有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥對(duì)棉花產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

李鵬兵，周留艷，代金平，王志方，謝玉清，張慧濤，王小武，談疆，牛寬讓，楊新平

（1新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物應(yīng)用研究所/新疆特殊環(huán)境微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091；2新疆萬(wàn)康誠(chéng)一肥業(yè)有限公司，新疆昌吉 831200）

0 引言

新疆植棉面積達(dá)全疆基本土地面積的70%，棉花種植以施用化肥為主，但化肥中不含有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)，長(zhǎng)期使用化肥使得土壤有機(jī)質(zhì)含量降低[1-4]，土壤養(yǎng)分單一，結(jié)構(gòu)破壞，不利于土地可持續(xù)發(fā)展，也大大降低了農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。2015年，適合新疆滴灌施肥的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥液體肥推出[5]，逐漸在棉花栽培上推廣，其對(duì)棉花產(chǎn)量與纖維品質(zhì)的影響有待進(jìn)一步研究。多年研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥能促進(jìn)作物生長(zhǎng)，優(yōu)化產(chǎn)地環(huán)境，提高作物抗性[6]。范作偉[7]發(fā)現(xiàn)應(yīng)用生物肥料替代化肥，在保證產(chǎn)量和品質(zhì)的前提下，可以減少1/3 的化學(xué)肥料，也可以增加作物產(chǎn)量。生物肥料的施用能提升杏[8]、獼猴桃[9]、黃瓜[10]等果品維生素含量和品質(zhì)，促進(jìn)小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，在防治病蟲(chóng)害等方面具有重要的作用[11]。其次，生物肥料和化肥共同施用可以提高化肥的利用效率，對(duì)玉米[12]、青椒[13]、西蘭花[14-15]等農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)提升的效果明顯，農(nóng)產(chǎn)品的外觀會(huì)得到改善，進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)戶的凈收益增加。在棉花研究中，施用生物肥料可以縮短生長(zhǎng)周期，成熟期提前1.5～5 d[16]，提高各品種棉花的纖維長(zhǎng)度和斷裂比強(qiáng)度。同時(shí)，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)生物藥劑與生物肥料共施對(duì)棉花黃萎病防治效果較好，能促進(jìn)棉花早熟、提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)[17]。生物菌肥滴施后，改善了土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)，在化肥減施條件下增施生物肥料對(duì)棉花病蟲(chóng)防治、促進(jìn)棉花早熟、質(zhì)量及產(chǎn)量提升的效果最好。筆者根據(jù)新疆棉花滴灌施肥一體化的生產(chǎn)栽培技術(shù)特點(diǎn)，研究有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥對(duì)棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，評(píng)價(jià)有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥液體肥在棉花栽培上的應(yīng)用效果。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021年在有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥（由新疆萬(wàn)康誠(chéng)一肥業(yè)有限公司生產(chǎn)）推廣示范地區(qū)新疆新湖縣、106團(tuán)、105團(tuán)、芳草湖、烏蘇縣5個(gè)地區(qū)進(jìn)行。每地區(qū)選擇肥力條件相同的3塊地，將同一地塊分2塊，分別施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥（試驗(yàn)田）和常規(guī)化肥（對(duì)比田）。試驗(yàn)田中，棉花全生育期有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥的用量為1500 kg/hm2；對(duì)比田用常規(guī)化肥，為尿素675 kg/hm2、磷酸一銨270 kg/hm2、硫酸鉀225 kg/hm2。采用新疆地區(qū)常見(jiàn)的1膜6行的種植方式，種植密度在25.5萬(wàn)株/hm2左右，保苗18 萬(wàn)株/hm2左右，其他栽培措施與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)大田生產(chǎn)一致。

1.2 試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目

1.2.1 棉花產(chǎn)量棉花收獲后，統(tǒng)計(jì)棉花實(shí)際收獲的產(chǎn)量。

1.2.2 棉花品質(zhì)指標(biāo)

（1）馬克隆值。馬克隆值采用氣流儀（Y175A 型棉纖維氣流儀）測(cè)定恒定重量的棉花纖維在被壓成固定體積后的透氣性，是纖維比表面積（纖維表面積/纖維體積）的函數(shù)。

（2）衣分。衣分是籽棉上纖維的重量與籽棉重量的比，通常用百分率來(lái)表示，是評(píng)定棉花品種優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。

（3）絨長(zhǎng)。棉花的絨長(zhǎng)指棉花籽上纖維的長(zhǎng)度。試驗(yàn)采用手扯尺量法測(cè)定，參考GB 1103標(biāo)準(zhǔn)。

（4）公制支數(shù)(Nm)。公制支數(shù)是公定回潮率下重量為1 g 的纖維或紗線的長(zhǎng)度，采用Y175A 型棉纖維氣流儀測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用軟件Microsoft Excel 2019 處理數(shù)據(jù)，用Microsoft Excel 2019 和Origin 繪圖，用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料對(duì)棉花產(chǎn)量的影響

