江苏滨海盐碱地麦后直播棉氮、磷、钾肥料优化配比研究

2020-04-22杨长琴刘瑞显张国伟王晓婧倪万潮

棉花学报 2020年1期

杨长琴，刘瑞显，张国伟，王晓婧，倪万潮

（江苏省农业科学院经济作物研究所，南京210014）

随着我国现有耕地资源的愈趋缺乏，粮棉争地矛盾愈发突出。在长江流域下游棉区，棉花种植逐渐向土壤条件较为贫瘠的滨海盐碱地集中[1]。因此，研究适宜滨海盐碱地的植棉技术，提高现有盐碱地植棉水平，对于长江流域下游棉区棉花可持续发展具有重要意义。

滨海盐碱地土壤中盐离子含量较高，沙性较重，保肥性较差[2-7]，具有“有机质含量低、缺氮、贫磷、富钾”的特性[8]，这与非盐碱地的土壤理化特性差异较大，因此，栽培措施的制定也必然与非盐碱地存在差异。施肥是棉花优质高产重要的调控措施之一，合理氮、磷、钾配比施肥有利于缓解盐害、增强土壤养分的平衡供给能力，达到优质高产的目的[5,9-10]。但是，目前在滨海盐碱地的棉花种植中偏施氮肥且过量施用的现象非常普遍[11-12]，因此，亟需因地制宜地制定合适的氮、磷、钾配比施肥水平，达到减肥高效的目的。

辛承松等[5,10]对黄河三角洲滨海盐渍土研究表明，根据盐碱程度分类合理施肥是减轻盐渍土营养障碍、改善棉花营养、提高养分农学利用效率和棉花产量的有效途径。邹芳刚等[11]根据长江流域滨海盐碱地盐分水平，提出长江流域滨海盐碱地棉田育苗移栽棉的适宜施氮量为301～374 kg·hm－2。目前，麦后直播棉已经成为长江流域棉区棉花生产的主要发展方向。本课题组前期的研究发现，与常规育苗移栽棉相比，麦后棉直播以早熟棉为品种，具有生育期短、生长速度快、单株生物量低、开花结铃吐絮集中等特性，其栽培措施与传统育苗移栽棉存在较大差异[13-15]。而针对长江流域滨海盐碱地麦后直播棉氮、磷和钾养分综合配施的研究尚未见报道。

本研究针对长江流域棉区滨海盐碱地植棉现状，以早熟棉中棉所50 为材料，采用3 因子3水平正交设计研究氮、磷和钾肥3 因子不同配施量对麦后直播棉花生物量、养分累积与利用及产量的影响，旨在揭示氮、磷、钾肥合理配施影响滨海盐碱地麦后直播棉高产的生理和物质基础，为建立滨海盐碱地麦后直播棉合理的养分管理技术体系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2017 和2018 年在江苏省盐城市大丰区大丰稻麦原种场（33.2°N,120.5°E）进行。试验田土壤为盐化潮土，质地为轻壤土。 2017 和2018 年试验0―20 cm 土层土壤 pH 分别为8.4和8.5，含盐量为0.29%和0.27%，有机质含量13.5 g·kg－1和 14.0 g·kg－1、全氮 0.9 g·kg－1和0.8 g·kg－1、速效磷 24.2 mg·kg－1和 26.8 mg·kg－1、速效钾 243 mg·kg－1和 248 mg·kg－1。

试验采用氮、磷、钾肥3 因子3 水平的正交设计，氮肥（N）设 75 kg·hm－2（N1）、150 kg·hm－2（N2）和 225 kg·hm－2（N3）3 个水平；磷肥（以P2O5计）设 37.5 kg·hm－2（P1）、75 kg·hm－2（P2）和112.5 kg·hm－2（P3）3 个水平；钾肥（以 K2O 计）设75 kg·hm－2（K1）、150 kg·hm－2（K2）和225 kg·hm－2（K3）3 个水平，共计 9 个处理组合（表 1），每处理组合重复 3 次，共计 27 个小区，小区面积30 m2，完全随机排列。供试品种为中棉所50，2017 和 2018 年分别于大麦收获后 5 月 25 日和5 月28 日播种。根据机采棉要求和前期研究结果[13-14,16]，播种密度 9.75 万株·hm－2，行距 76 cm。氮肥用尿素，其运筹为苗肥占40%、初花肥占60%；磷肥用过磷酸钙、钾肥用硫酸钾，磷、钾肥运筹为苗肥与初花肥各占50%。其他按田间高产要求进行。

表1 氮、磷、钾肥配施正交设计Table 1 Orthogonal experimental design of nitrogen,phosphorus, and potassium fertilizers

1.2 测定项目与方法

1.2.1生物量与养分含量。于吐絮期，每个小区取连续5 株具代表性棉株，按茎枝、叶片和蕾铃等不同部位分开，105 ℃杀青30 min 后于80 ℃烘干至恒重，测定生物量。样品粉碎后分别用凯氏定氮法[17]、钼锑抗比色法[17]和火焰光度法[18]测定全氮、全磷和全钾含量。

