養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對棉花產(chǎn)量及肥料效率的影響

孫繪健，姚青青，何忠盛，王東力，哈麗哈什·依巴提，張 炎

(1.巴州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，新疆庫爾勒 841000；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.農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】棉花是新疆重要經(jīng)濟作物，2019年新疆棉花種植面積254.05×104hm2，占全國的76.1%，總產(chǎn)達 500.2×104t，占全國總產(chǎn)量84.9%，棉花總產(chǎn)、單產(chǎn)、種植面積、商品調(diào)撥量連續(xù)25年位居全國第1[1]。肥料投入是提高作物產(chǎn)量的主要措施[2]。重施氮、磷肥，少施鉀肥、微肥和有機肥，使土壤中氮、磷、鉀比例失調(diào)[3-4]，肥料利用率低、土壤生產(chǎn)力與品質(zhì)下降[5-6]。保障作物產(chǎn)量且提高經(jīng)濟效益的同時，減少肥料損失，提高肥料養(yǎng)分利用率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的負面環(huán)境影響，是實現(xiàn)新疆綠洲農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展必須解決的重要問題[7]?！厩叭搜芯窟M展】目前國內(nèi)外推薦施肥方法可以歸結(jié)為兩大類[8-10]：一是以土壤測試為基礎(chǔ)的測土推薦施肥方法，如地力分級法、目標產(chǎn)量等；二是以作物反應(yīng)為基礎(chǔ)的推薦施肥方法，如地上部營養(yǎng)診斷法和肥料效應(yīng)函數(shù)法等。這類方法需要進行土壤或植物取樣、實驗室分析，不僅耗時費力，投入大，且難以形成點對點的推薦施肥，以分散的小農(nóng)戶為經(jīng)營單位，地塊間地力存在一定差異，要實現(xiàn)一家一戶的推薦施肥相當(dāng)困難[11]?；诋a(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率建立的養(yǎng)分專家系統(tǒng)(nutrient expert system，NE)推薦施肥，其主要原理是基于改進的SSNM(Site specific nutrient management)養(yǎng)分管理方法和QUEFTS(quantitative evaluation of the fertility of tropical soils)模型，結(jié)合4R原則，針對特定農(nóng)田和作物生長環(huán)境而制作的施肥決策系統(tǒng)。養(yǎng)分專家系統(tǒng)以產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率為基礎(chǔ)，綜合考慮了產(chǎn)量反應(yīng)、農(nóng)學(xué)效率、相對產(chǎn)量和土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分供應(yīng)之間的聯(lián)系[12-14]。與傳統(tǒng)的測土施肥、植株營養(yǎng)診斷施肥等一系列測試技術(shù)和方法相比，該理論與技術(shù)具有時效性強、簡便經(jīng)濟、易于掌握、適用廣泛等優(yōu)點，特別是在測土和植株診斷等條件不充分時該技術(shù)顯得尤為重要[15]。研究運用養(yǎng)分專家系統(tǒng)對新疆巴州不同土壤肥力地塊進行推薦施肥，研究在棉花應(yīng)用效果?！颈狙芯壳腥朦c】新疆棉花種植中存在肥料用量較多和不合理施用帶來的肥料利用率低問題，目前有關(guān)養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥在小麥[16-17]、水稻[18]、玉米[19]馬鈴薯[20]、蘿卜[21]、大蔥[22]等多種作物進行了研究和應(yīng)用，均有較好的增產(chǎn)增收效果，但在棉花上的應(yīng)用鮮有報道。研究分析養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對棉花產(chǎn)量及肥料效率的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】分析施肥對棉花產(chǎn)量、經(jīng)濟效益、養(yǎng)分吸收積累及肥料利用效率的影響，對棉花養(yǎng)分專家系統(tǒng)進行驗證與評價，完善該專家推薦系統(tǒng)，為新疆棉花科學(xué)施肥提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2020年分別在新疆巴州庫爾勒市和什力克鄉(xiāng)柳林村(N85°83′52.28″E41°71′72.32″)和尉犁縣尉北地區(qū)4片區(qū)(N86°25′45.24″E41°54′85.92″)進行，供試土壤庫爾勒市為沙壤土，尉犁縣為沙土。土壤基本養(yǎng)分性狀。表1

