李青軍，張 炎，哈麗哈什·依巴提，馮 固

（1 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2 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，烏魯木齊 830091；3 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，烏魯木齊 830091）

磷是植物生長(zhǎng)所必需的三大營(yíng)養(yǎng)元素之一，不僅是植物體內(nèi)許多重要化合物的組分，還以多種途徑參與植物體內(nèi)的各種代謝過程，影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。為了獲得持續(xù)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，作物必須建立起有效的土壤磷庫(kù)，使土壤肥力逐步提高，施用磷肥是建立土壤有效磷庫(kù)的主要措施。由于磷在土壤中的擴(kuò)散系數(shù)小、移動(dòng)慢，磷肥的當(dāng)季利用率一般僅為10%～25%，施入土壤中的磷肥大部分以不同形態(tài)的磷酸鹽形式殘留于土壤[1]，導(dǎo)致大量未被作物吸收的磷素被土壤固定。長(zhǎng)期施用磷肥導(dǎo)致磷素在土壤中的大量累積[2-4]，1980—2007年，我國(guó)土壤中累積的磷 (P) 為242 kg/hm2，土壤有效磷從7.4 mg/kg增加到24.7 mg/kg[5]。磷素在土壤中的累積，不僅造成了有限的磷肥資源的浪費(fèi)，也導(dǎo)致了農(nóng)田徑流中磷濃度的提高，成為水體富營(yíng)養(yǎng)化的原因之一[6-7]。因此，改變施肥技術(shù)，提高磷肥回收率是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的巨大挑戰(zhàn)。

施用磷肥可以刺激棉花根系生長(zhǎng)，增大根表面積和根密度，促進(jìn)磷的吸收，從而提高產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收量。在棉花生長(zhǎng)過程中，蕾期是根系生長(zhǎng)最旺盛的時(shí)期，磷素吸收量開始迅速增加，此時(shí)充足的磷素營(yíng)養(yǎng)是增加產(chǎn)量的重要保障。傳統(tǒng)的磷肥施用方式是作基肥一次性施入，磷肥施入土壤后，土壤有效磷含量會(huì)迅速上升，達(dá)到高水平并維持一段時(shí)間后又快速下降，60天后趨于穩(wěn)定。為了維持土壤磷的充足供應(yīng)，需要加大磷肥施用量，這將降低磷肥利用率，造成磷肥效益下降。將磷肥溶于水，通過滴灌追施，被土壤固定的磷量顯著減少，土壤溶液中速效磷含量明顯增大[8]，更有利磷素高效吸收，提高利用率。

新疆是中國(guó)最大的優(yōu)質(zhì)棉生產(chǎn)基地，近年來，膜下滴灌棉花種植面積發(fā)展迅速，已達(dá)137萬hm2，占棉花總種植面積的69%。隨著棉花灌溉方式的轉(zhuǎn)變，滴灌棉田旳施肥模式也由傳統(tǒng)的“磷、鉀肥基施結(jié)合氮肥隨水追施”轉(zhuǎn)變?yōu)椤暗⒘?、鉀肥或滴灌專用肥隨水追施”，但滴施磷肥是否能夠增加棉花產(chǎn)量、提高磷肥利用率？本研究以磷肥滴灌追施為切入點(diǎn)，研究磷肥施用方式對(duì)棉花產(chǎn)量和磷素吸收量的影響，探明產(chǎn)量與磷肥施用方式的關(guān)系，明確不同施用方式下磷肥的利用效率，為指導(dǎo)棉花合理施用磷肥，提高土壤可持續(xù)生產(chǎn)能力提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

