劉芳，李飛，王文龍，羅安紅

（1.湖南應用技術學院農(nóng)林科技學院，湖南 常德415000；2.湖南省棉花科學研究所，湖南 常德415101）

作物施用氮肥一直是農(nóng)業(yè)領域研究的熱點[1-2]。合理施用氮肥不僅能提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，還能提升農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)[3]。近年來，受農(nóng)村年輕勞動力大量轉(zhuǎn)移及勞動力價格上漲的影響，植棉收益大幅度降低。為追求高產(chǎn)，棉農(nóng)在棉花生產(chǎn)中大量施用氮肥，但由于氮肥施用的不合理、不科學，致使肥料利用率低下、造成化肥資源浪費，進而引起棉田生態(tài)壞境的惡化，導致土壤肥力下降[4-6]。 本研究主要針對不同施氮量對直播棉產(chǎn)量及肥料利用進行研究，摸清氮肥的最佳施用量，為實現(xiàn)棉田化學肥料減施增效提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地情況

試驗設在常德市湖南應用技術學院科研基地4 號地（湖南省常德市），于2015—2016年連續(xù)2年定位。試驗田前茬為油菜，土壤為河潮土，土壤耕層(0～20 cm)初始肥力為有機質(zhì)含量13.24 g·kg—1、堿解氮164.3 mg·kg—1、有效磷14.08 mg·kg—1、速效鉀189.2 mg·kg—1、pH 7.3。

1.2 試驗設計

試驗設棉花施氮量分別為0，75，150，225，300 kg·hm—2，分別用N0、N1、N2、N3、N4 表示，各處理氮肥按30%基肥與70%花鈴肥分次施入，其中基肥于播種時施入，花鈴肥于花鈴期追施。 小區(qū)面積45.6 m2，隨機區(qū)組排布，3 次重復，田間管理按簡化栽培要求進行。

供試棉花品種為中棉所60，種植方式為直播，5月14日播種，種植密度為每公頃60 000 株。

1.3 測定內(nèi)容與方法

1.3.1產(chǎn)量構成因素調(diào)查。每個小區(qū)標記長勢均勻且連續(xù)的棉花l0 株，記錄成鈴數(shù)，收花并稱重，計算鈴重和衣分；分小區(qū)收花計產(chǎn)。

1.3.2植株養(yǎng)分檢測。棉花吐絮后，每個小區(qū)取長勢均勻一致的棉株2 株，按器官分為主莖、果枝、真葉、 棉鈴和根系等，105 ℃殺青30 min 后，80 ℃烘至恒重，進行植株全氮含量檢測。

1.3.3相關參數(shù)與計算方法。氮肥偏生產(chǎn)力＝施氮區(qū)產(chǎn)量/氮肥用量；

氮肥農(nóng)學利用率＝（施氮區(qū)產(chǎn)量—不施氮區(qū)產(chǎn)量）/氮肥用量；

施氮效益增加量＝施氮區(qū)產(chǎn)值—不施氮區(qū)產(chǎn)值—施氮區(qū)氮肥費用；

施氮增值效應＝各處理施氮效益增加量/ 氮肥用量；

氮肥（表觀）利用率＝（施氮區(qū)植株氮素吸收量—不施氮區(qū)植株氮素吸收量）/ 氮肥用量×100%[7]；

1.4 數(shù)據(jù)分析

應用DPS 14.50 對數(shù)據(jù)進行模型構建與方差分析。

2 結果與分析

2.1 施氮量對棉花產(chǎn)量及其構成因素的影響

由表1 可見，隨著施氮量的增大，單株成鈴數(shù)呈先增多后減少趨勢；其中N4 處理單株成鈴數(shù)最多（每株14.2 個），N0 最低（每株10.0 個），兩處理間差異顯著；鈴重、衣分隨著施氮量的增加變化不大，各處理間均差異不顯著。

籽棉產(chǎn)量隨著施氮量的增大，呈先升高后下降的變化，以N3 處理最高，為3 601.3 kg·hm—2，與N2、N4 差異不顯著，但顯著高于N0、N1。

表1 不同處理間產(chǎn)量性狀表現(xiàn)