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

設(shè)置7個處理，分別是NE為養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦氮磷鉀肥用量；NE-N為在NE基礎(chǔ)上不施氮肥；NE-P為在NE基礎(chǔ)上不施磷肥；NE-K為在NE基礎(chǔ)上不施鉀肥；OPTS為當(dāng)?shù)剞r(nóng)技部門測土配方施肥；FP為習(xí)慣施肥；CK 為不施任何肥料。

庫爾勒市和尉犁縣NE處理氮肥均以尿素(46% N)施入，全部作追肥，庫爾勒市在棉花生育時期分7次隨水滴施(追肥時間及比例：6月22日∶7月2日∶7月10日∶7月22日∶7月30日∶8月7日∶8月15日=10∶10∶20∶20∶20∶10∶10)，尉犁縣在棉花生育時期分6次隨水滴施(追肥時間及比例：6月18日∶7月1日∶7月8日∶7月20日∶7月28日∶8月5日=10∶20∶25∶25∶10∶10)。磷肥為三料磷肥(46% P2O5)施入，70%作基肥，30%作追肥在苗期隨水施入；鉀肥以硫酸鉀(50% K2O)全部滴灌追施，施用量蕾期、鈴期各占50%。OPTS處理FP處理均按照習(xí)慣施肥，氮肥為尿素、磷肥為磷酸二銨(基肥)、磷酸一銨(追肥)，鉀肥為硫酸鉀，追肥為1水1肥。表2

表1 供試土壤基本養(yǎng)分狀況Table 1 Basic nutrient characters of the tested soils

庫爾勒市試驗地棉花供試品種為新陸中72號，播種時間為4月19日；尉犁縣試驗地棉花供試品種為新陸中71號，播種時間為4月27日；兩地均采取膜下滴灌種植，1膜4行種植，行距配置66+10+66+10=152 (cm)，株距12 cm，理論密度21.9×104株/hm2。小區(qū)面積均為90 m2，3次重復(fù), 隨機區(qū)組排列。

1.2.2 測定指標

干物質(zhì)和養(yǎng)分測定：在吐絮期(9月20日)采取各試驗小區(qū)棉花樣品3株，將采集的棉花植株按莖稈、棉纖維、籽分開，在105℃下殺青30 min，然后80℃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。植株樣用H2SO4-H2O2消煮，全氮采用奈氏比色法、全磷采用鉬銻抗比色法，全鉀采用火焰火光度法進行測定[23]。

棉花產(chǎn)量測定：每小區(qū)調(diào)查3個樣點，每點測產(chǎn)區(qū)面積在6.67 m2，記錄各處理小區(qū)單株鈴數(shù)和單位面積株數(shù)。每小區(qū)采收下、中、上部30、50、20朵完全吐絮棉桃，測定平均單鈴重和衣分，計算棉花產(chǎn)量。

肥料的利用效率的計算方法[24]如下：

肥料表觀利用率(%)=(施肥區(qū)植株地上部養(yǎng)分積累量-減素區(qū)植物地上部養(yǎng)分積累量)/施肥量×100；

肥料偏生產(chǎn)力(kg/kg)=籽棉產(chǎn)量/施肥量；

肥料農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)=(施肥區(qū)籽棉產(chǎn)量-減素區(qū)籽棉產(chǎn)量)/施肥量；