2009年試驗(yàn)在新疆博爾塔拉蒙古自治州農(nóng)技推廣中心試驗(yàn)場(chǎng) (44°51′25″N、82°07′23″E) 進(jìn)行，4 月19日播種，4月26日出苗。2010年試驗(yàn)在新疆博爾塔拉蒙古自治州博樂市達(dá)勒特鎮(zhèn) (44°45′28″N，82°18′37″E)，4 月 20 日播種，4 月 27 日出苗。2011年試驗(yàn)在新疆兵團(tuán)灌溉中心試驗(yàn)站 (44°00′13″N，87°23′28″E)，4 月 30 日播種，5 月 7 日出苗。棉花供試品種為新陸早33號(hào)。采取膜下滴灌種植，株距為1 0 c m，播幅內(nèi)寬、窄行距 (c m) 配置為30-50-30-50，一膜4行2條滴灌帶，試驗(yàn)小區(qū)面積40 m2。滴灌帶滴頭流量為1.6 L/h，播種后滴灌出苗水 (第1水)，從第2水 (6月13日) 每7天左右灌溉一次，8月20日停水，全生育期灌溉10次，每次滴灌450 m3/hm2左右，總灌水量4500 m3/hm2。棉花苗期葉片噴灑縮節(jié)胺3次，第2水和第3水前分別噴灑縮節(jié)胺1次，棉花打頂后5天噴灑縮節(jié)胺1次，2009年和2010年7月10日 (2011年7月12日) 棉花打頂。播前土壤養(yǎng)分狀況見表1。

表1 0—20 cm土壤基本農(nóng)化性狀Table 1 The physical and chemical properties of 0-20 cm soil

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置了3個(gè)處理，分別為不施磷肥 (P0)、磷肥全部基施 (P1)、磷肥基施加滴灌追施 (P2)，各處理重復(fù)4次。2009、2010年磷肥50%基施、50%滴灌追施，2011年磷肥65%基施、35%滴灌追施。追施的磷肥分2次在棉花蕾期 (2009、2010年為25%，2011年為20%) 和初花期 (2009、2010年為25%，2011年為15%) 隨水施入，同時(shí)其他處理灌溉清水，各處理使用水表計(jì)量灌水量，每次灌水量相同。

各處理的氮用量為N 225 kg/hm2(2009年和2010年)、240 kg/hm2(2011年)，P2O5用量為150 kg/hm2，K2O用量為30 kg/hm2(2009年)、45 kg/hm2(2010年) 和75 kg/hm2(2011年)。其中氮肥為尿素，全部作追肥，在棉花蕾期1次 (20%)、初花期1次(20%)、盛花期1次 (15%)、花鈴期2次 (20%和15%)、盛鈴期1次 (10%) 分6次隨水滴施；基施磷肥為三料磷肥 (P2O546%)，追施磷肥為磷酸一銨(P2O560%、N 12%)；鉀肥為氯化鉀，作基肥一次性施入。

1.3 測(cè)定方法與計(jì)算

采用ASI法測(cè)定土壤理化性質(zhì)[9]：有機(jī)質(zhì)用0.2 mol/L NaOH + 0.01 mol/L EDTA + 2%甲醇浸提，比色測(cè)定；土壤速效氮用1 mol/L KCl溶液浸提，其中硝態(tài)氮用紫外分光光度法，銨態(tài)氮用靛酚藍(lán)比色法；有效磷和速效鉀采用聯(lián)合浸提劑 (0.25 mol/L NaHCO3- 0.01 mol/L EDTA - 0.01 mol/L NH4F) 浸提，磷用鉬銻抗比色法測(cè)定，鉀用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定。

在棉花成熟期 (2009年9月17日、2010年9月20日、2011年9月23日) 采集地上部植株樣品，按莖、葉、蕾/花、棉殼、棉纖維、棉子不同器官分離開，在105℃下殺青30 min，然后在75℃下烘干至恒重，稱重。將烘干的植株樣品粉碎，過0.5 mm篩，用H2SO4-H2O2消煮，用鉬銻抗比色法測(cè)定植株不同部位磷含量。

磷肥利用率 = (施磷區(qū)作物吸磷量 - 不施磷區(qū)作物吸磷量)/施磷量 × 100%

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003和SAS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和多重比較 (LSD法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷肥基追比例對(duì)棉花產(chǎn)量的影響

