棉區有機肥替代化肥對棉花產量及其構成因子的影響

牛新湘，蒲勝海，吳湘琳，李 磐，楊 濤，馬紅紅，陳寶柱，楊 健，黃 鑫，馮廣平，馬興旺

(1.新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所/農業部西北綠洲農業環境重點實驗室，烏魯木齊 830091；2.塔里木大學植物科學學院，新疆阿拉爾 843300)

0 引 言

【研究意義】2020 年新疆棉花播種面積達211.33×104hm2(3 169.9萬畝)，占全國總種植面積的78.9%，總產量591×104t，占全國總產量的87.3%[1]。研究棉花合理的化肥減施量和有機肥替代量，對摸清新疆南部棉區棉花生產中有機肥替代化肥的合理比例，以及增產增效機制及其原因有重要意義。【前人研究進展】張緒成等[2]研究表明，氮肥減量與部分有機肥替代化肥顯著提高了馬鈴薯塊莖產量、化肥偏生產力和化肥氮素的偏生產力。張晶等[3]研究表明，有機肥與氮磷肥配施使旱地小麥灌漿持續延長，成穗數和千粒重提高，產量提高。邢鵬飛等[4]研究表明，有機肥替代部分無機肥既能保證糧食產量，又能在一定程度上增加土壤肥力。許忠兵等[5]研究表明，與無機肥處理(NPK)比較，有機肥替代0和20%化肥處理(OF100、OF80)，在玉米生育后期可提高玉米干物質累積量，通過提高玉米千粒重，改善玉米產量構成，顯著提高玉米產量。耿波等[6]研究表明，減施化肥增施有機肥棉花產量不減，有利于提高棉花品質，改良土壤；50%有機肥替代產量最高，20%有機肥替代經濟效益最高。哈麗哈什·依巴提等[7]研究表明，有機肥氮替代 10%化肥氮是新疆昌吉地區中等肥力棉田增產穩產、氮肥增效的合理施肥方式。【本研究切入點】新疆南部棉區有機肥替代化肥對棉花產量構成的影響研究較少。研究棉花合理的化肥減施量和有機肥替代量，篩選化肥減施與有機肥替代最佳模式。【擬解決的關鍵問題】采用田間試驗，以不施肥和無機復混肥為對照，研究化肥有機替代比例(20%、40%、100%)對棉花產量構成的影響。設計不同的棉花化肥減施量和有機肥替代量比例，分析影響棉花產量的構成因素，為新疆南部棉區棉花化肥減施增效技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2019年4～10月在新疆庫爾勒市包頭湖農場新疆棉田面源污染防控技術研究示范基地開展。試驗區屬于典型干旱氣候，年平均降雨量為56.2 mm，年平均蒸發量2 497.4 mm，年均日照時數2 878 h，≥10℃的積溫4 252.2℃，無霜期205 d，地下水位2.0～2.5 m，屬于純灌溉農業。供試土壤為砂壤土，屬于中等肥力土壤，耕層土壤0～30 cm土壤有機質為9.039 g/kg，速效氮為31.791 mg/kg，速效磷為38.168 mg/kg，速效鉀為132.367 mg/kg，pH為7.41。供試棉花品種為新陸中66號。供試化肥種類：尿素(N≥46%)，粒狀重過磷酸鈣(P2O5≥46.0%)；供試有機肥種類：普通有機肥為腐熟羊糞(有機質含量為56.05%，N 0.25%，P2O50.43%，K2O 1.82%，腐殖酸19.45%，含水量 15.3%)。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

共設5個處理，處理 1 為不施肥處理(CK)，處理2為全施化肥處理(施用量參照當地習慣)，處理 3、處理 4和處理 5 分別為減少化肥施用量20%、40%和100%用有機肥替代(按氮磷鉀素量折算有機肥用量)處理，各處理設立 3 次重復，隨機區組分布排列，共計15個小區。

