江汉平原杂交棉施肥效果及推荐施肥量研究

王素萍等

摘要：开展了棉田肥料效应试验，设置了氮、磷、钾3因素4水平的田间试验。结果表明，在一定范围内施用肥料有显著的增产效果。其中氮肥增产效果最明显，增产子棉527 kg/hm2，增产率为18.3%，纯增收入1 770元/hm2；磷肥经济效益最佳，增产子棉453 kg/hm2，增产率为14.8%，纯增收入1 996元/hm2；钾肥增产子棉324 kg/hm2，增产率为10.4%，纯增收入323元/hm2。拟合一元二次肥料效应模型，并结合试验实际情况，确定江汉平原棉田推荐施肥量，氮、磷和钾的最高产量施用量分别为322、157和245 kg/hm2，最佳经济施用量分别为230、135和110 kg/hm2。

关键词：棉花（Gossypium spp.）； 施肥效果； 推荐施肥量； 肥料利用率

中图分类号：S562 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）12-2850-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.12.010

The Effect of Fertilization and Fertilizer Recommendation

on Hybrid Cotton in Jianghan Plain

WANG Su-ping1，CHEN Gang1，LU Jian-wei2，LI Xiao-kun2，HONG Juan1，HUANG Xiang1，LI Bin3，ZOU Jia-long3

（1. Wuhan Institute of Agricultural Sciences，Wuhan 430345，China； 2.Resources and Environment College of Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070，China； 3. Jingzhou Soil and Fertilizer Station of Hubei Province，Jingzhou 434020，Hubei，China）

Abstract： Studied the fertilization effects of cotton to provide scientific guidance to fertilization. Set up three factors （nitrogen，phosphorus and potassium），4 levels and 10 treatments. The result showed that the economic benefit of phosphorus fertilization on cotton yield was the largest， the next was nitrogen fertilization and potassium fertilization was the smallest.The highest increment of nitrogen，phosphorus and potassium was separately 527，453 and 324 kg/hm2， which were accordingly 18.3%，14.8% and 10.4% higher than the control. The net income of nitrogen， phosphorus and potassium was 1 770，1 996 and 323 kg/hm2 respectively.According to the model of fertilizer effect， it would reach the highest yield when nitrogen，phosphorus and potassium application rate was 322 kg/hm2，157 kg/hm2 and 245 kg/hm2， and the highest profit would be gotten when nitrogen，phosphorus and potassium application rate were 230 kg/hm2，135 kg/hm2 and 110 kg/hm2.

Key words： cotton（Gossypium spp.）； effect of fertilization； fertilizer recommendation； utilization ratio of fertilizers

中国棉花（Gossypium spp.）种植主要集中在长江流域、黄河流域和西北内陆。湖北省属于长江流域棉区，是产棉大省也是用棉大省，棉花生产对湖北省经济发展作用重大[1]，江汉平原是湖北省的棉花主产区。近年来，高产棉花品种更新换代很快，而针对棉花新品种的施肥技术包括施肥量及养分配比等方面的研究缺乏跟进，棉农根据经验盲目施肥现象较为普遍。前人研究表明，正确增补养分是农作物增产增收的有效措施[2，3]，但盲目地施肥不仅造成肥料浪费和环境污染[4]，甚至导致棉花生长不良，造成减产减收严重[5]。因此，针对主要棉区研究合理的施肥技术非常必要。

为给江汉平原棉花生产提供科学施肥指导，促进棉花增产增收，2008年在江汉平原主要棉区（荆州市）布置了棉田肥料效应试验。本研究分析了氮、磷、钾肥的不同用量和配比对棉花产量和经济效益的影响，分析了棉田中肥料的农学利用率，得出氮、磷、钾肥的增产效果，并拟合一元二次肥料效应模型，结合试验实际情况，确定棉田的最高产量施肥量和最佳经济施肥量。

1 材料与方法

1.1 试验概况

2008年于湖北省荆州市荆州区弥市镇合兴村设置试验，试验田块为冬闲地，2007年种植棉花。供试土壤为长江冲积物发育的潮土，养分状况[6]为pH 7.7，有机质15.7 g/kg，碱解氮123.2 mg/kg，速效磷7.7 mg/kg，速效钾59.8 mg/kg。根据土壤养分分级指标[7]，试验点土壤有机质含量属中等水平；碱解氮属中等水平；速效磷含量属严重缺乏水平；速效钾含量属中度缺乏水平。

