李 源，李青军，2，张 炎，2，哈丽哈什·依巴提，2，王爱莲

(1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，新疆乌鲁木齐，830091;2.农业部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室，新疆乌鲁木齐830091;3.阿瓦提县农业技术推广中心，新疆阿瓦提843200)

化肥为作物生长提供了必要的养分，而过量施用化肥可能导致土壤质量的下降并引起环境问题，不利于农业的可持续发展［1］。有机肥中含有的养分以及矿质元素对活化土壤中的酶、微生物以及养分具有重要作用［2-3］，但其存在养分含量有限且肥效时间较长等问题。近年来，许多学者研究认为［4-6］，化肥减量配施有机肥可以提高土壤中的有效养分含量，使作物能够充分吸收养分，提高肥料利用率，从而减少过量施用化肥对环境造成的污染。因此，在保证高产高效的同时，如何减少化肥的施用是目前新疆农业生产中急需解决的关键问题之一。有研究表明，有机肥能有效提高土壤中氮、磷、钾等养分元素含量以及微生物的数量［7］，同时改变土壤理化性质［8］。Bohme 等［9］研究发现，对比单施化肥，施用有机肥能显著增加土壤的养分含量。林瑞余等［10］研究表明，有机肥的配施可以增加土壤中酶活性，对养分有一定活化作用，能促进作物对养分的有效吸收。然而，单纯施用有机肥虽然有益于土壤的可持续利用，但对作物产量的提高效果较差。近年来，通过对玉米与小麦等进行肥料试验发现［11-15］，有机肥与化肥进行配施，可以提高作物对营养元素的吸收和运输，进而提高营养元素的有效性［15］。

新疆是中国最大的优质棉产地，在棉花的生产种植过程中施用氮肥以尿素为主，由于新疆干旱的气候特征不利于肥料的吸收，大量尿素随水流失，对经济和环境造成严重影响。本文研究了氮磷减量与液体有机肥配施对新疆滴灌棉田土壤养分的影响，旨在为滴灌棉田化肥减量配施有机肥筛选最佳的有机肥种类和配施比例。

1 材料和方法

1.1 试验概况

试验于2017年在新疆昌吉市华兴农场(44°13＇37″N，87°17＇36″E)进行，年降雨量 280 mm，年均无霜期170 d，年均≥10℃积温3 300℃。棉花供试品种为新陆早57号，1膜6行种植，行距配置10 cm+66 cm，株距10 cm，小区面积54 m2。4月18日播种，4月27日出苗，生育期灌溉10次，总灌水量280 m3。土壤类型为潮土，播前土壤养分状况见表1。

氨基酸有机肥由江阴市联业生物科技有限公司生产，黄腐酸有机肥为新疆新型肥料研究中心中试产品，沼液有机肥由新疆五丰生物科技有限公司生产。

1.2 试验设计

试验设11个处理，各处理重复3次，随机区组排列(表2)。各处理的氮肥用尿素(含N 46%)，分别在棉花蕾期、花期、铃期随水滴施2次，共施6次;磷肥用三料磷肥(含P2O546%)全部基施。各处理的黄腐酸(FA，有效成分10%)、氨基酸(AA，有效成分6%)和沼液(BS，有效成分6%)分别在棉花蕾期和花期随水滴施。

1.3 取样与测定方法

土样采集:分别于蕾期(6月20日)、花期(7月2日)、吐絮期(9月9日)在各试验小区按S型多点采集0～20、20～40 cm土层土壤混合样，带回实验室风干，拣去植物根系、动物残体和石块等杂物，研磨备用。

土壤pH值测定:称取5 g过2 mm筛的风干土样，加入25 g去除CO2的蒸馏水(pH=7.0)，搅拌20 min，静止沉淀后，用酸度计测试上清液的pH值，即为土壤的pH值。

土壤养分测定:有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法;速效氮采用碱解扩散法;速效磷采用pH值8.5的 0.5 mol·L-1NaHCO3法;速效钾采用NH4OAc浸提，火焰光度法。

1.4 数据处理

文中图表利用Microsoft Excel 2003制作，试验数据采用SPSS 21.0统计软件进行方差分析和多重比较 (LSD法)。

表1 0～40 cm土层土壤基本理化性质Table 1 The physical and chemical properties of 0～40 cm soil layer

