基于根際過程調(diào)控的膜下滴灌棉花磷肥施用技術(shù)規(guī)程

彭懿，李青軍，張少民，白燈莎·買買提艾力，馮固*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193；2.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；3.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所，烏魯木齊830091）

新疆棉花生產(chǎn)在中國棉業(yè)發(fā)展中具有舉足輕重的地位[1]，棉花是新疆國民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，棉花產(chǎn)值占全部種植業(yè)產(chǎn)值的65%～70%[2]。 應(yīng)用水肥一體化技術(shù)的膜下滴灌極大地提高了棉花的水肥利用效率，水分利用效率從0.5 kg·m－3提高到0.83 kg·m－3[3]，氮肥利用率從26%提高到40%[4]，然而磷肥利用率僅僅從15%提高到17%[5]。 研究認(rèn)為：磷肥在土壤中很難移動到5 cm 以下土層[6-7]，作物根系分布和有效磷分布嚴(yán)重不匹配是導(dǎo)致滴施磷肥利用率低的主要原因。

棉花從土壤中吸收磷素是通過根系和菌根兩條途徑共同完成的，對菌根途徑有較高的依賴性[8-9]。施磷量過高會抑制根系和菌根對磷的吸收能力[8,10]。土壤有效磷濃度為15～20 mg·kg－1條件下， 棉花的根系和菌根對磷的吸收能力最強(qiáng)、磷肥利用率最高[8,11]。 實(shí)現(xiàn)磷肥利用率最大化的方式是通過控制磷肥用量將土壤有效磷的供應(yīng)強(qiáng)度控制在適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)，充分發(fā)揮根系和菌根吸收磷的能力。

新疆春季低溫、地表返鹽導(dǎo)致土壤磷有效性降低，作物吸收轉(zhuǎn)運(yùn)磷的能力弱。因此，在苗期通過施啟動磷肥提高幼苗根系局部磷濃度是增強(qiáng)棉花對磷素吸收、促進(jìn)早發(fā)和快速生長的關(guān)鍵調(diào)控節(jié)點(diǎn)[12-13]。對石灰性土壤而言，選用酸性磷肥并集中施用是減少磷肥有效性損失的關(guān)鍵途徑。 過去20 余年新疆作物生產(chǎn)中磷肥的主導(dǎo)品種一直是磷酸二銨且大多數(shù)作基肥施用。其缺陷在于：第一、磷酸二銨是堿性磷肥（pH7.6～8.2），而新疆的土壤都是堿性的石灰性土壤，這種磷肥性質(zhì)與土壤性質(zhì)的不匹配導(dǎo)致磷肥進(jìn)入土壤后被快速固定。 第二、磷肥基施也是導(dǎo)致其有效性迅速損失的原因。 李青軍等[12]通過3年田間試驗(yàn)證明， 磷肥65%基施和35%滴灌追施比磷肥全部基施增產(chǎn)5.2%，磷肥利用率提高7.7 百分點(diǎn)。 從不同磷肥品種比較的結(jié)果來看，在等量磷基施條件下，磷酸一銨（pH 3.8～4.4）的肥效比重過磷酸鈣（三料磷肥，屬于酸性磷肥）和磷酸二銨都高，磷酸二銨的肥效最差[14]。 因此，選用酸性磷肥，早施、集中施于作物根系周圍，能提高磷肥利用率。滴灌模式下， 播種后隨出苗水滴施磷酸一銨效果最好。

