邱 悅， 楊曉燕， 李天勝， 李文瑞玉， 王唯舉， 王海江

(1.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832000；2.太爾(廣東)有限公司，廣東 肇慶 856105)

新疆是我國(guó)最大產(chǎn)棉區(qū)，2020年新疆棉花種植面積達(dá)到25 019.3 km，占全國(guó)種植面積的78.9%；產(chǎn)量占國(guó)內(nèi)總產(chǎn)量比重的87.3%。目前，新疆棉區(qū)實(shí)際生產(chǎn)中普遍存在過量施氮問題，增加農(nóng)民生產(chǎn)成本的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致氮肥利用率下降，氮肥殘留污染環(huán)境。因此，迫切需要找到一種環(huán)境友好的策略來減少氮肥的施用，提高肥料利用效率，降低對(duì)土壤環(huán)境的危害。

緩釋氮肥是一種肥效釋放期較長(zhǎng)、養(yǎng)分不易損失的新型化學(xué)肥料，施入土壤中可被微生物吸收和降解，增加養(yǎng)分有效性，使土壤養(yǎng)分釋放與植物需求相同步，不易對(duì)土壤環(huán)境造成危害。前人研究發(fā)現(xiàn)，施用緩釋氮肥可延遲氮肥的釋放時(shí)間，提高土壤持水能力、硝化作用和氮吸附，增加作物氮素回收率，還能減少NO和CH的排放、氨揮發(fā)以及氮素的淋溶損失，施用緩釋氮肥成為了節(jié)省肥料消耗的新趨勢(shì)，是環(huán)境友好的氮肥施用方法。已有研究發(fā)現(xiàn)，速效氮肥和緩釋氮肥的適宜組合可以克服單一肥料來源的缺點(diǎn)，使作物獲得更高產(chǎn)量，提高養(yǎng)分利用效率和土壤肥力。李玉浩等通過水稻盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，緩控釋氮肥與尿素配施可以促進(jìn)土壤中微生物繁殖，增加土壤中無機(jī)氮含量，從而提高氮肥利用率及水稻產(chǎn)量。緩釋氮肥與尿素配施還可以增加土壤脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性，提高土壤中銨硝態(tài)氮含量，降低作物生育后期的氮素淋溶及損失。與此同時(shí)，有研究發(fā)現(xiàn)，減氮20%的情況下將緩釋氮肥與尿素混合施用可獲得與常規(guī)施氮大致相同的產(chǎn)量和氮肥利用率；減氮15%將緩釋氮肥與速效氮肥3∶7配施可增加土壤全氮、速效氮含量，不會(huì)使水稻吸氮量減少，可以保證水稻的穩(wěn)產(chǎn)。

