化肥减施与液体有机肥配施对棉花养分吸收、产量的影响

李 源，张 炎，哈丽哈什·依巴提，李青军

(新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】化肥为作物生长提供了必要的养分，而过量施用化肥可能导致土壤质量下降并引起环境问题，不利于农业可持续发展[1]。有机肥中含有养分及矿质元素，对活化土壤中的酶、微生物及养分具有重要作用[2-3]。但其存在养分含量有限，且肥效时间较长等问题。化肥配施有机肥能够提高土壤有效养分含量，增加了土壤中微生物的数量，利于作物更充分的对根区养分进行吸收，对提高土壤肥力具有重要作用[4-5]。在保证高产高效的同时，减少化肥的施用对新疆农业生产中有实际意义。【前人研究进展】近年来，有研究认为化肥减量配施有机肥能够有效提高农作物产量[6-9]，但如果配施的有机肥含量过高，反而会导致作物减产[10-11]。部分研究[12-13]在小麦上进行了有机肥替代50%无机肥的试验，结果表明，替代后产量出现明显降低，并非有机肥所占比例越高越好[14-15]。有机肥只有以合适的比例与化肥进行配施，才能提高作物对营养元素的吸收和运输，提高营养元素的有效性[16]。有机肥替代无机肥对作物和土壤的影响程度因替代比例、土壤质地及肥力、气候等因素存在显著的差异[17]。【本研究切入点】中国最大的优质棉产地，由新疆气候干旱，在棉花生产种植过程中，以施用普通尿素为主，大量尿素随水流失。而在膜下滴灌棉田有机肥与无机肥不同配比施用对棉花产量和氮肥利用率的影响鲜有报道。研究有机肥和无机肥不同配比对棉花生长发育、氮素吸收及产量的影响。【拟解决的关键问题】研究不同氮磷减量与液体有机肥配施,棉花产量、养分吸收的影响，为新疆滴灌棉田化肥减量配施有机肥，筛选最佳有机肥种类和配施比例。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验在新疆昌吉市华兴农场，棉花供试品种为新陆早57号，一膜6行种植，行距配置(10+66+10+66+10)cm+76，株距10 cm，小区面积54 m2。4月18日播种，4月27日出苗，生育期灌溉10次，总灌水量280 m3。播前土壤养分状况 为pH 8.3,有机质11.3 g/kg,速效氮58.4 mg/kg,有效磷24.4 mg/kg,速效钾229 mg/kg。

氨基酸有机肥由江阴市联业生物科技有限公司生产，黄腐酸有机肥为新疆新型肥料研究中心中试产品，沼液有机肥由新疆五丰生物科技有限公司生产。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验设11个处理，处理1：常规施肥(NP)，处理2：80%常规施肥(80%NP)，处理3：80%常规施肥+低量氨基酸(80%NP+LAA)，处理4：80%常规施肥+中量氨基酸(80%NP+MAA)，处理5：80%常规施肥+高量氨基酸(80%NP+HAA)，处理6：80%常规施肥+低量黄腐酸(80%NP+LFA)，处理7：80%常规施肥+中量黄腐酸(80%NP+MFA)，处理8：80%常规施肥+高量黄腐酸(80%NP+HFA)，处理9：80%常规施肥+低量沼液(80%NP+LBS)，处理10：80%常规施肥+中量沼液(80%NP+MBS)，处理11：80%常规施肥+高量沼液(80%NP+HBS)。各处理重复3次，随机区组排列。

处理1的N、P2O5用量分别为275、150 kg/hm2，其它处理的N、P2O5用量分别为220、120 kg/hm2。各处理的氮肥用尿素(N 46%)，分6次在棉花蕾期(2次)、花期(2次)、铃期(2次)全部随水滴施；磷肥用三料磷肥(P2O546%)全部基施。处理3、处理4、处理5的氨基酸有机肥分别为90、180、270 kg/hm2，氨基酸含量10%；处理6、处理7、处理8的黄腐酸有机肥分别为150、300、450 kg/hm2，黄腐酸含量6%；处理9、处理10、处理11的沼液有机肥分别为150、300、450 kg/hm2，沼液含量6%；各处理的黄腐酸、氨基酸和沼液分别在在棉花蕾期和花期随水滴施。

1.2.2 测定指标

干物质和养分测定：在吐絮期(9月20日)采取棉花样品，将采集的3 植株棉花按茎、叶、籽分开，在105℃下杀青30 min，75℃条件下烘干，记录干物质重。将烘干的植株样品粉碎，分析植株不同部位养分吸收量(浓H2SO4-H2O2消解法)。

棉花产量测定：吐絮期于各小区调查面积为9.6 m2内的棉花株数、铃数，并采收小区内棉花100朵测单铃重。

1.3 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2003和SPSS18.0统计软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 氮磷减量配施有机肥对棉花生物量累积与分配的影响

