复合氨基酸肥料增效剂对新疆棉花生长、产量和养分利用的影响

许 猛，袁 亮，李 伟，李燕婷*，赵秉强，赵来明

(1．中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部植物营养与肥料重点实验室，北京 100081；2.新疆慧尔农业集团股份有限公司，新疆 昌吉 831100)

氨基酸可以被植物直接吸收利用[1]，不仅可以为植物提供有机碳和有机氮营养，还可以清除植物体内的活性氧自由基[2]，响应盐胁迫基因的诱导表达[3]，从而提高植物抗盐碱等逆性胁迫的能力。因此，氨基酸类物质可用于盐碱等胁迫条件下改善作物生长状况、提高产量。

味精尾液是味精生产过程中产生的废液，富含游离氨基酸，不加以利用而排放则会成为污染源，在农业生产中可作为肥料，但仅做普通有机肥施用，不仅经济效益不高、企业动力不足，且其中的有机营养物质不能得到充分的开发利用而浪费。另外，味精尾液中钠离子含量较高，不同工艺、不同浓度的味精尾液直接使用会产生毒害[4]，尤其是在盐碱土地区应用不当还会加重土壤盐害。目前，利用味精尾液等开发的含氨基酸肥料的肥效报道已有许多[5-10]，但在盐碱土上应用效果的相关研究报道很少[11-12]。

新疆盐碱土面积广大，棉花是主要栽培作物之一。本文即以棉花为供试材料，在新疆盐碱土上以复合氨基酸肥料增效剂与普通水溶肥料配施，研究其对棉花的生长发育、产量、品质的影响，以期为该复合氨基酸肥料增效剂在盐碱土上推广应用提供科学依据，所用复合氨基酸肥料增效剂(简称增效剂，下同)，是以味精尾液为原料，经脱盐浓缩、养分配伍、低温喷雾造粒等多种工艺改性处理制备的产品。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验地点：新疆昌吉国家农业科技园区新疆慧尔农业集团智能温室。

供试作物：棉花，品种为新陆早50号。

供试土壤：采自新疆昌吉国家农业科技园区农户弃荒3年的0～20 cm耕层土，为中度盐碱化灰漠土，土壤基础肥力见表1。

供试肥料：水溶性复合肥20-10-10；复合氨基酸肥料增效剂，其成分含量为游离氨基酸总和15.4%，有机质15.8%，大量元素N、P2O5和K2O含量分别为10.5%、1.80%和4.0%，腐植酸5.4%，B和Zn含量分别为1.2%和1.3%，pH值3.9(水肥比为250∶1)，Na+含量1.2%，Cl-含量0.3%，水不溶物0.0%。

1.2 试验设计

采用盆栽试验，盆为圆筒型，内径30 cm，高38 cm。每盆装14 kg干土。

试验设置4个处理：(1)CK：不施肥对照；(2)Z：施用增效剂；(3)F：施用水溶复合肥(20-10-10)；(4)FZ：增效剂与水溶肥配施。其中，处理(3)F水溶肥用量以N计为0.150 g/kg；处理(2)Z和(4)FZ所用增效剂的量一致，均为处理(3)F所用水溶肥重量的10%，以N计为5.33%。所有处理不施底肥。各处理养分投入量详见表2。每个处理重复12次，随机区组排列。

表2 各处理养分投入量 (g/kg)

所有施肥处理的施肥方式均为追施，在棉花整个生育期内一共分5次：6月13日(苗期)追施12.5%、7月14日(蕾期)追施12.5%、7月29日(蕾期)追施25.0%、8月11日(花铃期)追施25.0%和9月2日(蕾铃期)追施25.0%。

试验于5月22日播种，20 d后每盆定苗1棵；10月5日收获。棉花生长期间各处理日常管理均一致。

1.3 测定项目与方法

分别于苗期、蕾期、花铃期、吐絮期等主要生育期测定棉花叶面积，用SPAD-502型叶绿素计测定棉花主茎上倒四叶SPAD值。测定棉花植株地上部的干重和氮磷钾养分含量，测定方法采用土壤农化分析常规方法[13]。计算肥料偏生产力及农学利用效率，方法如下：

肥料偏生产力(kg/kg)=施肥区皮棉产量/肥料养分总施入量。

化肥农学利用效率(kg/kg)=(施肥处理皮棉产量-不施肥对照处理皮棉产量)/施肥量。

所有试验数据采用Excel 2013和SAS 9.0统计分析软件进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 复合氨基酸肥料增效剂对棉花叶面积的影响

