富磷有机肥对南疆棉花产量和土壤理化性质的影响

Effects of Phosphorus-Rich Organic Fertilizers on Cotton Yield and Soil Physical and Chemical Properties in Southern Xinjiang, China

摘要: 以不施富磷有机肥为对照(CK)，以富磷有机肥施用量900 kg/hm²、1800 kg/hm²和2700 kg/hm²为处理，研究富磷有机肥施用对南疆棉花出苗率、产量和土壤理化性质的影响。结果表明：1) 与CK相比，富磷有机肥用量900 kg/hm²、1800 kg/hm²和2700 kg/hm²处理的出苗率分别低7.47%、8.04%和10.92%，但处理间差异均不显著。2) 与CK相比，三个施肥处理的株数、单铃重和籽棉产量均有一定增加，增幅分别介于7.14%~30.00%、0.07%~5.16%和3.70%~19.87%，其中，900 kg/hm²处理的增产幅度最大、达到814.65 kg/hm²，增产率为19.87% (P > 0.05)。3) 0~20 cm和20~40 cm土层，不同时期三个富磷有机肥处理的土壤养分与CK比略有不同，但差异均不显著。

Abstract: The effects of phosphorus-rich organic fertilizer application on emergence rate, yield and soil physical and chemical properties of cotton in southern Xinjiang, China were studied by using non-phosphorus-rich organic fertilizer application as control (CK) and taking phosphorus-rich organic fertilizer application amount of 900 kg/hm², 1800 kg/hm² and 2700 kg/hm² as treatment. The results showed that: 1) Compared with CK, the emergence rate of phosphorus-rich organic fertilizer (900 kg/hm², 1800 kg/hm² and 2700 kg/hm²) was lower by 7.47%, 8.04% and 10.92%, respectively, but the difference between treatments was not significant. 2) Compared with CK, the plant number, single boll weight and seed cotton yield of the three fertilization treatments all increased to a certain extent, with increases ranging from 7.14% to 30.00%, 0.07% to 5.16% and 3.70% to 19.87%, respectively. Among them, the yield increase of 900 kg/hm² treatment was the largest, reaching 814.65 kg/hm², with an increase rate of 19.87% (P > 0.05). 3) In the 0 - 20 cm and 20 - 40 cm soil layers, the soil nutrients treated by three phosphorus-rich organic fertilizers in different periods were slightly different from CK, but the differences were not significant between them.

1. 引言

新疆是我国三大棉区之一，是最大的商品棉生产基地，目前棉花种植总面积178 × 10⁴ hm²，总产保持在165 × 10⁴ t [1] 。其中，南疆是新疆棉区的重要组成部分 [2] 。磷是棉花生长发育必需的营养元素之一，施用磷肥能提高土壤速效磷含量 [3] [4] 、促进棉花根系生长和提高产量 [5] [6] 。但由于磷在土壤中移动性小，易被“固定”，磷肥的当季利用率很低，一般仅为10%~25% [7] [8] ，已成为制约新疆棉花等作物产量的主要因素之一。

有机肥泛指能用做肥料的各种有机物质，或称以有机物质为主要成分的肥料，是含有大量生物质、动植物残体、排泄物、生物废物等物质的缓效肥料 [1] 。富磷有机肥是利用现代粉体加工技术与畜禽粪便发酵技术组合制备而成。施用有机肥能够提高土壤中速效磷的含量，改善作物的磷素营养，提高磷对作物的有效性，而且能改善土壤的供磷状况，提高作物产量和吸磷量 [1] [7] [9] 。因此，开展富磷有机肥对棉花产量、土壤理化性质等方面的研究，将为合理开发利用有机肥和提高棉花产量提供重要的科学依据。

2. 材料与方法

2.1. 研究区概况

试验在新疆喀什地区岳普湖县色也克乡(东经76.6988度，北纬39.2114度)进行，属暖温带大陆性干旱气候。年均降水量52.8 mm，年均蒸发量为2584 mm，年均温度11.7℃，极端最高温度41.8℃，极端最低温度−23.4℃，无霜期214 d，日照2762小时，≥10℃的年有效积温约为4354.0℃。

试验区0~20 cm土层土壤pH 8.44，土壤有机质6.88 g/kg，速效氮15.2 mg/kg、速效磷7.8 mg/kg、速效钾70 mg/kg，总盐2.4 g/kg；20~40 cm土层土壤pH 8.29，有机质6.56 g/kg、速效氮14.5 mg/kg、速效磷4.8 mg/kg、速效钾50 mg/kg、总盐3.0 g/kg。

2.2. 试验设计

试验棉花品种为新陆中66 (生育期133天，属早中熟陆地棉品种)。试验设3个处理，T1、T2和T3分别为每公顷基施富磷有机肥900 kg、1800 kg和2700 kg，以不施富磷有机肥为对照CK，各处理重复3次。试验小区长、宽分别为16.8 m和16 m，随机区组排列。

2017年4月28日播种，采用膜下滴灌栽培方式，膜宽1.4 m，一膜两管四行棉花，株距10 cm。试验播种方式依照当地习惯种植，作物种植与管理方式同当地大田一致。

