南疆地区不同配肥模式下对滴灌无膜棉氮素吸收利用的影响研究

□高 浚，周保平，王 昱，于 晗，王 君

（塔里木大学信息工程学院 新疆 阿拉尔 843300）

当前，在农作物施肥中，氮素肥料是种植中不可或缺的重要营养元素。在棉花种植中，以氮素为主要的施肥元素，可以说棉花高产高质是在氮肥高投入的基础上达到的。需要特别注意的是，施加氮素会对环境造成影响，土壤长期施加氮肥会导致硝酸盐和亚硝酸盐含量增加，土壤酸化，并且会对地下水产生污染，长期饮用这种污染水会对人体健康形成巨大威胁。目前，我国棉花生产主要集中在新疆地区，种植面积超过233.3 万hm2，占全国7 成以上。新疆光照充足，地理环境独特，是我国优质棉花生产基地。在氮肥利用率上，我国与发达国家相比还存在巨大差距，因此在棉花种植过程中，必须重视氮肥投入量，合理科学进行浇灌和施肥，在保护环境的前提下，增加棉花产量。

1 棉花不同配肥模式研究现状

合理施加氮肥，不仅可以提高棉花产量和资源利用率，还能够降低盐分对棉花生长带来的不利影响。相关研究发现，在棉花生产过程中使用不同的施肥策略，其产量有明显差异，在施肥中进行滴灌有助于提高氮肥利用率，在同等氮素吸收下，这种方式降低了对环境的污染。李勇等研究表明，棉花对氮素的吸收总量不是一成不变的，棉花对氮素的吸收与生长期呈正相关，在不同的生长阶段，棉花各个部分对氮素吸收也不同，在棉花生育铃期阶段，氮素吸收达到最高水平。陶垿等（2015）[1]研究发现，施肥频率对棉花品质和产量具有一定影响，在棉花生长过程中以1 周1 次的频率施肥效果最佳。张国龙等研究表明，在棉花发育期，先施加氮肥后灌溉浇水，在固定时间内再施肥，能够使氮素分布在土壤内35 cm 左右的深度，这个深度恰好处于棉花根系覆盖范围，有利于棉花对氮素的吸收利用，实现增产，降低氮素对土壤的污染。

不少专家学者研究在同等量氮素施肥情况下，不同施肥模式对棉花产量的影响，并通过试验进一步研究棉花整个生育期对氮素的吸收情况，但是关于棉株不同部分、不同生长阶段对氮素吸收情况的研究较少，因此，研究棉花在不同施肥模式下的全面表征特点，可以设计出更合理、高效的施肥模式，为新疆棉花施肥模式及管理方式优化提供相应的理论基础[2-3]。

2 试验研究

2.1 基本条件

棉花生产试验田位于新疆阿克苏地区阿瓦提县，该地位于北纬40°、东经81°左右，海拔1 040 m，地势平坦，光照丰富，年均日照时间达到2 600～2 700 h，年平均气温10.4 ℃，属于暖温带大陆性干旱气候，干旱少雨，蒸发量大，寒暑变化剧烈，夏季炎热，冬季寒冷，春秋升温和降温迅速。年平均降水量46.7 mm，多年平均蒸发量1 890.7 mm，无霜期211 d。土壤质地为壤土，有机质含量15.13 g/kg，碱解氮含量52.8 mg/kg，速效磷含量22.8 mg/kg，速效钾含量120 mg/kg，田间持水量22.4 g/m3，耕层土壤容重为2.03 g/cm3。试验田种植棉花品种为新陆中61 号。

2.2 试验方法

将试验田均匀分为12 个区域，每个区域长8 m、宽3 m，彼此间隔2 m，并为其分别标记号码1～12 号，在试验田边缘设置棉花保护带，降低周围土壤对试验田棉花生长的影响。将12 块试验区域随机分为6 组，每组2 块试验田进行相同的施肥模式，共有6 种模式进行对比试验，以W 表示滴水，以N 表示滴肥液，6 组模式如下。第1 组W-N 模式记为W1：1/2 的时间W、1/2 的时间N；第2 组N-W 模式记为W2：1/2 的时间N、1/2 的时间W；第3 组W-N-W 模式记为W3：1/3的时间W、1/3 的时间N、1/3 的时间W；第4 组N-W-N模式记为W4：1/3 的时间N、1/3 的时间W、1/3 的时间N；第5 组W-N 模式记为W5：W 和N 同时进行；第6 组是无施肥模式记为W6：不施肥，为对照组，对比其他组棉花生产状况。

试验中，施氮量和浇水量参考新陆中61 号常规的用氮用水量，施氮量统一控制在310 kg/hm2，灌水量为4 150 m3/hm2，施钾肥和磷肥量均为72 kg/hm2。在氮素施肥中，将70%的氮素以追肥形式分6 次施加，其余30%作为基肥使用。

在数据测定中，分别采取棉花在盛蕾期、盛花期、盛铃期、吐絮期的样品，并将茎、叶等不同部位分开，通过烘干、粉碎、过滤、消煮等环节进行处理，测定棉株氮素含量。列举出最佳试验结果不同情况处理下W4 各生育时期之间含氮量指标变化，见表1。

通过公式计算出氮肥在棉花发育过程中的氮肥表观利用量（施氮区地上部分的吸氮量-对照区地上部分的吸氮量／施氮量）、氮肥生理利用率（施氮区产量-对照区产量／吸氮量）、氮肥农学利用率（施氮区产量-对照区产量／施氮量）、氮肥偏生产力（施氮区产量／施氮量）等数据。

2.3 结果与分析

在整个棉花发育完成及对棉株各个部分的数据测量后可知，棉花花蕾、花铃、茎、叶中的氮素含量随生长阶段变化而变化。在盛花期，花蕾氮素含量达到最高，花铃在吐絮期达到最高，茎的氮素含量会先增加后减小，在盛花期达到峰值，叶子的氮素含量在盛蕾期最高，随后缓慢降低。不同配肥时段对棉花氮素各器官分配规律见图1。

通过6 组试验对比发现，N-W-N 模式中的棉株全氮含量要高于其他施肥模式，总含氮量达到了92.54 g/kg。在棉花不同的发育时期及不同部位，氮素含量仍然是以N-W-N 模式为佳。利用试验数据计算，N-W-N 模式的农学利用率、偏生产力、生理利用率数值分别达到了9.54、28.58、1.39，明显高于其他施肥模式，最终棉花产量也是以N-W-N 模式最高，对比第6 组无施肥增产了71%。

3 结论

试验结果表明，施肥模式对棉花氮素吸收利用有深刻影响，“1/3 的时间N、1/3 的时间W、1/3 的时间N”模式对棉花生产发育最有利，可以有效提高棉花产量和质量。同时在用水量一定的情况下，采取合理施肥模式降低了氮肥淋洗损失和对环境的污染。