1. 引言
硫酸铵肥在我国农业生产中的应用已有90多年的历史,最初我国硫酸铵肥主要进口自英国,上世纪30年代我国开始自行生产和应用,它是我国农业生产中应用最早的人工合成肥料 [1] 。相关研究已表明,含硫肥料对N、P、K等肥料具有协同增效作用,可以提高肥料利用率和改善作物品质 [1] [2] ,因此,合理开发和利用硫酸铵肥是目前农业生产中高效、平衡施肥的重要措施。废弃物资源化利用和绿色农业循环发展是提高农业发展质量、效益和竞争力重要措施 [3] [4] 。本研究为了探索资源化利用煤电厂废弃物硫酸铵的可能性,选择在北疆(新疆北部)石河子棉区,用水溶性硫酸铵肥为处理、尿素为对照进行棉花肥料试验,探讨硫酸铵肥代替尿素施肥的可能性。
2. 试验材料与方法
2.1. 试验区概况
试验于2015年4~10月在石河子143团乌兰乌苏镇进行,该试验点地处天山北麓、准格尔盆地南缘,位于东经85˚10'~85˚54'、北纬44˚10'~44˚20'之间,海拔高度469米,该区域属典型的温带大陆性气候,冬季长而严寒,夏季短而炎热。无霜期为168~171天。≥0℃的活动积温为4023℃~4118℃,≥10℃的活动积温为3570℃~3729℃。
试验作物为棉花、品种为710;灌溉方式为膜下滴灌,一膜两管四行,棉花株行配置为20-50-20-50(cm)。
2.2. 试验设计
供试肥料为煤电厂废弃物硫酸铵肥(含N、S分别为21%和24%),尿素(含N46%)为对照(CK)。试验设4个处理,分别为尿素(CK)处理、硫酸铵(与CK等N量)常规施肥(即中量处理)处理、优化施肥(0.8倍施N量,即低量处理)处理和加倍施肥(1.2倍施N量,即高量处理)处理。试验处理设3次重复,共计12个小区,试验小区面积1.2亩。试验区基施磷酸二铵(16-46-0)20 kg/亩;棉花生育期灌溉量为280 m3/亩,分10次滴灌、小区用水表控制灌水量,生育期水肥施用时间及比例与当地大田一致,棉花生育期水肥施用时间、时期及用量见表1。
2.3. 测定项目及方法
在棉花不同生育期测定各处理棉花叶绿素含量、叶面积大小,收获期测产;叶绿素含量用SPAD仪进行测量、叶面积大小用直尺测量棉花功能叶(倒四叶)的长与宽(长宽乘积作为叶面积大小数据);
Table 1. The application time and dosage of water and fertilizer in experimental plot of cotton growing period
表1. 棉花生育期试验小区水肥施用时间及用量
注:表中“基施N量”是指该部分N肥作为底肥施入土壤,“追N量”是指该部分N肥随水滴施进入土壤。
试验小区一半用来观测棉花叶绿素、叶面积等指标,另外一半用来测产。
2.4. 数据处理
试验数据采用SAS 9.1和Excel 2010软件进行统计分析,数据间多重比较采用LSD法。
3. 结果与分析
3.1. 产量
由不同处理棉花产量差异表2可以得出,施用不同量硫酸铵后,棉花产量得到了不同程度的显著提升。硫酸铵高、中、低用量分别较CK增产47.6%、47.4%和16.8%。硫酸铵对棉花增产的主要原因是极显著的增加了棉花铃数,同时,单铃重也随硫酸铵施用量的增加呈现增加趋势,但处理间没有达到显著水平。
3.2. 叶绿素
新疆棉花7月份花铃期和8月份盛龄期是对水肥等养分和水分最为敏感的时期,也是水肥用量对棉花产量影响作用最大的时期,该时期水肥管理的差异直接决定着棉花9月份产量形成的大小。由不同处理及不同时期棉花叶绿素SPAD值差异表3可以得出,7月份不同硫酸铵肥施用量处理对棉花叶绿素SPAD值无显著影响,而到8月份硫酸铵处理对棉花叶绿素SPAD值的影响显著小于CK。
3.3. 叶面积
棉花从顶上数,倒数第4或第5片叶为棉花的功能叶(本研究中以棉花倒4叶为测定对象),它的大小和颜色深浅反映着水肥用量的程度和水平,是水肥管理措施的晴雨表。本研究中,由不同施肥处理及不同时期的棉花叶面积差异表4可以得出,同一时期、不同处理对棉花叶面积大小均无显著差异,7月、8月、9月各个处理对棉花叶面积大小的影响一致,即各处理对棉花叶面积均为无显著影响差异。
4. 结论
硫酸铵肥对棉花具有极显著的增产作用,这种作用并不随硫酸铵施用量增加而显著增加;在同等施
Table 2. The difference of cotton yield under different treatments
表2. 不同处理棉花产量差异
注:平均值 ± 标准差。大、小写字母分别表示处理间在1%和5%水平上的差异显著。
Table 3. The difference of chlorophyll (SPAD) in different periods of cotton
表3. 不同时期棉花叶绿素(SPAD)差异
注:平均值 ± 标准差。小写字母表示处理间在5%水平上的差异显著。
Table 4. The difference of leaf area in different periods of cotton (cm2)
表4. 不同时期棉花叶面积差异(cm2)
注:平均值 ± 标准差。小写字母表示处理间在5%水平上的差异显著。
氮量条件下,施用硫酸铵肥使棉花增产47% (P < 0.01);但棉花生育期硫酸铵肥处理的棉花叶绿素、叶面积与对照比差异不显著。
资助信息
科技支疆项目(2016E02020)、自治区重点研发计划项目(2016B02017-4)、国家自然科学基金(41661075)项目资助。