不同氮肥運(yùn)籌對棉花產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響

張英鵬 李羨輝 李洪杰 仲子文 孫 明 趙同凱 劉兆輝

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黃淮海平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東濟(jì)南 250100；2.濟(jì)南新舊動能轉(zhuǎn)換起步區(qū)管委會經(jīng)濟(jì)發(fā)展部 山東濟(jì)南 250108;3.德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 山東德州 253051）

以東營、 濱州為主的魯北地區(qū)大部分為鹽堿化土地，是山東省的主要產(chǎn)棉區(qū)，常年棉花種植面積約占山東省的40%。 據(jù)調(diào)查，自家聯(lián)產(chǎn)承包土地種植的農(nóng)戶2020 年平均植棉純收益為3 152 元/ hm2， 而種植小麥、玉米兩熟平均純收益為15 868 元/hm2，嚴(yán)重影響了棉農(nóng)的種棉積極性[1]。 減少肥料投入量及施肥的勞動力投入是解決途徑之一。 有研究報(bào)道[2]，鹽堿地棉花施肥可以采用緩/控釋肥與速效肥配合的一次施肥技術(shù)，這是實(shí)現(xiàn)棉花省工、節(jié)本、增效的重要技術(shù)途徑之一。 本文作者從肥料減量及替代入手，降低施肥成本， 研究施肥措施對棉花產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響， 為減量優(yōu)化施肥提高棉花收益和降低養(yǎng)分損失風(fēng)險(xiǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于東營市墾利縣勝坨鎮(zhèn)皇殿村（37°32′10.67″N、118°24′07.17″E）。地處溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，雖瀕臨渤海，但大陸性季風(fēng)影響明顯，冬季干冷，夏季濕熱，四季分明。 土壤類型屬于濱海潮土，試驗(yàn)前0～20 cm 土層土壤的基本理化性狀和0～100 cm土層土壤的硝態(tài)氮含量分別見表1 和表2。

表1 供試土壤0～20 cm 土層的基本理化性狀

表2 供試土層深度0～100 cm 的硝態(tài)氮含量

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

經(jīng)調(diào)查， 當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的習(xí)慣施肥為施用（N、P2O5、K2O 比例為 15∶15∶15）復(fù)合肥 50 kg，追施（N 46%）尿素30 kg。 本試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)共設(shè)6 個(gè)處理，T1：PK（0∶8∶6）；T2：NK（16∶0∶6）；T3：習(xí)慣施肥處理（FP）（21∶7.5∶7.5）；T4：優(yōu)化施肥處理（OPT）（16∶8∶6）；T5：減氮控釋肥替代處理 CRF（14∶8∶6）；T6：有機(jī)無機(jī)配施處理 （OF-CF）（有機(jī)替代無機(jī)養(yǎng)分含量的20%， 化肥養(yǎng)分 12.8∶6.4∶4.8， 合計(jì)總養(yǎng)分仍為 16∶8∶6），每個(gè)處理重復(fù) 3 次，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積 50 m2。 試驗(yàn)時(shí)間為 2020 年 5～12 月。

肥料種類：大顆粒尿素（46%）、顆粒硫酸鉀（50%）、重過磷酸鈣（42%）、當(dāng)?shù)貜?fù)合肥（15∶15∶15）、商品有機(jī)肥（N+P2O5+K2O=5%）、聚氨脂包膜尿素（43%）。 施用方式：氮肥基追各1 半；磷、鉀肥和有機(jī)肥基施，包膜尿素一次性基施。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

土壤樣品的pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀的測定均采用常規(guī)方法[3]；土壤硝態(tài)氮測定：新鮮土樣用1 mol/L KCl 浸提，濾液的硝態(tài)氮含量通過全自動間斷化學(xué)分析儀（Smartchem 200）測定[4]。

收獲期分2 次集中采集棉花，測定小區(qū)產(chǎn)量，折算公頃產(chǎn)量。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 2000 軟件[5]進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析， 每個(gè)處理共3 組重復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，檢驗(yàn)不同處理間在P<0.05 的顯著性水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥運(yùn)籌對棉花產(chǎn)量的影響

由圖1 可知， 不同氮肥處理對棉花產(chǎn)量的影響具有明顯差異。與 FP 相比，PK、NK 和 CRF 處理的棉花產(chǎn)量均有不同程度的下降， 降幅分別為8.69%、3.13%和4.02%，其中CRF 處理在減氮33.3%的情況下，盡管棉花產(chǎn)量比農(nóng)民習(xí)慣施肥有所下降，但并未達(dá)到顯著差異水平。 OPT 和 OF-CF 處理在減氮23.8%用量的情況下， 與FP 相比均提高了棉花的產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度分別為2.13%和5.03%，其中OF-CF 處理的增產(chǎn)幅度達(dá)到了顯著性差異水平， 這與何偉等的報(bào)道[6]減量化肥（N、P2O5、K2O 減量 20%）＋有機(jī)肥處理棉花產(chǎn)量最高的結(jié)論基本一致。

圖1 不同氮肥運(yùn)籌處理的棉花產(chǎn)量

2.2 不同氮肥運(yùn)籌對棉花不同生育期土壤硝態(tài)氮的影響

由圖 2 可知， 隨著土層的深入，PK 和 OF-CF 處理各土層的硝態(tài)氮含量較低， 且保持相對穩(wěn)定；而NK、FP 和OPT 處理的硝態(tài)氮含量隨著土層深入到60 cm 急劇下降，而后保持相對穩(wěn)定；而CRF 處理的硝態(tài)氮含量隨著土層的深入呈先升高后降低的變化趨勢。

