磷肥用量定位6年对土壤和棉株磷素吸收及棉花产量的影响

2021-11-17王树林冯国艺雷晓鹏梁青龙

新疆农业科学 2021年10期

王树林，王燕，董明，祁虹，冯国艺，雷晓鹏，梁青龙，张谦

(河北省农林科学院棉花研究所/农业农村部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室/国家棉花改良中心河北分中心，石家庄 050051)

0 引言

【研究意义】近年来，河北省棉花面积在20×104hm2(300万亩)左右，在棉花种植过程中，合理施用肥料是影响棉花产量的重要因素。磷是植物生长过程中必不可少的营养元素，施磷能加快棉花生长发育进程，提高棉花产量[1-2]，但不同地区施磷量对棉花的增产效应不尽一致。【前人研究进展】李银水等[3]研究发现，与不施磷相比，施磷能显著提高籽棉产量，但不同磷肥用量之间差异不显著；戴婷婷等[4]研究认为，增施磷肥可以增加棉花干物质量、产量和氮磷钾素的积累量，但过量施用磷肥增加效果并不明显；过量施用磷肥对棉花产量影响并不明显，但对土壤磷素积累却有明显作用，张立花等[5]研究表明，土壤速效磷含量随施磷量增加呈递增趋势，颜晓等[6]在稻田试验结果表明，施磷量为30.0 kg/hm2时土壤有效磷长期稳定在10.1 kg/hm2左右，当施磷量达到60.0和90.0 kg/hm2时土壤速效磷含量分别达到26.9和33.2 mg/kg，均高于临界值浓度；土壤磷素有效性与磷肥种类和用量[7-8]、土壤质地直接相关[9]，磷肥的增产效果受土壤基础地力影响较大。【本研究切入点】河北省中南部棉区土壤速效磷含量偏高。研究土壤速效磷平衡与棉花磷素吸收状况，以及土壤速效磷含量对棉花产量性状的影响。【拟解决的关键问题】采用不同磷肥用量的长期定位，设置8个磷肥用量梯度处理，采用随机区组设计，研究不同磷肥施用量对土壤磷素积累、棉株磷素的吸收以及棉花产量的变化规律，分析河北省中南部棉区棉田适宜施肥量，为合理施用磷肥，减少化肥用量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

于2014～2019年在河北省农林科学院棉花研究所威县试验站(河北省威县枣园乡东张庄村)进行定位试验，供试肥料为尿素(含N 46.4%)、重过磷酸钙(含P2O546.0%)、氯化钾(含K2O 60.0%)，均为市购，棉花品种采用冀863。试验地前茬棉花，0～20 cm土壤有机质0.77 g/kg，全氮0.765 g/kg，速效磷18.5 mg/kg，速效钾158.0 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验设置7个磷肥用量，以不施磷肥为对照，采用随机区组设计，3次重复，小区宽6.0 m，长10.0 m。每年4月中旬施肥整地，统一施纯N 225.0 kg/hm2，K2O 150.0 kg/hm2，P2O5用量按照试验设计量施入，P2O5用量0(P0)、30(P1)、60(P2)、90(P3)、120(P4)、150(P5)、180(P6)和210(P7)，所有肥料施1次底施。施肥后灌水，4月20日前后耙耱播种，棉花采用地膜覆盖，等行距76.0 cm种植，留苗密度6.0×104株/hm2，其它管理措施同大田。

1.2.2 测定指标1.2.2.1 土壤养分

收获期(10月25日)每个小区按照5点取样法取0～20 cm土壤，混匀后风干。采用碳酸氢钠提取的钼锑抗比色-紫外分光光度计法测定速效磷[10]。

1.2.2.2 地上部干物质及养分

吐絮期每小区取5株棉花，将叶片、茎、铃分开，在105℃下杀青30 min，于85℃下烘干至恒重，称重，计算干物质积累；取叶片、茎、铃各100.0 g，磨碎后测定养分含量。植株样品养分采用浓H2SO4-H2O2消煮后，钼锑抗比色法测定全磷[10]。

1.2.2.3 产量

9月10日每小区选取长势一致的40株棉花，调查单株成铃数，吐絮后收取40株全部吐絮铃测定单铃重，并轧花测定衣分，小区单独收获计产。

1.3 数据处理

数据整理使用Excel 2003，统计分析使用DPS7.05进行。

2 结果与分析

2.1 不同用量定位施肥对土壤速效磷含量影响

研究表明，不同处理0～20 cm土壤速效磷含量形成明显的梯度，且差异达到极显著水平。不施磷肥对照P0速效磷含量为3.1 mg/kg，P7速效磷含量达到65.4 mg/kg，随着磷肥施用量的增加，土壤中速效磷的含量持续增加，其中磷肥施用量90.0 kg/hm2处理土壤速效磷含量与定位前土壤速效磷含量相当，磷肥用量超过90.0 kg/hm2后，土壤中磷素出现过剩积累，而磷肥用量低于90.0 kg/hm2时，土壤中速效磷呈消耗式下降。图1