研究表明，80%NP处理的棉花茎、叶、籽和总生物量都显著小于NP处理。80%NP+LAA、80%NP+LFA、80%NP+LBS处理的棉花茎、叶、籽和总生物量显著大于80%NP处理，但与NP处理都没有显著差异。而80%NP+MAA、80%NP+HAA、80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS处理的棉花茎、叶、籽和总生物量都显著大于NP处理，显著大于80%NP+LAA、80%NP+LFA、80%NP+LBS处理。

常规施肥减少20%肥料用量而不采取其它措施，导致棉花显著降低了生物量。80%常规施肥配施有机肥都能显著增加棉花生物量，其中配施低量的氨基酸、黄腐酸和沼液的棉花生物量与常规施肥相当，显著大于80%常规施肥；配施中量和高量的氨基酸、黄腐酸和沼液的棉花生物量显著大常规施肥，但配施中量和高量的处理间没有显著差异；有机肥用量相同时(低量或中量或高量)，配施不同有机肥的处理间棉花生物量没有显著差异。表1

表1 各施肥处理的棉花干物质累积与分配
Table 1 Cotton dry matter accumulation and distribution of each fertilizer treatment (kg/hm2)

处理Treatment茎Stem叶Leaf籽Seed总计TotalNP4 865b2 285d5 548b12 699b80%NP3 973c1 938e4 529c10 439c80%NP+LAA4 864b2 287d5487b12 637b80%NP+MAA5 214a2 478bc5 884a13 577a80%NP+HAA5 392a2 896a5 555b13 843a80%NP+LFA4 936b2 275d5 554b12 765b80%NP+MFA5 380a2 492bc6 009a13 881a80%NP+HFA5 453a2 918a5 479b13 850a80%NP+LBS4 906b2 330cd5 545b12 781b80%NP+MBS5 447a2 518b5 987a13 953a80%NP+HBS5 427a2 945a5 504b13 877a

注：同列不同字母表示处理间差异达到显著性水平(P<0.05)

Notes: Different lowercase lettters in the same column mean significant difference (P< 0.05)

2.2 氮磷减量配施有机肥对棉花产量的影响

研究表明，氮磷肥减少20%用量而不采取其它措施，导致棉花显著降低产量。氮磷肥减量20%配施液体有机肥都能显著增加产量，其中配施低量的氨基酸、黄腐酸和沼液的棉花产量与常规施肥相当，显著于大于80%常规施肥；配施中量的氨基酸、黄腐酸和沼液的效果最好，棉花产量显著大于常规施肥；配施高量的氨基酸、黄腐酸和沼液的棉花产量反而低于常规施肥，但显著大于80%常规施肥。有机肥用量相同时(低量或中量或高量)，配施不同有机肥的处理间棉花产量没有显著差异，但配施中量的有机肥的效果显著好于低量和高量，而低量也显著好于高量。图1

注：不同字母表示处理间差异达到显著性水平(P< 0.05)

Notes: different lowercase lettters mean significant difference (P< 0.05)

图1 各施肥处理棉花籽棉产量
Fig.1 Cotton yield of each fertilizer treatment

2.3 氮磷减量配施有机肥对棉花氮素吸收利用的影响

研究表明，80%NP处理的棉花茎、叶、籽和总N素吸收量都显著小于NP处理。80%NP+LAA、80%NP+LFA、80%NP+LBS处理的棉花茎、叶、籽和总N素吸收量显著大于80%NP处理，但与NP处理都没有显著差异。而80%NP+MAA、80%NP+HAA、80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS处理的棉花茎、叶、籽和总N素吸收量都显著大于NP处理，同时也都显著大于80%NP+LAA、80%NP+LFA、80%NP+LBS处理。

常规施肥减少20%肥料用量而不采取其它措施，导致显著降低了棉花N素吸收量。80%常规施肥配施有机肥都能显著增加棉花N素吸收量，其中配施低量的氨基酸、黄腐酸和沼液的棉花N素吸收量与常规施肥相当，显著大于80%常规施肥；配施中量和高量的氨基酸、黄腐酸和沼液的棉花N素吸收量显著大于常规施肥，且配施高量氨基酸、黄腐酸和沼液的处理显著大于中量和低量处理；有机肥用量相同时(低量或中量或高量)，配施不同有机肥的处理间棉花N素吸收量没有显著差异。表2

表2 各施肥处理棉花N素吸收与分配
Table 2 Nitrogen uptake and distribution of cotton of each fertilizer treatment ( kg/hm2)

