李 源，李青軍，2，張 炎，2，哈麗哈什·依巴提，2，王愛蓮

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，新疆烏魯木齊，830091;2.農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊830091;3.阿瓦提縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆阿瓦提843200)

化肥為作物生長提供了必要的養(yǎng)分，而過量施用化肥可能導(dǎo)致土壤質(zhì)量的下降并引起環(huán)境問題，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［1］。有機(jī)肥中含有的養(yǎng)分以及礦質(zhì)元素對(duì)活化土壤中的酶、微生物以及養(yǎng)分具有重要作用［2-3］，但其存在養(yǎng)分含量有限且肥效時(shí)間較長等問題。近年來，許多學(xué)者研究認(rèn)為［4-6］，化肥減量配施有機(jī)肥可以提高土壤中的有效養(yǎng)分含量，使作物能夠充分吸收養(yǎng)分，提高肥料利用率，從而減少過量施用化肥對(duì)環(huán)境造成的污染。因此，在保證高產(chǎn)高效的同時(shí)，如何減少化肥的施用是目前新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急需解決的關(guān)鍵問題之一。有研究表明，有機(jī)肥能有效提高土壤中氮、磷、鉀等養(yǎng)分元素含量以及微生物的數(shù)量［7］，同時(shí)改變土壤理化性質(zhì)［8］。Bohme 等［9］研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)比單施化肥，施用有機(jī)肥能顯著增加土壤的養(yǎng)分含量。林瑞余等［10］研究表明，有機(jī)肥的配施可以增加土壤中酶活性，對(duì)養(yǎng)分有一定活化作用，能促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的有效吸收。然而，單純施用有機(jī)肥雖然有益于土壤的可持續(xù)利用，但對(duì)作物產(chǎn)量的提高效果較差。近年來，通過對(duì)玉米與小麥等進(jìn)行肥料試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)［11-15］，有機(jī)肥與化肥進(jìn)行配施，可以提高作物對(duì)營養(yǎng)元素的吸收和運(yùn)輸，進(jìn)而提高營養(yǎng)元素的有效性［15］。

新疆是中國最大的優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)地，在棉花的生產(chǎn)種植過程中施用氮肥以尿素為主，由于新疆干旱的氣候特征不利于肥料的吸收，大量尿素隨水流失，對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境造成嚴(yán)重影響。本文研究了氮磷減量與液體有機(jī)肥配施對(duì)新疆滴灌棉田土壤養(yǎng)分的影響，旨在為滴灌棉田化肥減量配施有機(jī)肥篩選最佳的有機(jī)肥種類和配施比例。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2017年在新疆昌吉市華興農(nóng)場(44°13＇37″N，87°17＇36″E)進(jìn)行，年降雨量 280 mm，年均無霜期170 d，年均≥10℃積溫3 300℃。棉花供試品種為新陸早57號(hào)，1膜6行種植，行距配置10 cm+66 cm，株距10 cm，小區(qū)面積54 m2。4月18日播種，4月27日出苗，生育期灌溉10次，總灌水量280 m3。土壤類型為潮土，播前土壤養(yǎng)分狀況見表1。

氨基酸有機(jī)肥由江陰市聯(lián)業(yè)生物科技有限公司生產(chǎn)，黃腐酸有機(jī)肥為新疆新型肥料研究中心中試產(chǎn)品，沼液有機(jī)肥由新疆五豐生物科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)11個(gè)處理，各處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列(表2)。各處理的氮肥用尿素(含N 46%)，分別在棉花蕾期、花期、鈴期隨水滴施2次，共施6次;磷肥用三料磷肥(含P2O546%)全部基施。各處理的黃腐酸(FA，有效成分10%)、氨基酸(AA，有效成分6%)和沼液(BS，有效成分6%)分別在棉花蕾期和花期隨水滴施。

