黄河滩区植棉减量施用控释氮肥技术研究

马宗斌， 严根土， 刘桂珍， 朱 伟， 胡银庆， 黄 群， 李伶俐

(1.河南农业大学农学院，河南 郑州 450002； 2.中国农业科学院棉花研究所棉花生物学国家重点实验室，河南 安阳 455000； 3.河南省种子管理站，河南 郑州 450046；4.南阳市农业技术推广站，河南 南阳 473053)

近年来，有关作物施用控释氮肥的研究成为国内外热点[1～4],尤其是棉花生育期较长，传统的施氮技术也较为繁杂，采用控释氮肥等简化施肥技术有更重要的实践价值.目前，棉花控释氮肥在长江流域棉区[5，6]、黄河流域棉区[1，7，8]和西北内陆棉区[9]均有研究报道，结果表明，施用控释氮肥可以起到减少施氮次数和氮肥用量，提高氮肥利用率和棉花产量的效果，但控释氮肥价格较高限制了其大面积推广.为此，前人一方面进行了控释氮肥的减量施用研究，表明适度减量施用控释氮肥并不会造成作物减产，且能提高氮肥的利用率[9].另一方面，也开展了控释氮肥与普通氮肥掺混施用的研究，结果表明，合理掺混施用不仅能减少控释氮肥用量，降低生产成本，还能更好地满足棉花对养分的需求，达到增产的目的[7，8].但是，前人开展棉花施用控释氮肥的研究均是在一般大田进行.近年来，随着中国粮食生产战略的不断提升，传统的棉田越来越多地改种粮食作物，棉花的布局逐渐向盐碱地和河滩地等转移.黄河滩地土壤条件与一般大田有较大差异，土壤肥力较低，且沙性较强，漏水、漏肥现象严重[10].已有研究表明，在黄河滩区植棉，采用控释尿素225 kg·hm-2，作基肥和花铃肥2次施用效果较好[11]，但如何减少控释氮量的用量、降低使用成本仍需进一步研究.为此，在已有研究的基础上，开展了棉花减量施用控释氮肥的研究，以期为在黄河滩区植棉合理施氮提供依据.

1 材料与方法

1.1供试材料

试验于2012—2013年在郑州市惠济区黄河滩区进行.试验地为春白地，土壤质地偏沙，肥力较低(表1).供试品种为转基因抗虫杂交棉中棉所75，由中国农业科学院棉花研究所提供.

设4个减量施用控释氮肥处理.即T1：减量施用控释氮肥；T2：基肥施用尿素，花铃肥施用控释氮肥；T3：基肥和花铃肥均施用尿素和控释氮肥掺混肥；T4：常量施用控释肥氮肥(CK).氮肥均施用2次，基肥和花铃肥各占50%(表2)，花铃肥在2013-07-15施入.采用随机区组设计，3次重复.每小区6行，行长7 m，小区面积为46.2 m2.密度为37 875株·hm-2，株距24 cm，行距为1.1 m.供试速效氮肥为尿素，含纯N 46.4%，由中石油天然气股份有限公司生产.控释氮肥为内质包裹型控缓释尿素，由河南心连心化肥有限公司生产，纯N含量为44%.另外，播种前一次性施用过磷酸钙450 kg·hm-2，硫酸钾225 kg·hm-2.04-20播种，地膜覆盖，保留叶枝，其他管理按高产田进行.

1.2测定项目与方法

1.2.1 叶面积指数(LAI) 每小区取样2株，测量叶长和叶宽, 按叶面积= 叶长×叶宽×0.75 计算LAI.

表1 供试土壤养分状况

表2 试验处理表

1.2.2 叶片SPAD值 使用日本Minolta生产SPAD-502型叶绿素计.打顶前测量主茎倒4叶，打顶后测量主茎倒1叶.每小区12株，3次重复.

1.2.3 干物质积累 每小区取样3株，分成叶片、茎枝和蕾铃(包括花)3部分，主茎从子叶节截取，烘干测量器官干质量.3次重复.

