施氮量对油后直播棉花产量和氮肥利用率的影响

刘芳，李飞，王文龙，罗安红

（1.湖南应用技术学院农林科技学院，湖南 常德415000；2.湖南省棉花科学研究所，湖南 常德415101）

作物施用氮肥一直是农业领域研究的热点[1-2]。合理施用氮肥不仅能提高农产品的产量，还能提升农产品的品质[3]。近年来，受农村年轻劳动力大量转移及劳动力价格上涨的影响，植棉收益大幅度降低。为追求高产，棉农在棉花生产中大量施用氮肥，但由于氮肥施用的不合理、不科学，致使肥料利用率低下、造成化肥资源浪费，进而引起棉田生态坏境的恶化，导致土壤肥力下降[4-6]。 本研究主要针对不同施氮量对直播棉产量及肥料利用进行研究，摸清氮肥的最佳施用量，为实现棉田化学肥料减施增效提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地情况

试验设在常德市湖南应用技术学院科研基地4 号地（湖南省常德市），于2015—2016年连续2年定位。试验田前茬为油菜，土壤为河潮土，土壤耕层(0～20 cm)初始肥力为有机质含量13.24 g·kg—1、碱解氮164.3 mg·kg—1、有效磷14.08 mg·kg—1、速效钾189.2 mg·kg—1、pH 7.3。

1.2 试验设计

试验设棉花施氮量分别为0，75，150，225，300 kg·hm—2，分别用N0、N1、N2、N3、N4 表示，各处理氮肥按30%基肥与70%花铃肥分次施入，其中基肥于播种时施入，花铃肥于花铃期追施。 小区面积45.6 m2，随机区组排布，3 次重复，田间管理按简化栽培要求进行。

供试棉花品种为中棉所60，种植方式为直播，5月14日播种，种植密度为每公顷60 000 株。

1.3 测定内容与方法

1.3.1产量构成因素调查。每个小区标记长势均匀且连续的棉花l0 株，记录成铃数，收花并称重，计算铃重和衣分；分小区收花计产。

1.3.2植株养分检测。棉花吐絮后，每个小区取长势均匀一致的棉株2 株，按器官分为主茎、果枝、真叶、 棉铃和根系等，105 ℃杀青30 min 后，80 ℃烘至恒重，进行植株全氮含量检测。

1.3.3相关参数与计算方法。氮肥偏生产力＝施氮区产量/氮肥用量；

氮肥农学利用率＝（施氮区产量—不施氮区产量）/氮肥用量；

施氮效益增加量＝施氮区产值—不施氮区产值—施氮区氮肥费用；

施氮增值效应＝各处理施氮效益增加量/ 氮肥用量；

氮肥（表观）利用率＝（施氮区植株氮素吸收量—不施氮区植株氮素吸收量）/ 氮肥用量×100%[7]；

1.4 数据分析

应用DPS 14.50 对数据进行模型构建与方差分析。

2 结果与分析

2.1 施氮量对棉花产量及其构成因素的影响

由表1 可见，随着施氮量的增大，单株成铃数呈先增多后减少趋势；其中N4 处理单株成铃数最多（每株14.2 个），N0 最低（每株10.0 个），两处理间差异显著；铃重、衣分随着施氮量的增加变化不大，各处理间均差异不显著。

籽棉产量随着施氮量的增大，呈先升高后下降的变化，以N3 处理最高，为3 601.3 kg·hm—2，与N2、N4 差异不显著，但显著高于N0、N1。

表1 不同处理间产量性状表现

2.2 棉花最高产量和经济最佳施氮量

以不同处理的施氮量为自变量，籽棉平均产量为依变量，拟合氮肥效应方程：y＝b0＋b1x＋b2x2＋b3x3。 边际产量（增加单位氮肥量所增加的产量，即dy/dx＝b1＋2b2x＋3b3x2）为零时，产量最高，此时的施氮量即为最高产量施氮量；边际产量等于氮肥与籽棉的价格（P）比（即dy/dx＝Px/Py）时，单位面积的施肥收益最大，此时的施肥量即为收益最佳施氮量；将最高产量和收益最佳施氮量分别带入方程即可求出相应的最高产量和收益最佳产量[8]。

应用DPS 数据处理系统(14.50 版)进行试验数据处理并拟合出氮肥效应方程：y＝2 812.99＋5.65x—0.007 9x2—0.000 013x3（R2＝0.990 2）。 计算出棉花产量最高施氮量和相应的产量分别为228.2 kg·hm—2和3 535.2 kg·hm—2，每公顷收益18 222.9元； 最佳施氮量和相应的产量为206.8 kg·hm—2和3 527.7 kg·hm—2，每公顷收益为18 263.7 元。 其中纯氮按2015年湖南省市场平均售价3.8 元·kg—1，2015年湖南籽棉平均收购价格每千克为5.4 元。

2.3 施氮量对棉花产值与效益增加量的影响

表2 显示，随着氮肥用量的增加，籽棉产值和氮肥效益增加量均表现为先升高后降低的变化趋势，并且均在N3（施氮225 kg·hm—2）条件下达到最大值，其中籽棉产值为每公顷19 447.1 元，氮肥效益为每公顷增加3 364.1 元； 氮肥增值效应随着施氮量的增加呈现下降的趋势，在N1 （施氮75 kg·hm—2）条件下最大，为每千克20.9 元，N4（施氮300 kg·hm—2）条件下最小，为每千克7.6 元，且两处理间差异显著。

表2 施氮量对棉花产值和效益增加量的影响

2.4 施氮量对棉花氮肥利用率的影响

从表3 可以看出，随着施氮量的增加，植株氮吸收量均表现为先升高后降低的变化趋势，在N4（施氮300 kg·hm—2） 处理下达到最大值，为每株2.16 g，且与N0、N1 两处理差异显著；氮肥表观利用率、偏生产力、农学利用率随施氮量的增加而降低，在N1（施氮75 kg·hm—2）条件下达到最高，且N1 与N4 均差异显著。

表3 施氮量对棉花氮肥利用率的影响

3 结论与讨论

研究表明[9-13]，随着施氮量的增加，氮肥利用率、偏生产力和农学利用率均会下降，但是适宜施氮能提高棉花单株成铃数和籽棉产量，增加植棉收益。

本试验中，在一定范围内，棉花单株成铃数、籽棉产量与收益均随着氮肥用量的增加有所提高；而氮肥的增值效应、表观利用率、偏生产力、农学利用率均随施氮量的增加而降低，这与张允昔等的研究结果[8]表现一致。

本研究得出，常德棉区棉花最高产量施纯氮量为228.2 kg·hm—2，经济最佳施纯氮量为206.8 kg·hm—2；这两个施氮量与李飞等[14]在洞庭湖棉区棉花配方施肥优化试验初探中提出的推荐氮肥用量210 kg·hm—2基本相当。结合棉花的需肥规律、综合收益以及绿色植棉主题，因此建议施氮210～220 kg·hm—2。