江漢平原麥后棉減不同量化肥用有機肥替代效果試驗*

耿波，胡愛兵，郭志明，張賢紅

（荊州農業科學院，湖北 荊州 434000）

0 引言

荊州地處江漢平原腹地，光熱條件好，植棉水平高，是國家重要的棉花優勢產區。近年來，隨著經濟社會的發展，棉田化肥用量劇增，據《中國統計年鑒（2017）》統計數據顯示，2016年我國化肥施用量為5984.1萬噸，是1978年的6.7倍，且以每年約2.8%的速度增長［1］。大量化肥的單一施用，不僅增加了投資成本，而且造成了土壤板結、理化性質降低［2］，面源污染加劇［3］，嚴重影響棉花可持續發展。有研究表明，施用有機肥能改善土壤微生態的系統，提高土壤的生物多樣性和土壤的生物學活性，改善土壤的理化性質、形成、環境及營養循環，從而提高土壤肥力，起到改良土壤的作用［4］。因此，作者通過研究不同比例有機肥替代化肥對棉花各種性狀、土壤養分及產量的影響，為江漢平原棉花減少化肥用量、降低植棉成本、改善棉田環境、增加植棉效益提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試棉花品種為CN01；化學肥料為尿素(N為46%)、重過磷酸鈣（P2O5為46%）、硫酸鉀（K2O為50%），有機肥采用餅肥。磷、鉀、有機肥在播種前（5月29日）一次施入，氮肥基施40%， 7月22日追施60%。

1.2 試驗設計

試驗于2017年在荊州農業科學院試驗基地進行。試驗土壤為沙壤土，前茬作物為小麥。試驗共設6個處理，處理1為不施肥處理（ck）,處理2為全施化肥處理（施用量參照當地常規），處理3、處理4、處理5和處理6分別為減少化肥施用量20%、40%、50%和100%用有機肥替代（按氮素量折算餅肥用量）處理，其各處理小區肥料用量見表1，3次重復，隨機區組排列，小區面積54.72 m2。

棉花于5月24日人工直播，行距0.76 m,株距0.175 m，密度為7.52萬株/hm2。試驗田管理同當地生產上常規管理。

1.3 調查記載

適時進行棉花的播種期、出苗期、現蕾期、開花期、吐絮期等生育性狀調查；每小區選擇有代表性10株，于7月、8月和9月中旬調查株高、果枝、鈴數等性狀；測定鈴重、衣分；檢測斷裂比強度、上半部平均長度、整齊度指數、馬克隆值；測定棉花生長不同時期土壤中有機質、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量；分小區單收、單曬、稱重計產。

2 結果和分析

2.1 不同處理對生育期、鈴數、鈴重、產量和衣分的影響

從表2可見，各處理在生育期、單鈴重、衣分等方面差異不顯著；施肥處理的單株結鈴顯著高于ck，且有機無機肥配施普遍高于單施化肥，說明施用有機肥有利于棉鈴的形成［5］；5個施肥處理籽棉產量均比ck高，其中4個處理與ck差異達顯著水平，化肥減量20%和減量50%處理產量相近，減量50%處理產量最高。

表1 各處理的小區施肥量

表2 各處理的生育期、產量和產量性狀

2.2 不同處理下土壤養分含量分析

2.2.1 不同處理土壤全氮含量

由圖1可見，蕾期和花鈴期各處理土壤全氮含量差異不顯著，吐絮期全有機肥處理顯著高于全化肥和減量20%。全化肥處理土壤全氮含量隨生育期逐漸降低，吐絮期低于其他處理。替代40%以上化肥，土壤全氮波動較小，全施有機肥土壤中全氮含量增加。

2.2.2 不同處理土壤有機質含量

由圖2可見，各處理有機質含量差異不顯著，全施有機肥處理蕾期和花鈴期有機質含量最高。

2.2.3 不同處理土壤堿解氮含量

堿解氮反應土壤氮素供應情況，與作物生長關系密切。由圖3可見，三個時期全有機肥、減量20%處理堿解氮含量較高，ck堿解氮含量最低。

2.2.4 不同處理土壤速效磷含量

圖1 各處理三個時期的土壤全氮含量

圖2 各處理三個時期的土壤有機質含量

圖3 各處理三個時期的土壤堿解氮含量

圖4 各處理三個時期的土壤速效磷含量

由圖4可見，花鈴期和吐絮期全有機肥、全化肥、減量20%處理速效磷含量較高，三個時期均是ck的速效磷含量最低。

2.2.5 不同處理土壤速效鉀含量

由圖5可見，三個時期全有機肥處理速效鉀含量最高。隨著生育期，有機肥處理先降低后增加，對照處理鉀含量波動不大，化肥處理一直降低，到吐絮期降到最低。

綜合來看，全施有機肥處理，土壤全氮、有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀含量較其他處理高，有機肥部分替代與化肥處理，差異不顯著，替代量還需結合產量等確定。

圖5 各處理三個時期的土壤速效鉀含量

2.3 不同處理對棉花纖維品質的影響

從表3可以看出，不同處理對棉花纖維品質有一定的影響，減量20%處理棉花上半部平均長度、整齊度指數和斷裂比強度最高，與其他處理差異達顯著水平，ck處理三項指標最低。全化肥、減量40%、減量50%和全有機肥處理之間無顯著差異。各處理之間馬克隆值無顯著差異。說明施用有機肥能顯著改善棉花纖維品質，這可能是因為有機肥促進干物質積累，并通過礦化等作用提供更多鉀素營養，使對鉀素的供應持續而穩定［6］。郭英，等［7］認為鉀素能提高棉花纖維成熟度，對品質有顯著的影響。

2.4 不同處理的經濟效益分析

參考價格以籽棉6元/kg、尿素1.5元/kg、重過磷酸鈣1.3元/kg、硫酸鉀3.5元/kg、餅肥2.4元/kg計算經濟效益。由表9可知，隨著化肥用量的減少和有機肥用量的增加，肥料成本逐漸增加，處理2～6分別比對照增收 7935.0元 /hm2、6727.5元 /hm2、2906.7元/hm2、4766.1元 /hm2和 460.2元 /hm2，其中全化肥處理效益最好，有機肥替代處理以減量20%化肥處理效益最好。

表3 各處理的棉花纖維品質

表4 經濟效益分析

3 結論

棉花增施有機肥能改善土壤結構，培肥地力，增加產量，提高品質。棉田化肥減量有機替代是增加有機質含量、培肥土壤、改善環境、節本增效、實現棉花可持續健康發展的有益途徑。從以上試驗結果綜合分析得出：①減少化肥施用的同時，配施部分有機肥可以達到與純施化肥相當的產量水平；②單純施用化肥既不利于增產，又不利于提高肥料利用率，還會造成環境污染，有機肥與化肥配施是最佳施肥方法；③采用50%化肥+50%有機肥方案，棉花產量最高；④有機肥替代20%雖與替代50%處理產量相當，但增收1961.4元/hm2，且纖維品質最好，因而最高效。