綜上所述，減氮配施緩釋氮肥對(duì)作物產(chǎn)量、氮肥利用率、土壤理化性質(zhì)及無機(jī)氮含量的研究已有報(bào)道，但針對(duì)新疆棉區(qū)，減氮配施緩釋氮肥對(duì)滴灌棉田土壤理化性質(zhì)、酶活性及氮素吸收利用的相關(guān)研究較少。因此，本研究以新疆棉花為研究對(duì)象，對(duì)比分析減氮、配施不同比例緩釋氮肥對(duì)土壤理化性質(zhì)、酶活性、氮肥利用率及棉花產(chǎn)量的影響，以期為新型緩釋氮肥的推廣應(yīng)用、棉花的合理施氮提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020年9—12月和2021年3—7月在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)站(44°59′08″N，86°82′21″E)進(jìn)行2年重復(fù)盆栽試驗(yàn)；供試棉花品種為“新陸早64號(hào)”；供試土壤取自于新疆石河子大學(xué)試驗(yàn)站連作棉田0—30 cm耕層土壤，土壤類型為灰漠土，質(zhì)地為壤土。耕層土壤pH為7.76，電導(dǎo)率() 205 μS/cm，有機(jī)質(zhì)、全氮含量分別為14.73，0.73 g/kg，速效磷、速效鉀、堿解氮含量分別為17.00，246.83，36.75 mg/kg。供試肥料為普通尿素(含N 46%)、重過磷酸鈣(含PO46%)、硫酸鉀(含KO 50%)、緩釋氮肥為液態(tài)脲甲醛緩釋氮肥(廣東太爾公司研制生產(chǎn))。試驗(yàn)在光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行，依據(jù)棉花生長(zhǎng)發(fā)育所需最適溫度、光特性，設(shè)定光照處理16 h，光照強(qiáng)度為13 000～15 000 lx、溫度30 ℃；暗處理8 h、溫度23 ℃。取22.5 kg風(fēng)干土壤(過2 mm篩)裝入塑料盆(直徑27.5 cm，高31 cm)中，選飽滿無破損的包衣棉花種子播種在土壤均勻混合的塑料盆中，播種量為每盆播種15粒，3片真葉時(shí)定苗，每盆留3株，裝土后土層高度約為26 cm，容重為1.46 g/cm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)根據(jù)施氮梯度和配施比例的不同，共設(shè)置8個(gè)處理，氮肥采用普通尿素(U)和緩釋氮肥(S)，T1為CK對(duì)照不施氮肥處理，T2為FP常規(guī)全施尿素，采用當(dāng)?shù)卮筇锸┘兊繛?00 kg/hm，T3處理按照總施氮量的80%施用尿素，20%施用液態(tài)脲甲醛緩釋氮肥，其他各處理見表1，每個(gè)處理6次重復(fù)，共48盆。本試驗(yàn)所有處理磷、鉀肥用量均相同，磷鉀肥與土混勻后裝入盆中，作為基肥在播種前一次性施入。氮肥施用方式與大田保持一致，其中普通尿素20%基施，其余按照棉花生育期需肥規(guī)律隨水施入；液態(tài)脲甲醛緩釋氮肥由于其緩釋期較長(zhǎng)，在全生育時(shí)期分3次施入，按照蕾期30%、初花期40%、盛花期30%隨水追施。棉花培養(yǎng)期間定期澆水，使土壤含水量保持在田間持水量的65%～80%，棉花出苗后15天采用滴灌方式進(jìn)行灌水以防止土壤板結(jié)。

表1 試驗(yàn)處理和施肥量

1.3 測(cè)定方法

土壤采樣時(shí)期分別在棉花苗期(出苗后30天)、蕾期(出苗后60天)、花期(出苗后90天)、鈴期(出苗后120天)、吐絮期(出苗后150天)用土鉆取0—20 cm土壤樣品作為供試土樣。本試驗(yàn)每個(gè)生育時(shí)期隨機(jī)挑選3盆進(jìn)行采樣，共3次重復(fù)。所取土壤分為2部分：一部分鮮土立即放入冰箱4 ℃保存，測(cè)定土壤酶活性及無機(jī)氮含量；另一部分晾干磨細(xì)后過篩，自然風(fēng)干常溫保存，用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)。

土壤理化性質(zhì)測(cè)定方法：土壤含水量采用105 ℃烘干法測(cè)定；土壤pH采用電位法(水∶土=2.5∶1)，用pH計(jì)(pB—10，Satorius AG，德國(guó))測(cè)定；土壤電導(dǎo)率()采用水土比按照5∶1混合，用電導(dǎo)率儀(DDSJ—308A，上海精密科學(xué)儀器公司)測(cè)定；土壤全氮采用半微量凱氏定氮法測(cè)定。

土壤酶活性測(cè)定方法：土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶活性分別采用苯酚—次氯酸鈉比色法、3，5—二硝基水楊酸比色法、高錳酸鉀滴定法和磷酸苯二鈉比色法測(cè)定。

土壤無機(jī)氮含量測(cè)定方法：土壤硝態(tài)氮含量和土壤銨態(tài)氮含量采用0.5 mol/L KCl浸提，采用連續(xù)流動(dòng)分析儀(Auto Analyzer—III，德國(guó))測(cè)定。

棉花產(chǎn)量測(cè)定方法：在棉花吐絮期每盆隨機(jī)選取1株，6次重復(fù)共計(jì)6株，計(jì)算棉花產(chǎn)量及構(gòu)成因子。

棉花植株氮素含量測(cè)定方法：在棉花吐絮期，每個(gè)處理選取代表性植株3株，105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘干至恒重，測(cè)定干物質(zhì)量后進(jìn)行粉碎，采用半微量凱氏定氮法測(cè)定植株氮素含量。氮肥利用率參照Moll等的計(jì)算方法。