图1是复合氨基酸肥料增效剂对棉花各生育期叶面积的影响。可以看出，无论苗期、蕾期、花铃期还是吐絮期，4个处理按叶面积大小排序依次均为FZ>F>Z>CK。只施增效剂处理(Z)与不施肥处理(CK)相比，苗期叶面积增幅为1.50%，蕾期叶面积增幅为6.82%，花铃前期叶面积增幅为2.90%，花铃后期叶面积增幅为1.95%，吐絮期叶面积增幅为8.39%。水溶肥添加增效剂的处理(FZ)与只施水溶肥处理(F)相比，叶面积增幅苗期为8.75%，蕾期为11.95%，花铃前期为8.84%，花铃后期为10.85%，吐絮期为13.20%且达到5%的显著性差异水平。总之，复合氨基酸肥料增效剂可提高叶片的叶面积，吐絮期差异显著。

2.2 复合氨基酸肥料增效剂对棉花叶绿素含量的影响

图2是不同处理下SPAD值随棉花生育时期而变化的情况。可以看出，无论苗期、蕾期还是花铃期，复合氨基酸肥料增效剂具有提高棉花SPAD值的作用。与CK相比，施用增效剂处理(Z)的棉花苗期、蕾期和花铃期SPAD值分别增加0.49%、1.08%和1.13%。水溶肥添加复合氨基酸肥料增效剂处理(FZ)较不添加处理(F)相比，苗期、蕾期和花铃期SPAD值分别增加1.11%、1.53%和2.06%。综合来看，不同处理按SPAD值大小排序为FZ>F>Z>CK，因此，复合氨基酸肥料增效剂可提高棉花叶片叶绿素含量。

2.3 复合氨基酸肥料增效剂对棉花干物质积累的影响

由图3可以看出，Z与CK处理相比，苗期、花铃期和吐絮期地上部干物质积累量分别提高25.74%、11.24%和23.91%，苗期和吐絮期达到差异显著性水平。FZ与F处理相比，苗期、花铃期和吐絮期棉株干物质积累量分别提高4.44%、11.57%和27.49%，花铃期和吐絮期达到差异显著性水平。综合来看，不同处理干物质积累量按大小排序为FZ>F>Z>CK，说明，复合氨基酸肥料增效剂可明显促进棉株生长，提高干物质积累量，尤其是在吐絮期效果最好。

图1 复合氨基酸肥料增效剂对棉花叶面积的影响

图2 复合氨基酸肥料增效剂对棉花SPAD值的影响

图3 复合氨基酸肥料增效剂对棉花地上部干物质积累量的影响

2.4 复合氨基酸肥料增效剂对棉花产量的影响

复合氨基酸肥料增效剂对棉花产量及产量构成因素的影响见表3。可以看出，单株铃数和单铃重量由高到低均为FZ>F>Z>CK；对于产量来说，无论籽棉还是皮棉产量，4个处理产量由高到低也均为FZ>F>Z>CK。Z与CK相比，单株成铃数与单铃重分别提高9.29%和23.85%；FZ与F相比，单株成铃数与单铃重分别提高15.21%和5.66%。Z与CK相比，籽棉产量提高18.98%；FZ与F相比，籽棉产量增幅为32.19%，达到差异显著水平。Z与CK相比，皮棉产量提高22.16%；FZ与F相比，皮棉产量增幅为41.49%，达到差异显著水平。对于棉籽的产量来说，Z与CK相比，增幅为17.12%；FZ与F相比，增幅为23.26%，达到差异显著水平。4个处理的衣分差异未达到显著性水平且差异很小。总之，复合氨基酸肥料增效剂可以提高棉花的产量。

表3 复合氨基酸肥料增效剂对棉花产量及产量构成因素的影响

注：同列不同小写字母表示差异达5%显著水平。下同。

2.5 复合氨基酸肥料增效剂对棉花养分吸收利用的影响

复合氨基酸肥料增效剂对棉株地上部氮、磷和钾积累量的影响见图4。可以看出，Z与CK处理相比，苗期、花铃期和吐絮期棉株地上部氮积累量分别提高24.23%、17.36%和19.69%，均未达到差异显著性水平；FZ与F处理相比，苗期、花铃期和吐絮期地上部氮积累量分别提高13.70%、23.78%和24.46%，在花铃期和吐絮期达到5%差异显著性水平。Z与CK处理相比，地上部磷积累量苗期、花铃期和吐絮期分别提高7.61%、28.15%和12.54%；FZ与F处理相比，苗期、花铃期和吐絮期地上部磷积累量分别提高16.10%、17.93%和27.43%。Z与CK处理相比，苗期、花铃期和吐絮期地上部棉株钾积累量分别提高36.09%、12.28%和27.89%；FZ与F处理相比，苗期、花铃期和吐絮期地上部棉株钾积累量分别提高14.66%、7.78%和41.95%，苗期和吐絮期达到5%差异显著性水平。综合来看，氮、磷、钾养分积累量在各个时期的大小排序均为FZ>F>Z>CK，所以，增效剂可以促进棉株地上部氮、磷、钾养分的积累，吐絮期效果最好。