1.3 取樣與測(cè)定方法

土樣采集:分別于蕾期(6月20日)、花期(7月2日)、吐絮期(9月9日)在各試驗(yàn)小區(qū)按S型多點(diǎn)采集0～20、20～40 cm土層土壤混合樣，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干，揀去植物根系、動(dòng)物殘?bào)w和石塊等雜物，研磨備用。

土壤pH值測(cè)定:稱取5 g過2 mm篩的風(fēng)干土樣，加入25 g去除CO2的蒸餾水(pH=7.0)，攪拌20 min，靜止沉淀后，用酸度計(jì)測(cè)試上清液的pH值，即為土壤的pH值。

土壤養(yǎng)分測(cè)定:有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法;速效氮采用堿解擴(kuò)散法;速效磷采用pH值8.5的 0.5 mol·L-1NaHCO3法;速效鉀采用NH4OAc浸提，火焰光度法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

文中圖表利用Microsoft Excel 2003制作，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和多重比較 (LSD法)。

表1 0～40 cm土層土壤基本理化性質(zhì)Table 1 The physical and chemical properties of 0～40 cm soil layer

2 結(jié)果與分析

2.1 氮、磷減量配施有機(jī)肥對(duì)土壤pH的影響

由表3可以看出，蕾期0～20 cm土層，氮、磷減量配施中量和高量黃腐酸、沼液有機(jī)肥4個(gè)處理(80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS)比NP處理顯著降低了土壤pH值，但4個(gè)處理間無顯著差異;20～40 cm土層80%NP+HAA和80%NP+HBS處理pH值顯著高于80%NP+MFS，其他各處理間土壤pH值無顯著差異?；ㄆ?～40 cm土層，總體上各處理間無顯著差異。成熟期0～20 cm土層氮、磷減量配施中量和高量黃腐酸、沼液有機(jī)肥4個(gè)處理比NP處理顯著降低了土壤pH值，但4個(gè)處理間無顯著差異;20～40 cm土層各處理間土壤pH值與NP處理無顯著差異。整個(gè)生育期0～40 cm土層80%NP處理土壤pH與NP處理無顯著差異。

2.2 氮、磷減量配施有機(jī)肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

由表4可以看出，蕾期各處理間土壤有機(jī)質(zhì)含量無顯著差異?；ㄆ?～20 cm土層氮、磷減量配施中量和高量沼液有機(jī)肥2個(gè)處理(80%NP+MBS、80%NP+HBS)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升顯著高于NP及其它各處理，比NP分別提高了17.75%、20.01%，且兩者間差異不顯著，其它各處理間無顯著差異;20～40 cm土層各處理間無顯著差異。成熟期0～20 cm土層氮、磷減量配施中量和高量沼液2個(gè)處理(80%NP+MBS、80%NP+HBS)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升顯著高于NP及其它各處理，分別比NP提高了19.1%、20.03%，兩者間差異不顯著，且其它各處理間無顯著差異;20～40 cm土層各處理間無顯著差異。整個(gè)生育期0～40 cm土層80%NP處理土壤有機(jī)質(zhì)含量與NP處理間無顯著差異。

2.3 氮、磷減量配施有機(jī)肥對(duì)土壤速效氮的影響

由表5可以看出，蕾期0～20 cm土層氮、磷減量配施中量和高量氨基酸、黃腐酸、沼液6個(gè)處理(80%NP+MAA、80%NP+HAA、80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS)對(duì)土壤速效氮含量的提升顯著高于NP處理，且配施高量有機(jī)肥處理顯著高于中量有機(jī)肥處理，配施低量有機(jī)肥處理顯著低于NP處理;20～40 cm土層各處理間無顯著差異。花期和成熟期0～40 cm土層內(nèi)土壤速效氮含量各處理間總體無顯著差異。整個(gè)生育期0～20 cm土層80%NP處理土壤速效氮含量顯著小于NP處理。

