不同用量生物碳氫核肥對短季棉晶華棉116生長調節(jié)及經濟效益的影響

摘要：生物碳氫核肥是以原生生物微藻為基礎原材料制成的清潔生物制劑。為了解不同用量的生物碳氫核肥對短季棉生長調節(jié)及經濟效益的影響，選取適于長江流域棉區(qū)種植的短季棉晶華棉116為供試品種，開展葉面噴施試驗，調查生長指標并分析綜合效益。結果顯示：噴施碳氫核肥能顯著調節(jié)和促進晶華棉116的生長，提高其產量及綜合效益。隨著生物碳氫核肥噴施用量增加，晶華棉116株高、單株果枝數、第一果枝長度、666.7 m2籽棉產量、綜合效益均呈現增加趨勢。當每666.7 m2生物碳氫核肥的噴施總用量為5.4 g時，效果最顯著，666.7 m2籽棉產量達313.70 kg，分別比噴施清水和有機水溶肥的對照提高5.7%和4.3%，每666.7 m2實際增收65.7元，產投比為2.1。綜合考慮成本及增收效果，在短季棉晶華棉116生產中每666.7 m2噴施生物碳氫核肥的總用量為5.4 g左右較為適宜。

關鍵詞：碳氫核肥；短季棉；生物肥料；晶華棉116；生長指標；果枝數；果枝長度；產量；產投比

近年來，美國對中國新疆棉花的惡意抹黑[1]，對中國棉花產業(yè)產生了巨大沖擊。國家近年來鼓勵支持長江流域和黃河流域9省棉花產業(yè)發(fā)展，旨在保障和恢復這兩大棉區(qū)的棉花種植面積[2]。但是由于地域環(huán)境及氣候特性限制，相對于新疆植棉區(qū)，長江流域棉花生產產業(yè)化程度較低[3]。短季棉株高較矮，株型緊湊，開花、結鈴集中，抗旱性強，生長周期相對較短，早熟性非常突出[4]。在生產上，短季棉適用于麥（油）棉兩熟制，是長江流域棉區(qū)推廣的主要品種類型[5]。近年來，長江流域棉花種植面積萎縮嚴重，要保障長江流域棉花種植面積，推動長江流域棉花產業(yè)發(fā)展，一方面需要國家政策的扶持和調控，另一方面需要探索新的方式方法，通過科技創(chuàng)新促進長江流域棉花高質高效發(fā)展。長期以來，長江流域棉花生產施肥主要以傳統的復合肥為基肥。生物碳氫核肥是以原生生物微藻為基礎材料制成的清潔生物制劑[6]，具有促進植物光合作用，調節(jié)作物生長的功能[7]。但是有關碳氫核肥在棉花上應用的相關研究很少。

為了解不同用量的生物碳氫核肥對短季棉生長調節(jié)及經濟效益的影響，筆者選取適合長江流域棉區(qū)種植的短季棉晶華棉116（鄂審棉2015002）[8]為供試品種，開展生物碳氫核肥葉面噴施試驗，調查晶華棉116生長指標并對比綜合效益，為短季棉高效施肥與輕簡化栽培探索新的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗地和試驗材料

1.1.1 試驗地概況。試驗地點位于湖北省孝感市云夢縣沙河鎮(zhèn)的孝感市農業(yè)科學院棉花基地，地勢平坦，土壤質地為壤土，肥力中等。前茬作物為玉米，上年9月中旬收獲，秸稈次年5月中旬粉碎還田，5月底開廂起壟，播種前用96%（質量分數，下同）精異丙甲草胺均勻噴霧地表，以封閉除草。

1.1.2 試驗材料。供試棉花品種為晶華棉116，由湖北省農業(yè)技術推廣總站推薦。

供試肥料為生物碳氫核肥“綠藻門”[專利號：ZL 202210606178.5，水劑，有效成分含量≥300 g·L－1，有效成分主要包括主料（微藻類，包括小球藻、金胞藻、色球藻、珊瑚藻、海鏈藻、網管藻、冠甲藻、囊裸藻、鳥巢藻和黃絲藻）和輔料（氨基酸、糖類和硅類）]，由山東碳匯農業(yè)科技有限公司提供。有機水溶肥料[由武漢皓達農業(yè)科技有限公司生產，含有機質≥100 g·L－1，N＋K2O≥100 g·L－1，B 15～25 g·L－1，不溶物≤20 g·L－1，pH 8～10；肥料登記證號：農肥（2015）準字4491號]是當地常用的葉面噴施肥料，形態(tài)和用法與供試肥料相似，因此選擇該肥料作為施肥對照。