硫酸銨是生理酸性肥料。施用硫酸銨能夠促進(jìn)植物根系釋放H＋，導(dǎo)致根際土壤pH 下降，從而減少磷肥固定并活化難溶性的土壤磷。與供應(yīng)硝態(tài)氮肥相比，銨態(tài)氮能夠促進(jìn)根際酸化，并促進(jìn)土壤難溶性磷的溶解和活化[15-16]。 Wang 等通過兩年的田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 播種時施用7.5 kg·hm－2的硫酸銨（N）和30 kg·hm－2的磷肥（P2O5）作為啟動肥，可以使棉花根際土壤的pH 從7.6 降低至7.4，鹽含量從2.1 g·kg－1降低至1.7 g·kg－1， 同時皮棉產(chǎn)量提高15%[13]。 最近連續(xù)3 年的田間試驗(yàn)證明，7.5 kg·hm－2的硫酸銨（N）與34.5 kg·hm－2磷肥（P2O5）或69.0 kg·hm－2磷肥（P2O5）作種肥，并配合花鈴期滴施硫酸銨可顯著降低棉花根際pH值，比等磷量常規(guī)施肥處理的棉花產(chǎn)量分別提高11.9%和19.4%，磷肥利用率分別提高9.2 百分點(diǎn)和15.3 百分點(diǎn)；在施用硫酸銨時配合施用硝化抑制劑可以有效阻止銨態(tài)氮迅速轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，顯著提高磷肥和硫酸銨的肥效[17-18]。 因此，適量的硫酸銨與磷肥作為“啟動肥”在苗期集中施于棉花根系所在位置，造成局部較高的養(yǎng)分濃度，能夠有效促進(jìn)作物苗期根系生長和對養(yǎng)分的吸收，緩解早春的低溫脅迫和鹽脅迫， 促進(jìn)作物生長、提高養(yǎng)分利用率。

磷肥施用總量的確定需要考慮土壤速效磷測定值與有效磷的培育目標(biāo)、棉花目標(biāo)產(chǎn)量和百千克皮棉需肥量等參數(shù)。 李青軍等[5]結(jié)合測土配方施肥的監(jiān)測結(jié)果和土壤磷素恒量監(jiān)控原理建立了不同土壤有效磷濃度和不同棉花目標(biāo)產(chǎn)量條件下的磷肥推薦用量。即：在極低、低、中和高速效磷水平下，施磷量分別為棉花吸收量的1.5 倍、1.2 倍、1 倍和0.5 倍；在極高速效磷水平下不施磷肥。

基于上述棉花根際營養(yǎng)過程與調(diào)控原理的研究成果，對現(xiàn)行的棉花磷肥施用技術(shù)提出了調(diào)整方案。 其核心在于集成硫酸銨誘導(dǎo)根際酸化技術(shù)、 啟動磷肥技術(shù)和磷肥與土壤性質(zhì)匹配技術(shù)，建立了基于根際過程調(diào)控的膜下滴灌棉花磷肥施用技術(shù)， 并對該技術(shù)的操作提出了相應(yīng)的規(guī)范，包括啟動磷肥的用量、施肥時間、施用方法及其配套的硫酸銨根際調(diào)控、酸性磷肥與石灰性土壤匹配等技術(shù)，為新疆膜下滴灌棉花增產(chǎn)增效提供技術(shù)支持。

1 范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了膜下滴灌棉田磷肥高效利用技術(shù)的術(shù)語定義、 施肥管理以及配套栽培管理措施等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于新疆膜下滴灌棉田磷肥高效運(yùn)籌管理，其它類似地區(qū)可參照執(zhí)行。

2 規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過引用而成為本文必不可少的條款。 凡是注明日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改單）適用于本文。

LY/T 1233-1999 森林土壤有效磷的測定；

NY/T 2911-2016 測土配方施肥技術(shù)規(guī)程；

NY/T 3243-2018 棉花膜下滴灌水肥一體化技術(shù)規(guī)程；

DB65/T 3107-2010 棉花膜下滴灌水肥管理技術(shù)規(guī)程；

HG/T 5048-2016 水溶性磷酸一銨；

GB 10205-2009 磷酸一銨、磷酸二銨；

GB 21634-2008 重過磷酸鈣；

GB/T 8321.10-2018 農(nóng)藥合理使用準(zhǔn)則（十）。

3 術(shù)語和定義

3.1 膜下滴灌技術(shù)

通過鋪設(shè)地膜保墑、增加地溫，結(jié)合有壓滴灌技術(shù)，達(dá)到提早播種、增加有效積溫，減少水分蒸發(fā)，提高水肥利用率的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)。

3.2 土壤磷素豐缺指標(biāo)

磷素豐缺指標(biāo)是指測定的土壤速效磷（Olsen P）與作物產(chǎn)量之間的一種相關(guān)性關(guān)系。土壤速效磷的測定參照LY/T 1233-1999。

