优化施肥对滨海盐渍土棉花生长及土壤养分供应特性的影响

棉花是抗盐碱的先锋作物，植棉对于开发利用盐碱地具有重要意义[1-2]。但棉花的耐盐能力有限，盐害产生的营养失衡是棉花生长的主要限制因素之一[3]。盐碱地棉田的施肥，不仅要考虑土壤养分状况和棉花对矿质养分的吸收，还应考虑盐分对土壤供肥能力和对棉花吸收利用养分的影响，合理的N、P、K配比施肥是缓解盐害、改善盐渍土棉花营养状况的有效措施之一[2，4-5]。然而棉农往往通过增施肥料来满足棉花对养分的吸收，施肥的盲目性又会造成资源的浪费。有研究表明，N、K肥的利用率为30%～35%，而磷肥仅为10%～25%[6]。以N素为例，我国每年损失的N量相当于1 900万t尿素，部分地区因施肥不当已引起环境污染，出现地表富营养化等问题[7]。

有机肥作为提升土壤肥力的主要途径之一，越来越受重视[8]。施用有机肥能促进土壤团聚体的形成，有效增加土壤通气性，降低土壤容重并能抑制盐碱，进而促进根系发育[9-10]。有机肥含有充足的能源物质，利于微生物生长，活化土壤磷素，并能减少氮素损失[11-12]。陈兵林等[13]提出有机无机配施是棉花持续高产高效的重要栽培技术。然而前人以非盐碱地施用无机肥为主要研究对象，且关于盐碱地棉花施肥只是限于推荐施用有机肥，很少深入研究有机肥对盐碱棉田土壤供肥能力的影响[14-16]。滨海盐渍土中有机质含量低，施肥管理中重化肥轻有机肥，棉农施肥不当，会造成棉株“高、大、空”，植棉效益下降[4，17]，为此设计优化施肥+有机肥试验，通过结合土壤生物化学性质的变化和棉花养分吸收状况，研究施肥对棉花生长和土壤供肥能力的影响，以期为滨海盐渍土棉花合理施肥提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2014-2015年在东营市利津县毛坨村青岛农业大学科技示范园内进行，供试品种为鲁棉研28。供试土壤为滨海盐渍土，土壤理化状况：pH值8.35，盐分1.32 g/kg，有机质3.69 g/kg，全氮0.39 g/kg，碱解氮32.77 mg/kg，速效磷8.52 mg/kg，速效钾112.9 mg/kg。

1.2 试验设计

试验共设4个处理，分别为：不施肥(T0)、农民传统施肥(T1)、优化施肥(T2)、优化施肥+有机肥(T3)。优化施肥的需肥量是依据设定棉花皮棉目标产量为1 800 kg/hm2时的盐碱地植棉的养分需求，各处理施肥量见表1。供试肥料类型为尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O5 12%)、硫酸钾(K2O 50%)，有机肥为商品有机肥(有机质含量为30%，养分含量为4%)。2014年4月28日播种，2015年4月22日播种，小区面积67 m2，行距80 cm，株距30 cm，3次重复，随机区组排列。T1处理分别在蕾期和花期追施尿素，T2和T3处理分别于蕾期、花期追施氮肥和钾肥，其他按常规棉田进行管理。

1.3 测定项目与方法

土壤速效养分的测定：于苗期、蕾期、盛花期、盛铃期、吐絮期和收获期采集土样，钼蓝比色法测速效P；火焰光度计法测速效K；土壤

采用鲜土，CaCl2浸提，流动注射分析仪法测定。

土壤盐分及主要盐基离子的测定：取各时期土样，残渣质量烘干法测土壤盐分含量；Ca2+、Mg2+采用ICP-OES电感耦合等离子体发射光谱仪法测定；K+、Na+采用火焰光度计法测定；Cl-采用AgNO3滴定法测定；

采用BaSO4比浊法测定；

采用双指示剂中和法测定。

土壤微生物量C、N、P及酶活性的测定：采集盛花期和盛铃期鲜土，氯仿熏蒸-K2SO4浸提，TOC仪测定微生物量C；K2S2O8氧化-紫外分光比色法测微生物量N；K2S2O8氧化-钼蓝比色法测微生物量P；苯酚钠比色法测定土壤脲酶活性；磷酸苯二钠比色法测定土壤磷酸酶活性。