氮肥利用率(NRE，%)=(施氮處理氮積累量-不施氮處理氮積累量)/施氮量×100%

1.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2015軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和Origin 2018軟件進(jìn)行制圖；使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行雙因素方差統(tǒng)計(jì)分析(two—way ANOVA)及相關(guān)性分析，采用Duncan法進(jìn)行差異顯著分析(<0.05)，主成分分析(PCA)在Origin 2018軟件中進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 減氮配施緩釋氮肥對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

由表2可知，減氮配施緩釋氮肥在不同生育期，各處理土壤含水量隨著生育時(shí)期的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，且在棉花出苗后60天達(dá)到最大，與不施氮肥T1相比，不同緩釋氮肥與尿素配施處理明顯增加了土壤含水量，且隨著緩釋氮肥配施比例的增加而增大。土壤全氮含量隨棉花生育時(shí)期的推進(jìn)呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，在棉花出苗后30天達(dá)到最大，棉花出苗后90天不減氮T3和T4處理的土壤全氮含量比常規(guī)全施尿素T2高7.41%～13.99%；減氮20%的T5、T6處理間無明顯差異，分別為1.03，1.09 g/kg；減氮40%條件下的T7、T8處理間差異不顯著。土壤pH、電導(dǎo)率隨著棉花生育時(shí)期變化趨勢(shì)不明顯，棉花各生育時(shí)期土壤pH隨緩釋氮肥配施比例的增加未呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性變化，但均以不施氮肥T1處理最高；各生育時(shí)期土壤電導(dǎo)率隨著施氮水平的增加而逐漸升高，同一施氮水平下，呈現(xiàn)出隨著緩釋氮肥配施比例的增加而逐漸降低的趨勢(shì)，其中不施氮肥T1處理的土壤電導(dǎo)率最小，不減氮(T2、T3、T4)處理及減氮20%(T5、T6)處理間無顯著差異；在棉花出苗后60～150天，不減氮(T2、T3、T4)處理及減氮20%(T5、T6)處理土壤電導(dǎo)率顯著高于減氮40%(T7、T8)處理。

表2 減氮配施緩釋氮肥對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

2.2 減氮配施緩釋氮肥對(duì)土壤酶活性的影響

由圖1可知，土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、過氧化氫酶活性、堿性磷酸酶活性在棉花各生育期均呈現(xiàn)先升高后降低的變化規(guī)律，土壤脲酶活性在棉花出苗后60天達(dá)到最大；土壤蔗糖酶活性、過氧化氫酶活性、堿性磷酸酶活性均在棉花出苗后120天達(dá)到最大。土壤酶活性均隨著施氮水平的升高而增加，不減氮(T2、T3、T4)處理下土壤酶活性顯著高于減氮20%(T5、T6)與減氮40%(T7、T8)處理；減氮20%處理顯著高于減氮40%處理。棉花出苗后60天土壤脲酶活性以不減氮下的T4處理為最高，達(dá)到0.78 mg/g，減氮20%的T5、T6處理間無明顯差異，分別為0.67，0.68 mg/g；減氮40%條件下的T7、T8處理間差異不顯著，同一施氮水平下，各生育期土壤脲酶活性均隨著緩釋氮肥比例的增加而增加。棉花出苗后120天土壤蔗糖酶活性和過氧化氫酶活性、堿性磷酸酶活性均以不減氮的T4處理為最高，分別為10.97 mg/g、4.47 mL/g和7.3 mg/g；減氮20%的T5、T6處理間無明顯差異；減氮40%條件下的T7、T8處理間差異不顯著。各生育時(shí)期對(duì)土壤蔗糖酶活性的提高幅度略有不同，總體上減氮配施緩釋氮肥對(duì)土壤過氧化氫酶活性、堿性磷酸酶活性的影響較小，不施氮肥T1處理的各土壤酶活性在棉花全生育期均處于較低水平。