3.3 施肥量

施肥量是指在棉花的整個生育期內(nèi)投入的所有磷肥的總量，以P2O5計。 磷肥的施用量按照肥料中有效磷的含量計算。

磷肥施用量（kg·hm－2）＝推薦施肥量（P2O5,kg·hm－2）/肥料中的有效磷百分含量。其中，肥料的有效磷百分含量指磷肥中能夠溶解于乙二胺四乙酸（EDTA）溶液的磷在肥料中的百分比。

3.4 施肥制度

指作物播種前及全生育期內(nèi)的施肥次數(shù)、每次施肥日期、每次施用的肥料種類及用量。

3.5 基肥

作物播種前結(jié)合土壤耕作施用的肥料。

3.6 啟動肥

指棉花播種時施于播種行種子附近、滿足棉花幼苗生長所需的氮磷養(yǎng)分并能誘導(dǎo)根際pH 降低的肥料。 啟動肥中包含的磷肥稱為啟動磷肥。

3.7 追肥

追肥指在作物生長期間所施用的肥料。

3.8 生理酸性肥料

被作物吸收以后導(dǎo)致根際土壤酸度提高的肥料就叫生理酸性肥料。比如硫酸銨，它是一種氮肥，作物根系大量吸收NH4＋的同時會釋放H＋，從而使根際土壤(或土壤溶液)的酸度提高，這類肥料即為生理酸性肥料。

3.9 根際調(diào)控

根際調(diào)控是指通過施用生理酸性肥料（如硫酸銨）誘導(dǎo)根際酸化、降低磷肥有效性的損失，同時促進(jìn)土壤中的難溶性磷活化，從而促進(jìn)作物磷吸收利用的措施。

3.10 磷肥恒量監(jiān)控

磷肥恒量監(jiān)控施肥是指通過肥料長期定位試驗(yàn)，找出能將土壤速效磷含量持續(xù)控制在臨界水平范圍內(nèi)的施磷量，以此作為施肥建議并在一定的時空范圍內(nèi)保持用量相對穩(wěn)定。磷肥恒量監(jiān)控充分反映了磷的土壤養(yǎng)分資源特征和磷肥的產(chǎn)量效應(yīng)特征。

3.11 根際營養(yǎng)調(diào)控

根際營養(yǎng)調(diào)控指通過調(diào)控植物根際的化學(xué)、生物學(xué)過程，增強(qiáng)植物根系對養(yǎng)分元素的吸收利用。

3.12 硝化抑制劑

硝化抑制劑是指能夠抑制導(dǎo)致銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮過程的微生物活性的化學(xué)物質(zhì)。

3.13 磷肥性質(zhì)與土壤性質(zhì)匹配

磷肥化學(xué)性質(zhì)與土壤化學(xué)性質(zhì)的匹配直接關(guān)系到磷肥的利用率。 石灰性土壤使用酸性磷肥、酸性土壤施用堿性磷肥有利于保持磷肥的有效性，減少土壤對磷肥的固定。

3.14 地上部磷吸收量

地上部磷吸收量是指作物地上部生物量中磷的總量，即植物地上部各器官的干物質(zhì)質(zhì)量與各器官磷濃度乘積之和。

4 施肥管理

4.1 基本原則

參照NY/T 2911-2016 評價棉花種植地塊的土壤肥力狀況和肥效反應(yīng)， 確定目標(biāo)產(chǎn)量和施肥量。棉花的施肥應(yīng)采用有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的原則，同時注意施肥技術(shù)與其它棉花高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)相結(jié)合，尤其重視水肥耦合應(yīng)用。

4.2 土壤磷素豐缺指標(biāo)

土壤磷素豐缺指標(biāo)用土壤速效磷 （Olsen P）含量來衡量，具體劃分為極低（小于5 mg·kg－1）、低（5 ～12 mg·kg－1）、中（12 ～25 mg·kg－1）、高（25～38 mg·kg－1） 和極高 （大于38 mg·kg－1）5個等級[5]。