棉株N、P、K、Na的测定：采集成熟期棉株，粉碎、消化，凯氏定氮法测定植株N含量；钒钼黄比色法测P含量；火焰光度计法测K和Na含量。

棉花产量测定及肥料利用率的计算：收获期每小区随机选取一行，测单株成铃数及铃重，并将所有棉絮收集称重，计算衣分率；肥料农学利用率(kg/kg)=(施肥区籽棉产量-不施肥区籽棉产量)/施肥量；偏生产力(kg/kg)=施肥后籽棉产量/肥料投入量。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel和SPSS 19.0等软件进行数据处理及统计分析。

2 结果与分析

2.1 优化施肥对棉花产量及其构成因素的影响

由表2可知，施肥显著提高棉花的单株成铃数、铃重和衣分率，基本以T3处理最高，而T2和T1之间差异不显著。籽棉产量以T3处理最高，其次为T2处理，分别比T1处理高7.52%和2.23%。可见，减少肥料用量的优化施肥处理籽棉产量能达到甚至超过传统施肥方式，配合有机肥施用，效果更明显。

Note: Values of same column are significantly different at the 0.05 probability level.The same as Tab.3-7.

2.2 优化施肥对盐碱地土壤盐分和主要盐基离子的影响

2.2.1 优化施肥对盐碱地土壤盐分的影响由图1可知，各处理盐分随生育期推进呈现先降低后升高的趋势。盛花期之前，由于降雨淋溶和蒸发作用等，盐分波动变化，总体呈下降趋势，可能是这一段时期是雨季多发季节，降雨量大于蒸发量，一定程度上能达到洗盐效果。盛花期之后，随着降雨量减少，蒸发作用相对提高，盐分含量逐步升高。施肥各处理与T0之间盐分含量差异不明显，甚至高于T0处理。说明盐分主要受本地区的气候及海水的渗透影响，施肥对滨海盐渍土中的全盐量影响较小，而且还可能因为施入的化肥等增加了土壤盐分。

2.2.2 优化施肥对盐碱地土壤主要盐基离子的影响东营滨海盐渍土离子构成主要以Na+、Cl-为主 [18]。由表3能看出NaCl所占比达到50%以上，盐基离子含量大小顺序为

土壤总盐分差异不大(图1)，但施肥能有效降低土壤中Na+、Cl-含量，NaCl所占比分别减少2.29%，3.45%，6.15%，优化施肥处理K+、Ca2+等离子含量明显升高。其中以T3处理最为明显，

分别比T0处理提高25.6%，16.9%，22.6%和19.4%，且T3与T1处理之间差异显著。可能的原因是有机肥的加入，能有效促进土壤团聚体的形成，土壤孔隙度增加，在雨水充足的盛花期可以吸附离子，避免其被淋洗损失掉，而Na+等移动性较强，很容易随水流失；另一方面，花期追施肥料补充了一些离子，如

等。NaCl含量的下降一定程度上缓解了盐害对棉花养分吸收的抑制。

2.3 优化施肥对土壤微生物量和酶活性的影响

2.3.1 优化施肥对土壤微生物量的影响微生物量C、N、P含量是反映土壤微生物活性的重要指标。表4中可以看出，施肥能显著提高土壤微生物量，这可能是由于施肥加入了微生物生命活动所需要的物质，进而促进了微生物的生长。各施肥处理中以T3处理微生物量最高，显著高于T1和T2处理，微生物量C、N、P分别比T1处理高9.8%～10.4%，9.1%～15.0%，6.9%～9.1%。可能原因是有机肥是全量肥料，有充足的能源物质，而且能改善土壤物理结构，通气性较好更有利于微生物的生长。

2.3.2 优化施肥对土壤酶活性的影响脲酶活性的高低在一定程度上反映了土壤的供N水平，碱性磷酸酶活性可作为反映土壤磷素有效性水平的一项生物指标[19]。由表5可知，施肥处理脲酶和碱性磷酸酶活性基本上高于T0处理，以T3处理最高， T3处理脲酶和碱性磷酸酶活性分别比T1和T2处理高7.8%～17.0%和5.0%～13.3%。这说明施用有机肥能有效促进土壤N素和P素的转化，从而提高N、P的有效性。

2.4 优化施肥对土壤养分和棉花养分积累的影响

2.4.1 优化施肥对土壤养分的影响由图2可知，施肥可有效提高土壤速效养分含量。棉花生育前期土壤速效养分呈下降趋势，盛花期含量基本达到最低点，这主要是由于盛花期前后是棉花生长最旺盛的时期，从土壤中吸收较多的养分

含量总体表现为T1>T3>T2>T0，滨海盐渍土植棉，棉农往往通过增施N量以获得较高产量，相应的

流失风险也随之增强，合理施肥是减少

流失的一条有效途径。T3处理速效P和速效K含量总体处于较高水平，主要在于施入有机肥能有效提高土壤磷酸酶活性，活化土壤固定的P，且有机肥能促进土壤团聚体的形成，有效吸附更多的养分。