处理Treatment茎Stem叶Leaf籽Seed总计TotalNP85.2c40.7bc85.7c211.6c80%NP78.6d35.3d79.8d193.7d80%NP+LAA85.1c39.5c85.3c209.9c80%NP+MAA92.2b40.6bc97.5ab225.2b80%NP+HAA101.5a45.1a90.4a247.3a80%NP+LFA84.5c40.5bc85.2c210.2c80%NP+MFA91.8b40.5bc97.9ab230.2b80%NP+HFA100.1a44.5ab101.1a245.6a80%NP+LBS85.1c39.8c85.0c209.8c80%NP+MBS92.9b40.4bc96.4b229.7b80%NP+HBS99.8a44.7a100.6a245.0a

注：同列不同字母表示处理间差异达到显著性水平(P<0.05)

Notes: Different lowercase lettters in the same column mean significant difference (P< 0.05)

2.4 氮磷减量配施有机肥对棉花磷素吸收利用的影响

研究表明，80%NP处理的棉花茎、叶、籽和总P素吸收量都显著小于NP处理。80%NP+LAA、80%NP+LFA、80%NP+LBS处理的棉花茎、叶、籽和总P素吸收量显著大于80%NP处理，但与NP处理都没有显著差异。而80%NP+MAA、80%NP+HAA、80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS处理的棉花茎、叶、籽和总P素吸收量都显著大于NP处理，同时也都显著大于80%NP+LAA、80%NP+LFA、80%NP+LBS处理。

常规施肥减少20%肥料用量而不采取其它措施，导致显著降低了棉花P素吸收量。80%常规施肥配施有机肥都能显著增加棉花P素吸收量，其中配施低量的氨基酸、黄腐酸和沼液的棉花P素吸收量与常规施肥相当，显著大于80%常规施肥；配施中量和高量的氨基酸、黄腐酸和沼液的棉花P素吸收量显著大于常规施肥，且配施高量氨基酸、黄腐酸和沼液的处理显著大于中量和低量处理；有机肥用量相同时(低量或中量或高量)，配施不同有机肥的处理间棉花P素吸收量没有显著差异。表3

表3 各施肥处理棉花P素吸收与分配
Table 3 Phosphorus uptake and distribution of cotton of each fertilizer treatment ( kg/hm2)

处理Treatment茎Stem叶Leaf籽Seed总计TotalNP9.9c4.7a18.3c32.9c80%NP8.2d3.7c15.8d27.7d80%NP+LAA9.6cd4.4b18.1c32.2c80%NP+MAA12.6b4.5b19.3ba36.4b80%NP+HAA15.4a5.4a18.3ab41.3a80%NP+LFA9.4cd4.8ab17.9c32.1c80%NP+MFA13.1b4.5b19.0b36.6b80%NP+HFA15.3a5.3a20.8a41.4a80%NP+LBS9.8c4.4b17.7c31.8c80%NP+MBS13.1b4.4b19.3ab36.8b80%NP+HBS15.4a5.3a21.0a41.8a

注：同列不同字母表示处理间差异达到显著性水平(P<0.05)

Notes: Different lowercase lettters in the same column mean significant difference (P< 0.05)

2.5 氮磷减量配施有机肥对棉花钾素吸收利用的影响

研究表明，不同处理的棉花茎、叶、籽和总K素吸收量都没有显著差异，常规施肥减少20%以及配施不同量氨基酸、黄腐酸和沼液对棉花K素吸收量没有影响。表4

表4 各施肥处理的棉花K素吸收与分配
Table 4 Kalium uptake and distribution of cotton of each fertilizer treatment ( kg/hm2)

处理Treatment茎Stem叶Leaf籽Seed总计TotalNP113.1a32.2a38.6a183.9a80%NP111.2a25.6a30.5a167.3a80%NP+LAA113.6a31.3a38.1a183.0a80%NP+MAA114.0a32.0a37.6a132.3a80%NP+HAA112.5a31.8a35.9a182.0a80%NP+LFA113.7a31.9a36.8a182.5a80%NP+MFA113.9a32.0a38.5a184.4a80%NP+HFA112.8a30.0a37.0a179.8a80%NP+LBS114.4a32.5a38.2a185.1a80%NP+MBS111.1a33.8a38.4a183.3a80%NP+HBS113.3a32.0a36.1a181.3a

注：同列不同字母表示处理间差异达到显著性水平(P< 0.05)

Notes: Different lowercase lettters in the same column mean significant difference (P< 0.05)

2.6 氮磷减量配施有机肥对肥料效益的影响

研究表明，80%NP处理的棉花经济效益比NP处理小15%，常规施肥减少20%肥料用量而不采取其它措施，导致显著降低了棉花的经济效益；施用80%NP+MBS的棉花经济效益最高，比NP处理高9.4%，其次为80%NP+MFA，比NP处理高8.4%；施用相同类型的有机肥时，不同用量处理间经济效益差异较大，中量有机肥经济效益最佳，高量有机肥由于价格较高，其替代化肥后的投入越大，造成了经济效益的下降，比NP处理小了10～25.6个百分点。表5

