南疆咸水补灌区棉花根土界面降碱抑盐与增产增效技术

摘要：针对新疆南疆地区膜下滴灌棉花生产中微咸水补灌带来的盐分积累问题，在棉花高产栽培技术的基础上集成磷肥种类与土壤性质匹配技术、磷肥早施提高空间有效性的启动磷技术、硫酸铵诱导根际降碱解磷溶钙抑盐技术以及“激发碳”靶向调控解磷微生物功能的技术，建立了咸水补灌区棉花根土界面降碱抑盐与增产增效技术模式。对该技术模式的原理进行了阐述，并对该技术关键操作环节进行了相应的规范，包括磷肥品种选择，硫酸铵及基于目标产量养分需求量的化肥用量和激发碳的用量、施肥时间与方式，微咸水的矿化度、微咸水补灌的时间与灌水定额等，为南疆咸水补灌区膜下滴灌棉田绿色增产增效提供技术支持。

关键词：棉花；咸水补灌；根际调控；降碱抑盐；解磷微生物；灌溉；施肥；增产增效

新疆南疆地区属于典型的极端干旱区，淡水资源匮乏[1]，但微咸水和咸水资源丰富[2]，合理利用咸水和微咸水资源进行补灌可能成为解决南疆棉花关键生育期缺水的重要途径[3-5]。然而长期微咸水灌溉会导致土壤积盐，严重时可导致作物减产[6-7]。因此，在微咸水补灌的同时，必须寻找能缓解作物盐害的有效措施。

咸水补灌区较高的含盐量会抑制作物对磷的吸收[8]。笔者团队前期针对磷肥高效利用作了相关研究，如：选择与盐渍化土壤性质相匹配的酸性磷肥（磷酸一铵、磷酸脲等），以抵消钠离子带来的土壤高pH，减少磷肥有效性损失，在盐碱地施用有利于磷肥高效利用[9-11]，即磷肥与土壤性质匹配技术。在时间和空间上集中施用磷肥，提高土壤供磷强度，既能保证作物营养临界期的养分吸收，也能提高作物在苗期的抗盐性[12-14]。苗期土壤容重低、孔隙大，滴施磷肥有利于磷移动到耕层中部，促进棉花根系和菌根的生长，缓解幼苗的盐碱胁迫，实现棉花增产[15-16]，即启动磷技术。盐渍化土壤中施用生理酸性肥料硫酸铵可诱导根际酸化，既能活化养分，亦能减轻作物盐害[17]。作物根系吸收铵根的同时会释放氢离子，导致根际土壤pH下降、磷酸钙盐溶解[18]，使得正磷酸根和钙离子浓度提高；游离钙离子浓度增加会促进土壤胶体表面的钠离子解吸附，有利于钠离子随滴灌水淋洗到根际微域以外，实现作物根际以种适土的目标[6，16，19]，即增铵降碱抑盐解磷溶钙技术。盐渍化土壤有机质含量低、解磷微生物活性差[20]。将水溶性有机碳添加到根际土壤中既能靶向激发农田土著解磷微生物的活性[21-22]，又能促进土壤微生物量磷周转，提高土壤有效性磷和钙离子的浓度[23-25]，即“激发碳”技术[26]。作物活化与吸收利用土壤磷的能力（简称为作物磷高效利用潜力）包括根系、菌根以及定植在根系和菌根表面上的解磷微生物活化与周转磷的能力，土壤有效磷含量对于根系、菌根以及根际和菌丝际定植的解磷菌的功能有强烈的影响[27-28]。当土壤有效磷含量为15～20 mg·kg－1时，棉花、玉米等作物的根系、菌根和解磷菌活化利用土壤磷的能力是最强的[29-30]。当前，我国农田土壤平均有效磷含量已经超过了20 mg·kg－1，而大多数土壤-作物体系的有效磷农学阈值也与这一数值接近。将土壤有效磷供应强度维持在农学阈值附近（15～20 mg·kg－1），根据目标产量需磷量确定磷肥施用量可以基本实现肥料磷输入与作物地上部磷输出平衡、作物高产和磷肥高效[11]，即基于最大化作物磷高效利用潜力的农田磷肥零盈余技术。