1.2.4 棉花四桃 每小区调查中间2行棉花的成铃数.3次重复.

1.2.5 棉花产量 每小区选定中间3行，调查成铃数.收获10株棉花的全部吐絮铃，测定铃重和衣分，测算产量.

2 结果与分析

2.1减量施用控释氮肥对棉花叶面积指数(LAI)和叶片SPAD值的影响

2.1.1 减量施用控释氮肥对棉花LAI的影响 从表3可以看出，2013-08-15之后，棉花LAI呈下降趋势.减量施用控释氮肥对棉花LAI有一定影响，在不同生育时期各处理均表现为控释氮肥与尿素混施>控释氮肥常量(CK)>基施尿素+追施控释氮肥>控释氮肥减量.说明控释氮肥与尿素混施有利于棉花叶片生长.方差分析表明，2013-08-15和2013-09-15调查，控释氮肥与尿素混施的棉花LAI显著高于控释氮肥减量处理.

表3 减量施用控释氮肥对棉花叶面积指数的影响

2.1.2 减量施用控释氮肥对棉花叶片SPAD值的影响 棉花叶片的SPAD值与叶绿素含量呈显著的正相关.表4表明，2013-07-15和2013-08-15调查，不同处理棉花叶片SPAD值无显著差异.至2013-09-15，各处理表现为控释氮肥与尿素混施>控释氮肥常量(CK)>基施尿素+追施控释氮肥>控释氮肥减量，控释氮肥与尿素混施的棉花LAI显著高于控释氮肥减量处理.由此看来，不同控释氮肥处理对棉花叶片SPAD值总体影响不大.

2.2减量施用控释氮肥对棉花器官干物质积累的影响

2.2.1 减量施用控释氮肥对棉花营养器官干物质积累的影响 棉花营养生长是生殖生长和产量形成的基础.由表5可以看出，在各调查时期，棉株叶片干物质量表现为控释氮肥与尿素混施>控释氮肥常量(CK)>基施尿素+追施控释氮肥>控释氮肥减量.其中，控释氮肥与尿素混施的叶片干物质量显著高于控释氮肥减量处理.茎枝的干物质量表现为：2013-08-15，控释氮肥与尿素混施以及基施尿素、追施控释氮肥处理显著高于控释氮肥减量处理；2013-09-15，控释氮肥与尿素混施处理显著高于控释氮肥减量处理；2013-10-15，控释氮肥与尿素混施显著高于基施尿素、追施控释氮肥和控释氮肥减量的2个处理.总体来看，控释氮肥与尿素混施有利于棉花茎枝和叶片的营养生长.

2.2.2 减量施用控释氮肥对棉花生殖器官干物质积累的影响 表6表明，棉花控释氮肥减量处理的生殖器官的干质量低于其余3个处理.其中，在2013-08-15，基施尿素+追施控释氮肥的生殖器官的干质量显著高于控释氮肥减量处理；2013-09-15，控释氮肥减量处理的生殖器官干质量显著低于其余3个处理；至2013-10-15，控释氮肥与尿素混施处理显著高于控释氮肥减量处理.说明在本试验条件下，减少施氮量对棉花蕾花铃的形成不利，而控释氮肥与尿素混施则有利于棉花生殖器官发育.由表6还可看出，生殖器官干质量占全株的比例在不同生育时期无显著差异，这说明处理对棉花营养器官和生殖器官干物质积累的影响一致.

2.3减量施用控释氮肥对棉花成铃的影响

由表7可见，不同的减量施用控释氮肥主要影响棉花伏前桃、早秋桃和晚秋桃，进而影响棉花总成铃数，但对棉花的伏桃、优质铃数以及优质铃占总成铃的比例无明显影响.其中，控释氮肥与尿素混施的伏前桃、早秋桃和总成铃数最大，并显著高于控释氮肥减量.CK的晚秋桃最多，并显著高于基施尿素、追施控释氮肥和控释氮肥减量.