4.3 施肥量的確定

表1 膜下滴灌棉田不同肥力土壤磷肥（P2O5）推薦施用量 kg·hm－2

磷肥的施用量根據(jù)恒量監(jiān)控原則確定： 第一，依據(jù)土壤速效磷測定值和目標(biāo)產(chǎn)量。 第二，將土壤磷素肥力培育至并維持在適宜范圍內(nèi)， 即Olsen-P在20 mg·kg－1左右。 第三，充分發(fā)揮啟動磷肥與硫酸銨調(diào)控的作用。 具體而言：當(dāng)有效磷＜5 mg·kg－1時， 建議施磷量為棉花地上部吸收量的1.3 倍，其中啟動磷肥（P2O5）為60 kg·hm－2；當(dāng)有效磷5～12 mg·kg－1時，建議施磷量為棉花帶走量的1.1 倍，其中啟動磷肥（P2O5）為60 kg·hm－2；當(dāng)有效磷12～25 mg·kg－1時，建議施磷量等于棉花帶走量，其中啟動磷肥（P2O5）為60 kg·hm－2；當(dāng)有效磷25～38 mg·kg－1時，從挖掘土壤供磷潛力、維持棉花高產(chǎn)的角度考慮， 建議施用30 kg·hm－2的啟動磷肥（P2O5）；當(dāng)有效磷＞38 mg·kg－1時，建議不施磷肥。 磷肥推薦用量如表1。 氮肥[19]、鉀肥和微肥的用量依據(jù)DB65/T 3107-2010（棉花膜下滴灌水肥管理技術(shù)規(guī)程）中的推薦量。

磷肥施用量應(yīng)用時需要參照具體磷肥品種的國家標(biāo)準(zhǔn)確定肥料有效磷的百分含量，例如磷酸一銨中有效磷百分含量參照GB 10205-2009 確定， 過磷酸鈣中有效磷百分含量參照GB 21634-2008 確定。

在施用硫酸銨時， 如果同時加入硝化抑制劑，例如雙氰胺 （也稱二氰二胺，DCD； 按施氮量的12% 加 入） 或3,4- 二 甲 基 吡 唑 磷 酸 鹽（3,4-Dimethylpyrazole phosphate，DMPP； 按施氮量的1%加入），阻止銨態(tài)氮迅速轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，則根際調(diào)控的效果會更好。

4.4 肥料質(zhì)量要求

新疆棉花滴灌以酸性磷肥為宜， 水溶性好、雜質(zhì)及有害離子少， 各元素間不能相互作用沉淀，也不能與灌溉水中的雜質(zhì)相互作用沉淀，各營養(yǎng)元素間無拮抗現(xiàn)象。在新疆棉區(qū)推薦施用符合化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的水溶性磷酸一銨（HG/T 5048-2016）。作基肥施用或作種肥條施的磷肥，如果用磷酸一銨，應(yīng)該選擇粒狀或粉狀磷酸一銨（GB 10205-2009），也可以用重過磷酸鈣（GB 21634-2008）。

4.5 施肥制度

新疆膜下滴灌棉花的施肥方式可采用“基肥+滴灌追肥”和“磷肥全部滴施”兩種方式。

基肥。結(jié)合秋季翻耕，在極低、低和中等肥力水平的土壤中，分別施用83 kg·hm－2、61 kg·hm－2、50 kg·hm－2的磷肥（P2O5），高肥力和極高肥力水平的土壤不施基肥。 基施鉀肥的用量參照DB65/T 3107-2010。 將基施的磷肥與鉀肥一起撒施于地表，然后將基肥深翻。

啟動肥。 播種后隨出苗水滴施硫酸銨（N）8.5 kg·hm－2進(jìn)行根際調(diào)控， 同時在速效磷測定值為極低、低、中和高4 個肥力等級的土壤中分別施用60 kg·hm－2、60 kg·hm－2、60 kg·hm－2、33 kg·hm－2的磷肥（P2O5）作為啟動磷肥，極高肥力土壤不施磷肥，僅施用硫酸銨進(jìn)行調(diào)控。 本標(biāo)準(zhǔn)中如無特殊說明，所有“啟動肥”均指棉花播種時，隨出苗水滴灌施用的肥料。 在具有種肥同播條件的地區(qū)，播種時滴施的啟動磷肥可與硫酸銨一起作為啟動肥條施于播種行種子側(cè)下方。條施的磷肥如果用磷酸一銨，應(yīng)該用等磷量的粒狀或粉狀磷酸一銨（GB 10205-2009）或者用重過磷酸鈣（GB 21634-2008）。

