化肥減施與液體有機(jī)肥配施對(duì)棉花養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量的影響

李 源，張 炎，哈麗哈什·依巴提，李青軍

(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，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】化肥為作物生長提供了必要的養(yǎng)分，而過量施用化肥可能導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降并引起環(huán)境問題，不利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。有機(jī)肥中含有養(yǎng)分及礦質(zhì)元素，對(duì)活化土壤中的酶、微生物及養(yǎng)分具有重要作用[2-3]。但其存在養(yǎng)分含量有限，且肥效時(shí)間較長等問題?；逝涫┯袡C(jī)肥能夠提高土壤有效養(yǎng)分含量，增加了土壤中微生物的數(shù)量，利于作物更充分的對(duì)根區(qū)養(yǎng)分進(jìn)行吸收，對(duì)提高土壤肥力具有重要作用[4-5]。在保證高產(chǎn)高效的同時(shí)，減少化肥的施用對(duì)新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有實(shí)際意義。【前人研究進(jìn)展】近年來，有研究認(rèn)為化肥減量配施有機(jī)肥能夠有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量[6-9]，但如果配施的有機(jī)肥含量過高，反而會(huì)導(dǎo)致作物減產(chǎn)[10-11]。部分研究[12-13]在小麥上進(jìn)行了有機(jī)肥替代50%無機(jī)肥的試驗(yàn)，結(jié)果表明，替代后產(chǎn)量出現(xiàn)明顯降低，并非有機(jī)肥所占比例越高越好[14-15]。有機(jī)肥只有以合適的比例與化肥進(jìn)行配施，才能提高作物對(duì)營養(yǎng)元素的吸收和運(yùn)輸，提高營養(yǎng)元素的有效性[16]。有機(jī)肥替代無機(jī)肥對(duì)作物和土壤的影響程度因替代比例、土壤質(zhì)地及肥力、氣候等因素存在顯著的差異[17]。【本研究切入點(diǎn)】中國最大的優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)地，由新疆氣候干旱，在棉花生產(chǎn)種植過程中，以施用普通尿素為主，大量尿素隨水流失。而在膜下滴灌棉田有機(jī)肥與無機(jī)肥不同配比施用對(duì)棉花產(chǎn)量和氮肥利用率的影響鮮有報(bào)道。研究有機(jī)肥和無機(jī)肥不同配比對(duì)棉花生長發(fā)育、氮素吸收及產(chǎn)量的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】研究不同氮磷減量與液體有機(jī)肥配施,棉花產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收的影響，為新疆滴灌棉田化肥減量配施有機(jī)肥，篩選最佳有機(jī)肥種類和配施比例。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)在新疆昌吉市華興農(nóng)場，棉花供試品種為新陸早57號(hào)，一膜6行種植，行距配置(10+66+10+66+10)cm+76，株距10 cm，小區(qū)面積54 m2。4月18日播種，4月27日出苗，生育期灌溉10次，總灌水量280 m3。播前土壤養(yǎng)分狀況 為pH 8.3,有機(jī)質(zhì)11.3 g/kg,速效氮58.4 mg/kg,有效磷24.4 mg/kg,速效鉀229 mg/kg。

氨基酸有機(jī)肥由江陰市聯(lián)業(yè)生物科技有限公司生產(chǎn)，黃腐酸有機(jī)肥為新疆新型肥料研究中心中試產(chǎn)品，沼液有機(jī)肥由新疆五豐生物科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)11個(gè)處理，處理1：常規(guī)施肥(NP)，處理2：80%常規(guī)施肥(80%NP)，處理3：80%常規(guī)施肥+低量氨基酸(80%NP+LAA)，處理4：80%常規(guī)施肥+中量氨基酸(80%NP+MAA)，處理5：80%常規(guī)施肥+高量氨基酸(80%NP+HAA)，處理6：80%常規(guī)施肥+低量黃腐酸(80%NP+LFA)，處理7：80%常規(guī)施肥+中量黃腐酸(80%NP+MFA)，處理8：80%常規(guī)施肥+高量黃腐酸(80%NP+HFA)，處理9：80%常規(guī)施肥+低量沼液(80%NP+LBS)，處理10：80%常規(guī)施肥+中量沼液(80%NP+MBS)，處理11：80%常規(guī)施肥+高量沼液(80%NP+HBS)。各處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。

