江漢平原麥后棉減不同量化肥用有機肥替代效果試驗*

耿波，胡愛兵，郭志明，張賢紅

（荊州農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北 荊州 434000）

0 引言

荊州地處江漢平原腹地，光熱條件好，植棉水平高，是國家重要的棉花優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)。近年來，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，棉田化肥用量劇增，據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒（2017）》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年我國化肥施用量為5984.1萬噸，是1978年的6.7倍，且以每年約2.8%的速度增長［1］。大量化肥的單一施用，不僅增加了投資成本，而且造成了土壤板結(jié)、理化性質(zhì)降低［2］，面源污染加?。?］，嚴(yán)重影響棉花可持續(xù)發(fā)展。有研究表明，施用有機肥能改善土壤微生態(tài)的系統(tǒng)，提高土壤的生物多樣性和土壤的生物學(xué)活性，改善土壤的理化性質(zhì)、形成、環(huán)境及營養(yǎng)循環(huán)，從而提高土壤肥力，起到改良土壤的作用［4］。因此，作者通過研究不同比例有機肥替代化肥對棉花各種性狀、土壤養(yǎng)分及產(chǎn)量的影響，為江漢平原棉花減少化肥用量、降低植棉成本、改善棉田環(huán)境、增加植棉效益提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試棉花品種為CN01；化學(xué)肥料為尿素(N為46%)、重過磷酸鈣（P2O5為46%）、硫酸鉀（K2O為50%），有機肥采用餅肥。磷、鉀、有機肥在播種前（5月29日）一次施入，氮肥基施40%， 7月22日追施60%。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2017年在荊州農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地進(jìn)行。試驗土壤為沙壤土，前茬作物為小麥。試驗共設(shè)6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)爻Ｒ?guī)），處理3、處理4、處理5和處理6分別為減少化肥施用量20%、40%、50%和100%用有機肥替代（按氮素量折算餅肥用量）處理，其各處理小區(qū)肥料用量見表1，3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積54.72 m2。

棉花于5月24日人工直播，行距0.76 m,株距0.175 m，密度為7.52萬株/hm2。試驗田管理同當(dāng)?shù)厣a(chǎn)上常規(guī)管理。

1.3 調(diào)查記載

適時進(jìn)行棉花的播種期、出苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、吐絮期等生育性狀調(diào)查；每小區(qū)選擇有代表性10株，于7月、8月和9月中旬調(diào)查株高、果枝、鈴數(shù)等性狀；測定鈴重、衣分；檢測斷裂比強度、上半部平均長度、整齊度指數(shù)、馬克隆值；測定棉花生長不同時期土壤中有機質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量；分小區(qū)單收、單曬、稱重計產(chǎn)。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同處理對生育期、鈴數(shù)、鈴重、產(chǎn)量和衣分的影響

從表2可見，各處理在生育期、單鈴重、衣分等方面差異不顯著；施肥處理的單株結(jié)鈴顯著高于ck，且有機無機肥配施普遍高于單施化肥，說明施用有機肥有利于棉鈴的形成［5］；5個施肥處理籽棉產(chǎn)量均比ck高，其中4個處理與ck差異達(dá)顯著水平，化肥減量20%和減量50%處理產(chǎn)量相近，減量50%處理產(chǎn)量最高。

表1 各處理的小區(qū)施肥量

表2 各處理的生育期、產(chǎn)量和產(chǎn)量性狀

2.2 不同處理下土壤養(yǎng)分含量分析

2.2.1 不同處理土壤全氮含量

由圖1可見，蕾期和花鈴期各處理土壤全氮含量差異不顯著，吐絮期全有機肥處理顯著高于全化肥和減量20%。全化肥處理土壤全氮含量隨生育期逐漸降低，吐絮期低于其他處理。替代40%以上化肥，土壤全氮波動較小，全施有機肥土壤中全氮含量增加。