2.4.2 优化施肥对成熟期棉花养分积累的影响养分积累是作物获得高产的重要保证。由表6可以看出，棉花N、P、K积累量以T3处理最高，其次为T2处理。其中以P为例， T3、T2处理积累量分别比T1处理高11.7%和4.8%，减量施用P肥的情况下P素积累量反而高，这说明合理施肥能有效促进棉花对养分的吸收。棉花生育后期，土壤含盐量升高，Na+随之升高，当Na+含量过高时会抑制棉花对K+的吸收，而K素的吸收高峰是在盛花期，这容易造成棉花K缺乏，早衰加剧。T3和T2处理能有效促进棉花K+积累、减少Na+的摄入量，这可能和1/2 K肥后移的优化施肥模式能保证土壤后期充足的K素供应有关，进一步说明充足的养分供应是盐碱地棉花减缓盐害获得高产的关键。

2.5 施肥对肥料利用率的影响

由表7可以看出，N、P、K农学利用率和偏生产力皆以T3处理最高，其次为T2处理。与农民传统施肥相比，T3和T2处理N肥农学利用率分别提高1.34，0.68 kg/kg，P肥农学利用率分别提高4.30，2.64 kg/kg，K肥农学利用率分别提高2.45，1.21 kg/kg，说明有机肥的施用能显著提高N、P、K农学利用率和偏生产力。

3 讨论与结论

3.1 优化施肥与土壤供肥能力

东营滨海盐渍土离子构成主要以Na+、Cl-为主，是氯化物型[18]。土壤中过多的盐离子和高pH值，一方面促进N肥中氨的挥发或直接影响棉株对营养元素的吸收；另一方面也通过影响土壤的理化性状，间接影响棉株对肥料的吸收利用[16]。郭纯忠等[20]研究表明，每产100 kg籽棉需吸收纯N 5 kg，P2O5 1.8 kg，K2O 4 kg，N、P、K吸收比例为1∶0.36 ∶0.8。然而Na+含量过高时会影响棉花对K+、Ca2+等的吸收，而高Cl-则会抑制

的吸收[21-22]，棉花生育中后期，随着盐分逐渐升高，很容易造成棉花的营养失衡，早衰加剧。本试验在减少肥料用量的基础上，将N、K肥后移(优化施肥)，结果表明，优化施肥处理棉花N、P、K吸收更为合理，籽棉产量能达到甚至超过农民传统施肥处理，这与辛承松等[2]研究结果基本一致。进一步说明，花铃期补充适量的养分并保持合适的养分配比是棉花正常生长、减缓盐害的关键[22]。

3.2 有机肥对滨海盐渍土土壤生物化学性质的影响

土壤微生物和土壤酶活性对盐胁迫的反应极其敏感，随土壤盐碱化程度的加重而呈显著下降趋势，这是盐胁迫下抑制棉花生长的重要原因之一[23-24]。试验研究发现，优化施肥+有机肥处理的微生物量和酶活性明显高于其他处理，这与谷思玉等[25]的研究基本一致。可能的原因是有机肥的加入能有效促进土壤团聚体的形成，有利于保水保肥及促进棉花根系的发展，为微生物生长提供了充足的能源物质以及生存空间[9]；另一方面有机肥能有效降低土壤中Na+、Cl-含量，减轻了因NaCl引起的渗透胁迫和离子毒害，进而改善了土壤微生物的生存环境。脲酶活性的提高促进有机态N转化成矿化N，提高了N素的有效性，但有研究表明偏碱性环境中氨挥发严重，大大降低肥料利用率[16]。从试验结果来看，优化施肥+有机肥处理棉花N素积累以及N肥利用率明显高于传统施肥和优化施肥处理，这可能是由于有机肥改善了土壤结构，使其对矿化N的吸附能力增强，并促进根系对N的吸收[12]。施肥特别是加施有机肥能有效降低盐碱地土壤Na+、Cl-含量，提高

等的含量，这说明通过改变土壤中盐基离子的组成可能是缓解盐害的一条有效途径。

本试验结果表明，优化施肥及优化施肥+有机肥处理皆能提升滨海盐渍土土壤肥力及促进棉花对养分的吸收积累，有效减缓了盐害，从而促进棉花的正常生长，籽棉产量达到甚至超过传统施肥处理。因此，滨海盐渍土植棉推荐采用在减量施用化肥的条件下蕾期花期追施适量N、K肥的优化施肥模式，并配合施用一定量有机肥。

[1] 辛承松，董合忠，唐薇，等.棉花盐害与耐盐性的生理和分子机理研究进展[J].棉花学报， 2005，17(5)：309-313.