處理1的N、P2O5用量分別為275、150 kg/hm2，其它處理的N、P2O5用量分別為220、120 kg/hm2。各處理的氮肥用尿素(N 46%)，分6次在棉花蕾期(2次)、花期(2次)、鈴期(2次)全部隨水滴施；磷肥用三料磷肥(P2O546%)全部基施。處理3、處理4、處理5的氨基酸有機(jī)肥分別為90、180、270 kg/hm2，氨基酸含量10%；處理6、處理7、處理8的黃腐酸有機(jī)肥分別為150、300、450 kg/hm2，黃腐酸含量6%；處理9、處理10、處理11的沼液有機(jī)肥分別為150、300、450 kg/hm2，沼液含量6%；各處理的黃腐酸、氨基酸和沼液分別在在棉花蕾期和花期隨水滴施。

1.2.2 測定指標(biāo)

干物質(zhì)和養(yǎng)分測定：在吐絮期(9月20日)采取棉花樣品，將采集的3 植株棉花按莖、葉、籽分開，在105℃下殺青30 min，75℃條件下烘干，記錄干物質(zhì)重。將烘干的植株樣品粉碎，分析植株不同部位養(yǎng)分吸收量(濃H2SO4-H2O2消解法)。

棉花產(chǎn)量測定：吐絮期于各小區(qū)調(diào)查面積為9.6 m2內(nèi)的棉花株數(shù)、鈴數(shù)，并采收小區(qū)內(nèi)棉花100朵測單鈴重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003和SPSS18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷減量配施有機(jī)肥對(duì)棉花生物量累積與分配的影響

研究表明，80%NP處理的棉花莖、葉、籽和總生物量都顯著小于NP處理。80%NP+LAA、80%NP+LFA、80%NP+LBS處理的棉花莖、葉、籽和總生物量顯著大于80%NP處理，但與NP處理都沒有顯著差異。而80%NP+MAA、80%NP+HAA、80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS處理的棉花莖、葉、籽和總生物量都顯著大于NP處理，顯著大于80%NP+LAA、80%NP+LFA、80%NP+LBS處理。

常規(guī)施肥減少20%肥料用量而不采取其它措施，導(dǎo)致棉花顯著降低了生物量。80%常規(guī)施肥配施有機(jī)肥都能顯著增加棉花生物量，其中配施低量的氨基酸、黃腐酸和沼液的棉花生物量與常規(guī)施肥相當(dāng)，顯著大于80%常規(guī)施肥；配施中量和高量的氨基酸、黃腐酸和沼液的棉花生物量顯著大常規(guī)施肥，但配施中量和高量的處理間沒有顯著差異；有機(jī)肥用量相同時(shí)(低量或中量或高量)，配施不同有機(jī)肥的處理間棉花生物量沒有顯著差異。表1

表1 各施肥處理的棉花干物質(zhì)累積與分配
Table 1 Cotton dry matter accumulation and distribution of each fertilizer treatment (kg/hm2)

處理Treatment莖Stem葉Leaf籽Seed總計(jì)TotalNP4 865b2 285d5 548b12 699b80%NP3 973c1 938e4 529c10 439c80%NP+LAA4 864b2 287d5487b12 637b80%NP+MAA5 214a2 478bc5 884a13 577a80%NP+HAA5 392a2 896a5 555b13 843a80%NP+LFA4 936b2 275d5 554b12 765b80%NP+MFA5 380a2 492bc6 009a13 881a80%NP+HFA5 453a2 918a5 479b13 850a80%NP+LBS4 906b2 330cd5 545b12 781b80%NP+MBS5 447a2 518b5 987a13 953a80%NP+HBS5 427a2 945a5 504b13 877a

注：同列不同字母表示處理間差異達(dá)到顯著性水平(P<0.05)

Notes: Different lowercase lettters in the same column mean significant difference (P< 0.05)

2.2 氮磷減量配施有機(jī)肥對(duì)棉花產(chǎn)量的影響

研究表明，氮磷肥減少20%用量而不采取其它措施，導(dǎo)致棉花顯著降低產(chǎn)量。氮磷肥減量20%配施液體有機(jī)肥都能顯著增加產(chǎn)量，其中配施低量的氨基酸、黃腐酸和沼液的棉花產(chǎn)量與常規(guī)施肥相當(dāng)，顯著于大于80%常規(guī)施肥；配施中量的氨基酸、黃腐酸和沼液的效果最好，棉花產(chǎn)量顯著大于常規(guī)施肥；配施高量的氨基酸、黃腐酸和沼液的棉花產(chǎn)量反而低于常規(guī)施肥，但顯著大于80%常規(guī)施肥。有機(jī)肥用量相同時(shí)(低量或中量或高量)，配施不同有機(jī)肥的處理間棉花產(chǎn)量沒有顯著差異，但配施中量的有機(jī)肥的效果顯著好于低量和高量，而低量也顯著好于高量。圖1