由圖1可以看出，不同試驗(yàn)?zāi)攴莞魈幚黹g棉花產(chǎn)量差異均達(dá)顯著水平，施用磷肥顯著提高了產(chǎn)量，其中磷肥滴灌追施處理的產(chǎn)量顯著大于磷肥基施處理。2009年，磷肥滴灌追施處理和磷肥基施處理比不施磷肥處理分別提高14%和9%，而磷肥滴灌追施處理的皮棉產(chǎn)量為1799 kg/hm2，比磷肥基施處理增加4% (P ＜ 0.05)。2010年，磷肥滴灌追施處理的皮棉產(chǎn)量為2301 kg/hm2，比磷肥基施與不施磷肥處理分別增加3%和8% (P ＜ 0.05)，而磷肥基施處理比不施磷肥處理提高5%。2011年，與不施磷處理相比，磷肥滴灌追施和磷肥基施處理都顯著提高了皮棉產(chǎn)量，磷肥滴灌追施處理的皮棉產(chǎn)量最高，為1747 kg/hm2，其次是磷肥基施處理，比不施磷肥處理分別提高18%和11%，而磷肥滴灌追施處理比磷肥基施處理增加6% (P ＜ 0.01)。2009—2011年，磷肥滴灌追施處理和磷肥基施處理的3年平均產(chǎn)量比不施磷肥處理分別提高13%和8%，而磷肥滴灌追施處理的皮棉平均產(chǎn)量為1949 kg/hm2，比磷肥基施處理增加5% (P ＜ 0.001)。2009年和2010年磷肥滴灌追施的皮棉平均產(chǎn)量比不施磷肥增加11%，低于2011年的18%，而2009和2010年磷肥滴灌追施比例為50%，2011年為35%滴灌追施，表明磷肥65%基施和35%滴灌追施的增產(chǎn)效果好于50%基施和50%滴灌追施。

圖1 不同年份各處理的棉花產(chǎn)量Fig. 1 Cotton yields of each treatment in different years

2.2 磷肥基追比例對(duì)棉花產(chǎn)量構(gòu)成的影響

從表2看出，2009和2011年，施用磷肥顯著提高了棉花單鈴重，而磷肥滴灌追施處理的單鈴重顯著大于磷肥基施處理；但2010年3個(gè)處理的單鈴重沒有顯著差異。3年試驗(yàn)表明施用磷肥顯著提高了單株鈴數(shù)，而磷肥滴灌追施處理的單株鈴數(shù)顯著大于磷肥基施處理。2009和2010年，施用磷肥對(duì)棉花株數(shù)沒有顯著影響，但2011年不施磷的株數(shù)顯著大于磷肥滴灌追施處理。3年試驗(yàn)表明，3個(gè)處理的棉花衣分沒有顯著差異。

表2 不同年份各處理的棉花產(chǎn)量構(gòu)成Table 2 Cotton yield components of different treatments in different years

2.3 磷肥基追比例對(duì)棉花生物量的影響

表3表明，2009年，施用磷肥顯著提高了棉花總生物量，磷肥滴灌追施處理的總生物量顯著大于磷肥基施處理，磷肥滴灌追施處理的莖、殼、棉籽生物量顯著大于磷肥基施處理，而葉與纖維沒有顯著差異。2010年，磷肥滴灌追施與磷肥基施處理的總生物量沒有顯著差異，但兩處理的總生物量都顯著大于不施磷處理。2011年，磷肥滴灌追施處理的總生物量顯著大于磷肥基施和不施磷處理，但兩施磷處理的棉籽和纖維生物量都沒有達(dá)到顯著差異；而磷肥基施和不施磷處理的總生物量沒有顯著差異。磷肥滴灌追施、磷肥基施處理的棉花總生物量3年平均顯著大于不施磷處理，分別比不施磷處理增加14%、10%，而磷肥滴灌追施處理比磷肥基施處理顯著增加4%。2011年磷肥滴灌追施處理的總生物量比磷肥基施處理顯著增加13%，明顯高于2009和2010年的5%和2%，表明相對(duì)于磷肥50%基施和50%滴灌追施，65%基施和35%滴灌追施更能增加棉花生物量。