產(chǎn)投比=純效益/肥料花費(純效益為收獲后的產(chǎn)量利潤減去肥料成本；肥料花費為氮磷鉀肥料花費總和)。

養(yǎng)分平衡采用表觀平衡法計算，即平衡值=養(yǎng)分投入量-籽棉攜出量，養(yǎng)分盈虧率%=(平衡值/養(yǎng)分投入量)×100%，正值表示盈余，負值表示虧缺。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2020和SPSS23.0統(tǒng)計軟件進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對棉花產(chǎn)量和經(jīng)濟效益影響

研究表明，施肥顯著增加了棉花的籽棉產(chǎn)量。庫爾勒市和尉犁縣棉花施肥分別增產(chǎn)6.3%～33.1%和13.3%～134.6%，其中庫爾勒市NE、OPTS、FP分別較不施肥CK處理增產(chǎn)33.1%、32.6%、27.9%，土壤基礎(chǔ)肥力產(chǎn)量分別占到NE、OPTS、FP籽棉產(chǎn)量的75.1%、75.4%和78.2%；尉犁縣NE、OPTS、FP分別較不施肥CK處理增產(chǎn)130.7%、134.6%和121.5%，土壤基礎(chǔ)肥力產(chǎn)量僅占到NE、OPTS、FP籽棉產(chǎn)量的43.4%、42.6%和45.2%，尉犁縣供試土壤肥力很低。庫爾勒市NE處理籽棉產(chǎn)量最高，其次是OPTS處理，二者分別較處理FP增產(chǎn)4.0 %和3.7%；NE、OPTS 與FP 3個處理產(chǎn)量均無顯著差異。尉犁縣OPTS處理籽棉產(chǎn)量最高，其次是NE處理，二者分別較FP處理增產(chǎn)5.9%和4.2%，NE、OPTS 與FP 3個處理產(chǎn)量也無顯著差異。基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥，分別與NE-N、NE-P和NE-K處理比較，庫爾勒市施用氮肥、磷肥和鉀肥增產(chǎn)籽棉分別為25.1%、8.3%和5.0%，尉犁縣分別增產(chǎn)籽棉103.6%、20.3%和22.6%。表3

研究表明，庫爾勒市和尉犁縣施肥處理均能使棉花增收。庫爾勒市增收幅度為946～11 046 Yuan/hm2，尉犁縣增收幅度為13 322～23 536 Yuan/hm2。庫爾勒市NE處理收益最大，其次是OPTS處理； 二者純收益較FP處理分別增加11.34%和9.78%； NE處理產(chǎn)投比高于OPTS處理，兩者均高于FP處理。尉犁縣OPTS處理收益最高，其次是NE處理，二者純收益較FP處理分別增加9.96%和10.04%；NE處理產(chǎn)投比高于OPTS處理，兩者也均高于FP處理。表4

2.2 不同施肥處理對棉花氮、磷、鉀吸收的影響

研究表明，庫爾勒市和尉犁縣施肥顯著增加了棉花氮磷鉀養(yǎng)分吸收，和NE相比，無論是棉花秸稈還是籽棉減素處理氮、磷、鉀積累量都顯著降低。另外研究表明，庫爾勒市NE處理秸稈和籽棉氮磷鉀積累量分別占地上部氮磷鉀積累量34.5%、34.8%、69.0%和65.5%、65.2%、31.0%；尉犁縣NE處理秸稈和籽棉氮磷鉀積累量分別占地上部氮磷鉀積累量34.6%、28.3%、74.8%和65.4%、71.7%、25.2%。因此，可以看出無論是庫爾勒市還是尉犁縣棉花吸收的氮磷養(yǎng)分主要積累于籽棉，吸收的鉀養(yǎng)分則主要積累于秸稈。

表3 不同施肥處理下棉花產(chǎn)量變化Table 3 Effects of different fertilization treatments on yield and economic benefit of cotton

表4 不同施肥處理下棉花經(jīng)濟效益變化Table 4 Effects of different fertilization treatments on yield and economic benefit of cotton