注：不同字母表示處理間差異達(dá)到顯著性水平(P< 0.05)

Notes: different lowercase lettters mean significant difference (P< 0.05)

圖1 各施肥處理棉花籽棉產(chǎn)量
Fig.1 Cotton yield of each fertilizer treatment

2.3 氮磷減量配施有機(jī)肥對(duì)棉花氮素吸收利用的影響

研究表明，80%NP處理的棉花莖、葉、籽和總N素吸收量都顯著小于NP處理。80%NP+LAA、80%NP+LFA、80%NP+LBS處理的棉花莖、葉、籽和總N素吸收量顯著大于80%NP處理，但與NP處理都沒有顯著差異。而80%NP+MAA、80%NP+HAA、80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS處理的棉花莖、葉、籽和總N素吸收量都顯著大于NP處理，同時(shí)也都顯著大于80%NP+LAA、80%NP+LFA、80%NP+LBS處理。

常規(guī)施肥減少20%肥料用量而不采取其它措施，導(dǎo)致顯著降低了棉花N素吸收量。80%常規(guī)施肥配施有機(jī)肥都能顯著增加棉花N素吸收量，其中配施低量的氨基酸、黃腐酸和沼液的棉花N素吸收量與常規(guī)施肥相當(dāng)，顯著大于80%常規(guī)施肥；配施中量和高量的氨基酸、黃腐酸和沼液的棉花N素吸收量顯著大于常規(guī)施肥，且配施高量氨基酸、黃腐酸和沼液的處理顯著大于中量和低量處理；有機(jī)肥用量相同時(shí)(低量或中量或高量)，配施不同有機(jī)肥的處理間棉花N素吸收量沒有顯著差異。表2

表2 各施肥處理棉花N素吸收與分配
Table 2 Nitrogen uptake and distribution of cotton of each fertilizer treatment ( kg/hm2)

處理Treatment莖Stem葉Leaf籽Seed總計(jì)TotalNP85.2c40.7bc85.7c211.6c80%NP78.6d35.3d79.8d193.7d80%NP+LAA85.1c39.5c85.3c209.9c80%NP+MAA92.2b40.6bc97.5ab225.2b80%NP+HAA101.5a45.1a90.4a247.3a80%NP+LFA84.5c40.5bc85.2c210.2c80%NP+MFA91.8b40.5bc97.9ab230.2b80%NP+HFA100.1a44.5ab101.1a245.6a80%NP+LBS85.1c39.8c85.0c209.8c80%NP+MBS92.9b40.4bc96.4b229.7b80%NP+HBS99.8a44.7a100.6a245.0a

注：同列不同字母表示處理間差異達(dá)到顯著性水平(P<0.05)

Notes: Different lowercase lettters in the same column mean significant difference (P< 0.05)

2.4 氮磷減量配施有機(jī)肥對(duì)棉花磷素吸收利用的影響

研究表明，80%NP處理的棉花莖、葉、籽和總P素吸收量都顯著小于NP處理。80%NP+LAA、80%NP+LFA、80%NP+LBS處理的棉花莖、葉、籽和總P素吸收量顯著大于80%NP處理，但與NP處理都沒有顯著差異。而80%NP+MAA、80%NP+HAA、80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS處理的棉花莖、葉、籽和總P素吸收量都顯著大于NP處理，同時(shí)也都顯著大于80%NP+LAA、80%NP+LFA、80%NP+LBS處理。

常規(guī)施肥減少20%肥料用量而不采取其它措施，導(dǎo)致顯著降低了棉花P素吸收量。80%常規(guī)施肥配施有機(jī)肥都能顯著增加棉花P素吸收量，其中配施低量的氨基酸、黃腐酸和沼液的棉花P素吸收量與常規(guī)施肥相當(dāng)，顯著大于80%常規(guī)施肥；配施中量和高量的氨基酸、黃腐酸和沼液的棉花P素吸收量顯著大于常規(guī)施肥，且配施高量氨基酸、黃腐酸和沼液的處理顯著大于中量和低量處理；有機(jī)肥用量相同時(shí)(低量或中量或高量)，配施不同有機(jī)肥的處理間棉花P素吸收量沒有顯著差異。表3

表3 各施肥處理棉花P素吸收與分配
Table 3 Phosphorus uptake and distribution of cotton of each fertilizer treatment ( kg/hm2)