1.2 試驗設計和處理

設置5個處理：CH1、CH2、CH3、CH4、CH5，均分3次噴施，噴施時期分別為苗期（5葉期）、現蕾期、花鈴期，每個小區(qū)面積約為20 m2（寬3 m，長6.67 m，含廂溝），設置3次重復。處理間隔0.7～0.8 m，重復之間間隔0.5 m，插好標識牌。試驗處理及肥料用量如表1所示。

于2023年6月1日進行小區(qū)劃定，6月1－2日采用手推式播種器播種，穴距17 cm，行距76 cm，666.7 m2播種量為9 000～10 000粒，不施底肥。出苗后，及時查苗補缺，對缺苗斷壟的田塊及時補種或補苗，當棉苗出現1葉1心時開始間苗，第1次間苗時間為6月19日，第2次間苗時間為6月25日，2葉1心時定苗，定植時間為7月12日，根據苗情定植密度為每666.7 m2 5 500株左右。7月8日、7月27日人工除草。7月10日每666.7 m2追施尿素（純N含量為46%，下同）5 kg，并使用水肥一體化設施滴施花鈴肥，每666.7 m2施用量為大量元素水溶肥料[N＋P2O5＋K2O含量≥500 g·L－1，Zn＋B含量為2～30 g·L－1；肥料登記證號：農肥（2019）準字14933號]40 kg、尿素10 kg、氯化鉀（K2O≥50.0%）10 kg。8月17日人工打頂，10月10日、11月5日分2次收花。

試驗所用的碳氫核肥及有機水溶肥均按每個小區(qū)（20 m2）用量折算，用移液槍吸取，加水配兌，稀釋至1 L，搖勻后采用小型電動噴霧器進行均勻噴施。清水對照組每個小區(qū)每次噴施清水1 L。噴施時間：第1次為6月25日，第2次為8月4日，第3次為9月2日，均在9：00－10：00。噴施時天氣晴朗，無大風。

1.3 調查與指標計算方法

1.3.1 生育期。調查并記錄不同處理下棉花出苗期、開花期和吐絮期的具體時間。根據棉花株高、葉片數和長勢情況對棉花整齊度和生長勢進行分級評定，分為1級、2級、3級、4級、5級，級別越高，整齊度和生長勢越好[9]。

1.3.2 農藝性狀。吐絮初期（9月26日）在每個小區(qū)內隨機選取20株具有代表性的棉株，測量株高（子葉節(jié)到頂芽的長度）、第一果枝長度、單株果枝數。

1.3.3 產量性狀。于吐絮盛期在每小區(qū)的中間選取一行，逐株調查全行結鈴總數后，計算不同處理下單株結鈴數；于吐絮盛期在每一小區(qū)內各采收25～50個棉鈴（每株在中部采1～2個鈴），曬干后稱量計算鈴重；每處理霜前籽棉混合后取樣1 kg，軋花后計算衣分，重復2次；采收前調查每個小區(qū)棉花株數，全部采收后統計籽棉產量。

1.3.4 經濟性狀。收獲后，統計生產成本計算不同用量的生物碳氫核肥和有機水溶肥的增產率（處理實測產量相對對照實測產量的增幅）及產投比（產品增收產值與投入成本的比值）。若產投比大于1，則說明該處理能增加綜合收入。

1.4 數據分析方法

采用SPSS 13.0軟件對試驗數據進行單因素方差分析（相關指標數據均已通過正態(tài)性檢驗，滿足方差齊性要求），采用鄧肯多重范圍檢驗（Duncan新復極差法）進行處理間顯著性檢驗，分析不同處理下短季棉農藝性狀、產量構成因素、實測產量及經濟效益在5%水平上的顯著性差異，評價不同用量的碳氫核肥施用效果。