2.3. 测定项目与方法

2.3.1. 出苗率

播种后第10天调查棉花实际出苗数，计算出苗率。

2.3.2. 产量

棉花吐絮期，测定单位面积棉花株数、铃数以及单铃重，其中单铃重按棉株下、中、上部位分别采50朵完全吐絮棉花测定，按公式“产量 = 公顷株数 × 每株铃数 × 单铃重”计算棉花产量。

2.3.3. 土壤理化性质

在棉花前(3月22日)、龄期(9月4日)和吐絮期(10月21日)，以“S”形取样法在每个试验地用土钻取0~20 cm和20~40 cm土层土样，每个处理3个重复，风干、磨细、过筛，测定土壤pH、有机质、速效N、P、K和总盐。

土壤pH用数显酸度计测定，土壤有机质用重铬酸钾外加热法，土壤速效氮采用碱解扩散法，土壤速效磷采用钼锑抗比色法，土壤速效钾采用火焰光度法，土壤总盐用烘干质量法测定 [10] 。

2.4. 数据处理

数据利用Excel 2016和Origin 8.0软件进行初步分析和作图，采用SPSS 21.0软件进行方差分析，数据间比较采用Duncan多重比较分析方法。

3. 结果与分析

3.1. 不同施肥水平对棉花出苗率的影响

富磷有机肥不同施肥水平下，棉花出苗率有所不同(图1)。其中，CK的出苗率最高，为55.17%，其次是T2 (47.70%)和T1 (47.13%)处理，T3的出苗率最低，为44.25%。与CK的出苗率相比，T1、T2和T3处理的出苗率均有所减小，分别减小了7.47%、8.04%和10.92%；但不同施肥量对棉花出苗率影响不显著(P > 0.05)。

Figure 1. Effects of different fertilization levels on the emergence rate of cotton

图1. 不同施肥水平对棉花出苗率的影响

3.2. 不同施肥水平对棉花产量的影响

从棉花产量构成要素来看(表1)，与CK相比，T1 和T2处理的棉花结铃数减小，分别减小了3.95%和0.69%，而T3处理的结铃数增加了0.08%。株数、单铃重和籽棉产量呈现出不同程度的增加。3种施肥处理的株数比CK的增加7.14%~30.00%，增幅最高的是T1处理，达30%；单铃重比CK的增加0.07%~5.16%，增幅最高的是T3处理，达5.16%；籽棉产量比CK的增加3.70%~19.87%，增幅最高的是T1处理，达19.87%。方差分析得到，3种施肥水平的株数、结铃数和籽棉产量与CK差异均不显著，然而，T3处理的单铃重显著高于T2和CK。

Table 1. Effects of different fertilization levels on cotton yield

表1. 不同施肥水平对棉花产量的影响

注：平均值 ± 标准差；不同字母间表示差异显著(P < 0.05)，下同。

3.3. 不同施肥水平对土壤养分的影响

3.3.1. 对0~20 cm土层土壤养分的影响

0~20 cm土层，同一时期T1、T2、T3处理和对照CK的土壤养分有所不同(表2)。方差分析得到，同一时期T1、T2、T3处理和CK相比土壤养分差异均不显著(P > 0.05)，但吐絮期CK处理的有机质显著高于T2处理(P < 0.05)。

Table 2. Effects of different fertilization levels on the physical and chemical properties of cotton in 0 - 20 cm soil layer

表2. 不同施肥水平对棉花0~20 cm土层土壤理化性质的影响

3.3.2. 对20~40 cm土层土壤养分的影响

20~40 cm土层，同一时期T1、T2、T3处理和对照CK的土壤养分也有所不同(表3)。在棉花龄期和吐絮期T1、T2、T3处理和CK相比土壤养分差异均不显著(P > 0.05)，但棉花龄期T2和T3处理的土壤pH显著高于T1处理(P < 0.05)。

Table 3. Effects of different fertilization levels on the physical and chemical properties of cotton in 20 - 40 cm soil layer

表3. 不同施肥水平对棉花20~40 cm土层土壤理化性质的影响

4. 结论

1) 富磷有机肥不同施肥处理的出苗率均比CK的低，900 kg/hm²、1800 kg/hm²和2700 kg/hm²处理分别较CK低7.47%、8.04%和10.92%，但处理间差异均不显著。

2) 三个施肥处理的株数、单铃重和籽棉产量均比CK高，增幅分别介于7.14%~30.00%、0.07%~5.16%和3.70%~19.87%之间。其中，900 kg/hm²处理的棉花产量最高，较CK增产814.65 kg/hm²，增产率为19.87% (P > 0.05)。

3) 0~20 cm和20~40 cm土层，不同时期三个富磷有机肥处理的土壤养分与CK比略有不同，但差异均不显著。

基金项目

自治区科技支疆项目(2016E02020)、国家自然科学基金项目(41661075)、天山青年计划项目(2017Q006)、自治区重点研发项目(2016B02017-4；2018B01006-1)。

参考文献

NOTES

*通讯作者