處理Treatment莖Stem葉Leaf籽Seed總計(jì)TotalNP9.9c4.7a18.3c32.9c80%NP8.2d3.7c15.8d27.7d80%NP+LAA9.6cd4.4b18.1c32.2c80%NP+MAA12.6b4.5b19.3ba36.4b80%NP+HAA15.4a5.4a18.3ab41.3a80%NP+LFA9.4cd4.8ab17.9c32.1c80%NP+MFA13.1b4.5b19.0b36.6b80%NP+HFA15.3a5.3a20.8a41.4a80%NP+LBS9.8c4.4b17.7c31.8c80%NP+MBS13.1b4.4b19.3ab36.8b80%NP+HBS15.4a5.3a21.0a41.8a

注：同列不同字母表示處理間差異達(dá)到顯著性水平(P<0.05)

Notes: Different lowercase lettters in the same column mean significant difference (P< 0.05)

2.5 氮磷減量配施有機(jī)肥對(duì)棉花鉀素吸收利用的影響

研究表明，不同處理的棉花莖、葉、籽和總K素吸收量都沒有顯著差異，常規(guī)施肥減少20%以及配施不同量氨基酸、黃腐酸和沼液對(duì)棉花K素吸收量沒有影響。表4

表4 各施肥處理的棉花K素吸收與分配
Table 4 Kalium uptake and distribution of cotton of each fertilizer treatment ( kg/hm2)

處理Treatment莖Stem葉Leaf籽Seed總計(jì)TotalNP113.1a32.2a38.6a183.9a80%NP111.2a25.6a30.5a167.3a80%NP+LAA113.6a31.3a38.1a183.0a80%NP+MAA114.0a32.0a37.6a132.3a80%NP+HAA112.5a31.8a35.9a182.0a80%NP+LFA113.7a31.9a36.8a182.5a80%NP+MFA113.9a32.0a38.5a184.4a80%NP+HFA112.8a30.0a37.0a179.8a80%NP+LBS114.4a32.5a38.2a185.1a80%NP+MBS111.1a33.8a38.4a183.3a80%NP+HBS113.3a32.0a36.1a181.3a

注：同列不同字母表示處理間差異達(dá)到顯著性水平(P< 0.05)

Notes: Different lowercase lettters in the same column mean significant difference (P< 0.05)

2.6 氮磷減量配施有機(jī)肥對(duì)肥料效益的影響

研究表明，80%NP處理的棉花經(jīng)濟(jì)效益比NP處理小15%，常規(guī)施肥減少20%肥料用量而不采取其它措施，導(dǎo)致顯著降低了棉花的經(jīng)濟(jì)效益；施用80%NP+MBS的棉花經(jīng)濟(jì)效益最高，比NP處理高9.4%，其次為80%NP+MFA，比NP處理高8.4%；施用相同類型的有機(jī)肥時(shí)，不同用量處理間經(jīng)濟(jì)效益差異較大，中量有機(jī)肥經(jīng)濟(jì)效益最佳，高量有機(jī)肥由于價(jià)格較高，其替代化肥后的投入越大，造成了經(jīng)濟(jì)效益的下降，比NP處理小了10～25.6個(gè)百分點(diǎn)。表5

表5 各施肥處理的棉花肥料經(jīng)濟(jì)效益(元/hm2)
Table 5 The fertilizer benefit on cotton of each fertilizer treatment(yuan/hm2)

處理Treatment產(chǎn)值Output value肥料成本Fertilizer cost收益Benefit比NP增收Increased than NP (%)NP37 3931 49835 89680%NP31 7431 22430 518-15.080%NP+LAA37 4883 47434 014-5.280%NP+MAA41 0255 72435 301-1.780%NP+HAA34 6887 97426 714-25.680%NP+LFA37 7571 82435 9330.180%NP+MFA41 3402 42438 9168.480%NP+HFA34 5583 02431 534-12.280%NP+LBS37 6891 59936 0900.580%NP+MBS41 2321 97439 2589.480%NP+HBS34 6512 34932 302-10.0

注：2017年昌吉市棉花7.0元/kg ,尿素1.6元/kg ,重過磷酸鈣2.7元/kg ,氨基酸肥料15 元/kg,黃腐酸肥料4元/kg , 沼液肥料2.5元/kg

Note: The price in Chang ji city in 2017 year:cotton 7.0 yuan/kg, urea 1.6 yuan/kg,TSP 2.7yuan/kg, amino acid 15 yuan/kg, fulvic acid 4 yuan/kg, biogas slurry 2.5 yuan/kg