小區面積 8×3.2=25.6(m2)。各處理氮、磷肥的施用量和使用方法相同，氮肥、磷肥基肥和普通有機肥一起翻地時施入0～20 cm 土層，追施尿素在棉花整個生長季節按照其需肥規律分為6次采取隨水滴施方法，用施肥罐定量施入。灌溉方式為膜下有壓滴灌，潛水泵抽水，灌溉定額為320 m3/667m2，灌溉制度為：1個生育期內共灌溉9次，從6月下旬蕾期開始灌溉，用水表控制灌溉量。表1，表2

表1 化肥在棉花生育季追施分配Table 1 Distribution scheme of chemical fertilizers during cotton growth period

表2 各處理的施肥量Table 2 Amount of fertilizer applied per mu in each treatment(kg/667m2)

一膜單管，覆膜種植，行距15+60+15+60(cm)，株距10 cm，1膜4行精量播種。耕地、播種、除草、病蟲害防治、收獲等其他管理措施同常規大田。

1.2.2 測定指標

棉花產量：于棉花吐絮期逐行、逐株調查小區總鈴數、總株數，計算單株鈴數和公頃收獲株數；各取小棉株上、中、下部位共50 朵，測定單鈴重、衣分。公頃籽棉產量=公頃收獲株數×單鈴重×單株鈴數來計算籽棉產量×0.85。

1.3 數據處理

用Microsoft Excel 2003軟件對數據進行整理，不同處理間以及同一處理不同時期間差異顯著性分析采用SPSS20.0(SPSS Inc.USA)軟件One-way ANOVA分析，字母相同表示差異不顯著，字母不同表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 化肥有機替代比例對棉花產量的影響

研究表明，處理2、處理3、處理4比空白對照產量高，籽棉產量增幅分別為20.69%、27.70%、21.75%，處理3、處理4比大田常規施肥的棉花產量高，籽棉產量增幅分別為5.81%、0.88%。表3

2.2 化肥有機替代比例對棉花產量構成的影響

研究表明，各處理在667 m2株數方面差異不顯著，但在棉花單株鈴數、單鈴重、衣分等方面差異顯著；施肥處理的棉花單株結鈴、單鈴重顯著高于對照，且有機無機肥配施的棉花籽棉產量普遍高于單施化肥的籽棉產量。4個施肥處理籽棉產量均比對照高，其中3個處理與對照籽棉產量差異達顯著水平，化肥減量20%和化肥減量40%處理產量相近，化肥減量20%處理產量最高。表3

表3 不同化肥有機肥替代比例下棉花產量及其構成因子變化Table 3 Effect of the substitution for chemical fertilizer with organic manure on cotton yield and yield components

3 討 論

3.1棉花施用有機肥有利于棉鈴的形成，農業生產存在增肥不增產等問題[8-10]。有機肥養分充分、肥效較長、調節土壤理化性狀、提升土壤緩沖能力和保水保肥能力、改善作物品質等優勢[11]，有機肥部分替代化肥在水稻[12]、小麥[13]、玉米[14,15]等作物生產中是有效的。但并不是有機肥替代比例越高越好，不同作物對有機肥的需求存在一個最佳比例[16]。劉盼盼等[17]研究表明，在皖北麥玉輪作體系，在秸稈還田的基礎上，施用3 000～6 000 kg/hm2有機肥料，減少30%～50%的化肥用量，對小麥、玉米產量沒有顯著影響。研究也表明，化肥減量下施用有機肥400、800 kg棉花可以增產。

3.2棉田有機肥不能完全替代化肥的思考，將試驗施入2 000 m3有機肥帶入的養分量與常規化肥帶入養分量的情況進行了計算和對比，常規化肥處理的有效施肥量N、P2O5、K2O分別是23.8、13.8、0 kg/667m2，而全有機肥2 000 m3處理的有效施肥量N、P2O5、K2O分別是5、8.6、36.4 kg/667m2，全部的有機肥帶入的養分不足以滿足棉花生長的需要。

4 結 論

棉田采用施用80%化肥配施20%有機肥方案，或者施用40%化肥配施60%有機肥的施肥方案，即每667m2基施有機肥400 kg，無機復混肥65.39 kg，追施尿素22.35 kg或者每667m2基肥施用有機肥800 kg，無機復混肥49.04 kg，追肥尿素16.76 kg，其棉花產量較高，這2種化肥減施可以進行大田推廣應用。