南疆地區不同配肥模式下對滴灌無膜棉氮素吸收利用的影響研究

□高 浚，周保平，王 昱，于 晗，王 君

（塔里木大學信息工程學院 新疆 阿拉爾 843300）

當前，在農作物施肥中，氮素肥料是種植中不可或缺的重要營養元素。在棉花種植中，以氮素為主要的施肥元素，可以說棉花高產高質是在氮肥高投入的基礎上達到的。需要特別注意的是，施加氮素會對環境造成影響，土壤長期施加氮肥會導致硝酸鹽和亞硝酸鹽含量增加，土壤酸化，并且會對地下水產生污染，長期飲用這種污染水會對人體健康形成巨大威脅。目前，我國棉花生產主要集中在新疆地區，種植面積超過233.3 萬hm2，占全國7 成以上。新疆光照充足，地理環境獨特，是我國優質棉花生產基地。在氮肥利用率上，我國與發達國家相比還存在巨大差距，因此在棉花種植過程中，必須重視氮肥投入量，合理科學進行澆灌和施肥，在保護環境的前提下，增加棉花產量。

1 棉花不同配肥模式研究現狀

合理施加氮肥，不僅可以提高棉花產量和資源利用率，還能夠降低鹽分對棉花生長帶來的不利影響。相關研究發現，在棉花生產過程中使用不同的施肥策略，其產量有明顯差異，在施肥中進行滴灌有助于提高氮肥利用率，在同等氮素吸收下，這種方式降低了對環境的污染。李勇等研究表明，棉花對氮素的吸收總量不是一成不變的，棉花對氮素的吸收與生長期呈正相關，在不同的生長階段，棉花各個部分對氮素吸收也不同，在棉花生育鈴期階段，氮素吸收達到最高水平。陶垿等（2015）[1]研究發現，施肥頻率對棉花品質和產量具有一定影響，在棉花生長過程中以1 周1 次的頻率施肥效果最佳。張國龍等研究表明，在棉花發育期，先施加氮肥后灌溉澆水，在固定時間內再施肥，能夠使氮素分布在土壤內35 cm 左右的深度，這個深度恰好處于棉花根系覆蓋范圍，有利于棉花對氮素的吸收利用，實現增產，降低氮素對土壤的污染。

不少專家學者研究在同等量氮素施肥情況下，不同施肥模式對棉花產量的影響，并通過試驗進一步研究棉花整個生育期對氮素的吸收情況，但是關于棉株不同部分、不同生長階段對氮素吸收情況的研究較少，因此，研究棉花在不同施肥模式下的全面表征特點，可以設計出更合理、高效的施肥模式，為新疆棉花施肥模式及管理方式優化提供相應的理論基礎[2-3]。

2 試驗研究

2.1 基本條件

棉花生產試驗田位于新疆阿克蘇地區阿瓦提縣，該地位于北緯40°、東經81°左右，海拔1 040 m，地勢平坦，光照豐富，年均日照時間達到2 600～2 700 h，年平均氣溫10.4 ℃，屬于暖溫帶大陸性干旱氣候，干旱少雨，蒸發量大，寒暑變化劇烈，夏季炎熱，冬季寒冷，春秋升溫和降溫迅速。年平均降水量46.7 mm，多年平均蒸發量1 890.7 mm，無霜期211 d。土壤質地為壤土，有機質含量15.13 g/kg，堿解氮含量52.8 mg/kg，速效磷含量22.8 mg/kg，速效鉀含量120 mg/kg，田間持水量22.4 g/m3，耕層土壤容重為2.03 g/cm3。試驗田種植棉花品種為新陸中61 號。

2.2 試驗方法

將試驗田均勻分為12 個區域，每個區域長8 m、寬3 m，彼此間隔2 m，并為其分別標記號碼1～12 號，在試驗田邊緣設置棉花保護帶，降低周圍土壤對試驗田棉花生長的影響。將12 塊試驗區域隨機分為6 組，每組2 塊試驗田進行相同的施肥模式，共有6 種模式進行對比試驗，以W 表示滴水，以N 表示滴肥液，6 組模式如下。第1 組W-N 模式記為W1：1/2 的時間W、1/2 的時間N；第2 組N-W 模式記為W2：1/2 的時間N、1/2 的時間W；第3 組W-N-W 模式記為W3：1/3的時間W、1/3 的時間N、1/3 的時間W；第4 組N-W-N模式記為W4：1/3 的時間N、1/3 的時間W、1/3 的時間N；第5 組W-N 模式記為W5：W 和N 同時進行；第6 組是無施肥模式記為W6：不施肥，為對照組，對比其他組棉花生產狀況。

試驗中，施氮量和澆水量參考新陸中61 號常規的用氮用水量，施氮量統一控制在310 kg/hm2，灌水量為4 150 m3/hm2，施鉀肥和磷肥量均為72 kg/hm2。在氮素施肥中，將70%的氮素以追肥形式分6 次施加，其余30%作為基肥使用。

在數據測定中，分別采取棉花在盛蕾期、盛花期、盛鈴期、吐絮期的樣品，并將莖、葉等不同部位分開，通過烘干、粉碎、過濾、消煮等環節進行處理，測定棉株氮素含量。列舉出最佳試驗結果不同情況處理下W4 各生育時期之間含氮量指標變化，見表1。

通過公式計算出氮肥在棉花發育過程中的氮肥表觀利用量（施氮區地上部分的吸氮量-對照區地上部分的吸氮量／施氮量）、氮肥生理利用率（施氮區產量-對照區產量／吸氮量）、氮肥農學利用率（施氮區產量-對照區產量／施氮量）、氮肥偏生產力（施氮區產量／施氮量）等數據。

2.3 結果與分析

在整個棉花發育完成及對棉株各個部分的數據測量后可知，棉花花蕾、花鈴、莖、葉中的氮素含量隨生長階段變化而變化。在盛花期，花蕾氮素含量達到最高，花鈴在吐絮期達到最高，莖的氮素含量會先增加后減小，在盛花期達到峰值，葉子的氮素含量在盛蕾期最高，隨后緩慢降低。不同配肥時段對棉花氮素各器官分配規律見圖1。

通過6 組試驗對比發現，N-W-N 模式中的棉株全氮含量要高于其他施肥模式，總含氮量達到了92.54 g/kg。在棉花不同的發育時期及不同部位，氮素含量仍然是以N-W-N 模式為佳。利用試驗數據計算，N-W-N 模式的農學利用率、偏生產力、生理利用率數值分別達到了9.54、28.58、1.39，明顯高于其他施肥模式，最終棉花產量也是以N-W-N 模式最高，對比第6 組無施肥增產了71%。

3 結論

試驗結果表明，施肥模式對棉花氮素吸收利用有深刻影響，“1/3 的時間N、1/3 的時間W、1/3 的時間N”模式對棉花生產發育最有利，可以有效提高棉花產量和質量。同時在用水量一定的情況下，采取合理施肥模式降低了氮肥淋洗損失和對環境的污染。