2.3 減氮配施緩釋氮肥對(duì)土壤無機(jī)氮含量的影響

2.3.1 土壤硝態(tài)氮 由圖2可知，土壤硝態(tài)氮含量隨著棉花生育時(shí)期的推進(jìn)，各施肥處理總體上呈現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢(shì)。土壤硝態(tài)氮含量隨著施氮水平及尿素占比的升高而增加，表現(xiàn)為不減氮處理(T2、T3、T4)下土壤硝態(tài)氮含量顯著高于減氮20%(T5、T6)與減氮40%(T7、T8)處理；減氮20%處理土壤硝態(tài)氮含量顯著高于減氮40%處理。棉花出苗后30天，不減氮下T2和T3處理的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于T4處理(尿素占比60%)；減氮20%下T5處理(尿素占比60%)較T6處理(尿素占比40%)高4.87%；減氮40%的T8處理土壤硝態(tài)氮含量高于T7處理。棉花出苗后90天不減氮T4處理的土壤硝態(tài)氮含量達(dá)到最高，比T2和T3高出18.38%和2.07%；減氮20%條件下，T5、T6處理無明顯差異，分別為16.18，16.40 mg/kg；減氮40%條件下的T7、T8處理間差異不顯著。

2.3.2 土壤銨態(tài)氮 由圖3可知，各施氮處理的土壤銨態(tài)氮含量隨著棉花生育時(shí)期的推進(jìn)呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)。土壤銨態(tài)氮含量隨著施氮水平的升高而增加，施氮處理的土壤銨態(tài)氮含量均高于不施氮肥(T1)處理，各生育時(shí)期不減氮(T2、T3、T4)處理與減氮20%(T5、T6)處理下的土壤銨態(tài)氮含量無顯著差異，但均顯著高于減氮40%(T7、T8)處理。在同一施氮水平下，土壤銨態(tài)氮含量隨著緩釋氮肥配施比例的增加而增大，棉花出苗后90天的土壤銨態(tài)氮含量達(dá)到最大，其中以不減氮T4處理的土壤銨態(tài)氮含量最高，為3.73 mg/kg；減氮20%下T5與T6處理間無顯著差異，但配施緩釋氮肥比例較高的T6處理較T5處理高4.00%；減氮40%下T7與T8處理間土壤銨態(tài)氮含量無顯著差異。

2.4 減氮配施緩釋氮肥對(duì)氮肥利用率及棉花產(chǎn)量的影響

緩釋氮肥與尿素不同配施比例處理對(duì)氮肥利用率及棉花產(chǎn)量均有顯著影響，緩釋氮肥的施用明顯提高了氮肥利用率(圖4)及棉花產(chǎn)量(表3)。氮肥利用率隨著施氮量的減少而提高，不減氮的T3、T4處理與減氮20%處理無顯著差異，減氮20%(T5、T6)處理下的氮肥利用率達(dá)到最大，分別為62.09%和62.44%，顯著高于減氮40%(T7、T8)處理與常規(guī)全施尿素(T2)處理。減氮40%下T8(緩釋氮肥占比40%)處理的氮肥利用率較T7(緩釋氮肥占比20%)處理高7.84%，這可能是由于T7處理配施的緩釋氮肥比例較小導(dǎo)致。T3、T4處理及減氮20%(T5、T6)處理下的氮肥利用率均高于常規(guī)全施尿素(T2)處理，減氮配施緩釋氮肥可有效提高氮肥利用率。

緩釋氮肥對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有顯著影響，表現(xiàn)為不減氮T3、T4處理的皮棉產(chǎn)量、籽棉產(chǎn)量、衣分顯著高于減氮20%(T5、T6)處理，減氮20%下T5處理的皮棉、籽棉產(chǎn)量顯著高于減氮40%(T7、T8)處理，且不減氮T3、T4處理的皮棉產(chǎn)量、籽棉產(chǎn)量、衣分顯著高于常規(guī)全施尿素(T2)處理，配施緩釋氮肥比例較高的T4(緩釋氮肥占比40%)處理的棉花結(jié)鈴數(shù)、鈴重、籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量、衣分較T3(緩釋氮肥占比20%)處理高5.56%，3.18%，0.98%，5.31%，4.43%；減氮20%下T5與T6處理間無顯著差異，其中緩釋氮肥配施比例少的T5(緩釋氮肥占比20%)與不減氮下常規(guī)全施尿素T2處理間無顯著差異；減氮40%下T7處理與T8處理間無顯著差異，但T8(緩釋氮肥占比40%)處理的棉花結(jié)鈴數(shù)、鈴重、籽棉產(chǎn)量、皮棉產(chǎn)量較T7(緩釋氮肥占比20%)處理分別高6.67%，0.92%，1.71%，0.41%。