由圖1 可知，5 個(gè)示范區(qū)2021 年棉花籽棉產(chǎn)量為5700～8100 kg/hm2，年均產(chǎn)量6816 kg/hm2；其中施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥的試驗(yàn)田中，籽棉產(chǎn)量為380～540 kg/hm2，平均產(chǎn)量452 kg/hm2；對(duì)比田中，產(chǎn)量6150～7800 kg/hm2，均產(chǎn)6885 kg/hm2。不同地區(qū)棉花產(chǎn)量存在差異，新湖縣棉花產(chǎn)量高于芳草湖地區(qū)，高于106 團(tuán)、105 團(tuán)和烏蘇縣。在新湖縣和105 團(tuán)試驗(yàn)田處理棉花產(chǎn)量相比對(duì)比田低660、225 kg/hm2，但差異不顯著；其他地區(qū)2個(gè)處理間棉花產(chǎn)量差異不大。

圖1 不同肥料處理對(duì)棉花籽棉和皮棉產(chǎn)量的影響

示范區(qū)2021年棉花皮棉產(chǎn)量為2460～3585 kg/hm2，年均產(chǎn)量2910 kg/hm2；其中試驗(yàn)田皮棉產(chǎn)量為2460～3585 kg/hm2，平均產(chǎn)量2925 kg/hm2；對(duì)比田中，皮棉產(chǎn)量為2490～3450 kg/hm2，均產(chǎn)2895 kg/hm2。各示范區(qū)除新湖縣和芳草湖地區(qū)復(fù)混肥處理的產(chǎn)量高于常規(guī)施肥外，其他地區(qū)差異不大。

2.2 不同肥料對(duì)棉花纖維品質(zhì)的影響

2.2.1 對(duì)棉纖維長(zhǎng)度的影響5個(gè)示范區(qū)2021年棉花纖維長(zhǎng)度為26.00～33.00 mm，平均29.63 mm，其中有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥為28.00～33.00 mm，平均30.15 mm，施用常規(guī)化肥26.00～32.50 mm，平均28.66 mm。有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥相比常規(guī)化肥絨長(zhǎng)平均增加1.49 mm。由圖2A可知，各地區(qū)施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥的棉花纖維長(zhǎng)度均高于常規(guī)化肥，但差異不顯著；不同地區(qū)棉花纖維長(zhǎng)度也存在差異，105 團(tuán)、芳草湖、烏蘇縣纖維長(zhǎng)度高于新湖縣、106團(tuán)，新湖縣、106團(tuán)施用有機(jī)肥棉花絨長(zhǎng)均高于常規(guī)化肥；在105 團(tuán)常規(guī)化肥施用顯著高于106團(tuán)。

圖2 不同肥料對(duì)棉纖維長(zhǎng)度和馬克隆值的影響

2.2.2 對(duì)棉纖維馬克隆值的影響試驗(yàn)田（施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥）與對(duì)比田（施用化肥）在有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥示范區(qū)，棉纖維馬克隆值為4.68～5.85，平均5.47；其中有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥為4.68～5.85，平均5.46；施用常規(guī)化肥為4.82～5.84，平均5.48。不同肥料對(duì)棉花馬克隆值的影響較小，各地區(qū)差異不同（圖2），在新湖縣、106 團(tuán)、105 團(tuán)有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥施用下棉纖維馬克隆值低于常規(guī)化肥，但在烏蘇縣卻高于常規(guī)化肥。

2.2.3 對(duì)棉纖維公制支數(shù)的影響 棉花公制支數(shù)為4757～5394，平均4940，其中有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥為4757～5394，平均4944；施用常規(guī)化肥為4762～5303，平均4934（圖3A）。各處理間差異不顯著，但在新湖縣和106團(tuán)施用常規(guī)化肥棉纖維公制支數(shù)比有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥高，而在烏蘇縣相反。

2.2.4 對(duì)棉花衣分的影響 棉花衣分為38.08%～49.27%，平均42.79%，其中有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥為38.09%～49.27%，平均43.20%；施用常規(guī)化肥為38.08%～47.93%，平均42.01%，有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥比常規(guī)化肥高1.19個(gè)百分點(diǎn)。由圖3B可知，在示范區(qū)新湖縣、105團(tuán)、芳草湖地區(qū)復(fù)混肥處理下棉花衣分均高于常規(guī)化肥，其中新湖縣差異顯著，衣分可增加4.75個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 棉花產(chǎn)量和品質(zhì)各因素間的相關(guān)性

棉花產(chǎn)量與棉花絨長(zhǎng)、馬克隆值、公制支數(shù)衣分之間沒(méi)有相關(guān)性（表1）；棉纖維馬克隆值與公制支數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)；棉花衣分與棉纖維馬克隆值呈正相關(guān)關(guān)系，與公制支數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表1 棉花產(chǎn)量、絨長(zhǎng)、馬克隆值、公制支數(shù)、衣分間相關(guān)性分析