2.2 棉花最高產(chǎn)量和經(jīng)濟最佳施氮量

以不同處理的施氮量為自變量，籽棉平均產(chǎn)量為依變量，擬合氮肥效應方程：y＝b0＋b1x＋b2x2＋b3x3。 邊際產(chǎn)量（增加單位氮肥量所增加的產(chǎn)量，即dy/dx＝b1＋2b2x＋3b3x2）為零時，產(chǎn)量最高，此時的施氮量即為最高產(chǎn)量施氮量；邊際產(chǎn)量等于氮肥與籽棉的價格（P）比（即dy/dx＝Px/Py）時，單位面積的施肥收益最大，此時的施肥量即為收益最佳施氮量；將最高產(chǎn)量和收益最佳施氮量分別帶入方程即可求出相應的最高產(chǎn)量和收益最佳產(chǎn)量[8]。

應用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(14.50 版)進行試驗數(shù)據(jù)處理并擬合出氮肥效應方程：y＝2 812.99＋5.65x—0.007 9x2—0.000 013x3（R2＝0.990 2）。 計算出棉花產(chǎn)量最高施氮量和相應的產(chǎn)量分別為228.2 kg·hm—2和3 535.2 kg·hm—2，每公頃收益18 222.9元； 最佳施氮量和相應的產(chǎn)量為206.8 kg·hm—2和3 527.7 kg·hm—2，每公頃收益為18 263.7 元。 其中純氮按2015年湖南省市場平均售價3.8 元·kg—1，2015年湖南籽棉平均收購價格每千克為5.4 元。

2.3 施氮量對棉花產(chǎn)值與效益增加量的影響

表2 顯示，隨著氮肥用量的增加，籽棉產(chǎn)值和氮肥效益增加量均表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢，并且均在N3（施氮225 kg·hm—2）條件下達到最大值，其中籽棉產(chǎn)值為每公頃19 447.1 元，氮肥效益為每公頃增加3 364.1 元； 氮肥增值效應隨著施氮量的增加呈現(xiàn)下降的趨勢，在N1 （施氮75 kg·hm—2）條件下最大，為每千克20.9 元，N4（施氮300 kg·hm—2）條件下最小，為每千克7.6 元，且兩處理間差異顯著。

表2 施氮量對棉花產(chǎn)值和效益增加量的影響

2.4 施氮量對棉花氮肥利用率的影響

從表3 可以看出，隨著施氮量的增加，植株氮吸收量均表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢，在N4（施氮300 kg·hm—2） 處理下達到最大值，為每株2.16 g，且與N0、N1 兩處理差異顯著；氮肥表觀利用率、偏生產(chǎn)力、農(nóng)學利用率隨施氮量的增加而降低，在N1（施氮75 kg·hm—2）條件下達到最高，且N1 與N4 均差異顯著。

表3 施氮量對棉花氮肥利用率的影響

3 結論與討論

研究表明[9-13]，隨著施氮量的增加，氮肥利用率、偏生產(chǎn)力和農(nóng)學利用率均會下降，但是適宜施氮能提高棉花單株成鈴數(shù)和籽棉產(chǎn)量，增加植棉收益。

本試驗中，在一定范圍內(nèi)，棉花單株成鈴數(shù)、籽棉產(chǎn)量與收益均隨著氮肥用量的增加有所提高；而氮肥的增值效應、表觀利用率、偏生產(chǎn)力、農(nóng)學利用率均隨施氮量的增加而降低，這與張允昔等的研究結果[8]表現(xiàn)一致。

本研究得出，常德棉區(qū)棉花最高產(chǎn)量施純氮量為228.2 kg·hm—2，經(jīng)濟最佳施純氮量為206.8 kg·hm—2；這兩個施氮量與李飛等[14]在洞庭湖棉區(qū)棉花配方施肥優(yōu)化試驗初探中提出的推薦氮肥用量210 kg·hm—2基本相當。結合棉花的需肥規(guī)律、綜合收益以及綠色植棉主題，因此建議施氮210～220 kg·hm—2。