1.3 统计分析方法

采用 Microsoft Excel 软件处理数据，用SPSS 11.0 软件统计分析。

2 结果与分析

2.1 氮、磷、钾肥配施对盐碱地麦后直播棉生物量和养分累积与分配的影响

2.1.1生物量与经济系数。表2 可见，氮、磷、钾肥3 因子对地上部和生殖器官生物量的影响均为氮肥＞磷肥＞钾肥。多重比较可见，不同施氮水平间，棉株地上部和生殖器官生物量2017 年N2 和N3 水平均显著高于N1，2018 年随施氮水平提高显著增加；生物量经济系数均随施氮水平提高而持续增加。不同施磷水平间，地上部生物量P2 和P3 水平均显著高于P1，生殖器官生物量P2 水平均显著高于P1 和P3，生物量经济系数随施磷水平增加显著降低。不同施钾水平间，地上部生物量K3＞K1＞K2、生殖器官生物量间差异不显著，生物量经济系数K1 和K2 水平均显著高于K3。综上，生殖器官生物量及经济系数均较高的组合为 N2P2K1、N2P2K2、N3P2K1 和N3P2K2。

表2 氮、磷、钾肥配施对盐碱地麦后直播棉生物量累积与分配的影响Table 2 Effects of nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizers on the biomass accumulation and distribution of field-seeded cotton after barley harvest grown in saline fields

2.1.2养分累积量及其经济系数。表3 可见，氮、磷、钾肥3 因子对棉株地上部氮、钾素累积量的影响均为氮肥＞磷肥＞钾肥，对生殖器官氮、钾素累积量的影响则为磷肥＞氮肥＞钾肥。多重比较可见，不同氮肥水平间，棉株地上部和生殖器官氮、钾素累积量N2 和N3 水平显著高于N1，磷素累积量N3 水平较低。不同磷肥水平间，氮、磷、钾素累积量P2 水平较高。不同钾肥水平间，总体上K3 水平均显著高于K1 和K2。综上，地上部和生殖器官氮、钾素累积量较高的组合为N2P2K3 和N3P2K3。氮肥因子对氮、钾素经济系数的影响大于磷肥和钾肥，且N1 和N2 水平显著高于N3。磷肥因子对磷素经济系数的影响大于氮肥和钾肥，以P2＞P1＞P3。

2.2 氮、磷、钾肥配施对盐碱地麦后直播棉产量及其构成的影响

表4 可见，氮、磷、钾肥3 因子对皮棉产量的影响为氮肥>磷肥>钾肥。多重比较可见，氮、磷肥不同水平显著影响皮棉产量，而钾肥水平影响不显著。不同氮肥水平间，皮棉产量2017 年以N2和N3 水平较高，2018 年随施氮水平提高而持续增加；不同磷肥水平间，皮棉产量P2 水平显著高于P1 和P3。综上，产量较佳的组合为N2P2K1、N2P2K2、N2P2K3、N3P2K1、N3P2K2 和 N3P2K3，效益较佳的组合为N2P2K1 和N3P2K1。

氮、磷、钾肥不同水平对铃数、铃重的影响与皮棉产量相似。 3 因子中仅钾肥不同水平对衣分影响显著，K1 和K2 水平显著高于K3。

表4 氮、磷、钾肥配施对盐碱地麦后直播棉产量及其构成的影响Table 4 Effects of nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizers on lint yield ant its composition of field-seeded cotton after barley harvest grown in saline fields

2.3 氮、磷、钾肥配施对盐碱地麦后直播棉养分吸收及利用的影响

表5 可见，钾肥因子对100 kg 皮棉氮、钾素吸收量影响大于氮肥和磷肥，氮肥因子对磷素吸收量的影响大于磷肥和钾肥。多重比较可见，不同钾肥水平间，100 kg 皮棉氮、钾素吸收量K3 水平显著高于K1 和K2。不同氮肥水平间，100 kg皮棉磷素吸收量N1 和N2 水平显著高于N3。氮肥因子对100 kg 皮棉养分吸收磷氮比的影响大于磷肥和钾肥，磷氮比随施氮水平提高而降低。磷肥因子对100 kg 皮棉养分吸收钾氮比的影响大于氮肥和钾肥，钾氮比随施磷水平提高而增加。肥料3 因子对氮、磷、钾素利用效率的影响与其养分吸收量相似。不同施钾水平间，氮、钾素利用效率 K3 水平显著低于K1 和 K2；不同氮肥水平间，磷素利用效率N1 和N2 水平显著低于N3。

