有机无机复混液体肥对棉花农艺性状及产量的影响

王小武，古丽努尔·艾合买提，王志方，杨新平，代金平，张慧涛，谢玉清，陈 竞，冯 蕾

(新疆农业科学院微生物应用研究所/新疆特殊环境微生物重点实验室，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】化肥作为农作物主要生产资料，过量、不合理使用是导致农业面源污染、土壤质量下降的重要因素[1-2]，有悖于农业可持续发展理念[2]。减轻农业、环境的面源污染，根据当地土壤肥力，结合农作物不同生长阶段的需肥特性进行科学施肥，推进以绿色生态为导向可持续发展农业[1，3-4]。【前人研究进展】在减施一定量化肥的基础上配施适量比例有机肥可以提高农作物产量[5-7]，也有研究认为，有机肥-无机肥替代对农作物影响程度因减施(替代)率、土壤肥力及质地、气候、管理等因素不同而差异显著[6]。合理施氮或氮素利用率提高对作物正常生长起着重要作用。【本研究切入点】新疆是中国最大的商品棉生产基地，棉花产量约占全国总产的83.8%[8]。而氮素作为农作物生长的重要元素[9]，氮肥不合理的施用会导致棉花蕾铃脱落、产量和品质降低等问题[10-13]。研究有机无机复混液体肥对棉花农艺性状及产量的影响。【拟解决的关键问题】以棉花为研究对象，研究有机无机复混液态肥对土壤养分、棉花农艺性状和产量的影响，为新疆灌溉棉区化肥减施提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2019年在新疆农业科学院安宁区试验场、奎屯130团、精河县等棉作区开展试验，从棉花播种(4月22～28日)到最后一次收获(10月24～29日)。试验地前茬作物均为棉花，试验土壤肥力。

新疆农业科学院安宁渠试验场、奎屯130团和精河县土壤有机质含量分别为16.85、21.76和19.3 g/kg；碱解氮含量分别为65.1、74.3和84.5 mg/kg；速效磷含量分别为19.1、17.32和16.45 mg/kg；速效钾含量分别为282.3、354.2和417.5 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

共计9个小区，小区面积30 m2。棉花各生育期施肥随水滴灌，共计8次，根据棉花的需肥规律，采取少量多次的原则，苗期施入 1 次，蕾期施肥 2 次， 花铃初期施肥 2 次，盛铃期施肥 3 次，吐絮期不施肥，将肥料完全溶解于肥料罐中，通过水肥一体化装置施入，施肥前 45 min滴水，停水前 30 min 结束；各处理磷肥、钾肥不足部分由过磷酸钙(P2O5=12%)补充。各处理重复3次，随机区组排列。供试棉花品种均为新陆早49号。4月22～28日播种，播种后3 d滴出苗水，其他管理按当地高产田管理方式进行。

供试肥料：有机无机复混液体肥(N-P2O5-K2O=15%-3%-4%)，有机质≥20%，由新疆农业科学院微生物应用研究所研发，新疆万康诚一肥业有限公司提供(生产)，其总养分含量为22%。尿素(含 N46%)，重过磷酸钙(含 P2O546%)硫酸钾(含K2O 50%)，均由新疆心连心能源化工有限公司提供。

1.2.2 测定指标1.2.2.1 土壤养分

于棉花关键生育期(盛蕾期、盛铃期和吐絮期)，利用土钻采集0～20 cm土层土样，每个小区随机采集6个点进行混匀，过40目网筛，拣去残留的地膜、秸秆及石块等，在4℃保存，用于测土壤养分。列出具体测试指标及方法[14]。表1

1.2.2.2 棉花农艺性状及干物质

在棉花4叶期(出苗后23～25 d)，开始进行定点定株调查，每隔5 d测定1次棉花株高直至恒定，收获前1 d调查棉株的果枝始节及始节高度；在棉花盛蕾期(出苗后51 d)、开花期(出苗后60 d)盛花期(出苗后72 d)、盛铃前期(出苗后84 d)、盛铃后期(出苗后96 d)及吐絮期(出苗后118 d)等关键性生育期，每小区选取长势均匀具有代表性棉株10株，将植株分成茎、叶、蕾(铃)，装袋后带回实验室，105℃杀青30 min后80℃烘干至恒重，称干物质质量。

表1 土壤测试指标(新疆，2019)Table 1 Soil testing indicators (Xinjiang, 2019)

1.2.2.3 产量及构成因素

收获期，每小区选取长势均匀具有代表性的区域定3个样点，每样点面积2.0 m×3.0 m，调查样点全部株数和铃数，折算出单株结铃数和单位面积总铃数，每样点选取长势一致的棉花5株，收取全部棉铃分开装袋，称重、测定铃重，统计实收籽棉产量。

