言，化肥的不合理使用必然造成種植地的水源、土壤、大氣污染，甚至引發農業面源污染。

而測土配方施肥技術可以從以下兩方面有效降低農業面源污染的程度，加速我國棉花產業向綠色、穩定、可持續的方向發展。1）測土配方施肥可以實現短期肥效與長期肥效的有機結合（比如依據土壤中有效氮的含量進行硝態氮、銨態氮、酰胺態氮的合理搭配），依據棉花生長的實際需求進行各類營養物質的合理釋放，從而減少肥料在土壤、水中的殘留，降低環境污染，與此同時，縮減肥料的使用量可以有效降低肥料的生產量，從而降低大氣中溫室氣體的含量。2）測土施肥可以有效改良土壤質地，增加土壤中微生物種群的數量，提高微生物活性，微生物可以分解土壤中的污染物，增強土壤儲蓄水分和營養物質的能力，有效緩解因肥料過量使用而導致的農業面源污染問題[4]。

3 測土施肥的應用技術分析

3.1 測土的具體步驟

測土的科學性及步驟的合理性是保障其精準度的關鍵，一般而言，實驗室測土施肥包括以下4 個步驟。

3.1.1 施肥調查

施肥情況調查及土壤土質匯總可以實現對土壤土質的動態監測，從而為測土配方施肥提供良好的數據支撐。1）施肥習慣調查，對新疆尉犁縣各個鄉鎮整個棉花生長周期的大量元素使用總量進行調查，其各類元素的使用量如下：純氮量250～400 kg·hm-2。純磷量137～370 kg·hm-2，純鉀量4～41 kg·hm-2，不難看出，不同地區的用肥量存在較大的差異，尤其是鉀肥的使用量差距達到了10 倍左右。2）通過查閱數據發現，自20 世紀80 年代以來，新疆棉花地的土壤中主要元素含量的變化如下：有機質含量下降10%左右，全氮含量下降10%左右，堿解氮的含量翻了近1 倍，有效磷的含量翻了7 倍左右，速效鉀含量變化不大。由此可以看出，伴隨著棉花連茬現象及化肥的不合理使用，新疆棉花種植地的總體品質呈現出下降趨勢[5]。

3.1.2 取土

測土配方施肥的數據來源是土樣，為保障所取土樣具有代表性，所測得的數據具有科學性，在取土過程中，應注意以下3 點。1）當地農業部門及時組建以技術人員為核心的專業取土小組，并以鄉鎮為單位，在對種植面積、種植范圍進行科學調查的基礎上，選擇具有代表性的種植田進行取樣，一般在15～20 hm2的種植面積取一個檢測點（通過走訪調查農戶和查閱資料確定）。2）在取樣過程中，要嚴格按照《測土配方施肥技術規范》（NY/T 1118—2006）中的相應標準，每個檢測點按照隨機取樣法或者多點取樣法取15～20 個位點（取樣位點要避開施肥集中區域、低洼區域，避免影響檢測結果）；在取土深度上，主要取棉花毛根吸收營養物質相對集中的區域（一般為0～25 cm 土層），且要垂直取土。3）取土結束后，技術人員應將土樣均勻混合，并做好取土記錄（取土地點、取土時間、取土人等信息要標注清楚），將其封存后送至實驗室，為保障取土的精準性，應對技術人員進行定期培訓，且同一位點的取樣應由一個技術人員完成[6]。

3.1.3 土壤檢測指標與檢測方法

土壤指標的檢測是施肥的基礎，棉花測土配方施肥的檢測指標主要包括以下2 個。1）直接營養元素指標。主要是氮、磷、鉀含量的檢測，在檢測過程中要注意對元素不同狀態的含量進行檢測（比如氮肥的NH4+、NO3-、CH4N2O），從而判斷其速效性和持效期，營養元素種類、含量、配比的檢測主要是為大量元素的科學配比與合理使用提供參考。2）有機物質的檢測。主要是對土壤中的有機質、pH 值、鹽堿度，還有對土壤墑情及土壤儲蓄營養物質的能力進行科學的檢測。在檢測過程中，要嚴格遵守相關規定，在技術應用、試劑選擇方面，要做到科學、嚴謹，并注意設置重復試驗、校正試驗、空白試驗，保障檢測結果的科學性、有效性[7]。

3.1.4 對檢測數值進行分析

依據《全國第二次土壤普查推薦的土壤肥力分級標準》，及時結合大數據技術對檢測數據進行科學的分析，是指導測土施肥的關鍵步驟。1）有機質是決定土壤質量的關鍵因素。通過查閱相關數據，新疆部分鄉鎮土壤有機質含量在5.30～26.00 g·kg-1，均值在12.00～15.00 g·kg-1，屬于第4 級（見表1），總體而言處于較低的狀態，尤其是部分連年種植棉花的生產基地的有機質含量甚至低于10 g·kg-1，相對板結的土壤成為制約棉花種植的重要因素。2）新疆土壤全氮含量在0.28～1.00 g·kg-1，均值在0.80～0.90 g·kg-1，屬于第4 級，總體供氮能力較弱，且呈現下降趨勢；而新疆土壤速效氮含量在31～85 mg·kg-1（屬于第4 級至第5 級），均值在64～70 mg·kg-1，可以看出新疆棉花種植田的速效氮含量總體上較低。3）新疆棉花種植地的速效磷含量在6～42 mg·kg-1，其中平均值為10.00～42.00 mg·kg-1，屬于第1 級至第4 級，其中林灌草甸土、水稻土的含磷量較高，普遍在20 mg·kg-1以上，達到2 級標準，綜合而言，棉花種植地有效磷的含量相對充足。4）新疆土壤速效鉀含量在90～350 mg·kg-1（見表1），屬于第1 級至第4 級（其中2 級耕地、3 級耕地占比在90%以上，只有積塵土的速效鉀含量在100 mg·kg-1以內，相對較低），平均值為130～160 mg·kg-1，雖然總體而言處于中上水平，但是查閱資料發現，速效鉀的含量呈現逐年遞減的趨勢，尤其是在鉀肥施用較少的區域，速效鉀含量持續降低。5）在土壤鹽分方面，通過分析發現，鹽分總體含量在4.5～5.0 g·kg-1，出現輕度鹽堿化的情況，而部分地區的鹽分總含量超過15 g·kg-1，鹽堿化較為嚴重。

表1 不同等級土壤土質中所包含的各類營養成分的含量

3.2 測土施肥的應用指導

通過數據分析發現，新疆主要棉產區呈現出部分大量元素匱乏、土壤有機質含量偏低及鹽分偏高的狀態，應依據實際情況，從以下3 方面改良施肥方案。1）增加有機質及有益微生物菌的使用，改良土壤墑情，分解有害物質，降低土壤鹽分，增加土壤的透氣性，提高對各類營養物質的有效利用率。2）注重氮、鉀肥的補充，尤其是速效氮含量較低的區域，及時補充易吸收的硝態氮，而在積塵土區域應及時補充鉀肥。3）對于需求量較低的中微量元素，可以結合棉花在各生長期的實際需求，通過追肥及葉面噴施的方式進行補充。