浅析测土配方施肥技术在新疆棉花生产上的应用

谢家迅

（新疆绿洲大洋生物科技有限公司，新疆库尔勒 841000）

新疆是我国重要的棉产区，其高品质的棉花不仅畅销国内，甚至远销国外，然而近年来，伴随着产棉区的持续扩大，以及种植户为追求短期经济效益，在施肥过程中存在化肥随意使用、过度施用的问题，不仅易造成土壤的盐渍化、次生盐碱化、板结化，影响棉花产业的可持续发展，而且会造成土壤、水源、大气污染，进而影响该地区的生态环境。笔者从科学角度出发，依据新疆棉花种植现状和用肥现状，提出以测土配方为基础的科学施肥方案，以期指导棉花产业的稳定、健康、可持续发展[1]。

1 棉花测土配方施肥概述

棉花测土施肥以棉花栽培学、土壤学、生态学、植物营养学等学科知识为基础，通过合理运用现代化技术与设备，实现棉花在各生长周期不同营养物质的精准供应，促进根、茎、叶、花、果实、种子六大器官的发育，保障棉花光合、呼吸、蒸腾作用的顺利进行，在有效提升棉花品质与产量的同时，改良土壤环境，避免环境污染[2]。

2 棉花测土配方施肥的意义

2.1 降低用肥成本，提高经济效益

相关数据显示，新疆棉花种植面积达250 万hm2，占全国总面积的80%左右，棉花的年产量达500 万t，占全国总产量的87%以上，而农户在使用肥料的过程中，常以尿素（CH4N2O）、磷酸氢二铵[（NH4）2HPO4]等单元素肥料为主，虽然短期内促进茎叶的生长，但是氮素的过多使用也抑制了棉花对磷钾肥的吸收。相关机构通过对棉花的碳足迹进行跟踪，发现肥料的有效利用率不足40%，也就是说棉农以单一氮元素为主的施肥习惯存在较大的浪费。测土配方施肥技术，可以依据棉花在种子萌发期、苗期、现蕾期、采摘期对不同营养物质的需求特点，进行底肥、追肥品种、数量及施用时间的合理规划，从而保障棉花在需肥临界期、肥料最大吸收利用期各种营养物质的有效供应，有效降低施肥成本，提高棉农的实际收益[3]。

2.2 提高棉花的产量和品质

新疆棉整个生长周期对于大量元素氮、磷、钾的需求量约为3.1 ∶1.0 ∶2.5，其中不同生长周期对于营养物质的需求不同（比如现蕾期后对肥料的吸收率是前期的3 倍以上）。棉农盲目施肥，不仅易造成植株各器官之间生长不协调，影响养分从营养器官（茎、叶）向生殖器官（花蕾、种子）转移，进而影响棉花的品质与产量，而且易增加某些病害的发生概率（如田间调查发现，近年来新疆棉的枯萎病、黄萎病、立枯病等土传性病害的发生概率持续增大），造成单位面积棉花产量的降低。测土配方施肥则可以实现各类营养物质的精准供应，显著增强棉花植株的抗病虫害能力和抵抗高温、干旱、霜冻的能力，从而显著增加棉花产量、提高棉花品质。主要可以从以下两方面进行分析。1）依托于土壤墒情、土壤中有机质及可被棉花有效利用的大量元素（氮、磷、钾）、中量元素（钙、镁、硫）、微量元素（铁、硼、镍、锌等），进行豆粕、粪肥、麦麸、稻糠及大中微量元素的合理使用，从而有效改良土壤的碳氮比、改良土壤的透气性，抑制土壤中镰刀菌、腐霉菌等厌氧菌的繁殖，促进根系的发育，提高根系的发达程度，降低土传病害的发生概率。2）营养物质的科学搭配可以使土壤中被固定的各类营养元素解离出来，提高土壤中各类营养物质的有效性，且按照合适的比例进行吸收，可保障其吸收的合理性，实现营养器官和生殖器官之间的协同发育，提高棉花内纤维的含量和品质。