1.2 试验设计

棉花品种为鄂杂棉17，是湖北省37个杂交棉品种中惟一的兼抗枯黄萎病品种[8]。2008年4月18日营养钵育苗，5月15日移栽，移栽密度为24 000株/hm2。

试验小区面积20 m2，设计了氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）3因素4水平共10个组合处理，分别为等磷（72 kg/hm2）和等钾（180 kg/hm2）条件下的不同施氮量，即N0、N1、N2、N3分别表示氮肥用量为0、180、225、270 kg/hm2；等氮（225 kg/hm2）和等钾（180 kg/hm2）条件下的不同施磷量，即P0、P1、P2、P3分别表示磷肥用量为0、45、72、90 kg/hm2；等氮（225 kg/hm2）和等磷（72 kg/hm2）条件下的不同施钾量，即K0、K1、K2、K3分别表示钾肥用量为0、150、180、210 kg/hm2。各处理设两次重复，随机区组排列。

氮、磷、钾肥分别用尿素（含氮46%）、过磷酸钙（含磷14%）、氯化钾（含钾60%）。施肥方法为氮肥30%做基肥，10%做苗肥，45%做花铃肥，15%做补桃肥；磷肥70%做基肥，30%做花铃肥；钾肥50%做基肥，50%做花铃肥。

1.3 取样及数据分析

子棉产量。各处理单打独收，2008年8月25日开始收获子棉，11月10日收获结束，共收获6次，产量为6次累加值。

利用Excel对子棉产量和纯收益进行数据分析，利用DPS对施肥效果进行显著性检验（LSD法）。

2 结果与分析

2.1 氮、磷、钾肥的产量效应与经济效益

分析了不同施肥处理对子棉产量结果的影响（表1），由表1可知，氮、磷、钾肥的施用均促进了子棉产量的增加，其中平均产量最低的为缺氮处理，产量为2 884 kg/hm2，产量最高的为P3处理，产量为3 512 kg/hm2，其氮、磷、钾肥的施用量分别为225、90、180 kg/hm2，因此，仅从子棉产量方面来考虑，本研究的10个施肥处理中以P3处理的效果最佳，即氮、磷、钾肥的用量分别为225、90、180 kg/hm2，养分比例为1.0∶0.4∶0.8。

2.1.1 氮肥的产量效应与经济效益 在施用等量磷、钾肥的基础上，子棉产量随着施氮量的增加表现出先增加后降低的趋势，不同施氮水平条件下，产量和经济效益最高的都是施氮225 kg/hm2的处理，3个施氮处理与缺氮处理相比，产量差异均达显著水平，施氮处理之间差异不显著。与缺氮处理相比，施氮225 kg/hm2的处理增产子棉527 kg/hm2，增产率为18.3%，纯增收入1 770元/hm2。

2.1.2 磷肥的产量效应与经济效益 在施用等量氮、钾肥的基础上，子棉产量随着施磷量的增加而增加，不同施磷水平条件下，产量和经济效益最高的都是施磷90 kg/hm2的处理，与其余3个处理间的产量差异均达显著水平，3个施磷处理与缺磷处理相比，产量差异也均达显著水平。与缺磷处理相比，施磷90 kg/hm2的处理增产子棉453 kg/hm2，增产率14.8%，纯增收入1 996元/hm2。

2.1.3 钾肥的产量效应与经济效益 在施用等量氮、磷肥的基础上，子棉产量随着施钾量的增加而增加，不同施钾水平中，产量最高的是施钾210 kg/hm2的处理，经济效益最高的是施钾150 kg/hm2的处理，3个施钾处理与缺钾处理相比，产量差异均达显著水平，施钾处理之间差异不显著。与缺钾处理相比，施钾210 kg/hm2时，增产子棉324 kg/hm2，增产率为10.4%，施钾150 kg/hm2时，纯增收入323元/hm2。

2.2 肥料农学效率

肥料农学利用效率[9]（AE）=（施肥区产量-缺肥区产量）/施肥量

农学利用率表示施用每千克氮、磷、钾肥料增产子棉的能力。肥料农学利用率分析结果（图1）表明，氮肥的农学利用率为N2>N1>N3，当施氮量为225 kg/hm2时，氮肥的农学利用率最大，单位质量的氮肥增产效果最大；磷肥的农学利用率为P1>P3>P2，当施磷量为45 kg/hm2时，磷肥的农学利用率最大，单位质量的磷肥增产效果最大，不同水平间农学利用率差异不显著；钾肥的农学利用率为K1>K2>K3，当施钾量为150 kg/hm2时，钾肥的农学利用率最大，钾肥的农学利用率随施钾量的增加而减小，不同水平间农学利用率差异不显著。

该试验氮、磷、钾肥的农学利用率为磷肥>氮肥>钾肥，可见该地区单位质量的磷肥增产效果最大，其次是氮肥，钾肥最低。

2.3 肥料效应模型与推荐施肥量

2.3.1 一元二次肥料效应模型 该试验拟合的三元二次肥料效应模型不典型，选择拟合一元二次肥料效应模型（表2），所有模型均属于典型模型，R2均达显著水平。

2.3.2 推荐施肥量的确定 试验通过拟合一元二次肥效模型确定推荐施肥量（表3），棉田最高产量的氮、磷、钾肥施用量分别为322、157和245 kg/hm2，最佳经济氮、磷和钾肥施用量分别为230、135和110 kg/hm2，子棉最高产量范围是3 379～3 594 kg/hm2，最佳经济产量范围是3 338～3 584 kg/hm2。