2.5 棉花產(chǎn)量構(gòu)成因子、氮肥利用率與土壤指標(biāo)的主成分分析

棉花產(chǎn)量構(gòu)成因子、氮肥利用率與土壤指標(biāo)的主成分分析(圖5)表明，第1主成分所解釋比例為77.1%，其中貢獻(xiàn)率較高的指標(biāo)是土壤硝態(tài)氮和土壤脲酶活性；第2主成分解釋比例為12.1%，貢獻(xiàn)較高的是土壤pH和棉花衣分，T3、T4、T5與T6處理具有較高得分。土壤理化性質(zhì)中土壤含水量、全氮含量及土壤酶活性、無機(jī)氮含量與氮肥利用率及棉花產(chǎn)量夾角很小、相關(guān)性強(qiáng)。各處理間不減氮(T2、T3、T4)處理與減氮20%(T5、T6)處理的土壤理化性質(zhì)、酶活性、無機(jī)氮含量、氮肥利用率及產(chǎn)量均較高，顯著高于減氮40%處理及不施氮T1處理，而土壤pH與棉花衣分較低；與不減氮(T2、T3、T4)處理相比，減氮20%(T5、T6)處理皮棉與籽棉產(chǎn)量較低，但氮肥利用率較高，土壤硝態(tài)氮含量相似，其中T2處理與T5處理棉花產(chǎn)量構(gòu)成因子及土壤指標(biāo)含量的投影點(diǎn)相近，沒有明顯差異。

注：同組數(shù)據(jù)圖柱上方不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)；土壤脲酶活性以24 h后1 g風(fēng)干土壤中NH3—N的質(zhì)量表示(mg/g)；土壤蔗糖酶活性以24 h后1 g風(fēng)干土生成葡萄糖的質(zhì)量表示(mg/g)；土壤過氧化氫酶活性以20min后1 g風(fēng)干土壤消耗的0.1 mol/L KMnO4的體積數(shù)表示(mL/g)；土壤酸性磷酸酶活性以24 h后1 g風(fēng)干土中酚的質(zhì)量表示(mg/g)。

圖2 減氮配施緩釋氮肥對(duì)土壤硝態(tài)氮含量的影響

圖3 減氮配施緩釋氮肥對(duì)土壤銨態(tài)氮含量的影響

3 討 論

土壤酶活性可反映土壤中微生物運(yùn)動(dòng)活性以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化情況，可以作為衡量土壤養(yǎng)分狀況和生產(chǎn)力的指標(biāo)，氮肥施入土壤中可通過改變土壤酶活性來影響土壤氮的保持能力和氮肥利用率。土壤脲酶活性在一定程度上反映了土壤的供氮能力，本研究表明，在棉花各生育時(shí)期不減氮配施緩釋氮肥處理土壤脲酶活性較高，其原因可能是緩釋氮肥的配施能夠使氮素持續(xù)供應(yīng)，增加了土壤中根系分泌物質(zhì)的數(shù)量，提高了土壤微生物的活性，對(duì)土壤脲酶合成起到間接的促進(jìn)作用，從而增加了土壤脲酶活性。也有研究發(fā)現(xiàn)，NH揮發(fā)是氮肥在脲酶作用下水解的產(chǎn)物，NH揮發(fā)的可能性隨著脲酶活性的增高而增大，因而，抑制脲酶活性是提高氮素利用率的一種途徑。

圖4 減氮配施緩釋氮肥對(duì)棉花氮肥利用率的影響

表3 減氮配施緩釋氮肥對(duì)滴灌棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

注：SWC、pH、EC、TN、SUA、SIA、SCA、APEA、SNN、SAN、NUE、BBP、BW、LY、SCY、LP分別為土壤含水量、土壤pH、土壤電導(dǎo)率、土壤全氮、土壤脲酶活性、土壤蔗糖酶活性、土壤過氧化氫酶活性、土壤堿性磷酸酶活性、土壤硝態(tài)氮含量、土壤銨態(tài)氮含量、氮肥利用率、單株結(jié)鈴數(shù)、單鈴重、單株皮棉產(chǎn)量、單株籽棉產(chǎn)量、衣分。