表2 試驗(yàn)肥料配置表Table 2 Fertilizer configuration table

2.4 氮、磷減量配施有機(jī)肥對(duì)土壤速效磷的影響

由表6可以看出，蕾期0～40 cm土層氮、磷減量配施中量和高量氨基酸、黃腐酸、沼液6個(gè)處理(80%NP+MAA、80%NP+HAA、80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS)對(duì)土壤速效磷含量的提升顯著高于NP處理，且配施高量有機(jī)肥處理顯著高于中量有機(jī)肥處理，配施低量有機(jī)肥與NP處理間無顯著差異。花期0～40 cm土層氮、磷減量配施高量氨基酸、黃腐酸、沼液處理(80%NP+HFA、80%NP+HBS、80%NP+HBS)對(duì)土壤速效磷含量的提升顯著高于NP處理，且配施高量有機(jī)肥處理顯著高于中量有機(jī)肥。成熟期0～40 cm各處理間無顯著差異。

2.5 氮、磷減量配施有機(jī)肥對(duì)土壤速效鉀的影響

由表7可以看出，蕾期、花期0～40 cm土層各處理間土壤速效鉀含量無顯著差異。成熟期(0～20 cm土層)氮、磷減量配施中量、高量黃腐酸或沼液4個(gè)處理(80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS)土壤速效鉀含量顯著高于NP處理，但4個(gè)處理間無顯著差異;20～40 cm土層不同處理間無顯著差異。

表3 不同生育期各處理0～40 cm土層土壤pH值Table 3 The pH values in 0～40 cm soil layer at different growth stages

表4 不同生育期各處理0～40 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量Table 4 Organic matter contents in 0～40 cm soil layer at different growth stages

表5 不同生育期0～40 cm土層土壤速效氮含量Table 5 Available N contents in 0～40 cm soil layer at different growth stages

表6 不同生育期0～40 cm土層土壤中的速效磷含量Table 6 Available P contents in 0～40 cm soil layer at different growth stages

表7 不同生育期0～40 cm土壤中的速效鉀含量Table 7 Available K contents in 0～40 cm soil layer at different growth stages

3 討論

本研究中，氮磷減量配施中量和高量黃腐酸、沼液有機(jī)肥對(duì)降低蕾期、成熟期0～20 cm土層土壤pH 值效果顯著，這與李靜［16］、徐大兵等［17］的研究結(jié)果相似。通過添加黃腐酸或沼液有機(jī)肥，增強(qiáng)了根區(qū)土壤的固氮作用，進(jìn)而導(dǎo)致棉花根區(qū)的酸化，而根區(qū)較低的pH值有利于各種養(yǎng)分元素的溶解以及酶活性的增加，使得棉花根系更容易對(duì)養(yǎng)分進(jìn)行吸收利用［18］。此外，配施中量與高量黃腐酸、沼液處理間并無顯著差異，表明添加中量的黃腐酸或沼液同樣能起到降低土壤pH值的效果。

蕾期各處理間土壤有機(jī)質(zhì)含量無顯著差異，主要原因在于蕾期滴灌追施有機(jī)肥的量較少(總量的一半)，土壤有機(jī)質(zhì)變化不顯著?；ㄆ谧肥┯袡C(jī)肥與蕾期的效果進(jìn)行了疊加，顯著增加了有機(jī)質(zhì)，這種效果一直持續(xù)到成熟期?；ㄆ凇⒊墒炱?～20 cm土層氮、磷減量配施中量和高量沼液處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升效果顯著，中量和高量沼液處理兩者間無顯著差異，這與鄒原東［19］研究結(jié)果類似，說明氮、磷減量配施沼液能促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)含量的升高。這是因?yàn)橛袡C(jī)肥中本身含有大量的有機(jī)質(zhì)和微生物，通過礦化作用和腐殖化增加了土壤有機(jī)質(zhì)的含量。由于配施中量與高量沼液處理間有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著，因此配施中量沼液即可達(dá)到增加土壤有機(jī)質(zhì)含量的目的。20～40 cm土層各處理間無顯著差異。整個(gè)生育期0～40 cm土層80%NP處理土壤有機(jī)質(zhì)含量與NP處理無顯著差異。

