復(fù)合氨基酸肥料增效劑對新疆棉花生長、產(chǎn)量和養(yǎng)分利用的影響

許 猛，袁 亮，李 偉，李燕婷*，趙秉強(qiáng)，趙來明

(1．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實驗室，北京 100081；2.新疆慧爾農(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司，新疆 昌吉 831100)

氨基酸可以被植物直接吸收利用[1]，不僅可以為植物提供有機(jī)碳和有機(jī)氮營養(yǎng)，還可以清除植物體內(nèi)的活性氧自由基[2]，響應(yīng)鹽脅迫基因的誘導(dǎo)表達(dá)[3]，從而提高植物抗鹽堿等逆性脅迫的能力。因此，氨基酸類物質(zhì)可用于鹽堿等脅迫條件下改善作物生長狀況、提高產(chǎn)量。

味精尾液是味精生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液，富含游離氨基酸，不加以利用而排放則會成為污染源，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可作為肥料，但僅做普通有機(jī)肥施用，不僅經(jīng)濟(jì)效益不高、企業(yè)動力不足，且其中的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)不能得到充分的開發(fā)利用而浪費(fèi)。另外，味精尾液中鈉離子含量較高，不同工藝、不同濃度的味精尾液直接使用會產(chǎn)生毒害[4]，尤其是在鹽堿土地區(qū)應(yīng)用不當(dāng)還會加重土壤鹽害。目前，利用味精尾液等開發(fā)的含氨基酸肥料的肥效報道已有許多[5-10]，但在鹽堿土上應(yīng)用效果的相關(guān)研究報道很少[11-12]。

新疆鹽堿土面積廣大，棉花是主要栽培作物之一。本文即以棉花為供試材料，在新疆鹽堿土上以復(fù)合氨基酸肥料增效劑與普通水溶肥料配施，研究其對棉花的生長發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以期為該復(fù)合氨基酸肥料增效劑在鹽堿土上推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，所用復(fù)合氨基酸肥料增效劑(簡稱增效劑，下同)，是以味精尾液為原料，經(jīng)脫鹽濃縮、養(yǎng)分配伍、低溫噴霧造粒等多種工藝改性處理制備的產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗地點(diǎn)：新疆昌吉國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)新疆慧爾農(nóng)業(yè)集團(tuán)智能溫室。

供試作物：棉花，品種為新陸早50號。

供試土壤：采自新疆昌吉國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)農(nóng)戶棄荒3年的0～20 cm耕層土，為中度鹽堿化灰漠土，土壤基礎(chǔ)肥力見表1。

供試肥料：水溶性復(fù)合肥20-10-10；復(fù)合氨基酸肥料增效劑，其成分含量為游離氨基酸總和15.4%，有機(jī)質(zhì)15.8%，大量元素N、P2O5和K2O含量分別為10.5%、1.80%和4.0%，腐植酸5.4%，B和Zn含量分別為1.2%和1.3%，pH值3.9(水肥比為250∶1)，Na+含量1.2%，Cl-含量0.3%，水不溶物0.0%。

1.2 試驗設(shè)計

采用盆栽試驗，盆為圓筒型，內(nèi)徑30 cm，高38 cm。每盆裝14 kg干土。

試驗設(shè)置4個處理：(1)CK：不施肥對照；(2)Z：施用增效劑；(3)F：施用水溶復(fù)合肥(20-10-10)；(4)FZ：增效劑與水溶肥配施。其中，處理(3)F水溶肥用量以N計為0.150 g/kg；處理(2)Z和(4)FZ所用增效劑的量一致，均為處理(3)F所用水溶肥重量的10%，以N計為5.33%。所有處理不施底肥。各處理養(yǎng)分投入量詳見表2。每個處理重復(fù)12次，隨機(jī)區(qū)組排列。

表2 各處理養(yǎng)分投入量 (g/kg)

所有施肥處理的施肥方式均為追施，在棉花整個生育期內(nèi)一共分5次：6月13日(苗期)追施12.5%、7月14日(蕾期)追施12.5%、7月29日(蕾期)追施25.0%、8月11日(花鈴期)追施25.0%和9月2日(蕾鈴期)追施25.0%。

試驗于5月22日播種，20 d后每盆定苗1棵；10月5日收獲。棉花生長期間各處理日常管理均一致。

1.3 測定項目與方法

分別于苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期等主要生育期測定棉花葉面積，用SPAD-502型葉綠素計測定棉花主莖上倒四葉SPAD值。測定棉花植株地上部的干重和氮磷鉀養(yǎng)分含量，測定方法采用土壤農(nóng)化分析常規(guī)方法[13]。計算肥料偏生產(chǎn)力及農(nóng)學(xué)利用效率，方法如下：

肥料偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施肥區(qū)皮棉產(chǎn)量/肥料養(yǎng)分總施入量。

化肥農(nóng)學(xué)利用效率(kg/kg)=(施肥處理皮棉產(chǎn)量-不施肥對照處理皮棉產(chǎn)量)/施肥量。

所有試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2013和SAS 9.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉花葉面積的影響