[2] 辛承松，董合忠，罗振，等.黄河三角洲盐渍土棉花施用氮、磷、钾肥的效应研究[J].作物学报，2010，36(10)：1698-1706.

[3] 代建龙，董合忠，段留生.棉花盐害的控制技术及其机理[J].棉花学报， 2010， 22(5)：486-494.

[4] 董合忠，辛承松，唐薇，等.山东东营滨海盐渍棉田盐分与养分的季节性变化及对棉花产量的影响[J].棉花学报， 2006， 18(6)：362-366.

[5] Chen W P， Hou Z A， Wu L S， et al. Effects of salinity and Nitrogen on cotton growth in arid environment[J]. Plant and Soil， 2010， 326(1/2)：61-73.

[6] 闫湘，金继运，何萍，等.提高肥料利用率技术研究进展[J].中国农业科学， 2008， 41(2)：450-459.

[7] 李庆逵，朱兆良，于天仁.中国农业持续发展中的肥料问题[M].南昌：江西科学技术出版社， 1998：3-5.

[8] 杨兴明，徐阳春，黄启为，等.有机(类)肥料与农业可持续发展和生态环境保护[J].土壤学报， 2008， 45(5)：925-932.

[9] Comis D. Cotton bests other spray on erosion control mulches[J]. Agricultural Research， 2009， 57(5)：22.

[10] Farooq A， Farooq J， Mahmood A， et al. An overview of Cotton leaf curl virus disease (CLCuD) a serious threat to cotton productivity[J]. Australian Journal of Crop Science， 2011， 5(13)：1823-1831.

[11] 刘耘华，卢响军，陈波浪，等.施用有机肥对棉田土壤磷素有效性及棉花产量的影响[J].新疆农业科学， 2013， 50(4)：667-673.

[12] 白玲，李俊华，褚贵新，等.有机无机肥配施对棉花养分吸收及氮素效率的影响[J].干旱地区农业研究， 2014(5)：143-148.

[13] 陈兵林，周治国.有机无机肥配施与棉花持续高产优质高效[J].中国棉花， 2004， 31(3)：2-5.

[14] Yang G Z， Tang H Y， Tong J， et al. Effect of fertilization frequency on cotton yield and biomass accumulation [J]. Field Crops Research， 2012， 125(1)：161-166.

[15] Sawan Z M. Cotton seed yield and its quality as affected by mineral fertilizers and plant growth retardants[J]. Agricultural Sciences， 2014， 5(3)：186-209.

[16] 辛承松，董合忠.滨海盐碱地棉花施肥的原理与技术[J].中国棉花， 2012， 39(2)：6-11.

[17] 刘庆花，崔德杰，李旭霖，等.滨海盐碱地棉花生产管理措施分析——以东营市为例[A]//山东省棉花学会第六次代表大会暨学术讨论会论文汇编[C].山东省棉花学会，2013：7.

[18] 张鹏锐，李旭霖，崔德杰，等.滨海重盐碱地不同土地利用方式的水盐特征[J].水土保持学报， 2015， 29(2)：117-121， 203.

[19] 乌兰图雅，红梅，赵建宁，等.肥料配施方式对棉花根际土壤酶活性和养分含量的影响[J].棉花学报， 2012， 24(3)：259-264.

[20] 郭纯忠，苗兴武.山东东营地区高肥水棉田管理要点[J].中国棉花， 2008， 35(12)：24.

[21] Yeo A. Molecular biology of salt tolerance in the context of whole-plant physiology[J]. Journal of Experimental Botany， 1998， 49(323)：915-929.

[22] 杜海岩，柳新伟，崔德杰，等.氮素营养对盐碱地棉花生长及生理特性的影响[J].华北农学报， 2015， 30(6)：195-200.

[23] 周玲玲，孟亚利，王友华，等.盐胁迫对棉田土壤微生物数量与酶活性的影响[J].水土保持学报， 2010， 24(2)：241-246.

[24] 李凤霞，王学琴，郭永忠，等.宁夏引黄灌区不同盐化程度土壤酶活性及微生物多样性研究[J].水土保持研究， 2013， 20(1)：61-65.

[25] 谷思玉，汪睿，耿泽铭，等.生物有机肥对盐渍土酶活性和腐殖质组分的影响[J].水土保持学报， 2014， 28(1)：147-151.