棉区有机肥替代化肥对棉花产量及其构成因子的影响

牛新湘，蒲胜海，吴湘琳，李 磐，杨 涛，马红红，陈宝柱，杨 健，黄 鑫，冯广平，马兴旺

(1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所/农业部西北绿洲农业环境重点实验室，乌鲁木齐 830091；2.塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300)

0 引 言

【研究意义】2020 年新疆棉花播种面积达211.33×104hm2(3 169.9万亩)，占全国总种植面积的78.9%，总产量591×104t，占全国总产量的87.3%[1]。研究棉花合理的化肥减施量和有机肥替代量，对摸清新疆南部棉区棉花生产中有机肥替代化肥的合理比例，以及增产增效机制及其原因有重要意义。【前人研究进展】张绪成等[2]研究表明，氮肥减量与部分有机肥替代化肥显著提高了马铃薯块茎产量、化肥偏生产力和化肥氮素的偏生产力。张晶等[3]研究表明，有机肥与氮磷肥配施使旱地小麦灌浆持续延长，成穗数和千粒重提高，产量提高。邢鹏飞等[4]研究表明，有机肥替代部分无机肥既能保证粮食产量，又能在一定程度上增加土壤肥力。许忠兵等[5]研究表明，与无机肥处理(NPK)比较，有机肥替代0和20%化肥处理(OF100、OF80)，在玉米生育后期可提高玉米干物质累积量，通过提高玉米千粒重，改善玉米产量构成，显著提高玉米产量。耿波等[6]研究表明，减施化肥增施有机肥棉花产量不减，有利于提高棉花品质，改良土壤；50%有机肥替代产量最高，20%有机肥替代经济效益最高。哈丽哈什·依巴提等[7]研究表明，有机肥氮替代 10%化肥氮是新疆昌吉地区中等肥力棉田增产稳产、氮肥增效的合理施肥方式。【本研究切入点】新疆南部棉区有机肥替代化肥对棉花产量构成的影响研究较少。研究棉花合理的化肥减施量和有机肥替代量，筛选化肥减施与有机肥替代最佳模式。【拟解决的关键问题】采用田间试验，以不施肥和无机复混肥为对照，研究化肥有机替代比例(20%、40%、100%)对棉花产量构成的影响。设计不同的棉花化肥减施量和有机肥替代量比例，分析影响棉花产量的构成因素，为新疆南部棉区棉花化肥减施增效技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2019年4～10月在新疆库尔勒市包头湖农场新疆棉田面源污染防控技术研究示范基地开展。试验区属于典型干旱气候，年平均降雨量为56.2 mm，年平均蒸发量2 497.4 mm，年均日照时数2 878 h，≥10℃的积温4 252.2℃，无霜期205 d，地下水位2.0～2.5 m，属于纯灌溉农业。供试土壤为砂壤土，属于中等肥力土壤，耕层土壤0～30 cm土壤有机质为9.039 g/kg，速效氮为31.791 mg/kg，速效磷为38.168 mg/kg，速效钾为132.367 mg/kg，pH为7.41。供试棉花品种为新陆中66号。供试化肥种类：尿素(N≥46%)，粒状重过磷酸钙(P2O5≥46.0%)；供试有机肥种类：普通有机肥为腐熟羊粪(有机质含量为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 试验设计

共设5个处理，处理 1 为不施肥处理(CK)，处理2为全施化肥处理(施用量参照当地习惯)，处理 3、处理 4和处理 5 分别为减少化肥施用量20%、40%和100%用有机肥替代(按氮磷钾素量折算有机肥用量)处理，各处理设立 3 次重复，随机区组分布排列，共计15个小区。