3 結(jié)論

棉花產(chǎn)量和品質(zhì)受多重因素共同影響，施用復(fù)混肥相比常規(guī)化肥降低了籽棉產(chǎn)量，但能增加衣分，不影響皮棉產(chǎn)量；施用復(fù)混肥各示范區(qū)棉纖維長(zhǎng)度均有提高，相比常規(guī)施肥均增加5.03%。有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥能滿足棉花正常生產(chǎn)需要，提高棉花品質(zhì)。

4 討論

棉花是中國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物和戰(zhàn)略物資，合理施肥是棉花高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提。棉花生產(chǎn)中，常規(guī)化肥中尿素等速效氮肥容易通過(guò)地表徑流、氨揮發(fā)和硝態(tài)氮淋溶等途徑損失，且棉花植株高大、果枝數(shù)多的特點(diǎn)導(dǎo)致追肥用工成本高、植棉收益低。長(zhǎng)期使用化肥，土壤有機(jī)質(zhì)流失嚴(yán)重，土壤結(jié)構(gòu)單一，易板結(jié)，不利于土壤養(yǎng)護(hù)。施氮量是調(diào)節(jié)干物質(zhì)分配的主要手段[18]，對(duì)棉株的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量潛力具有較大的調(diào)控作用[19-20]，合理施肥能有效提高棉花產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。有研究發(fā)現(xiàn)，棉花施用有機(jī)肥是培肥地力和提高產(chǎn)量的有效措施，增施有機(jī)肥相比化肥提高棉田保苗率14.5%，總鈴數(shù)提高9%，籽棉產(chǎn)量提高10.9%；當(dāng)常規(guī)施肥用量減少20%～40%，配施3000～6000 kg/hm2的有機(jī)類(lèi)肥料可獲得與純施用化肥相同的產(chǎn)量[21]。試驗(yàn)中施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥的棉田籽棉產(chǎn)量略低于常規(guī)化肥，但皮棉產(chǎn)量差異不大，是因?yàn)橛袡C(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥能增加棉花衣分，這與張?jiān)拉俒22]的研究中水溶性有機(jī)肥可以增加衣分0.87%結(jié)果相同。于小晶等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，生物菌肥作基肥的棉田，棉苗粗壯，生長(zhǎng)穩(wěn)健，苗期抗低溫能力強(qiáng)，可促苗早發(fā)，提高單株結(jié)鈴率，可增產(chǎn)3.85%。不同示范區(qū)棉花產(chǎn)量不同，這與不同地區(qū)的氣候因素和土壤條件有關(guān)。同時(shí)，有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥雖然產(chǎn)量略微低于常規(guī)化肥，但有機(jī)肥可改良土壤結(jié)構(gòu)、培肥地力，相比常規(guī)化肥更具有潛力。

纖維品質(zhì)主要由遺傳特性決定，但由于試驗(yàn)環(huán)境、栽培條件、肥料種類(lèi)及施用方式的不同，研究結(jié)果也有差異。研究發(fā)現(xiàn)，施用含腐殖酸的水溶肥能在提高棉花產(chǎn)量的同時(shí)增加棉花纖維長(zhǎng)度；生物肥料施用可以提高棉花的纖維長(zhǎng)度，施用生物肥料后棉花纖維長(zhǎng)度達(dá)28.5～31.82 mm，而施用常規(guī)化肥后棉花纖維長(zhǎng)度達(dá)27.02～30.82 mm[16]。隨著棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化的推進(jìn)，紡織業(yè)對(duì)棉纖維的品種提出了新要求——“雙30”，即纖維長(zhǎng)度≥30 mm、斷裂比強(qiáng)度≥30 cN/tex，試驗(yàn)中有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥平均纖維長(zhǎng)度是30.15 mm，滿足“雙30”要求。

馬克隆值是反映棉花纖維細(xì)度與成熟度的綜合指標(biāo)，馬克隆值與棉紡織工藝和成紗質(zhì)量密切相關(guān)，是棉纖維內(nèi)在質(zhì)量的重要指標(biāo)之一[24]。馬克隆值分為A、B、C 3級(jí)，B級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)。A級(jí)取值范圍為3.7～4.2，品質(zhì)最好；B 級(jí)取值范圍為3.5～3.6 和4.3～4.9；C 級(jí)取值范圍為3.4及以下和5.0及以上，品質(zhì)最差。試驗(yàn)中馬值均在5.0 以上，屬于C 級(jí)。纖維或紗線越細(xì)，公制支數(shù)越高。在一定條件下，馬克隆值越高，纖維越粗，公制支數(shù)小，這與試驗(yàn)中馬克隆值與公制支數(shù)呈負(fù)相關(guān)一致。較常規(guī)化學(xué)肥料，有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥可以滿足棉花生長(zhǎng)，獲得相同的皮棉產(chǎn)量，提高棉纖維品質(zhì)，主要可能是有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混液體肥增加了大量的有益微生物和有機(jī)質(zhì)，提高了肥料利用率。