3 討 論

研究表明，80%常規(guī)施肥處理顯著降低了棉花產(chǎn)量、生物量和N、P素吸收量。80%常規(guī)施肥配施低量有機(jī)肥對(duì)棉花產(chǎn)量、生物量和N、P素吸收量與常規(guī)施肥相比無明顯差異；配施中量的有機(jī)肥棉花產(chǎn)量顯著大于低量和高量；配施高量的有機(jī)肥棉花產(chǎn)量反而低于常規(guī)施肥，但棉花N、P素吸收量顯著大于中量和低量處理；有機(jī)肥用量相同時(shí)(低量或中量或高量)，配施不同有機(jī)肥處理間棉花產(chǎn)量、生物量和N、P素吸收量沒有顯著差異。

目前，應(yīng)用化肥減量與有機(jī)肥配施在小麥、玉米、棉花等作物的產(chǎn)量和肥料利用率等方面取得較好的效果，不同作物在達(dá)到最佳產(chǎn)量時(shí)，化肥與有機(jī)肥的配比有所不同，且增產(chǎn)效果差異顯著。趙軍等[18]研究認(rèn)為，氮磷減量配施有機(jī)肥能夠有效提高土壤中養(yǎng)分的含量，從而能夠給作物提供充足的養(yǎng)分，利于作物生長從而提高產(chǎn)量。陶磊等[19]研究認(rèn)為，在滴灌棉田中，施用20%的有機(jī)肥替代常規(guī)化肥與單施化肥相比，并沒有使棉花減產(chǎn)，該結(jié)論與研究結(jié)果相似。研究結(jié)果中，從提高棉花產(chǎn)量的角度來看，80%常規(guī)施肥配施中量有機(jī)肥顯著增加了棉花產(chǎn)量，具有一定的優(yōu)勢(shì)，但80%常規(guī)施肥分別配施中量氨基酸、黃腐酸和沼液處理間棉花產(chǎn)量無顯著差異，表明合理的配施氨基酸、黃腐酸和沼液對(duì)提高棉花產(chǎn)量和肥料利用率方面有相同的增效作用；80%常規(guī)施肥配施低量有機(jī)肥時(shí)，由于其本身含有的有機(jī)質(zhì)和微生物有限，通過礦化作用和腐殖化增加土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量的作用較弱，因此，對(duì)棉花增產(chǎn)無明顯的效果；80%常規(guī)施肥配施高量有機(jī)肥后，產(chǎn)量相比常規(guī)施肥有所下降，從棉花對(duì)N、P的吸收量上可以看出，配施高量有機(jī)肥促進(jìn)了莖、葉、籽等吸收并搶奪了棉花果實(shí)生長所必須的養(yǎng)分，因此，造成了棉花的減產(chǎn)，這與李占等[20]的研究結(jié)果一致，即并不是有機(jī)肥添加的越多，棉花產(chǎn)量會(huì)越高，過量和少量施用有機(jī)肥對(duì)產(chǎn)量和環(huán)境產(chǎn)生較大影響。有機(jī)肥配施化肥的最佳比例與不同地區(qū)土壤肥力密切相關(guān)，如土壤肥力較低時(shí)，有機(jī)肥替代比例較大會(huì)降低作物產(chǎn)量；而土壤肥力較高時(shí)，有機(jī)肥替代比例提高可以增加土壤養(yǎng)分活性，提升作物產(chǎn)量。針對(duì)不同地區(qū)和不同作物，在施用常規(guī)化肥的基礎(chǔ)上，合理的添加有機(jī)肥是獲得經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)關(guān)鍵。從80%常規(guī)施肥配施不同有機(jī)肥所獲得的棉花經(jīng)濟(jì)效益上來看，施用80%NP+MBS的棉花經(jīng)濟(jì)效益最高。選擇80%NP+MBS對(duì)提高新疆棉花產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的效果最佳。

4 結(jié) 論

4.1 常規(guī)施肥減少20%肥料用量而不采取其它措施，會(huì)顯著降低棉花養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量。

4.2 80%常規(guī)施肥配施低量氨基酸、黃腐酸和沼液的棉花養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量顯著高于80%常規(guī)施肥，而與常規(guī)施肥沒有顯著差異。

4.3 80%常規(guī)施肥配施中量氨基酸、黃腐酸和沼液的棉花產(chǎn)量和效益最高，顯著大于常規(guī)施肥。

4.4 80%常規(guī)施肥配施高量氨基酸、黃腐酸和沼液的棉花養(yǎng)分吸收顯著大于常規(guī)施肥，但降低了棉花產(chǎn)量和效益。