表5 减量施用控释氮肥棉花营养器官干物质积累的影响

表6 减量施用控释氮肥对棉花生殖器官干质量的影响

表7 控释氮肥对棉花单株成铃的影响

2.4减量施用控释氮肥对棉花产量及其构成因子的影响

由表8可见，棉花总成铃数、铃重以及子棉和皮棉产量均表现为控释氮肥与尿素混施>控释氮肥常量(CK)>基施尿素+追施控释氮肥>控释氮肥减量处理.其中，控释氮肥和尿素混施处理与控释氮肥常量(CK)、基施尿素+追施控释氮肥、控释氮肥减量的处理相比，棉花总成铃数分别增加5.14%，6.00%和11.06%，棉花铃重分别增加0.35%，1.78%和2.15%，子棉产量分别增加5.33%，7.85%和13.67%，皮棉产量分别增加4.32%，7.43%和12.88%.但不同处理间衣分差异不大.方差分析表明，控释氮肥和尿素混施处理的总成铃数、铃重以及子棉和皮棉产量均显著高于控释氮肥减量处理，控释氮肥和尿素混施处理的子棉产量显著高于基施尿素+追施控释氮肥处理.

表8 减量施用控释氮肥对棉花产量及其产量构成因子的影响

3 结语与讨论

目前，作物使用控释氮肥的效果已经得到充分肯定，但应用成本高于常规氮肥限制了其大面积推广.如何降低使用成本成为控释氮肥的研究重点之一.目前，主要途径有2个：一是直接降低控释氮肥的使用量；二是普通尿素部分代替控释氮肥进行掺混施用.

前人研究表明，棉花减少控释氮肥数量20%左右仍可以达到普通氮肥处理的产量水平[9].但本试验条件下，直接将控释氮肥的用量由225 kg·hm-2降至180 kg·hm-2时，棉花叶面积和叶片、茎枝和蕾花铃干质量下降，单株结铃数、铃重降低，子棉和皮棉产量分别减少7.34%和7.28%，子棉减产达显著水平.这可能与郑州市黄河滩区的土壤肥力较低，土质偏沙，漏肥严重有关.

关于棉花使用尿素部分代替控释氮肥进行掺混施用也有一些研究报道.陈宏坤等[7]和魏建林等[8]的研究表明，控释氮肥和普通尿素掺混施用不仅能促进棉株前期生长发育，还能提高产量和氮肥利用率；从节本增效的角度考虑，控释氮肥和普通尿素的掺混比例(质量比)为7∶3时效果最佳.但李学刚等[1]设计了100%树脂包膜尿素基施、50%普通尿素+50%树脂包膜尿素基施和棉花专用肥基施3种控释氮肥处理，以100%普通尿素为对照，结果表明，仍以100%树脂包膜尿素处理增产效果最显著, 氮肥利用效率最高.这可能与采用的控释氮肥的种类和试验地点的生态条件差异有关.本研究设计了2个普通尿素部分替代控释氮肥的处理，即基肥使用尿素、追施控释氮肥处理以及基肥和追肥均采用尿素和控释氮肥的掺混肥处理.结果表明，与常量施用控释氮肥相比，基肥和追肥均采用尿素和控释氮肥的掺混肥能促进棉花生育，增加叶面积和营养器官、生殖器官的干质量，提高单株结铃数、铃重，子棉和皮棉分别增产5.33%和4.33%，但均未达到显著水平.这可能是因为采用尿素和控释氮肥的掺混肥能为棉花生长提供速效和缓效的氮素营养，氮素的供应更符合棉花的需求规律.而基肥使用尿素、追施控释氮肥的处理比常量施用控释氮肥的子棉和皮棉分别减产2.34%和2.89%，未达到显著水平.对普通尿素和控释氮肥的掺混比例及其增产机理仍需进一步研究.

参考文献：

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