2 結果與分析

2.1 不同用量生物碳氫核肥對晶華棉116生育期和整齊度的影響

由表2 可知，在噴施肥料前，各處理的生育期無差異。在處理后，與CH5（清水對照）處理相比，CH4（肥料對照）處理的開花期提前2 d，CH1～CH3（噴施不同用量的生物碳氫核肥）處理的開花期提前1 d；CH1處理的吐絮期、生育期和CH5相同，CH2和CH3處理的吐絮期、生育期分別延遲1 d和2 d，CH4處理的吐絮期、生育期提前1 d。從整齊度分級來看，苗期（處理前）CH1、CH3、CH5處理相同為3級，CH2、CH4處理相同為4級；開花期CH1、CH4、CH5處理相同為3級，CH2、CH3處理相同為4級；吐絮期CH1～CH4處理相同為4級，CH5處理為3級。從生長勢分級來看，苗期（處理前）各肥料處理無差異；開花期CH1、CH5處理相同為3級，CH2、CH3、CH4處理相同為4級；吐絮期CH1、CH2、CH5處理相同為3級，CH3、CH4處理相同為4級?？梢?，噴施生物碳氫核肥，對促進短季棉晶華棉116弱苗生長、提高整齊度和生長勢有一定效果。

2.2 不同用量生物碳氫核肥對晶華棉116農藝性狀的影響

由表3可知，與清水對照CH5相比，CH1～CH4處理的棉花株高、單株果枝數、第一果枝長度均顯著提高；CH2和CH3處理的單株果枝數、第一果枝長度顯著高于CH4處理。隨著噴施生物碳氫核肥量的增加，晶華棉116的株高、單株果枝數、第一果枝長度均有不同程度提高。其中，CH3處理（每666.7 m2噴施生物碳氫核肥5.4 g）的效果最顯著：晶華棉116的株高達101.8 cm，分別比噴施清水（CH5）和噴施有機水溶肥（CH4）顯著提高16.3%、8.4%；平均單株果枝為11.1個，分別比CH5和CH4處理顯著提高27.6%、8.8%；平均第一果枝長度達24.1 cm，分別比CH5和CH4處理顯著提高23.0%、15.9%。由此可知，噴施生物碳氫核肥能顯著促進晶華棉116生長，且隨著用量的增加，效果提升。

2.3 不同用量的生物碳氫核肥對晶華棉116產量性狀的影響

由表4可知，相比清水對照（CH5），噴施生物碳氫核肥的處理（CH1～CH3）對棉花鈴重和衣分均無顯著影響；相對于噴施有機水溶肥（CH4），CH1～CH3對棉花鈴重的影響不顯著，對棉花衣分的影響顯著。相比清水對照（CH5）和肥料對照（CH4），噴施生物碳氫核肥處理（CH1～CH3）的晶華棉116單株結鈴數、單位面積總鈴量均顯著增加，且均呈現隨著生物碳氫核肥用量的增加而增加的趨勢，CH3和CH1處理差異達顯著水平。CH3處理條件下，單株結鈴數為11.6，分別比CH5和CH4處理顯著提高28.9%、30.3%；666.7 m2總鈴量為6.3萬個，分別比CH5和CH4處理顯著提高32.1%、25.7%。這可能是由于噴施生物碳氫核肥后，棉花植株對氮肥等肥料的利用一定程度上提升，促進了晶華棉116的營養(yǎng)生長，延遲了植株衰老，進而大幅提高結鈴數。

2.4 不同用量的生物碳氫核肥對植棉效益的影響

由表5可知，隨著噴施生物碳氫核肥含量的增加，小區(qū)實測籽棉產量呈現增加趨勢。CH3處理的籽棉單產最高，666.7 m2籽棉產量為313.70 kg，分別比噴施清水對照（CH5）和有機水溶肥（CH4）提高5.7%和4.3%，增產效果顯著；CH3處理每666.7 m2分別比CH5、CH4處理增收127.7元、97.6元。

從產投比（表6）來看，噴施有機水溶肥（CH4）和噴施不同用量的生物碳氫核肥（CH1～CH3），棉花的產投比均大于1，即均能提高綜合經濟效益。噴施不同用量的碳氫核肥經濟效益和產投比均高于常用的有機水溶肥。CH1～CH3處理隨著碳氫核肥用量的增加，產投比呈現先降低后升高的趨勢。CH3處理下，每666.7 m2實際增收65.7元，達到最大；此時產投為2.1，相對較高。