2.3.3 通过边际收益和边际成本分析推荐施肥量 对数据分析表明，施氮量为225 kg/hm2时，边际收益-边际成本>0，施用氮肥增加收益，施氮量270 kg/hm2时，边际收益-边际成本<0，过量施用氮肥造成浪费，所以推荐施肥量应在225～270 kg/hm2之间。施磷量90 kg/hm2时，边际收益-边际成本>0，增施磷肥仍有增收的潜力，所以磷肥的推荐施用量应在90 kg/hm2以上。施钾量150 kg/hm2时，边际收益-边际成本<0，所以钾肥推荐施用量应低于150 kg/hm2。

3 小结与讨论

通过对2008年荆州市棉田肥料效应试验研究表明，该试验拟合的一元二次肥料效应模型，确定三江平原棉田推荐施肥量，氮、磷、钾的最高产量施用量分别为322、157和245 kg/hm2，最佳经济施用量分别为230、135和110 kg/hm2。与房卫平等[10]的研究结果一致，杂交棉在后期有较强的积累优势。杂交棉一生中吸氮量为243 kg/hm2，而常规棉吸氮量为195 kg/hm2[11]。与通过边际收益和边际成本分析得到的最佳施肥量范围相同，且在长江流域棉区根据土壤养分确定的推荐施肥量范围为磷肥105～135 kg/hm2，钾肥 90～135 kg/hm2[7]，所以一元二次肥效模型拟合得到的结果符合实际情况。

本研究的10个施肥方案中的氮磷钾肥的量以N2P3K2组合的产量最高，氮、磷、钾肥的养分比例为1.0∶0.4∶0.8，与贾仁清等[12]研究的长江中下游棉区棉花需肥规律氮、磷、钾肥的养分比例为1.00∶0.31∶0.82基本吻合。

农学利用率是评价肥料增产效果比较准确的指标[9]，通过农学利用率分析，在设计的不同施肥水平中，施氮量为225 kg/hm2时，氮肥增产效果最大，农学利用率为2.3 kg/kg；在施磷量为45 kg/hm2时，磷肥增产效果最大，农学利用率为6.3 kg/kg；在施钾量为150 kg/hm2时，钾肥增产效果最大，农学利用率为1.9 kg/kg。本试验中磷肥的增产效果最高，其次为氮肥，钾肥最低，磷肥效果最佳的原因可能是该地区土壤速效磷严重缺乏，具体原因需进一步通过试验验证。

参考文献

[1] 梅汉成，陈善杰，周建元.湖北棉花产业的现状及发展建议[J].中国种业，2007（2）：11-12.

[2] 杨京平，姜 宁，陈 杰.施氮水平对两种水稻产量影响的动态模拟及施肥优化分析[J].应用生态学报，2003，14（10）：1654-1660.

[3] MICHAEL S，WATT，PETER W，et al.Above-ground biomass accumulation and nitrogen fixation of broom （Cytisusscoparius L.） growing with juvenile pinusradiata on a dry land site[J]. Forest Ecology and Management，2003，184：93-104.

[4] 段 亮，段增强，夏四清.农田氮、磷向水体迁移原因及对策[J].中国土壤与肥料，2007（4）：6-11.

[5] 陈署晃，张 炎，刘 俊，等.新疆棉花施肥现状、问题与对策[J].新疆农业科学，2008，45（1）：147-150.

[6] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2007.25-109.

[7] 鲁剑巍.测土配方与作物配方施肥技术[M].北京：金盾出版社.2006.117，175-179.

[8] 赵世春，姚曲峋，杨元欣，等.湖北省杂交棉品种现状与育种思路[A].中国棉花学会.中国棉花学会2009年年会论文集[C].北京：中国农业出版社，2009.50-51.

[9] 张福锁，王激清，张卫峰，等.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J].土壤学报，2008，45（5）：915-923.

[10] 房卫平，李伶俐，谢德意，等.杂交棉与常规棉干物质积累和氮、磷、钾吸收分配及产量比较[J].植物营养与肥料学报，2009，15（6）；1401-1406.

[11] 马宗斌，房卫平，谢德意，等.氮肥基追比对抗虫杂交棉叶片衰老和产量的影响[J].西北植物学报，2008，28（10）：2062-2066.

[12] 贾仁清，叶德柱，石吟梅，等.高产棉花的干物质积累和氮磷钾养分的吸收分配规律探讨[J].中国棉花，1981，8（5）：27-30.