2 结果与分析

2.1 氮、磷减量配施有机肥对土壤pH的影响

由表3可以看出，蕾期0～20 cm土层，氮、磷减量配施中量和高量黄腐酸、沼液有机肥4个处理(80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS)比NP处理显著降低了土壤pH值，但4个处理间无显著差异;20～40 cm土层80%NP+HAA和80%NP+HBS处理pH值显著高于80%NP+MFS，其他各处理间土壤pH值无显著差异。花期0～40 cm土层，总体上各处理间无显著差异。成熟期0～20 cm土层氮、磷减量配施中量和高量黄腐酸、沼液有机肥4个处理比NP处理显著降低了土壤pH值，但4个处理间无显著差异;20～40 cm土层各处理间土壤pH值与NP处理无显著差异。整个生育期0～40 cm土层80%NP处理土壤pH与NP处理无显著差异。

2.2 氮、磷减量配施有机肥对土壤有机质的影响

由表4可以看出，蕾期各处理间土壤有机质含量无显著差异。花期0～20 cm土层氮、磷减量配施中量和高量沼液有机肥2个处理(80%NP+MBS、80%NP+HBS)对土壤有机质含量的提升显著高于NP及其它各处理，比NP分别提高了17.75%、20.01%，且两者间差异不显著，其它各处理间无显著差异;20～40 cm土层各处理间无显著差异。成熟期0～20 cm土层氮、磷减量配施中量和高量沼液2个处理(80%NP+MBS、80%NP+HBS)对土壤有机质含量的提升显著高于NP及其它各处理，分别比NP提高了19.1%、20.03%，两者间差异不显著，且其它各处理间无显著差异;20～40 cm土层各处理间无显著差异。整个生育期0～40 cm土层80%NP处理土壤有机质含量与NP处理间无显著差异。

2.3 氮、磷减量配施有机肥对土壤速效氮的影响

由表5可以看出，蕾期0～20 cm土层氮、磷减量配施中量和高量氨基酸、黄腐酸、沼液6个处理(80%NP+MAA、80%NP+HAA、80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS)对土壤速效氮含量的提升显著高于NP处理，且配施高量有机肥处理显著高于中量有机肥处理，配施低量有机肥处理显著低于NP处理;20～40 cm土层各处理间无显著差异。花期和成熟期0～40 cm土层内土壤速效氮含量各处理间总体无显著差异。整个生育期0～20 cm土层80%NP处理土壤速效氮含量显著小于NP处理。

表2 试验肥料配置表Table 2 Fertilizer configuration table

2.4 氮、磷减量配施有机肥对土壤速效磷的影响

由表6可以看出，蕾期0～40 cm土层氮、磷减量配施中量和高量氨基酸、黄腐酸、沼液6个处理(80%NP+MAA、80%NP+HAA、80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS)对土壤速效磷含量的提升显著高于NP处理，且配施高量有机肥处理显著高于中量有机肥处理，配施低量有机肥与NP处理间无显著差异。花期0～40 cm土层氮、磷减量配施高量氨基酸、黄腐酸、沼液处理(80%NP+HFA、80%NP+HBS、80%NP+HBS)对土壤速效磷含量的提升显著高于NP处理，且配施高量有机肥处理显著高于中量有机肥。成熟期0～40 cm各处理间无显著差异。

2.5 氮、磷减量配施有机肥对土壤速效钾的影响

由表7可以看出，蕾期、花期0～40 cm土层各处理间土壤速效钾含量无显著差异。成熟期(0～20 cm土层)氮、磷减量配施中量、高量黄腐酸或沼液4个处理(80%NP+MFA、80%NP+HFA、80%NP+MBS、80%NP+HBS)土壤速效钾含量显著高于NP处理，但4个处理间无显著差异;20～40 cm土层不同处理间无显著差异。

表3 不同生育期各处理0～40 cm土层土壤pH值Table 3 The pH values in 0～40 cm soil layer at different growth stages

表4 不同生育期各处理0～40 cm土层土壤有机质含量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土层土壤速效氮含量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土层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土壤中的速效钾含量Table 7 Available K contents in 0～40 cm soil layer at different growth stages