圖2 不同氮肥運(yùn)籌對棉花苗期土壤硝態(tài)氮的影響

由圖3 可知， 在蕾期CRF 處理的土壤硝態(tài)氮要明顯高于其他處理，說明該時(shí)期氮的釋放達(dá)到了一個(gè)高峰值，養(yǎng)分的充分供應(yīng)滿足了棉花蕾期的養(yǎng)分需求；隨著土層由表層深入到 60 cm，PK、NK、OPT 和 FP 處理的土壤硝態(tài)氮含量隨著土層的深入而明顯下降，而再隨著土層的深入，各處理的硝態(tài)氮含量保持相對穩(wěn)定，維持在相對較低的水平；在0～60 cm 土層，OF-CF處理的硝態(tài)氮含量則呈先升高后下降的變化趨勢，再隨土層的深入，其含量保持相對較低且穩(wěn)定。

圖3 不同氮肥運(yùn)籌對棉花蕾期土壤硝態(tài)氮的影響

由圖 4 可知， 隨土層深入到 40 cm，F(xiàn)P、PK 和OPT 處理的硝態(tài)氮含量急劇下降， 而后再隨土層深入，其硝態(tài)氮含量則保持相對較低且穩(wěn)定；CRF 處理的硝態(tài)氮含量隨著土層深入到60 cm 顯著下降，再隨著土層深入，含量保持相對穩(wěn)定；OF-CF 處理的硝態(tài)氮含量隨著土層深入先下降（0～60 cm）而再升高（60～100 cm）；NK 處理的土硝態(tài)氮含量在 0～40 cm土層下降顯著，而后隨著土層深入保持相對穩(wěn)定。

圖4 不同氮肥運(yùn)籌對棉花花鈴期土壤硝態(tài)氮的影響

由圖5 可知，PK 處理各土層的土壤硝態(tài)氮含量較低， 且隨著土層的深入呈降低的趨勢；OPT 和FP處理在土層0～60 cm 土壤硝態(tài)氮含量急劇下降，而再隨著土層深入其含量保持相對穩(wěn)定，NK 處理在0～40 cm 土層硝態(tài)氮含量顯著降低，而后隨土層深入降幅減緩；CRF 處理的土壤硝態(tài)氮含量隨著土層由表層深入到80 cm 顯著下降， 而后保持較低含量且相對穩(wěn)定；OF-CF 處理的土壤硝態(tài)氮含量則隨土層深入呈先升高后下降， 再隨著土層深入含量保持相對穩(wěn)定。

圖5 不同氮肥運(yùn)籌對棉花吐絮期土壤硝態(tài)氮的影響

由圖6 可知，除PK 處理的土壤硝態(tài)氮含量隨土層深入下降緩慢外， 其余處理在0～40 cm 均顯著下降， 再隨著土層深入，F(xiàn)P 和OPT 處理土壤硝態(tài)氮含量保持相對穩(wěn)定； 而NK 處理的土壤硝態(tài)氮含量在40～60 cm 仍顯著下降， 而后保持相對穩(wěn)定； 而CRF處理的土壤硝態(tài)氮含量的下降幅度明顯減緩；OF-CF處理則出現(xiàn)先升高后下降再升高的變化趨勢。

圖6 不同氮肥運(yùn)籌對棉花收獲后土壤硝態(tài)氮的影響

2.3 不同氮肥運(yùn)籌對棉花收獲后土壤養(yǎng)分含量的影響

由表3 可知，經(jīng)過一季棉花生長后，收獲后和種植前的土壤養(yǎng)分含量有了明顯變化。 與種植前相比，收獲后各處理的土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、全磷含量均顯著提高，而全氮、全鉀略有提高；除了NK處理外，其他處理的有效磷較種植前顯著提高。 說明不同施肥處理均能滿足棉花生長所需的養(yǎng)分，且在土壤中有一定程度的積累。 其中，各處理的pH 略有差異，OF-CF 處理的有機(jī)質(zhì)含量最高，這是由于相比其他處理增收有機(jī)肥的緣故；FP 處理的堿解氮、全氮和全鉀含量最高，OF-CF 處理的有效磷和全磷含量最高，而OPT 處理的速效鉀含量最高。 杜海巖等[7]的研究顯示，優(yōu)化施肥+有機(jī)肥處理速效P 和速效K 含量總體處于較高水平， 這可能與供試土壤的本身差異所致。

表3 棉花收獲后不同氮肥運(yùn)籌處理的土壤養(yǎng)分含量

3 討論與結(jié)論

在本試驗(yàn)條件下，CRF 處理在減氮33.3%的情況下，棉花產(chǎn)量比農(nóng)民習(xí)慣施肥（FP）處理略有下降，但并未達(dá)到顯著差異水平；而OPT 和OF-CF 處理減氮23.8%，與FP 相比均提高了棉花的產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度分別為2.13%和5.03%。

在棉花不同生育期， 減量施肥處理的土壤硝態(tài)氮含量隨著土層深入均顯著降低， 淋溶損失的風(fēng)險(xiǎn)較低。

各施肥處理棉花收獲后的大部分養(yǎng)分含量指標(biāo)高于種植前，說明肥料用量仍有一定的降低潛力，其中以CRF 處理的養(yǎng)分積累程度較低， 養(yǎng)分損失的風(fēng)險(xiǎn)最低。

綜合考慮產(chǎn)量及環(huán)境效應(yīng)， 在本試驗(yàn)條件下，CRF 處理在減氮33.3%的情況下，棉花產(chǎn)量較高，同時(shí)不會造成養(yǎng)分較多積累，養(yǎng)分損失風(fēng)險(xiǎn)低；其次是OPT和OF-CF 處理，肥料用量仍有進(jìn)一步降低的潛力。