2.3 避免农业面源污染，推动棉花产业稳定发展

棉花过度施肥造成农业面源污染，主要体现在以下3 方面。1）水源污染。土壤中过量的铵态氮、磷酸根随地表水、淋洗水流入河流，易造成水体富营养化，进而影响水生动物的繁衍生息。2）土壤污染。土壤中肥料的剩余，易造成土壤盐碱化、次生盐碱化、板结化，导致可以储存水分和氧气的空隙减少，土壤中的有益微生物持续减少，不仅使得种植地棉花品质与产量下降，甚至还造成部分地区的土壤沙化。3）大气污染。权威机构发布的数据显示，我国农业源温室气体排放量占比约为20%，且这个数据仍处于持续上升中，主要原因就是化肥生产，而这将大幅度制约我国2030 年达到“碳达峰”的目标。综合而言，化肥的不合理使用必然造成种植地的水源、土壤、大气污染，甚至引发农业面源污染。

而测土配方施肥技术可以从以下两方面有效降低农业面源污染的程度，加速我国棉花产业向绿色、稳定、可持续的方向发展。1）测土配方施肥可以实现短期肥效与长期肥效的有机结合（比如依据土壤中有效氮的含量进行硝态氮、铵态氮、酰胺态氮的合理搭配），依据棉花生长的实际需求进行各类营养物质的合理释放，从而减少肥料在土壤、水中的残留，降低环境污染，与此同时，缩减肥料的使用量可以有效降低肥料的生产量，从而降低大气中温室气体的含量。2）测土施肥可以有效改良土壤质地，增加土壤中微生物种群的数量，提高微生物活性，微生物可以分解土壤中的污染物，增强土壤储蓄水分和营养物质的能力，有效缓解因肥料过量使用而导致的农业面源污染问题[4]。

3 测土施肥的应用技术分析

3.1 测土的具体步骤

测土的科学性及步骤的合理性是保障其精准度的关键，一般而言，实验室测土施肥包括以下4 个步骤。

3.1.1 施肥调查

施肥情况调查及土壤土质汇总可以实现对土壤土质的动态监测，从而为测土配方施肥提供良好的数据支撑。1）施肥习惯调查，对新疆尉犁县各个乡镇整个棉花生长周期的大量元素使用总量进行调查，其各类元素的使用量如下：纯氮量250～400 kg·hm-2。纯磷量137～370 kg·hm-2，纯钾量4～41 kg·hm-2，不难看出，不同地区的用肥量存在较大的差异，尤其是钾肥的使用量差距达到了10 倍左右。2）通过查阅数据发现，自20 世纪80 年代以来，新疆棉花地的土壤中主要元素含量的变化如下：有机质含量下降10%左右，全氮含量下降10%左右，碱解氮的含量翻了近1 倍，有效磷的含量翻了7 倍左右，速效钾含量变化不大。由此可以看出，伴随着棉花连茬现象及化肥的不合理使用，新疆棉花种植地的总体品质呈现出下降趋势[5]。

3.1.2 取土

测土配方施肥的数据来源是土样，为保障所取土样具有代表性，所测得的数据具有科学性，在取土过程中，应注意以下3 点。1）当地农业部门及时组建以技术人员为核心的专业取土小组，并以乡镇为单位，在对种植面积、种植范围进行科学调查的基础上，选择具有代表性的种植田进行取样，一般在15～20 hm2的种植面积取一个检测点（通过走访调查农户和查阅资料确定）。2）在取样过程中，要严格按照《测土配方施肥技术规范》（NY/T 1118—2006）中的相应标准，每个检测点按照随机取样法或者多点取样法取15～20 个位点（取样位点要避开施肥集中区域、低洼区域，避免影响检测结果）；在取土深度上，主要取棉花毛根吸收营养物质相对集中的区域（一般为0～25 cm 土层），且要垂直取土。3）取土结束后，技术人员应将土样均匀混合，并做好取土记录（取土地点、取土时间、取土人等信息要标注清楚），将其封存后送至实验室，为保障取土的精准性，应对技术人员进行定期培训，且同一位点的取样应由一个技术人员完成[6]。