基于以上研究，笔者团队通过集成磷肥与土壤性质匹配技术、启动磷技术、增铵降碱抑盐解磷溶钙技术、激发碳调控土著微生物活性的技术[9，12，16，18，26]、农田磷肥零盈余技术、微咸水补灌技术和棉花高产栽培技术等单项技术，建立了南疆咸水补灌区棉花根土界面降碱抑盐与增产增效技术模式，为南疆咸水补灌区膜下棉田绿色增产增效提供支持。

1 技术范围

规定了磷肥品种选择，硫酸铵、激发碳的用量与施肥时间，微咸水的矿化度，咸水补灌的时间，微咸水灌水定额及其配套的田间管理措施。适用范围为新疆咸水补灌区轻中度盐渍化膜下滴灌棉田，其他类似气候区域的轻中度盐渍化棉田也可参照执行。

2 规范性引用文件

NY/T 2911－2016《测土配方施肥技术规程》；NY/T 3243－2018《棉花膜下滴灌水肥一体化技术规程》；DB65/T 3107－2010《棉花膜下滴灌水肥管理技术规程》；GB/T 8321.10－2018《农药合理使用准则（十）》。

3 术语和定义

3.1 冬（春）灌

冬（春）灌是南疆棉花生产常见的灌溉措施，即在冬季或者春季，通过大水漫灌淋洗耕层的盐分，同时可以提高底墒，为棉花的种子萌发以及后期生长发育提供良好的水盐环境。

3.2 微咸水补灌

微咸水补灌是指在棉花的关键生育期，利用矿化度为2～5 g·L－1的微咸水进行灌溉的方法，可缓解淡水缺乏对棉花生长以及产量的影响。

3.3 生理酸性肥料

生理酸性肥料是指养分离子被作物吸收以后根际土壤酸度提高的肥料。比如硫酸铵，作物根系吸收NH4＋的同时释放H＋，使根际土壤（或土壤溶液）的酸度提高。

3.4 激发碳

激发碳是指能够强化土壤土著解磷微生物的活性、培育较大的微生物量磷库、提高磷肥利用率的碳源，如糖蜜、葡萄糖等。

3.5 根土界面

根土界面是作物根系与土壤以及土著微生物相互作用最剧烈的区域，是水分、养分进入作物体内的关键区域，也是盐分对作物产生毒害的关键区域。

3.6 降碱抑盐

降碱抑盐是指通过施入酸性或者生理酸性肥料释放H＋，清除土壤溶液中的OH－，降低土壤pH；被H＋活化的Ca2＋与土壤胶体表面的Na＋发生置换反应，Na＋随水淋洗降低土壤盐分。

3.7 灌溉定额

灌溉定额是棉花整个生育期内灌水定额的总和，灌水定额指的是单位面积的1次灌水量。

4 施肥量的确定

根据作物磷高效利用潜力发挥的土壤条件和目标产量需肥量确定肥料施用量。将666.7 m2目标皮棉产量分为3个水平：120～150 kg、＞150～180 kg、

＞180～210 kg，推荐肥料施用量见表1。本文化肥施用量均指的是N、P2O5、K2O、激发碳的含量。

5 灌溉、施肥与田间管理

以666.7 m2目标皮棉产量150 kg为例，灌溉、施肥与田间管理详细情况见表2。参考NY/T 2911―2016《测土配方施肥技术规程》，肥料施用总量为：每666.7 m2总施氮（N）量18 kg，其中N（硫酸铵，本次施肥所用的肥料品种，下同）9 kg，N（尿素）9 kg；每666.7 m2总施磷（P2O5）量8 kg，在蕾期和花铃期分2次施入；每666.7 m2总施钾（K2O）量4 kg；每666.7 m2激发碳用量8 kg，在蕾期和花铃期分2～4次施入。每666.7 m2灌溉定额为300～377 m3，另灌溉微咸水70～95 m3。参考DB65/T 3107―2010《棉花膜下滴灌水肥管理技术规程》，灌水定额和每次的施肥量等见表2。其他目标产量条件下，可以根据表2的水肥用量比例调整。

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（责任编辑：秦凡 责任校对：杨子山）" " ●

收稿日期：2024-03-19" " " " "第一作者简介：武玉坤，硕士研究生，研究方向为棉花营养与施肥，wuyukun0602@163.com。*通信作者：冯固，教授，研究方向为棉花营养与施肥、棉花根际生物互作，fenggu@cau.edu.cn

基金项目：国家重点研发计划（2022YFD1900102）；中国农业大学“阿克苏地区农业科技创新专项资金”