就棉花秸稈來看，庫爾勒市氮積累量FP>NE> OPTS處理，三者無顯著差異；磷積累量NE處理顯著高于OPTS和FP處理，OPTS和FP處理無顯著差異；鉀積累量NE處理最高，與OPTS和FP處理無顯著差異(圖1A-1)。尉犁縣氮、磷、鉀積累量NE、OPTS和FP處理之間無顯著差異(圖2B-1)。

就籽棉來看，庫爾勒市籽棉氮、磷、鉀積累量NE均最高，其氮、磷、鉀積累量與OPTS 和FP處理無顯著差異(圖1A-2)。尉犁縣籽棉氮、磷、鉀積累NE、OPTS和FP處理三者之間無顯著差異(圖2B-2)。

庫爾勒市和尉犁縣NE處理百公斤籽棉吸收氮、磷、鉀量分別為 4.21、1.12、3.68 kg和3.97、1.03、3.15 kg；OPTS處理100 kg籽棉吸收氮、磷、鉀量分別為 4.15、1.08、3.62 kg和4.01、1.04、4.28 kg；FP處理100 kg籽棉吸收氮、磷、鉀量分別為3.89、1.03、3.57 kg和4.90、0.98、3.07 kg。

可見，無論是庫爾勒市還是尉犁縣，在不同土壤肥力情況下，氮磷鉀肥配合施用，氮磷鉀養(yǎng)分吸收較多，養(yǎng)分專家系統(tǒng)NE推薦施肥促進了氮、磷和鉀素養(yǎng)分的吸收利用。圖1，圖2

2.3 不同施肥處理對棉花肥料利用率的影響

2.3.1 偏生產(chǎn)力

研究表明，庫爾勒市和尉犁縣2個試驗點NE處理的氮磷肥偏生產(chǎn)力顯著高于POTS和FP處理，而鉀肥偏生產(chǎn)力OPTS處理顯著高于NE和FP處理，庫爾勒市鉀肥偏生產(chǎn)力NE處理顯著高于FP處理；尉犁縣鉀肥偏生產(chǎn)力NE處理高于FP處理，但差異不顯著。庫爾勒市NE處理氮肥偏生產(chǎn)力31.0 kg/kg，磷肥偏生產(chǎn)力49.0 kg/kg，鉀肥偏生產(chǎn)力67.4 kg/kg。尉犁縣NE處理氮肥偏生產(chǎn)力27.2 kg/kg，磷肥偏生產(chǎn)力59.0 kg/kg，鉀肥偏生產(chǎn)力59.5 kg/kg。表5

圖1 不同施肥處理對棉花秸稈(A-1)和籽棉(A-2)養(yǎng)分積累量的影響 (庫爾勒市)Fig.1 Effects of different fertilization treatments on nutrient accumulation of cotton straw(A-1) and cotton seed (A-2)(Korla)

圖2 不同施肥處理對棉花秸稈(B-1)和籽棉(B-2)養(yǎng)分積累量的影響 (尉犁縣)Fig.2 Effects of different fertilization treatments on nutrient accumulation of cotton straw(B-1) and cotton seed (B-2)(Yuli)

2.3.2 農(nóng)學(xué)效率

研究表明，庫爾勒市和尉犁縣2個試驗點，氮肥農(nóng)學(xué)效率均表現(xiàn)為NE>OPTS> FP，NE處理顯著高于OPTS和FP處理；磷鉀肥農(nóng)學(xué)效率均表現(xiàn)為OPTS >NE> FP處理，NE處理顯著高于FP處理；鉀肥農(nóng)學(xué)效率NE處理和FP處理差異不顯著。庫爾勒市氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率分別為6.5、3.8、3.2 kg/kg；尉犁縣氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率分別為13.8、9.9、11.2 kg/kg。表5