3 討論與結論

近年來由于棉花生產成本上升，棉花生產效益下降，長江流域棉花產業(yè)受到較大沖擊[10]，種植制度和生產方式隨之發(fā)生變化。短季棉由于生育期較短，適合麥（油）棉兩熟種植，是目前長江流域棉區(qū)推廣的主要品種類型[11]。探尋短季棉種植新技術，通過科技創(chuàng)新促進長江流域棉花高質高效發(fā)展，已成為棉花科技工作者關注的焦點[12]。

植物吸收碳主要有2種途徑：一種是由葉片氣孔吸收空氣中的二氧化碳，經光合作用轉化為碳水化合物，再轉化為糖類、蛋白質、氨基酸、纖維素和酶類等重要物質，組成農作物的內部組織并提供能量[13]。另一種是植物根部從土壤中的有機質直接吸收溶解于水的小分子有機碳元素，輸入植物內部經電化學反應形成植物的內部組織和能量來源[14]。有研究表明，植物利用CO2的最佳體積分數是0.1%，而自然界空氣中的CO2平均體積分數只有0.03%，遠達不到植物光合作用的最佳狀態(tài)[15]；而長江流域光照強度相對較低，陰雨天相對較多，會影響光合作用而造成短季棉缺碳更嚴重。碳氫核肥是新型農業(yè)清潔肥料，又稱為二氧化碳捕集劑，主要作用原理是同吸附劑噴灑在作物莖葉上后，有效提高光合強度，調節(jié)作物生長，提高農作物產量。碳氫核肥雖然還沒有得到大面積應用，在棉花上的應用報道也比較少，但是其在很多作物上的應用效果非常明顯[16]，具有很高的研究價值。本研究選擇綠藻門類碳氫核肥進行田間噴施試驗發(fā)現，晶華棉116的株高、單株果枝數及第一果枝長度均會增加，進而促進結鈴數顯著增加，初步表明生物碳氫核肥對短季棉生長及產量有明顯的促進作用。鑒于目前還不清楚采用何種劑量的碳氫核肥以及在哪個關鍵生育時期噴施效果最好，本研究根據商家推薦及前期試驗，選擇3個用量梯度在3個關鍵生育時期進行噴施，探索了其適宜的用量和施用時期。結果初步表明，每666.7 m2噴施3次1.5 mL的生物碳氫核肥，即當每666.7 m2噴施生物碳氫核肥的總量為5.4 g時，晶華棉116的株高、單株結鈴數、666.7 m2籽棉產量均達到最大值，增產和增收效果最高，投產比也較高。此外，應注意的是，由于碳氫核肥產品生產成本相對較高，隨著使用量的增加，成本會快速增加，過量使用時的綜合經濟效益提升優(yōu)勢不大，反而會增加相應生產風險。因此，在短季棉上666.7 m2噴施生物碳氫核肥的總用量控制在5.4 g左右較為適宜。少量多次施肥雖然效果好，但是勞動成本相對較高，所以要選擇適宜的施肥次數及噴施時間。在規(guī)模化種植推廣應用中，碳氫核肥的施用可以采用無人機噴施方式。

碳達峰碳中和是我國生態(tài)文明建設整體布局的重要內容。新型生物碳氫核肥的應用，一方面能有效促進棉花等作物生長，提高經濟效益；另一方面可以增強作物光合作用，提高二氧化碳捕集率，促進碳中和[17-18]。加強相關產品研發(fā)和推廣，是未來實現碳達峰碳中和及綠色發(fā)展的重要方向。本研究在探索碳氫核肥應用效果及使用方式方面還存在諸多不足：一方面，試驗周期較短，數據可靠性有待驗證；另一方面，在研究方法上，根據經驗和廠家推薦設計的用量范圍較小。下一步，將繼續(xù)探索碳氫核肥在棉花等作物上的高效應用方式，進一步揭示其對不同作物的生長調節(jié)效果及機理，為開發(fā)更優(yōu)質更高效的碳氫核肥奠定基礎。

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（責任編輯：秦凡 責任校對：楊子山）

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收稿日期：2024-05-14" " " " "第一作者簡介：夏全杰，碩士，研究方向為棉花栽培與推廣，1034214227@qq.com。*通信作者：高長清，高級農藝師，研究方向為作物高效栽培理論技術與推廣，996768550@qq.com

基金項目：孝感市自然科學基金（XGKJ20220101117）