图4 复合氨基酸肥料增效剂对棉株地上部养分积累的影响

复合氨基酸肥料增效剂对肥料利用的影响见表4。与F相比，FZ的肥料偏生产力显著提高，增幅达54.22%；化肥农学利用效率也显著提高，增幅达到32.48%。说明，增效剂可以促进作物对化肥的利用，提高肥料的利用效率。

表4复合氨基酸肥料增效剂对肥料利用的影响

(kg/kg)

3 讨论与结论

叶片是棉花进行光合作用的主要器官。叶面积的增大以及叶绿素含量的提高是增效剂提高棉花产量的基础。普通水溶肥料添加增效剂可以促进叶片生长，增加叶面积，苗期、花铃期和吐絮期增幅均在10%左右，从而有利于棉株吸收更多的光照，增强光合作用。棉花叶片SPAD值除与叶绿素含量呈正相关外，与棉花地上部植株全氮含量相关性也很高。本试验中，苗期、蕾期、花铃期SPAD值与棉花地上部植株全氮含量均呈线性正相关，R2值分别为0.980 1、0.981 5、0.952 1，可以很好地反映棉花的氮素营养状况，这与王娟等[14]、罗新宁[15]、屈卫群等[16]的结论一致。所以，本试验中，不同生育期4个处理按SPAD值大小排序均为FZ>F>Z>CK，说明在盐碱土上添加增效剂在棉花全生育期均可改善棉花叶片的氮素营养。

苗期是棉花营养生长的阶段，也是受盐碱胁迫最为敏感的时期之一。本试验表明，水溶肥添加增效剂在棉株苗期就对其生长和氮磷钾养分的积累产生了促进作用，这可能是由于增效剂中的氨基酸发挥了生物刺激素[3,17]的作用，被根系吸收之后，调控了棉株代谢，提高了棉株抗盐碱的能力。蕾铃期是棉花营养生长和生殖生长并存的时期，在苗期基础上，水溶肥添加增效剂后在棉株蕾铃期对其生长和氮磷钾养分的积累进一步产生了促进作用，各项指标的增幅扩大。对于棉花地上部干重和氮、钾养分含量来说，水溶肥添加增效剂后在吐絮期增幅均达到了5%显著性差异，且均高于只施增效剂的处理较CK的增幅。前者说明复合氨基酸肥料增效剂的增效作用在前期进行营养生长的积累后，在生殖生长阶段达到了质的结果，从而实现了籽棉的显著增产；后者说明水溶肥料与增效剂之间存在正交互作用，增效剂可以促进棉株对化肥中养分的利用，这也体现在化肥利用率的提高方面。

研究证明，利用改性的味精尾液与化学肥料复混而成的增值肥料可以提高化肥的利用率，实现化肥的“增效减量”[18]。杜伟等[19-21]，张健等[22]把味精尾液作为有机原料分别与尿素、磷酸一铵和氯化钾复混而成的增值肥料，可以实现化学肥料养分高效利用，提高肥料利用率。肥料偏生产力和农学利用效率是评价肥料利用效率高低的重要指标。本文利用味精尾液开发的复合氨基酸肥料增效剂与水溶性复合肥混配显著提高了肥料偏生产力和农学利用效率，同样实现了优化化肥养分，减少了肥料损失以及肥料损失可能带来的环境风险。同时，复合氨基酸肥料增效剂虽然价格偏高，但是投入量少，化肥投入成本提高15%左右，总投入提高6%左右，而棉花籽棉、皮棉产量增幅均在30%以上，性价比高，经济效益突出，市场前景广阔。

综上所述，在新疆盐碱土盆栽条件下，利用味精尾液开发的复合氨基酸肥料增效剂与水溶肥料复混，可以促进棉花各个时期的生长发育，实现化肥的高效利用，提高棉花的产量，经济效益和社会效益显著。这为复合氨基酸肥料增效剂在新疆盐碱地上棉花上的应用提供了科学依据。