小区面积 8×3.2=25.6(m2)。各处理氮、磷肥的施用量和使用方法相同，氮肥、磷肥基肥和普通有机肥一起翻地时施入0～20 cm 土层，追施尿素在棉花整个生长季节按照其需肥规律分为6次采取随水滴施方法，用施肥罐定量施入。灌溉方式为膜下有压滴灌，潜水泵抽水，灌溉定额为320 m3/667m2，灌溉制度为：1个生育期内共灌溉9次，从6月下旬蕾期开始灌溉，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 各处理的施肥量Table 2 Amount of fertilizer applied per mu in each treatment(kg/667m2)

一膜单管，覆膜种植，行距15+60+15+60(cm)，株距10 cm，1膜4行精量播种。耕地、播种、除草、病虫害防治、收获等其他管理措施同常规大田。

1.2.2 测定指标

棉花产量：于棉花吐絮期逐行、逐株调查小区总铃数、总株数，计算单株铃数和公顷收获株数；各取小棉株上、中、下部位共50 朵，测定单铃重、衣分。公顷籽棉产量=公顷收获株数×单铃重×单株铃数来计算籽棉产量×0.85。

1.3 数据处理

用Microsoft Excel 2003软件对数据进行整理，不同处理间以及同一处理不同时期间差异显著性分析采用SPSS20.0(SPSS Inc.USA)软件One-way ANOVA分析，字母相同表示差异不显著，字母不同表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 化肥有机替代比例对棉花产量的影响

研究表明，处理2、处理3、处理4比空白对照产量高，籽棉产量增幅分别为20.69%、27.70%、21.75%，处理3、处理4比大田常规施肥的棉花产量高，籽棉产量增幅分别为5.81%、0.88%。表3

2.2 化肥有机替代比例对棉花产量构成的影响

研究表明，各处理在667 m2株数方面差异不显著，但在棉花单株铃数、单铃重、衣分等方面差异显著；施肥处理的棉花单株结铃、单铃重显著高于对照，且有机无机肥配施的棉花籽棉产量普遍高于单施化肥的籽棉产量。4个施肥处理籽棉产量均比对照高，其中3个处理与对照籽棉产量差异达显著水平，化肥减量20%和化肥减量40%处理产量相近，化肥减量20%处理产量最高。表3

表3 不同化肥有机肥替代比例下棉花产量及其构成因子变化Table 3 Effect of the substitution for chemical fertilizer with organic manure on cotton yield and yield components

3 讨 论

3.1棉花施用有机肥有利于棉铃的形成，农业生产存在增肥不增产等问题[8-10]。有机肥养分充分、肥效较长、调节土壤理化性状、提升土壤缓冲能力和保水保肥能力、改善作物品质等优势[11]，有机肥部分替代化肥在水稻[12]、小麦[13]、玉米[14,15]等作物生产中是有效的。但并不是有机肥替代比例越高越好，不同作物对有机肥的需求存在一个最佳比例[16]。刘盼盼等[17]研究表明，在皖北麦玉轮作体系，在秸秆还田的基础上，施用3 000～6 000 kg/hm2有机肥料，减少30%～50%的化肥用量，对小麦、玉米产量没有显著影响。研究也表明，化肥减量下施用有机肥400、800 kg棉花可以增产。

3.2棉田有机肥不能完全替代化肥的思考，将试验施入2 000 m3有机肥带入的养分量与常规化肥带入养分量的情况进行了计算和对比，常规化肥处理的有效施肥量N、P2O5、K2O分别是23.8、13.8、0 kg/667m2，而全有机肥2 000 m3处理的有效施肥量N、P2O5、K2O分别是5、8.6、36.4 kg/667m2，全部的有机肥带入的养分不足以满足棉花生长的需要。

4 结 论

棉田采用施用80%化肥配施20%有机肥方案，或者施用40%化肥配施60%有机肥的施肥方案，即每667m2基施有机肥400 kg，无机复混肥65.39 kg，追施尿素22.35 kg或者每667m2基肥施用有机肥800 kg，无机复混肥49.04 kg，追肥尿素16.76 kg，其棉花产量较高，这2种化肥减施可以进行大田推广应用。