本研究中，減氮20%配施緩釋氮肥的處理中，T5與T6處理土壤脲酶活性顯著低于不減氮處理(T2、T3、T4)，較T4處理分別減少了19.50%和15.84%，說明減氮20%配施緩釋氮肥抑制了脲酶活性的增加，能夠間接減少氮素的損失及NH揮發(fā)，這與前人研究結(jié)果一致。本研究中配施緩釋氮肥對(duì)土壤蔗糖酶活性、過氧化氫酶活性、堿性磷酸酶活性均有促進(jìn)作用，不減氮配施40%緩釋氮肥(T4)處理的土壤蔗糖酶活性、過氧化氫酶活性和堿性磷酸酶活性均達(dá)到最高，較常規(guī)全施尿素(T2)分別提高了32.24%，2.71%和2.72%，減氮20%處理的各生育時(shí)期土壤蔗糖酶活性、過氧化氫酶活性和堿性磷酸酶活性與常規(guī)全施尿素(T2)無顯著差異，說明緩釋氮肥與尿素配施能夠增加土壤蔗糖酶活性、過氧化氫酶活性和堿性磷酸酶活性，這與前人研究結(jié)果相似，原因可能是緩釋氮肥具有很高的生物活性以及促生長(zhǎng)作用，施入土壤中刺激了土壤蔗糖酶、過氧化氫酶與堿性磷酸酶參與氮素轉(zhuǎn)換，使土壤中持續(xù)存在的氮素供應(yīng)與作物需肥相同步，促進(jìn)了棉花根系生長(zhǎng)和土壤氮素的有效性，提供了充足的氮源供土壤微生物生長(zhǎng)，使土壤微生物繁殖力與養(yǎng)分供應(yīng)力增強(qiáng)的同時(shí)，增加了土壤酶活性。

土壤無機(jī)氮含量的高低在一定程度上可以反映土壤氮素養(yǎng)分的供給狀況，有研究表明，緩釋肥料能夠顯著降低氮損失，其結(jié)構(gòu)中的殘余氮被儲(chǔ)存在土壤中供作物使用，相比于尿素，緩釋氮肥的施用不僅能增加土壤NH—N含量及動(dòng)物的食物資源，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，還可以通過提高氮素吸收效率，使土壤氮素釋放與植物需求同步，降低農(nóng)田NO、NO排放量，減少NH揮發(fā)以及氮的淋溶損失，從而提高作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。本研究中，相較于常規(guī)全施尿素(T2)處理，不減氮及減氮20%施氮水平下緩釋氮肥與尿素配施處理在棉花全生育期內(nèi)能夠使土壤硝銨態(tài)氮持續(xù)供應(yīng)，顯著增加了土壤含水量和全氮含量，其中不減氮條件下T4處理的硝銨態(tài)氮含量顯著高于常規(guī)全施尿素(T2)處理，在棉花出苗后120天較常規(guī)全施尿素(T2)提高2.99%和13.07%，說明緩釋氮肥的施用可以提高氮肥利用率，長(zhǎng)期保持土壤中硝銨態(tài)氮離子的數(shù)量和活性，可以為棉花生長(zhǎng)提供充足的氮素，有利于土壤無機(jī)氮的供應(yīng)，這與前人研究結(jié)果一致，這主要是施用緩釋氮肥可以改善土壤結(jié)構(gòu)和化學(xué)環(huán)境，通過持續(xù)的根團(tuán)濕潤(rùn)延長(zhǎng)氮素的存在，從而提高棉花氮素效率；其次，也可能與土壤微生物的固氮作用有關(guān)，還有待進(jìn)一步研究。而已有研究表明，NH揮發(fā)造成的氮素?fù)p失會(huì)隨著施氮量的增加而增加，將施氮量降低10%～30%可有效減少NH揮發(fā)損失；減氮配施緩釋氮肥可減少NH揮發(fā)，維持表土中無機(jī)氮持續(xù)供應(yīng)和最佳氮素利用率；本研究發(fā)現(xiàn)，減氮20%配施緩釋氮肥處理(T5、T6)的土壤硝銨態(tài)氮含量在棉花生育后期高于不減氮常規(guī)全施尿素(T2)處理和減氮40%(T7、T8)處理，對(duì)土壤無機(jī)氮的供應(yīng)有促進(jìn)作用，能間接減少氮素的淋溶損失。