2.4 磷肥基追比例對(duì)棉花磷素吸收量的影響

由表4可知，2009年，磷肥滴灌追施處理與磷肥基施處理的棉花磷素吸收量均顯著大于不施磷處理，分別增加73%和61%；磷肥滴灌追施處理比磷肥基施處理顯著提高8%，其中葉、莖、殼和棉籽的磷素吸收量顯著高于磷肥基施處理，而纖維的磷素吸收量沒有顯著差異。2010年，磷肥滴灌追施與磷肥基施處理的棉花磷素吸收量比不施磷處理顯著增加45%和37%；磷肥滴灌追施處理的殼、棉籽的磷素吸收量顯著高于磷肥基施處理，而兩個(gè)處理葉、莖和纖維的磷素吸收量沒有顯著差異，但磷肥滴灌追施處理的磷素總吸收量比磷肥基施處理顯著增加6%。2011年，磷肥滴灌追施處理的棉花磷素吸收量最高，比磷肥基施與不施磷處理顯著提高12%和87%，其中葉、莖、殼和棉籽的磷素吸收量顯著高于磷肥基施處理，但纖維的磷素吸收量與磷肥基施處理沒有顯著差異；而磷肥基施處理的磷素吸收量比不施磷處理顯著增加67%。磷肥滴灌追施與磷肥基施處理的棉花磷素吸收量的3年平均值都顯著大于不施磷處理，分別增加65%和53%，而磷肥滴灌追施處理比磷肥基施處理增加8%。2011年磷肥滴灌追施的棉花磷素吸收增長(zhǎng)率大于2009和2010年，這是由于基施和追施比例不同造成的差異。

2.5 磷肥基追比例對(duì)磷肥效率的影響

表3 不同年份各處理的棉花生物量分配與累積 (kg/hm2)Table 3 Cotton aboveground biomass distribution and accumulation of each treatment in different years

表4 2009—2011年各處理棉花不同部位磷素吸收量 (kg/hm2)Table 4 Phosphorus uptake in different organs of cotton in each treatment from 2009 to 2011

從表5可以看出，2009年至2011年磷肥滴灌追施處理的磷肥利用率為20%～25%，3年平均為23%，而磷肥基施處理的磷肥利用率為16%～21%，3年平均為18%；磷肥滴灌追施處理的磷肥利用率比磷肥基施處理平均提高5個(gè)百分點(diǎn)。2009—2010年磷肥滴灌追施的平均磷肥利用率為22.5%，低于2011年，表明磷肥35%滴灌追施比例的效果優(yōu)于50%滴灌追施比例。2009年至2011年，不施磷處理的土壤P表觀平衡均為虧缺，3年平均為-22.9 kg/hm2；而磷肥基施處理與磷肥滴灌追施處理的土壤P表觀平衡均為盈余，3年平均分別為30.6 kg/hm2和27.7 kg/hm2，其中磷肥基施處理的土壤磷盈余大于磷肥滴灌追施處理。

表5 各處理棉花磷肥效率和土壤磷素表觀平衡Table 5 Efficiency of phosphate fertilizer of cotton and apparent phosphorous balance of soil under different treatments

3 討論

滴施磷肥時(shí)，磷肥首先在施肥罐中溶解，之后隨灌溉水經(jīng)過過濾器，最后再進(jìn)入滴灌帶。過濾器的濾網(wǎng)孔徑為0.15 mm (100目)，而滴灌帶滴頭 (流量1.6 L/h) 的孔徑為0.6 mm，因此，不存在沉淀直接堵塞滴頭的風(fēng)險(xiǎn)。滴灌追施的磷酸一銨用量為125 kg/hm2(P2O575 kg/hm2)，分2次在棉花蕾期和初花期隨水施入，磷肥用量與滴灌次數(shù)都較少，形成沉淀堵塞滴頭的風(fēng)險(xiǎn)較??；同時(shí)新疆農(nóng)用滴灌帶只在當(dāng)季作物上使用，當(dāng)年回收，不再重復(fù)使用。因此，雖然西北地區(qū)灌溉水礦化度高，磷肥隨灌溉水追施，并不存在形成沉淀堵塞滴頭的風(fēng)險(xiǎn)。