2.3.3 養(yǎng)分回收率

研究表明，在庫爾勒市試驗點，氮肥和磷肥回收利用率NE>OPTS>FP處理且之間差異顯著；鉀肥回收利用率OPTS>NE>FP處理且之間差異顯著；在尉犁縣試驗點，NE處理氮肥回收利用率顯著高于OPTS和FP處理且OPTS和FP處理之間差異不顯著，磷肥回收利用率NE>OPTS>FP處理且之間差異顯著；鉀肥回收利用率OPTS>NE>FP處理且之間差異顯著。

研究表明，在庫爾勒市NE處理氮肥回收利用率分別比OPTS和FP處理提高12.2和23.7個百分點，磷肥回收利用率均分別比OPTS和FP處理提高4.9和8.5個百分點；鉀肥回收利用率比OPTS處理降低24.1個百分點，比FP處理提高19.6個百分點。在尉犁縣NE處理氮肥回收利用率分別比OPTS和FP處理提高25.5和28.1個百分點，磷肥回收利用率均分別比OPTS和FP處理提高2.6和6.7個百分點；鉀肥回收利用率比OPTS處理降低30.8個百分點，比FP處理提高7.5個百分點。表5

表5 不同施肥處理下棉花肥料利用效率變化Table 5 Fertilizer efficiency of cotton under different fertilization treatments

2.4 不同施肥處理對棉花養(yǎng)分表觀平衡的影響

研究表明，庫爾勒和尉犁縣NE處理均出現(xiàn)盈余，分別盈余70.3和67.4 kg/hm2，盈余率分別是27.1%和27.5%；OPTS和FP處理均出現(xiàn)較高的盈余，庫爾勒和尉犁縣分別為266.2、262.4和413.2、265.1 kg/hm2，，盈余率分別為58.8%、59.4%和90.4%、61.0%。庫爾勒和尉犁縣均表現(xiàn)盈余，且FP>OPTS>NE處理，三者之間均有顯著差異；除庫爾勒OPTS處理均表現(xiàn)虧缺，虧缺率為157%，其余處理表現(xiàn)為盈余，且FP >NE處理，庫爾勒差異顯著，尉犁縣差異不顯著。表6

3 討 論

化肥是作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。氮肥的過量施用，會導(dǎo)致棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的下降[25]。常規(guī)棉施N量在300 kg/hm2以上時，氮肥的增產(chǎn)效果已經(jīng)不顯著[26]，過量施氮，由于營養(yǎng)生長過旺，不能及時向生殖生長轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致棉花減產(chǎn)[27]。因此，科學(xué)推薦施肥方法是實現(xiàn)作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)的關(guān)鍵。

由養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥，并在不同土壤肥力水平棉田展開了試驗表明，養(yǎng)分專家系統(tǒng)可有效增產(chǎn)，優(yōu)化肥料運籌，提高肥料利用率，增加農(nóng)民收入。研究中，在庫爾勒市和尉犁縣試驗點，棉花養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥分別較FP處理減少氮、磷、鉀肥施用量分別為50.9%、64.2%、36.0%和43.6%、69.6%、2.2%，產(chǎn)量分別增加4.0 %、4.2%，純收益分別增加11.34%、9.96%；較OPTS處理減少氮、磷肥用量分別為47.5%、28.5%、和44.5%、69.6%，增加鉀肥用量220%和46.7%，產(chǎn)量分別增加0.35 %、1.4%，純收益分別減少0.2%、0.1%。由此可以看出，與FP處理比較，無論是庫爾勒市還是尉犁縣，大幅度減少氮磷鉀肥，不僅沒有減產(chǎn)，還提高了棉花產(chǎn)量且大幅度增加了植棉收益；與OPTS處理比較，無論是庫爾勒市還是尉犁縣，大幅度減少氮磷肥，提高鉀肥用量，產(chǎn)量和純收益幾乎沒有差異。棉花NE系統(tǒng)推薦施肥綜合考慮了棉花產(chǎn)量形成的養(yǎng)分需求、土壤地力和生長環(huán)境等多方面因素，通過調(diào)整氮磷鉀投入比例和施用時期，優(yōu)化了氮、磷、鉀配比，實現(xiàn)了養(yǎng)分供應(yīng)與棉花養(yǎng)分需求的平衡，保證了棉花養(yǎng)分供應(yīng)的同時，最大限度地提高了肥料的利用效率，最終實現(xiàn)棉花產(chǎn)量和收益的提高。