圖1是復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉花各生育期葉面積的影響?？梢钥闯?，無論苗期、蕾期、花鈴期還是吐絮期，4個處理按葉面積大小排序依次均為FZ>F>Z>CK。只施增效劑處理(Z)與不施肥處理(CK)相比，苗期葉面積增幅為1.50%，蕾期葉面積增幅為6.82%，花鈴前期葉面積增幅為2.90%，花鈴后期葉面積增幅為1.95%，吐絮期葉面積增幅為8.39%。水溶肥添加增效劑的處理(FZ)與只施水溶肥處理(F)相比，葉面積增幅苗期為8.75%，蕾期為11.95%，花鈴前期為8.84%，花鈴后期為10.85%，吐絮期為13.20%且達(dá)到5%的顯著性差異水平?？傊?，復(fù)合氨基酸肥料增效劑可提高葉片的葉面積，吐絮期差異顯著。

2.2 復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉花葉綠素含量的影響

圖2是不同處理下SPAD值隨棉花生育時期而變化的情況?？梢钥闯?，無論苗期、蕾期還是花鈴期，復(fù)合氨基酸肥料增效劑具有提高棉花SPAD值的作用。與CK相比，施用增效劑處理(Z)的棉花苗期、蕾期和花鈴期SPAD值分別增加0.49%、1.08%和1.13%。水溶肥添加復(fù)合氨基酸肥料增效劑處理(FZ)較不添加處理(F)相比，苗期、蕾期和花鈴期SPAD值分別增加1.11%、1.53%和2.06%。綜合來看，不同處理按SPAD值大小排序為FZ>F>Z>CK，因此，復(fù)合氨基酸肥料增效劑可提高棉花葉片葉綠素含量。

2.3 復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉花干物質(zhì)積累的影響

由圖3可以看出，Z與CK處理相比，苗期、花鈴期和吐絮期地上部干物質(zhì)積累量分別提高25.74%、11.24%和23.91%，苗期和吐絮期達(dá)到差異顯著性水平。FZ與F處理相比，苗期、花鈴期和吐絮期棉株干物質(zhì)積累量分別提高4.44%、11.57%和27.49%，花鈴期和吐絮期達(dá)到差異顯著性水平。綜合來看，不同處理干物質(zhì)積累量按大小排序為FZ>F>Z>CK，說明，復(fù)合氨基酸肥料增效劑可明顯促進(jìn)棉株生長，提高干物質(zhì)積累量，尤其是在吐絮期效果最好。

圖1 復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉花葉面積的影響

圖2 復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉花SPAD值的影響

圖3 復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉花地上部干物質(zhì)積累量的影響

2.4 復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉花產(chǎn)量的影響

復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響見表3?？梢钥闯觯瑔沃赈彅?shù)和單鈴重量由高到低均為FZ>F>Z>CK；對于產(chǎn)量來說，無論籽棉還是皮棉產(chǎn)量，4個處理產(chǎn)量由高到低也均為FZ>F>Z>CK。Z與CK相比，單株成鈴數(shù)與單鈴重分別提高9.29%和23.85%；FZ與F相比，單株成鈴數(shù)與單鈴重分別提高15.21%和5.66%。Z與CK相比，籽棉產(chǎn)量提高18.98%；FZ與F相比，籽棉產(chǎn)量增幅為32.19%，達(dá)到差異顯著水平。Z與CK相比，皮棉產(chǎn)量提高22.16%；FZ與F相比，皮棉產(chǎn)量增幅為41.49%，達(dá)到差異顯著水平。對于棉籽的產(chǎn)量來說，Z與CK相比，增幅為17.12%；FZ與F相比，增幅為23.26%，達(dá)到差異顯著水平。4個處理的衣分差異未達(dá)到顯著性水平且差異很小?？傊?，復(fù)合氨基酸肥料增效劑可以提高棉花的產(chǎn)量。

表3 復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

注：同列不同小寫字母表示差異達(dá)5%顯著水平。下同。

2.5 復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉花養(yǎng)分吸收利用的影響

復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉株地上部氮、磷和鉀積累量的影響見圖4?？梢钥闯觯琙與CK處理相比，苗期、花鈴期和吐絮期棉株地上部氮積累量分別提高24.23%、17.36%和19.69%，均未達(dá)到差異顯著性水平；FZ與F處理相比，苗期、花鈴期和吐絮期地上部氮積累量分別提高13.70%、23.78%和24.46%，在花鈴期和吐絮期達(dá)到5%差異顯著性水平。Z與CK處理相比，地上部磷積累量苗期、花鈴期和吐絮期分別提高7.61%、28.15%和12.54%；FZ與F處理相比，苗期、花鈴期和吐絮期地上部磷積累量分別提高16.10%、17.93%和27.43%。Z與CK處理相比，苗期、花鈴期和吐絮期地上部棉株鉀積累量分別提高36.09%、12.28%和27.89%；FZ與F處理相比，苗期、花鈴期和吐絮期地上部棉株鉀積累量分別提高14.66%、7.78%和41.95%，苗期和吐絮期達(dá)到5%差異顯著性水平。綜合來看，氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量在各個時期的大小排序均為FZ>F>Z>CK，所以，增效劑可以促進(jìn)棉株地上部氮、磷、鉀養(yǎng)分的積累，吐絮期效果最好。