研究表明，出苗水滴施磷酸二氫鉀的棉花蕾數(shù)和生物量分別比對(duì)照 (基施二銨) 增加84.6%和50.0%，氮、磷吸收量分別增加21.2%和20.4%，可增產(chǎn)6.2%[10]。在磷肥滴灌追施條件下，馬鈴薯生物量增加35.8%～52.0%，產(chǎn)量增加37.3%～47.4%[11]。本研究表明，2009和2010年磷肥滴灌追施處理的棉花產(chǎn)量比磷肥基施處理分別增加4%和3%，而2011年磷肥滴灌追施處理的產(chǎn)量比磷肥基施處理增加6%，2011年磷肥滴灌追施的棉花增產(chǎn)率高于2009和2010年，而2009和2010年磷肥滴灌追施為磷肥50%基施和50%滴灌追施，2011年為磷肥65%基施和35%滴灌追施，表明磷肥滴灌追施時(shí)，65%基施和35%滴灌追施優(yōu)于50%基施和50%滴灌追施。隨水施肥能夠提高磷素利用率[12-13]，棉花對(duì)滴灌專用肥的磷素利用率達(dá)21.1%，而基施磷酸二銨的磷素利用率為16.9%[14]。滴施磷肥有利于增加馬鈴薯塊莖中的磷濃度，磷肥全部滴施，馬鈴薯塊莖中的含磷量顯著高于磷肥基施[13]，在大豆結(jié)莢期滴施磷酸二氫鉀能夠顯著增加大豆磷素積累量，提高磷素吸收利用率[15]。2009和2010年磷肥滴灌追施處理的磷肥利用率比磷肥基施處理均提高4個(gè)百分點(diǎn)，而2011年磷肥滴灌追施處理的磷肥利用率比磷肥基施處理提高5個(gè)百分點(diǎn)，2011年磷肥滴灌追施的利用率增加的百分點(diǎn)高于2009和2010年，這也可能與磷肥的基追比例有關(guān)。而2010年磷肥基施與磷肥滴灌追施處理的磷肥利用率分別小于2009年和2011年，這可能與2010年土壤速效磷含量較高有關(guān)。不施磷肥的土壤磷庫(kù)處于虧缺狀態(tài)，從培肥地力或維持地力考慮，種植棉花應(yīng)施用適量的磷肥。當(dāng)施用P2O5150 kg/hm2時(shí)，兩種施磷方式下磷素投入量大于作物移走量，土壤磷庫(kù)均處于盈余狀態(tài)，表明磷肥施用過量，這也是土壤有效磷增加的主要因素。

滴灌施肥是解決我國(guó)干旱、半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)水肥資源不足、利用率低下等問題的有效措施之一[16]。磷肥通常作基肥一次足量施入，大量的速效磷被土壤吸附和固定，影響作物對(duì)磷的吸收[17]。在棉花生產(chǎn)中往往盲目增加磷肥用量，尤其是高產(chǎn)棉區(qū)，不僅造成磷肥資源的浪費(fèi)，降低施肥的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也增大了土壤磷素的遷移性和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。將磷肥溶于水，通過滴灌連續(xù)施入，被土壤固定的磷量顯著減少，土壤溶液中的速效磷含量明顯增大[12,18]。在棉花蕾期和初花期滴灌追施磷肥，能夠增加局部土壤的磷素濃度，局部供應(yīng)可以促進(jìn)養(yǎng)分供應(yīng)區(qū)大量根系的增生，而側(cè)根的伸長(zhǎng)則主要發(fā)生在局部供應(yīng)養(yǎng)分的部分[19]，從而促進(jìn)了棉花的磷素吸收，提高了棉花產(chǎn)量和磷肥利用率。因此，滴灌施磷是減少磷肥用量、提高磷肥利用率的有效途徑。

4 結(jié)論

1) 施用磷肥能夠顯著增加棉花產(chǎn)量和生物量，其中磷肥滴灌追施的增產(chǎn)效果優(yōu)于磷肥全部基施。

2) 施用磷肥顯著提高了棉花的磷素含量和吸收量，其中磷肥滴灌追施的棉花磷素吸收量顯著大于磷肥全部基施。

3) 部分磷肥滴灌追施比磷肥全部基施大幅度提高了磷肥的利用率，減少了磷在土壤中的盈余。

參 考 文 獻(xiàn)：

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