養(yǎng)分吸收量是棉花產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。試驗結(jié)果表明，就籽棉來看，庫爾勒市籽棉氮、磷、鉀積累量NE均最高，其氮、磷、鉀積累量與OPTS 和FP處理無顯著差異，尉犁縣籽棉氮、磷、鉀積累NE、OPTS和FP處理三者之間無顯著差異；對于秸稈養(yǎng)分吸收，庫爾勒和尉犁縣試驗點NE處理、OPTS處理和FP處理三者之間比較，氮肥施用越多吸收越多，但差異并不顯著。磷肥吸收庫爾勒市和尉犁縣均表現(xiàn)為NE>OPTS>FP處理，庫爾勒市NE處理顯著高于OPTS和FP處理，尉犁縣三者之間差異都不顯著。鉀肥吸收庫爾勒市NE處理最高，尉犁縣OPTS處理最高，在兩地NE、OPTS和FP處理之間差異均表現(xiàn)為不顯著。由此可見，并不是施肥量越多，吸收就越多，合理的施肥配比有利于籽棉對養(yǎng)分的吸收。施氮量過多不利于養(yǎng)分從營養(yǎng)器官到生殖器官轉(zhuǎn)化。因而進一步說明養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥有利于棉花對養(yǎng)分的均衡吸收，在保持土壤肥力的同時，使養(yǎng)分脅迫降到最低并最終達到高產(chǎn)高效的目的。

肥料利用效率是衡量合理施肥的重要指標[28]。試驗結(jié)果表明，庫爾勒市和尉犁縣2個試驗點NE處理的氮磷肥偏生產(chǎn)力顯著高于OPTS和FP處理，而鉀肥偏生產(chǎn)力NE處理顯著高于FP處理，顯著低于OPTS處理，OPTS處理獲得較高的鉀肥偏生產(chǎn)力可能是因為其鉀肥在庫爾勒市和尉犁縣施用較少，分別是NE處理施用量的31.3%和68.2%。因此，根據(jù)土壤鉀肥的豐缺，適當(dāng)減少鉀肥用量，可以提高鉀肥偏生產(chǎn)力。另外，庫爾勒市和尉犁縣NE處理肥料偏生產(chǎn)力均表現(xiàn)為鉀肥>磷肥>氮肥。

庫爾勒市和尉犁縣2個試驗點，氮肥農(nóng)學(xué)效率NE處理顯著高于OPTS和FP處理；磷肥農(nóng)學(xué)效率NE處理顯著高于FP處理；鉀肥農(nóng)學(xué)效率均NE處理和FP處理差異不顯著。庫爾勒市氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率分別為6.5、3.8、3.2 kg/kg；尉犁縣氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率分別為13.8、9.9、11.2 kg/kg。尉犁縣NE處理氮磷鉀農(nóng)學(xué)效率均高于庫爾勒，說明N E處理土壤肥力越高的土壤，氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)效率越低，由此也說明對于土壤肥力越低的棉田，其氮磷鉀農(nóng)學(xué)效率越高。