2.2 不同磷肥量定位施用对棉株各器官磷素吸收及田间携出量的影响

研究表明，棉株不同器官中籽棉磷素含量最高，其次是叶片，秸秆中磷素含量最低。叶片中磷素含量随磷肥用量增加呈逐渐上升趋势，由2.4升高至3.0 g/kg，当磷肥用量超过90.0 kg/hm2后继续增施磷肥，叶片磷素含量在2.8～3.0 g/kg变化不大，不同用量处理间方差分析差异不显著。叶片磷素田间携出量随磷肥用量增加先升高后趋于稳定，磷肥用量超过90.0 kg/hm2后叶片磷素田间携出量之间差异不显著，但显著高于不施磷肥对照、施磷量30.0与60.0 kg/hm23个处理。

秸秆中磷素含量仅不施磷肥对照显著低于各施磷处理，而不同施磷量处理之间秸秆磷素含量差异不显著，在1.6～1.8 g/kg波动，秸秆磷素田间携出量随磷肥用量增加呈相似变化规律。

籽棉中磷素含量不施磷肥对照显著低于各施磷处理，随着磷肥用量增加磷素含量有先增加后趋于稳定的趋势，但不同磷肥用量间差异不显著；P2O5田间携出量不同处理在51.8～61.7 kg/hm2，呈现随磷肥用量增加先增加后稳定的趋势。表1

表1 不同处理叶片、秸秆与籽棉磷素含量与P2O5携出量变化Table 1 P content and P2O5 uptake of leaf, straw and seed cotton of treatments

2.3 不同磷肥用量定位施用对棉花产量性状的影响

研究表明，不同用量磷肥定位对单株铃数、籽棉产量与皮棉产量均有影响，而对单铃重与衣分影响不大。单株铃数各施磷处理间差异不显著，但均显著高于不施磷对照，籽棉产量不施磷对照为3 773.0 kg/hm2，显著低于各施磷处理，当磷肥用量在30.0～210.0 kg/hm2时，籽棉产量变化幅度不大，各处理之间差异未达显著水平，较对照增产幅度在4.9%～8.2%，皮棉产量表现出相同规律。表2

表2 不同处理棉花产量性状变化Table 2 Cotton yield components of treatments

3 讨论

磷肥在植物所需要的氮磷钾3种大量营养元素中，一般被认为利用率最低，原因是磷酸盐易被酸性土壤中的铁铝氧化物及石灰性土壤中的碳酸钙化合物固定，成为作物难以利用的吸附态磷[11]，出现大量施用磷肥的现象；而由于长期施用磷肥，事实上大多数农业土壤已成为潜在的磷库[12]。关于棉田磷肥最佳用量，试验中，通过6年定位试验发现，当磷肥施用量低于90.0 kg/hm2时，土壤速效磷含量出现消耗式下降，当磷肥施用量超过90.0 kg/hm2后，土壤中速效磷即出现过剩式累积，对河北省中南部棉区调查发现，土壤磷素有积累，宋春等[13]报道，从1990～2010年间，农田土壤磷素平衡的盈余量以每年11%的速度在不断扩大。

试验中磷肥不同用量对棉花产量影响不大，究其原因是土壤中的速效磷含量过剩，当磷肥施用量不能满足棉花需求时，土壤中速效磷可被棉花吸收利用，满足棉花正常生长需求，消耗了土壤中的速效磷导致土壤速效磷含量持续下降；由于肥料增产效果与土壤基础养分含量直接相关，王刚等[14]研究结果，当土壤有效磷含量超过9.0 mg/kg后，施磷即对棉花生长不再具有促进作用，而在试验中，土壤速效磷含量在3.1 mg/kg时(P0)，籽棉产量显著下降，而速效磷含量在7.0 mg/kg时(P1)，籽棉产量仍未有下降迹象。

籽棉田间携出量(P2O5)在51.8～61.7 kg/hm2，为保证土壤磷素平衡，磷肥用量应不低于60.0 kg/hm2，当磷肥用量在90.0 kg/hm2时，土壤磷素基本处于平衡状态。