蕾期追肥。 在不施基肥的生產(chǎn)模式中，蕾期（6月上旬）根據(jù)土壤肥力，在速效磷測定值為極低、低和中等3 個肥力等級的土壤中分別滴灌追施83 kg·hm－2、61 kg·hm－2和50 kg·hm－2磷肥（P2O5），高肥力和極高肥力土壤不追施磷肥。

花鈴期根際調(diào)控。 花鈴期不再施磷肥，只滴施2 次硫酸銨，補(bǔ)充氮素并調(diào)節(jié)根際酸度。 每次在極低、低、中、高和極高5 個肥力等級的土壤中分別施用36 kg·hm－2、34 kg·hm－2、32 kg·hm－2、30 kg·hm－2和28 kg·hm－2硫酸銨（N）進(jìn)行根際調(diào)控。

根據(jù)上述原則確定的磷肥及硫酸銨具體施用時間和施用量見表2。

表2 膜下滴灌棉田啟動肥與硫酸銨推薦施用方法 kg·hm－2

表2 （續(xù)）

5 配套栽培措施

5.1 整地

適時秋翻春耕，播前整地要達(dá)到“墑、平、松、碎、齊、凈”。

5.2 播種、管道鋪設(shè)

4 月上旬開始播種，4 月8～20 日為最佳時間。根據(jù)土壤溫度、墑情可適當(dāng)提前或延后。 采用機(jī)采棉種植模式， 干播濕出， 管道鋪設(shè)參照NY/T 3243-2018。

5.3 滴出苗水

播種后及時滴出苗水，同時通過滴灌系統(tǒng)施入啟動肥。

5.4 放苗

出苗后及時放苗，確?！耙谎ㄒ幻纭?。 保證收獲株數(shù)15 萬～19.5 萬株·hm－2。

5.5 中耕

棉苗現(xiàn)行后，根據(jù)土壤墑情及時中耕2～3 次，中耕深度逐漸增加，第一次耕深8～10 cm，第二次耕深10～12 cm，第三次耕深12～15 cm，機(jī)械作業(yè)過程中做到不起大土塊，不傷苗，達(dá)到行間土平整、松碎。

5.6 滴水灌溉

灌溉管理參照DB65/T 3107-2010，棉花生育期內(nèi)灌溉次數(shù)、 日期和灌溉量可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。

5.7 化控、打頂

棉花生育期進(jìn)行全程化學(xué)調(diào)控，依據(jù)棉花長勢與氣溫、水肥供應(yīng)確定調(diào)控次數(shù)與用量，以水控為主、化控為輔。 在棉花子葉展平時進(jìn)行第1 次化學(xué)調(diào)控，促根壯苗，防止出現(xiàn)“高腳苗”。其后根據(jù)棉花長勢進(jìn)行合理調(diào)控， 一般棉田全生育期化控5～8次。6 月25 日之后開始打頂，7 月5 日前后結(jié)束。打頂后分別進(jìn)行1～2 次化控。

5.8 病蟲害防治

根據(jù)當(dāng)?shù)夭∠x害的發(fā)生情況選擇相應(yīng)的抗病蟲品種，同時視情況種植玉米、油菜等誘集害蟲，田間發(fā)現(xiàn)病蟲害后及時打藥防控， 參照GB/T 8321.10-2018。

5.9 適時催熟、采收

當(dāng)日最低溫度≥12 ℃、 平均氣溫穩(wěn)定在18～20 ℃、 棉花吐絮率30%～40%時進(jìn)行脫葉催熟劑的噴施，一般在9 月5～18 日之間進(jìn)行，棉花脫葉率≥90%。 棉鈴?fù)滦趼省?5%時即可進(jìn)行機(jī)械采收。 棉花收完后，回收殘膜、滴灌帶，施基肥、犁地、平地達(dá)到待播狀態(tài)。

6 實(shí)施例

為了方便讀者理解和使用，以市場上常見的磷肥和氮肥為例，依據(jù)上述規(guī)程，對“基肥＋滴灌追肥”模式和“磷肥全部滴施”模式下具體的水肥管理做了進(jìn)一步的說明，包括施肥時間、肥料種類和肥料施用量，具體見表3 和表4。 在“基肥＋滴灌追肥”模式中，基施的磷肥可以替換為粒狀或粉狀磷酸一銨或者重過磷酸鈣。

?