文獻報道, 氮肥平均利用率可達 50%～60% , 當(dāng)季利用率磷肥一般為10%～30% , 鉀肥為20%～60%[29]。庫爾勒市NE氮、磷、鉀肥回收利用率分別為42.3%、10.7%和32.2%；尉犁縣NE氮磷鉀肥回收利用率分別為54.0%、8.1%和29.1%。在庫爾勒市和尉犁縣2個試驗點，NE氮肥和磷肥回收利用率均顯著高于OPTS和FP，而OPTS鉀肥回收利用率均顯著高于NE和FP。與國外平均施肥相比，庫爾勒市和尉犁縣均能獲得較高的氮肥利用效率，磷鉀肥利用效率基本在世界平均范圍之內(nèi)。

農(nóng)田土壤養(yǎng)分平衡法是對農(nóng)田土壤養(yǎng)分(氮、磷、鉀)輸入量與輸出量進行計算分析，用于評價表觀養(yǎng)分利用與盈余情況, 也是分析施肥對農(nóng)業(yè)環(huán)境影響的重要方法[30]。養(yǎng)分盈虧率是有養(yǎng)分輸入與輸出的差值除以養(yǎng)分輸入總量計算獲得，當(dāng)-10%≤養(yǎng)分盈虧率≤10%，為養(yǎng)分平衡；養(yǎng)分盈虧率<-10%，為養(yǎng)分虧缺；養(yǎng)分盈虧率>10%，為養(yǎng)分盈余[31]。研究表明，從氮表觀平衡來看，庫爾勒和尉犁縣NE處理均表現(xiàn)盈余，盈余率分別為27.1%和27.5 %；而OPTS和FP處理均表現(xiàn)為較高的盈余，盈余率分別為58.8%、59.4%和90.4%、61.0%。從磷表觀平衡來看，庫爾勒和尉犁縣均表現(xiàn)盈余，且FP>OPTS>NE處理，三者之間均有顯著差異；庫爾勒市和尉犁縣NE處理盈余率分別為71.9%和57.3%。從鉀表觀平衡來看，除庫爾勒市OPTS處理均表現(xiàn)虧缺，其余處理均表現(xiàn)盈余，且FP >NE處理，庫爾勒差異顯著，尉犁縣差異不顯著；庫爾勒市和尉犁縣NE處理盈余率分別為17.8%和38.9%?？偟目磥?，與OPTS和 FP處理相比，NE處理在施氮、施磷、施鉀方面養(yǎng)分平衡方面表現(xiàn)較高的優(yōu)勢。

由此可見，NE處理在適當(dāng)降低肥料用量，優(yōu)化氮、磷、鉀肥配比和施用時期，可促進棉花對養(yǎng)分的吸收利用，是提高肥料利用效率的有效措施，棉花養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥能否維持土壤較高肥力以滿足棉花增產(chǎn)需求，其長期推薦施肥效應(yīng)需進一步研究明確。

4 結(jié) 論

試驗中，根據(jù)庫爾勒市和尉犁縣棉花地塊具體種植信息，應(yīng)用棉花養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥分別為N 259.5 kg/hm2、P2O5164.0 kg/hm2、K2O 120.0 kg/hm2和N 245.0 kg/hm2、P2O5113.0 kg/hm2、K2O 110.0 kg/hm2情況下較農(nóng)民習(xí)慣施肥分別增產(chǎn)4.0 %、4.2%，增收11.34%、9.96%；氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力分別為31.0、49.0、67.4 kg/kg和27.2、59.0、59.5 kg/kg；氮磷鉀農(nóng)學(xué)效率分別為6.5、3.8、3.2 kg/kg和13.8、9.9、11.2 kg/kg；氮磷鉀肥料回收利用率分別為42.3%、10.7%和32.2%和54.0%、8.1%、29.1%。研究結(jié)果證明了專家推薦施肥在棉花上的應(yīng)用具有可行性，該方法在棉花實際生產(chǎn)中充分利用了土壤的基礎(chǔ)養(yǎng)分供應(yīng)，考慮了養(yǎng)分的平衡與可持續(xù)性，合理調(diào)控了氮磷鉀養(yǎng)分供應(yīng)量，促進了棉花生產(chǎn)的高產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展。