3 讨论

本研究中，氮磷减量配施中量和高量黄腐酸、沼液有机肥对降低蕾期、成熟期0～20 cm土层土壤pH 值效果显著，这与李静［16］、徐大兵等［17］的研究结果相似。通过添加黄腐酸或沼液有机肥，增强了根区土壤的固氮作用，进而导致棉花根区的酸化，而根区较低的pH值有利于各种养分元素的溶解以及酶活性的增加，使得棉花根系更容易对养分进行吸收利用［18］。此外，配施中量与高量黄腐酸、沼液处理间并无显著差异，表明添加中量的黄腐酸或沼液同样能起到降低土壤pH值的效果。

蕾期各处理间土壤有机质含量无显著差异，主要原因在于蕾期滴灌追施有机肥的量较少(总量的一半)，土壤有机质变化不显著。花期追施有机肥与蕾期的效果进行了叠加，显著增加了有机质，这种效果一直持续到成熟期。花期、成熟期0～20 cm土层氮、磷减量配施中量和高量沼液处理对土壤有机质含量的提升效果显著，中量和高量沼液处理两者间无显著差异，这与邹原东［19］研究结果类似，说明氮、磷减量配施沼液能促进土壤有机质含量的升高。这是因为有机肥中本身含有大量的有机质和微生物，通过矿化作用和腐殖化增加了土壤有机质的含量。由于配施中量与高量沼液处理间有机质含量差异不显著，因此配施中量沼液即可达到增加土壤有机质含量的目的。20～40 cm土层各处理间无显著差异。整个生育期0～40 cm土层80%NP处理土壤有机质含量与NP处理无显著差异。

前人研究表明，有机肥施用显著促进了土壤氮素的积累［20-21］。在蕾期0～20 cm土层速效氮、速效磷含量在氮、磷减量配施中量和高量氨基酸、黄腐酸、沼液处理显著高于NP处理，且配施高量有机肥处理速效氮、速效磷含量显著高于中量有机肥。在花期0～40 cm土层内，速效氮含量各处理间总体无显著差异，这是因为蕾期滴灌追施氮肥较少，有机肥活化速效氮的效果显著。随着氮肥总量的增加，有机肥活化速效氮的效果被追施的氮肥所掩盖，造成花期和成熟期土壤速效氮差异不显著;速效磷含量在常规施肥减量配施高量氨基酸、黄腐酸、沼液处理下均显著高于NP处理，这是因为磷肥在播种前全部基施，磷被大量的固定到土壤中，而在蕾期和花期滴灌追施有机肥活化了土壤速效磷，且效果显著。速效钾在蕾期、花期0～40 cm土层各处理间无显著差异;成熟期氮磷减量配施中量和高量黄腐酸、沼液处理对提高0～20 cm土层土壤速效钾含量效果显著，这是因为土壤基础速效钾含量高，使得蕾期、花期各有机肥处理的活化效果不显著，随着棉花生长，各处理棉花对钾素吸收的不均衡造成了成熟期速效钾的差异，但不同有机肥配施处理间无显著差异。

综上所述，有机肥替代部分无机肥能保证在一定程度上提高土壤肥力，其中，氮、磷减量配施中量和高量沼液能够保持土壤肥力，提高土壤养分含量。但随着土层的加深，各处理养分含量均逐渐降低，说明随着土层的加深，有机肥的影响也随之减弱，这与孙福来的研究结果一致［22］。因此，在新疆滴灌棉田中选择施用氮、磷减量20%配施中量或高量沼液是活化土壤养分，从而提高棉花产量和肥料利用率的有效途径。

4 结论

1)0～20 cm土层，棉花蕾期时80%常规施肥配施中量和高量黄腐酸、沼液有机肥显著降低了土壤pH值;80%常规施肥配施高量氨基酸、黄腐酸、沼液对提高土壤速效氮、速效磷效果最好。花期时80%常规施肥配施中量和高量沼液能显著提高土壤有机质含量;80%常规施肥配施高量氨基酸、黄腐酸、沼液对提高土壤速效磷含量效果最好。成熟期时80%常规施肥配施中量和高量黄腐酸、沼液有机肥显著降低了土壤pH值，同时显著提高了土壤速效钾含量;氮磷减量配施中量和高量沼液处理显著提高土壤有机质含量。

2)20～40 cm土层，蕾期和花期时80%常规施肥配施高量氨基酸、黄腐酸、沼液对提高土壤速效磷含量效果最好。

综上，80%常规施肥配施高量沼液，既能活化土壤氮、磷、钾，又能稳定氮、磷、钾养分的供应，是新疆滴灌棉田提高土壤肥力和肥料利用率的有效途径。