表5 各施肥处理的棉花肥料经济效益(元/hm2)
Table 5 The fertilizer benefit on cotton of each fertilizer treatment(yuan/hm2)

处理Treatment产值Output value肥料成本Fertilizer cost收益Benefit比NP增收Increased than NP (%)NP37 3931 49835 89680%NP31 7431 22430 518-15.080%NP+LAA37 4883 47434 014-5.280%NP+MAA41 0255 72435 301-1.780%NP+HAA34 6887 97426 714-25.680%NP+LFA37 7571 82435 9330.180%NP+MFA41 3402 42438 9168.480%NP+HFA34 5583 02431 534-12.280%NP+LBS37 6891 59936 0900.580%NP+MBS41 2321 97439 2589.480%NP+HBS34 6512 34932 302-10.0

注：2017年昌吉市棉花7.0元/kg ,尿素1.6元/kg ,重过磷酸钙2.7元/kg ,氨基酸肥料15 元/kg,黄腐酸肥料4元/kg , 沼液肥料2.5元/kg

Note: The price in Chang ji city in 2017 year:cotton 7.0 yuan/kg, urea 1.6 yuan/kg,TSP 2.7yuan/kg, amino acid 15 yuan/kg, fulvic acid 4 yuan/kg, biogas slurry 2.5 yuan/kg

3 讨 论

研究表明，80%常规施肥处理显著降低了棉花产量、生物量和N、P素吸收量。80%常规施肥配施低量有机肥对棉花产量、生物量和N、P素吸收量与常规施肥相比无明显差异；配施中量的有机肥棉花产量显著大于低量和高量；配施高量的有机肥棉花产量反而低于常规施肥，但棉花N、P素吸收量显著大于中量和低量处理；有机肥用量相同时(低量或中量或高量)，配施不同有机肥处理间棉花产量、生物量和N、P素吸收量没有显著差异。

目前，应用化肥减量与有机肥配施在小麦、玉米、棉花等作物的产量和肥料利用率等方面取得较好的效果，不同作物在达到最佳产量时，化肥与有机肥的配比有所不同，且增产效果差异显著。赵军等[18]研究认为，氮磷减量配施有机肥能够有效提高土壤中养分的含量，从而能够给作物提供充足的养分，利于作物生长从而提高产量。陶磊等[19]研究认为，在滴灌棉田中，施用20%的有机肥替代常规化肥与单施化肥相比，并没有使棉花减产，该结论与研究结果相似。研究结果中，从提高棉花产量的角度来看，80%常规施肥配施中量有机肥显著增加了棉花产量，具有一定的优势，但80%常规施肥分别配施中量氨基酸、黄腐酸和沼液处理间棉花产量无显著差异，表明合理的配施氨基酸、黄腐酸和沼液对提高棉花产量和肥料利用率方面有相同的增效作用；80%常规施肥配施低量有机肥时，由于其本身含有的有机质和微生物有限，通过矿化作用和腐殖化增加土壤有机质和养分含量的作用较弱，因此，对棉花增产无明显的效果；80%常规施肥配施高量有机肥后，产量相比常规施肥有所下降，从棉花对N、P的吸收量上可以看出，配施高量有机肥促进了茎、叶、籽等吸收并抢夺了棉花果实生长所必须的养分，因此，造成了棉花的减产，这与李占等[20]的研究结果一致，即并不是有机肥添加的越多，棉花产量会越高，过量和少量施用有机肥对产量和环境产生较大影响。有机肥配施化肥的最佳比例与不同地区土壤肥力密切相关，如土壤肥力较低时，有机肥替代比例较大会降低作物产量；而土壤肥力较高时，有机肥替代比例提高可以增加土壤养分活性，提升作物产量。针对不同地区和不同作物，在施用常规化肥的基础上，合理的添加有机肥是获得经济效益和环境保护关键。从80%常规施肥配施不同有机肥所获得的棉花经济效益上来看，施用80%NP+MBS的棉花经济效益最高。选择80%NP+MBS对提高新疆棉花产量和经济效益的效果最佳。

4 结 论

4.1 常规施肥减少20%肥料用量而不采取其它措施，会显著降低棉花养分吸收和产量。

4.2 80%常规施肥配施低量氨基酸、黄腐酸和沼液的棉花养分吸收和产量显著高于80%常规施肥，而与常规施肥没有显著差异。

4.3 80%常规施肥配施中量氨基酸、黄腐酸和沼液的棉花产量和效益最高，显著大于常规施肥。

4.4 80%常规施肥配施高量氨基酸、黄腐酸和沼液的棉花养分吸收显著大于常规施肥，但降低了棉花产量和效益。