氮肥運(yùn)籌是影響棉花產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，而不同的氮肥類型和用量能夠顯著改變土壤環(huán)境，這可能是影響棉花產(chǎn)量及氮肥利用率的重要原因之一。有研究發(fā)現(xiàn)，氮肥減量10%與緩控肥配施能夠顯著提高玉米產(chǎn)量及氮肥農(nóng)學(xué)效率；胡迎春等研究發(fā)現(xiàn)，氮肥減量20%下緩釋肥與尿素配施能夠顯著提高春玉米產(chǎn)量與氮肥利用率，這與本研究在棉花上的結(jié)果一致，本研究發(fā)現(xiàn)，減氮20%配施緩釋氮肥(T5、T6)處理的氮肥利用率達(dá)到最高，皮棉、籽棉產(chǎn)量與不減氮常規(guī)全施尿素(T2)處理差異不顯著，說明減氮20%配施緩釋氮肥可以通過調(diào)控土壤供氮能力的動(dòng)態(tài)變化與作物氮素需求間的協(xié)調(diào)平衡，最終提高氮肥利用率和棉花產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)氮素的減損增效。

土壤中微生物之間以及微生物與植物之間存在復(fù)雜的相互作用系統(tǒng)，在某些條件下，這些微生物可以激活土壤中的氮素養(yǎng)分，改變土壤酶活性及土壤結(jié)構(gòu)，從而影響作物產(chǎn)量，它們受到氮肥管理措施的顯著影響，因此，研究土壤酶活性、土壤理化性質(zhì)、肥料利用率及作物產(chǎn)量的相互關(guān)系對(duì)于探究作物高產(chǎn)以及肥料的高效應(yīng)用至關(guān)重要。本研究結(jié)果表明，棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素與氮肥利用率、土壤全氮含量、含水量、酶活性、無機(jī)氮含量之間均具有顯著正相關(guān)關(guān)系，不減氮(T3、T4)處理及減氮20%(T5、T6)處理在主成分分析中得分較高，表明棉花的高產(chǎn)與土壤的酶活性及供氮能力息息相關(guān)，但本研究尚未涉及到緩釋氮肥對(duì)土壤微生物群落的影響機(jī)制，需要進(jìn)一步研究，且緩釋氮肥在棉花上的應(yīng)用效果還有待多年的田間試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

4 結(jié) 論

(1)減氮20%配施緩釋氮肥(T5、T6)處理的土壤全氮、含水量、脲酶活性、蔗糖酶活性、過氧化氫酶活性、堿性磷酸酶活性、無機(jī)氮含量及產(chǎn)量與常規(guī)全施尿素(T2)處理間無顯著差異(<0.05)，能夠確保棉花全生育期的氮素供給。此外，T5、T6處理棉花生育后期的土壤脲酶活性和硝態(tài)氮含量顯著低于不減氮(T3、T4)處理(<0.05)，抑制了脲酶活性及硝態(tài)氮含量的增加，能夠間接減少氮素的損失，避免氮素的大量浪費(fèi)。

(2)減氮20%配施緩釋氮肥(T5、T6)處理的氮肥利用率最高，棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素與不減氮下常規(guī)全施尿素(T2)處理差異不顯著，可實(shí)現(xiàn)棉花的減氮不減產(chǎn)。

(3)主成分分析表明，處理間效果主要受土壤銨硝態(tài)氮、土壤酶活性、氮肥利用率及產(chǎn)量的影響，土壤銨硝態(tài)氮與氮肥利用率、籽棉產(chǎn)量顯著相關(guān)，即作物可利用性氮素的持續(xù)供應(yīng)有利于氮素的吸收和氮肥利用率、產(chǎn)量的提高。