3.1.3 土壤检测指标与检测方法

土壤指标的检测是施肥的基础，棉花测土配方施肥的检测指标主要包括以下2 个。1）直接营养元素指标。主要是氮、磷、钾含量的检测，在检测过程中要注意对元素不同状态的含量进行检测（比如氮肥的NH4+、NO3-、CH4N2O），从而判断其速效性和持效期，营养元素种类、含量、配比的检测主要是为大量元素的科学配比与合理使用提供参考。2）有机物质的检测。主要是对土壤中的有机质、pH 值、盐碱度，还有对土壤墒情及土壤储蓄营养物质的能力进行科学的检测。在检测过程中，要严格遵守相关规定，在技术应用、试剂选择方面，要做到科学、严谨，并注意设置重复试验、校正试验、空白试验，保障检测结果的科学性、有效性[7]。

3.1.4 对检测数值进行分析

依据《全国第二次土壤普查推荐的土壤肥力分级标准》，及时结合大数据技术对检测数据进行科学的分析，是指导测土施肥的关键步骤。1）有机质是决定土壤质量的关键因素。通过查阅相关数据，新疆部分乡镇土壤有机质含量在5.30～26.00 g·kg-1，均值在12.00～15.00 g·kg-1，属于第4 级（见表1），总体而言处于较低的状态，尤其是部分连年种植棉花的生产基地的有机质含量甚至低于10 g·kg-1，相对板结的土壤成为制约棉花种植的重要因素。2）新疆土壤全氮含量在0.28～1.00 g·kg-1，均值在0.80～0.90 g·kg-1，属于第4 级，总体供氮能力较弱，且呈现下降趋势；而新疆土壤速效氮含量在31～85 mg·kg-1（属于第4 级至第5 级），均值在64～70 mg·kg-1，可以看出新疆棉花种植田的速效氮含量总体上较低。3）新疆棉花种植地的速效磷含量在6～42 mg·kg-1，其中平均值为10.00～42.00 mg·kg-1，属于第1 级至第4 级，其中林灌草甸土、水稻土的含磷量较高，普遍在20 mg·kg-1以上，达到2 级标准，综合而言，棉花种植地有效磷的含量相对充足。4）新疆土壤速效钾含量在90～350 mg·kg-1（见表1），属于第1 级至第4 级（其中2 级耕地、3 级耕地占比在90%以上，只有积尘土的速效钾含量在100 mg·kg-1以内，相对较低），平均值为130～160 mg·kg-1，虽然总体而言处于中上水平，但是查阅资料发现，速效钾的含量呈现逐年递减的趋势，尤其是在钾肥施用较少的区域，速效钾含量持续降低。5）在土壤盐分方面，通过分析发现，盐分总体含量在4.5～5.0 g·kg-1，出现轻度盐碱化的情况，而部分地区的盐分总含量超过15 g·kg-1，盐碱化较为严重。

表1 不同等级土壤土质中所包含的各类营养成分的含量

3.2 测土施肥的应用指导

通过数据分析发现，新疆主要棉产区呈现出部分大量元素匮乏、土壤有机质含量偏低及盐分偏高的状态，应依据实际情况，从以下3 方面改良施肥方案。1）增加有机质及有益微生物菌的使用，改良土壤墒情，分解有害物质，降低土壤盐分，增加土壤的透气性，提高对各类营养物质的有效利用率。2）注重氮、钾肥的补充，尤其是速效氮含量较低的区域，及时补充易吸收的硝态氮，而在积尘土区域应及时补充钾肥。3）对于需求量较低的中微量元素，可以结合棉花在各生长期的实际需求，通过追肥及叶面喷施的方式进行补充。