2.4 氮、磷、钾肥配施对盐碱地麦后直播棉土壤速效养分含量的影响

极差分析可见（表6），氮、磷、钾肥3 因子对土壤碱解氮、速效磷含量的影响为氮肥＞钾肥＞磷肥，对速效钾含量的影响则为钾肥＞氮肥＞磷肥。多重比较可见，不同氮肥水平间，碱解氮、速效磷和速效钾含量N3 水平显著高于N1 和N2；不同磷肥水平间，碱解氮和速效钾含量差异不显著，速效磷含量P2＞P3＞P1；不同钾肥水平间，碱解氮和速效磷含量K2 水平显著高于K1 和K3，速效钾含量K3 水平显著高于K1 和K2。因此，土壤速效养分含量较高的组合为N3P2K2 和N3P2K3。

2.5 皮棉产量与棉株养分的相关关系

表7 可见，皮棉产量与棉株地上部和生殖器官的氮、钾素累积量呈显著或极显著正相关，与地上部和生殖器官磷素累积量相关性不显著。

表5 氮、磷、钾肥配施对盐碱地麦后直播棉养分吸收与利用效率的影响Table 5 Effects of nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizers on nutrient uptake per 100kg lint and nutrient utilization efficiency of field-seeded cotton after barley harvest grown in saline fields

表6 氮、磷、钾肥配施对盐碱地麦后直播棉速效养分含量的影响Table 6 Effects of nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizers on soil available nutrient of field-seeded cotton after barley harvest grown in saline fields /（mg·kg－1）

表7 皮棉产量与棉株养分累积量的相关关系Table 7 Correlation between lint yield and nutrient accumulation of cotton plant

3 讨论与结论

作物产量以较高的生物量为前提，而生物量累积又以养分吸收为基础[9,20-22]。本研究皮棉产量与植株氮、钾素累积量显著正相关。施氮150～225 kg·hm－2、P2O575 kg·hm－2下有利于棉株氮钾累积，且生物量和皮棉产量也较高。但不同钾肥水平（K2O 75～225 kg·hm－2）棉株生殖器官生物量和皮棉产量差异不显著。综合分析，氮225 kg·hm－2、P2O575 kg·hm－2、K2O 75·hm－2配施利于获得较高的生物量和产量。

邹芳刚等[11]研究发现，滨海盐碱地育苗移栽棉合理施氮量为 301～374 kg·hm－2。本研究发现滨海盐碱地麦后直播棉合理施氮量为225 kg·hm－2，较传统育苗移栽棉降低 23.6%～39.8%，这与麦后直播棉应用早熟棉品种且采用提高群体密度的栽培措施有关；但该施肥水平高于非盐碱地麦后直播棉 150～180 kg·hm－2的施氮量[13-15,23]，这与盐碱土氮素效率偏低、试验地沙性土壤保肥保水能力差有关[6]。滨海盐碱土有效磷一般含量较低[24]，但因本试验土壤速效磷含量较高，合理施磷（P2O5）量为 75 kg·hm－2，与非盐碱地麦后直播棉相近[13-15]。施钾（K2O）肥 75kg·hm－2下可获得较高皮棉产量，低于非盐碱地麦后直播棉施钾量[13-14,25]，这与该盐碱地土壤速效钾含量高于非盐碱地有关[26]。

不同肥料的合理配施有利增强土壤养分的平衡供给能力，是提高作物肥料利用效率的有效途径[5,9-10,24,27-28]。本研究结果表明，氮、磷、钾肥3因子对麦后直播棉生物量，地上部氮、钾素累积量，皮棉产量的影响均为氮肥>磷肥> 钾肥；与该盐碱地速效钾含量高而土壤碱解氮、速效磷相对较低有关，因此，氮、磷肥的合理配施对盐碱地棉花产量尤为重要。杨莉琳等[29]研究发现增加氮肥用量、合理氮磷肥配比有助于降低有效态磷的无效化。本研究发现氮肥因子对100 kg 皮棉磷素吸收量、磷氮比及磷素利用效率影响大于磷肥和钾肥，施氮 225 kg·hm－2下 100 kg 皮棉磷素吸收量和磷氮比最低而磷素利用效率和土壤速效磷含量最高，表明合理的氮、磷肥配施提高了土壤速效磷含量和磷素养分利用效率，这也是该盐碱地适宜施磷量与非盐碱地相当的原因。此外，钾肥因子对100 kg 皮棉氮、钾素吸收量及养分利用效率的影响大于氮肥和磷肥，施钾（K2O）75～150 kg·hm－2下 100 kg 皮棉氮、磷、钾素吸收量低且养分利用效率较高。因此，结合盐碱地土壤地力水平，合理氮、磷和钾肥配施有利于产量形成和提高肥料利用率。

在长江流域下游棉区滨海盐碱地，麦后直播棉产量和养分利用效率最佳的氮、磷（P2O5）、钾（K2O）肥配施量为 225 kg·hm－2、75 kg·hm－2和75 kg·hm－2。

致谢：感谢江苏省现代作物生产协同创新中心对本研究的支持！