2.2.2 不同處理土壤有機質(zhì)含量

由圖2可見，各處理有機質(zhì)含量差異不顯著，全施有機肥處理蕾期和花鈴期有機質(zhì)含量最高。

2.2.3 不同處理土壤堿解氮含量

堿解氮反應(yīng)土壤氮素供應(yīng)情況，與作物生長關(guān)系密切。由圖3可見，三個時期全有機肥、減量20%處理堿解氮含量較高，ck堿解氮含量最低。

2.2.4 不同處理土壤速效磷含量

圖1 各處理三個時期的土壤全氮含量

圖2 各處理三個時期的土壤有機質(zhì)含量

圖3 各處理三個時期的土壤堿解氮含量

圖4 各處理三個時期的土壤速效磷含量

由圖4可見，花鈴期和吐絮期全有機肥、全化肥、減量20%處理速效磷含量較高，三個時期均是ck的速效磷含量最低。

2.2.5 不同處理土壤速效鉀含量

由圖5可見，三個時期全有機肥處理速效鉀含量最高。隨著生育期，有機肥處理先降低后增加，對照處理鉀含量波動不大，化肥處理一直降低，到吐絮期降到最低。

綜合來看，全施有機肥處理，土壤全氮、有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量較其他處理高，有機肥部分替代與化肥處理，差異不顯著，替代量還需結(jié)合產(chǎn)量等確定。

圖5 各處理三個時期的土壤速效鉀含量

2.3 不同處理對棉花纖維品質(zhì)的影響

從表3可以看出，不同處理對棉花纖維品質(zhì)有一定的影響，減量20%處理棉花上半部平均長度、整齊度指數(shù)和斷裂比強度最高，與其他處理差異達(dá)顯著水平，ck處理三項指標(biāo)最低。全化肥、減量40%、減量50%和全有機肥處理之間無顯著差異。各處理之間馬克隆值無顯著差異。說明施用有機肥能顯著改善棉花纖維品質(zhì)，這可能是因為有機肥促進(jìn)干物質(zhì)積累，并通過礦化等作用提供更多鉀素營養(yǎng)，使對鉀素的供應(yīng)持續(xù)而穩(wěn)定［6］。郭英，等［7］認(rèn)為鉀素能提高棉花纖維成熟度，對品質(zhì)有顯著的影響。

2.4 不同處理的經(jīng)濟效益分析

參考價格以籽棉6元/kg、尿素1.5元/kg、重過磷酸鈣1.3元/kg、硫酸鉀3.5元/kg、餅肥2.4元/kg計算經(jīng)濟效益。由表9可知，隨著化肥用量的減少和有機肥用量的增加，肥料成本逐漸增加，處理2～6分別比對照增收 7935.0元 /hm2、6727.5元 /hm2、2906.7元/hm2、4766.1元 /hm2和 460.2元 /hm2，其中全化肥處理效益最好，有機肥替代處理以減量20%化肥處理效益最好。

表3 各處理的棉花纖維品質(zhì)

表4 經(jīng)濟效益分析

3 結(jié)論

棉花增施有機肥能改善土壤結(jié)構(gòu)，培肥地力，增加產(chǎn)量，提高品質(zhì)。棉田化肥減量有機替代是增加有機質(zhì)含量、培肥土壤、改善環(huán)境、節(jié)本增效、實現(xiàn)棉花可持續(xù)健康發(fā)展的有益途徑。從以上試驗結(jié)果綜合分析得出：①減少化肥施用的同時，配施部分有機肥可以達(dá)到與純施化肥相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)量水平；②單純施用化肥既不利于增產(chǎn)，又不利于提高肥料利用率，還會造成環(huán)境污染，有機肥與化肥配施是最佳施肥方法；③采用50%化肥+50%有機肥方案，棉花產(chǎn)量最高；④有機肥替代20%雖與替代50%處理產(chǎn)量相當(dāng)，但增收1961.4元/hm2，且纖維品質(zhì)最好，因而最高效。