前人研究表明，有機(jī)肥施用顯著促進(jìn)了土壤氮素的積累［20-21］。在蕾期0～20 cm土層速效氮、速效磷含量在氮、磷減量配施中量和高量氨基酸、黃腐酸、沼液處理顯著高于NP處理，且配施高量有機(jī)肥處理速效氮、速效磷含量顯著高于中量有機(jī)肥。在花期0～40 cm土層內(nèi)，速效氮含量各處理間總體無顯著差異，這是因?yàn)槔倨诘喂嘧肥┑瘦^少，有機(jī)肥活化速效氮的效果顯著。隨著氮肥總量的增加，有機(jī)肥活化速效氮的效果被追施的氮肥所掩蓋，造成花期和成熟期土壤速效氮差異不顯著;速效磷含量在常規(guī)施肥減量配施高量氨基酸、黃腐酸、沼液處理下均顯著高于NP處理，這是因?yàn)榱追试诓シN前全部基施，磷被大量的固定到土壤中，而在蕾期和花期滴灌追施有機(jī)肥活化了土壤速效磷，且效果顯著。速效鉀在蕾期、花期0～40 cm土層各處理間無顯著差異;成熟期氮磷減量配施中量和高量黃腐酸、沼液處理對(duì)提高0～20 cm土層土壤速效鉀含量效果顯著，這是因?yàn)橥寥阑A(chǔ)速效鉀含量高，使得蕾期、花期各有機(jī)肥處理的活化效果不顯著，隨著棉花生長，各處理棉花對(duì)鉀素吸收的不均衡造成了成熟期速效鉀的差異，但不同有機(jī)肥配施處理間無顯著差異。

綜上所述，有機(jī)肥替代部分無機(jī)肥能保證在一定程度上提高土壤肥力，其中，氮、磷減量配施中量和高量沼液能夠保持土壤肥力，提高土壤養(yǎng)分含量。但隨著土層的加深，各處理養(yǎng)分含量均逐漸降低，說明隨著土層的加深，有機(jī)肥的影響也隨之減弱，這與孫福來的研究結(jié)果一致［22］。因此，在新疆滴灌棉田中選擇施用氮、磷減量20%配施中量或高量沼液是活化土壤養(yǎng)分，從而提高棉花產(chǎn)量和肥料利用率的有效途徑。

4 結(jié)論

1)0～20 cm土層，棉花蕾期時(shí)80%常規(guī)施肥配施中量和高量黃腐酸、沼液有機(jī)肥顯著降低了土壤pH值;80%常規(guī)施肥配施高量氨基酸、黃腐酸、沼液對(duì)提高土壤速效氮、速效磷效果最好?；ㄆ跁r(shí)80%常規(guī)施肥配施中量和高量沼液能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量;80%常規(guī)施肥配施高量氨基酸、黃腐酸、沼液對(duì)提高土壤速效磷含量效果最好。成熟期時(shí)80%常規(guī)施肥配施中量和高量黃腐酸、沼液有機(jī)肥顯著降低了土壤pH值，同時(shí)顯著提高了土壤速效鉀含量;氮磷減量配施中量和高量沼液處理顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

2)20～40 cm土層，蕾期和花期時(shí)80%常規(guī)施肥配施高量氨基酸、黃腐酸、沼液對(duì)提高土壤速效磷含量效果最好。

綜上，80%常規(guī)施肥配施高量沼液，既能活化土壤氮、磷、鉀，又能穩(wěn)定氮、磷、鉀養(yǎng)分的供應(yīng)，是新疆滴灌棉田提高土壤肥力和肥料利用率的有效途徑。