1.3 数据处理

采用Microsoft Office2010和SPSS20.0整理并分析处理数据，用最小显著差异法(LSD)检验平均数(P<0.05)，用Microsoft Office2010作图。

2 结果与分析

2.1 棉花株高变化

研究表明，随着生育期的推进，棉花株高呈不断增加趋势。出苗25和30 d后， CF、T及 CK 等处理间株高无显著差异性。35 d以后新疆农业科学院安宁渠试验场、奎屯130团和精河县等试验区CF、T及 CK处理，棉花株高表现为 CF>T>CK。棉花出苗后，前50～55 d 棉花正值盛蕾期，在新疆农业科学院安宁渠试验场试验区(CF、T、CK)棉花株高累计生长量分别为：57.6 cm±4.33 cm、55.8 cm±4.12 cm和48.2 cm±3.38 cm；奎屯130团试验区(CF、T、CK)依次为54.4 cm±5.31cm、53.3 cm±4.82 cm和42.4 cm±3.88 cm；， 精河县试验区(CF、T、CK)依次为59.4 cm±6.62 cm、56.3 cm±5.33 cm和46.4 cm±4.96 cm。与当地习惯施肥(CF)相比，T处理下株高变化差异性不显著，但与不施氮肥处理(CK)呈显著性差异。图1

注：图中a、b、c依次为新疆农业科学院安宁渠试验场、奎屯130团、精河县，下同
Note: In the figure, a, b, and c are EFXAAS, KT130, and JHC, respectively，The same below．
图1 不同施肥条件下棉花株高变化(新疆，2019)
Fig. 1 Cotton plant height changes under different fertilization conditions (Xinjiang, 2019)

2.2 干物质变化

研究表明，随着生育期的推进，不同肥料处理下的棉花干物质积累量呈不断增加趋势。生育前期，CF、T1处理与T2～T3以及CK等处理间的干物质积累量差异较小；生育后期，CF、T1处理与T2～T3以及CK等处理间的干物质积累量差异较大。CF、T1处理出苗后51～72 d干物质累计率高于T2～T3以及CK等处理；出苗后72～84 d的干物质累计率低于T2～T3以及CK等处理；出苗后84 d，T2～T3以及CK等处理的干物质累计速率呈不同程度的变小。图2

2.3 产量及其构成因素

研究表明，不同地区、不同施肥处理下棉花农艺性状、产量和品质结果表明，施肥各个处理较CK能显著提高棉花单株铃数、铃重和籽棉产量。与CK相比，CF和T处理下，单株铃数、铃重和籽棉产量均显著提高，而衣分和马克隆值差异不显著，表明施肥对棉花长势、棉花成铃率和产量构成具有重要的促进作用，而对品质影响差异不显著。各处理单株铃数、铃重、籽棉产量基本表现为CF>T>CK，而CF和T处理间差异不显著，较常规化学肥料，有机无机复混液体肥可以满足棉花生长，主要是由于有机无机复混液体肥增加了大量的有益微生物和有机质，提高了肥料利用率。表2

图2 不同施肥条件下棉花干物质积累量变化(新疆，2019)
Fig.2 Changes in cotton dry matter accumulation under different fertilization conditions (Xinjiang, 2019)

表2 不同施肥条件下棉花产量及其构成因素(新疆，2019)
Table 2 Cotton yield and its constituent factors under different fertilization conditions (Xinjiang, 2019)

地区Region处理Treatment单株铃数Bullnumber铃重Bullweight(g)籽棉产量Seedyield(kg/hm2)衣分Lintpercent(%)马克隆值Micronaire新疆农业科学院安宁渠试验场ExperimentalFieldofAnningDistrictXinjiangAcademyofAgriculturalSciencesCF7.5±0.5a6.4±0.3a5992.5±56.4a43.5±0.5a4.8±0.1aT7.3±0.6a6.1±0.7a5893.8±78.7a44.2±0.4a4.7±0.3aCK5.5±0.3b4.3±0.4b3101.2±89.3b43.1±0.7a4.8±0.2a奎屯130团KuitunBoRegimentCF8.2±0.6a7.2±0.4a6086.3±78.3a43.8±0.5a4.8±0.1aT7.9±0.4a7.4±0.5a6122.5±66.4a43.5±0.6a4.9±0.2aCK5.7±0.3b4.5±0.2b3202.4±84.5b43.2±0.4a4.8±0.1a精河县JingheCountyCF7.3±0.4a6.3±0.4a5987.3±101.1a43.4±0.7a4.8±0.2aT7.01±0.6a5.9±0.5a5802.4±89.2a42.9±0.5a4.9±0.3aCK5.2±0.3b4.0±0.3b3002.5±87.4b43.1±0.5a4.8±0.2a