圖4 復(fù)合氨基酸肥料增效劑對棉株地上部養(yǎng)分積累的影響

復(fù)合氨基酸肥料增效劑對肥料利用的影響見表4。與F相比，F(xiàn)Z的肥料偏生產(chǎn)力顯著提高，增幅達(dá)54.22%；化肥農(nóng)學(xué)利用效率也顯著提高，增幅達(dá)到32.48%。說明，增效劑可以促進(jìn)作物對化肥的利用，提高肥料的利用效率。

表4復(fù)合氨基酸肥料增效劑對肥料利用的影響

(kg/kg)

3 討論與結(jié)論

葉片是棉花進(jìn)行光合作用的主要器官。葉面積的增大以及葉綠素含量的提高是增效劑提高棉花產(chǎn)量的基礎(chǔ)。普通水溶肥料添加增效劑可以促進(jìn)葉片生長，增加葉面積，苗期、花鈴期和吐絮期增幅均在10%左右，從而有利于棉株吸收更多的光照，增強(qiáng)光合作用。棉花葉片SPAD值除與葉綠素含量呈正相關(guān)外，與棉花地上部植株全氮含量相關(guān)性也很高。本試驗中，苗期、蕾期、花鈴期SPAD值與棉花地上部植株全氮含量均呈線性正相關(guān)，R2值分別為0.980 1、0.981 5、0.952 1，可以很好地反映棉花的氮素營養(yǎng)狀況，這與王娟等[14]、羅新寧[15]、屈衛(wèi)群等[16]的結(jié)論一致。所以，本試驗中，不同生育期4個處理按SPAD值大小排序均為FZ>F>Z>CK，說明在鹽堿土上添加增效劑在棉花全生育期均可改善棉花葉片的氮素營養(yǎng)。

苗期是棉花營養(yǎng)生長的階段，也是受鹽堿脅迫最為敏感的時期之一。本試驗表明，水溶肥添加增效劑在棉株苗期就對其生長和氮磷鉀養(yǎng)分的積累產(chǎn)生了促進(jìn)作用，這可能是由于增效劑中的氨基酸發(fā)揮了生物刺激素[3,17]的作用，被根系吸收之后，調(diào)控了棉株代謝，提高了棉株抗鹽堿的能力。蕾鈴期是棉花營養(yǎng)生長和生殖生長并存的時期，在苗期基礎(chǔ)上，水溶肥添加增效劑后在棉株蕾鈴期對其生長和氮磷鉀養(yǎng)分的積累進(jìn)一步產(chǎn)生了促進(jìn)作用，各項指標(biāo)的增幅擴(kuò)大。對于棉花地上部干重和氮、鉀養(yǎng)分含量來說，水溶肥添加增效劑后在吐絮期增幅均達(dá)到了5%顯著性差異，且均高于只施增效劑的處理較CK的增幅。前者說明復(fù)合氨基酸肥料增效劑的增效作用在前期進(jìn)行營養(yǎng)生長的積累后，在生殖生長階段達(dá)到了質(zhì)的結(jié)果，從而實現(xiàn)了籽棉的顯著增產(chǎn)；后者說明水溶肥料與增效劑之間存在正交互作用，增效劑可以促進(jìn)棉株對化肥中養(yǎng)分的利用，這也體現(xiàn)在化肥利用率的提高方面。

研究證明，利用改性的味精尾液與化學(xué)肥料復(fù)混而成的增值肥料可以提高化肥的利用率，實現(xiàn)化肥的“增效減量”[18]。杜偉等[19-21]，張健等[22]把味精尾液作為有機(jī)原料分別與尿素、磷酸一銨和氯化鉀復(fù)混而成的增值肥料，可以實現(xiàn)化學(xué)肥料養(yǎng)分高效利用，提高肥料利用率。肥料偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用效率是評價肥料利用效率高低的重要指標(biāo)。本文利用味精尾液開發(fā)的復(fù)合氨基酸肥料增效劑與水溶性復(fù)合肥混配顯著提高了肥料偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用效率，同樣實現(xiàn)了優(yōu)化化肥養(yǎng)分，減少了肥料損失以及肥料損失可能帶來的環(huán)境風(fēng)險。同時，復(fù)合氨基酸肥料增效劑雖然價格偏高，但是投入量少，化肥投入成本提高15%左右，總投入提高6%左右，而棉花籽棉、皮棉產(chǎn)量增幅均在30%以上，性價比高，經(jīng)濟(jì)效益突出，市場前景廣闊。

綜上所述，在新疆鹽堿土盆栽條件下，利用味精尾液開發(fā)的復(fù)合氨基酸肥料增效劑與水溶肥料復(fù)混，可以促進(jìn)棉花各個時期的生長發(fā)育，實現(xiàn)化肥的高效利用，提高棉花的產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。這為復(fù)合氨基酸肥料增效劑在新疆鹽堿地上棉花上的應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。