注: 同列不同字母表示0.05水平时差异显著；下同
Note: Values followed by different small letters in the same column mean significantly different atP= 0.05; The same below

2.4 棉花关键生育期内土壤养分动态

研究表明，常规施肥(CF)、施入有机无机液体肥(T)和不施肥(CK)等处理下棉田土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾差异显著(P<0.05)。在有机质方面：随着棉花生育期的推进，新疆农业科学院安宁渠试验场、奎屯130团和精河县等试验区CF和CK处理土壤有机质均呈下降趋势，而T处理保持平衡或略有升高，且T处理与CF、CK间差异显著，而 CF与CK间无显著差异性，但CF处理的土壤有机质含量高于CK。在碱解氮、速效磷和速效钾方面：与CK相比，施肥均能显著提高土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量，以CF处理，在棉花盛蕾期、盛铃期(花铃盛期)及吐絮期，土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量均最高；CF与T差异不显著，但CF、T处理与CK有显著差异性。随着棉花生育期的推进，碱解氮、速效磷和速效钾从盛蕾期～吐絮期均呈下降趋势。图3，表3

图3 不同施肥条件下棉田有机质变化(新疆，2019)
Fig.3 Organic matter changes in cotton fields under different fertilization conditions (Xinjiang, 2019)

3 讨 论

通过化肥减量、配施有机肥来提高农作物产量[15]，大量研究表明，施用有机肥不仅提高土壤生物活性[16-18]，而且在调控土壤微生态和降低农作物病害方面有突出作用[19-22]。如王宁等[23]研究表明，化肥减量配施有机肥可以改善棉田土壤微生态结构(改变土壤酶活、优化根系生态环境)，且有机肥配比越高，效果越显著；王一鸣等[24]研究表明，有机氮肥替代20%～ 40%无机氮用量，该措施不仅能满足香蕉正常生长的需要，还能显著降低香蕉枯萎病的发病率；陶磊等[25]研究表明，在棉花稳产的前提下，有机肥可以替代20%～40%化肥。而目前在新疆机采棉大规模生产中，需要施入的氮量292.6 kg/hm2[25-26]，研究于棉花全生育期施入研发的有机无机液体肥100

表3 同施肥条件下棉田碱解氮、速效磷及速效钾变化Table 3 Changes of alkaline nitrogen, available phosphorus and available potassium in cotton fields under the same fertilization conditions (Xinjiang, 2019)

kg。研究结果表明，100 kg有机无机液体肥(T处理)可获得与常规施肥(CF处理)相持平的产量，100 kg有机无机复混液体肥(T处理)与常规施肥(CF处理)处理间的棉花株高、干物质积累量及产量差异不显著(P>0.05)，较常规化学肥料，有机无机复混液体肥可以满足棉花生长，主要是由于有机无机复混液体肥增加了大量的有益微生物和有机质，提高了肥料利用率，进而提高棉花单位面积产量。研究表明，有机肥(有机质)不仅可以增加土壤肥力水平，改善土壤养分缺失情况，还可以促进土壤形成良好的团聚体结构，增强土壤保肥保墒能力[27-28]。研究结果显示，施用有机无机液体复混肥(有机质≥20%)可以有效提高土壤有机质含量，造成这一结果的原因与其含20%的有机质有关。有机肥施用比例越高，土壤中有机质含量越高，这与王一鸣等[24]、陶磊等[25]、Guo 等[29]研究相一致。同时，研究还发现，在棉田单纯的施用化肥(或不施肥)会导致土壤有机质含量不同程度降低，而施用有机无机复混液体肥与施用化肥(或不施肥)相比，能够显著减弱土壤有机质的降低，因有机质对速效养分具有吸附作用，从而减少速效养分的流失，有机质含量高的肥料，既可保证足量的速效养分，又减少了养分流失，并且随着施入量(比例)的增加，土壤速效养分含量也呈增加趋势[24]。

4 结 论

4.1 对膜下滴灌条件下新疆中高产机采棉花用N肥量(20 kg/667m2N，普通复合肥)而言，研究1 500 kg/hm2用量(相当于15 kg/667m2N，普通复合肥)，减施25%N，有机无机复混液体肥可获得与当地常规施肥相当的产量。

4.2 于棉花整个生育周期施用有机无机复混液体肥(T处理)，试验棉田土壤有机质含量保持稳定或略呈升高趋势，而不施肥(CK处理)或常规施肥/平衡施肥(CF处理)，试验棉田土壤有机质含量均呈不同程度降低趋势。

4.3 有机无机液体复合肥可以满足棉花全生育期对养分的需要，施用有机无机复混液体肥可减缓棉花收获后土壤有机质含量的降低。