控制排水下减量施氮对土壤无机氮含量变化和棉花产量的影响

徐 茵， 漆栋良,2，朱建强，蒋舜尧

(1.长江大学农学院，湖北 荆州 434025；2.农业部面源污染控制重点实验室，北京 100081)

0 引 言

农田氮素流失是造成农业面源污染的重要原因之一，尤其当田间肥料施用过多、残留的化肥等随排水进入周边承接水体，不但会造成环境污染问题也会导致农业资源的巨大浪费[1,2]。采用控制排水和源头减量施肥可有效减轻这种污染，减少农业资源的浪费。

大量研究结果表明，控制排水可以减少农田排水量，从而影响土壤氮素迁移并减少氮素流失量[3-6]。控制排水条件下土壤氮素变化规律是控制排水效应的重要表现之一，近年来受到国内外学者的广泛关注。尹娟等[7]研究了银南灌区控制排水稻田中氮素随土壤水下渗、运移的规律，发现铵态氮的下移深度与排水量多少呈正相关关系。瞿思尧[8]、杨琳[9]、袁念念等[10]研究了不同排水模式对土壤硝态氮和铵态氮变化的影响，发现控制排水在旱地能起到保肥和减少施肥的作用。Wesstrom[2]研究了采用暗管排水，控制不同排水水位对土壤氮素残留的影响，表明提高控制排水水位有利于减少无机氮的流失量，从而使无机氮含量增加。而且，土壤氮素的时空分布与灌排水量、肥料品种、施肥量及施肥等方式密切相关[11-13]。

根据“国家化肥减量增效科技创新联盟”章程， 2020 年要实现全国主要农作物的化肥施用量的零增长并逐步降低[14]。近年来，主要农作物的化肥减量增效成为国内外学者研究的热点[15,16]。但是关于控制排水条件下减量施肥对旱地土壤氮素变化规律和产量影响方面的研究尚未见报道。

因此，本文探讨地表控制排水与减量施氮结合下棉田土壤无机氮变化和棉花产量的规律，以期为通过控制排水和氮肥运筹实现旱地土壤保肥及增效提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2018年5月至11月在华中农高区长江大学农业科技园进行，该区位置东经111°15′～114°05′，北纬29°26′～31°37′，属于东部季风农业气候大区、北亚热带农业气候带、长江中下游农业气候区，年平均气温为16.5 ℃，≥10℃积温 5 094.9～5 204.3 ℃·d，年均降水量 1 095 mm，年均日照时数 1 718 h。前茬是小麦，土壤类型为棕壤土，播种前0～40 cm 土层pH 值为7.1，总氮1.253 g/kg、全磷0.48g/kg、全钾22.23 g/kg、速效磷12.21 mg/kg、硝态氮4.87 mg/kg、铵态氮9.28 mg/kg、碱解氮63.4 mg/kg。

1.2 试验设计

试验采用2因素完全组合设计，设常规施氮为280 kg/hm2(当地农民习惯施氮量，N1)，在常规施氮水平的基础上减氮10%、20%和30%，分别记作N0.9，N0.8和N0.7；控制排水模式设地表控制排水(FS)和非控制排水(FKS)。施氮方式为基施30%，并分别在花蕾期(30%)、花铃期(30%)和盖顶期(10%)追施，相应的施肥时间分别为5月8日、7月4日、7月29日和8月16日。各处理重复3 次，磷、钾、硼肥用量相同，分别为P2O590 kg/hm2、K2O 180 kg/hm2、持力硼(含B 14.3%)3 kg/hm2。磷肥为过磷酸钙(含 P2O512%)，钾肥为氯化钾(含K2O 60%)，磷、钾、硼肥全部基施。施肥方法：基肥混匀条施后播种棉花，追肥穴施，在棉花种植行的两侧交替进行。小区面积为24 m2(4 m×6 m)。棉花采用机械直播的方式，于5月10播种，11月19日收获，行距100 cm，株距40 cm。

排水处理如下：在FKS地块，田间排水沟处于自然排水状；在KS地块，通过排水沟出口处的小闸门将降雨形成的地表径流拦蓄在试验田块中，对田间水深和历时进行控制，使降雨期间地表控制排水水深不超过 5 cm[17]。

1.3 测定项目及方法

产量及构成：每个小区标记长势均匀且连续的棉花 l0 株，记录成铃数，收花并称重，计算铃重和衣分；分小区收花计产。

1.4 数据处理

试验数据用Excel2013软件绘图，SPSS12.0统计分析软件进行方差分析与多重比较，方差分析用Two-way ANOVA，多重比较用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 控制排水和减氮对土壤含量的影响

2.2 控制排水和减氮对土壤含量的影响

图1 各处理0～80 cm土层含量变化Fig.1 Changes of nitrate content in the 0～80 cm soil depths as affected by the different treatments

图2 各处理0～80 cm土层含量变化Fig.2 Changes of ammonia content in the 0～80 cm soil depths as affected by the different treatments

2.3 控制排水和减氮对棉花产量及其构成的影响

由表1可知，KS条件下各施氮处理的棉铃数均要高于FKS的对应值，且差异在N0.9、N0.8和N0.7下达到显著水平。FKS条件下施氮水平为N0.7时，单铃重均显著小于其他处理(P<0.05)。施氮水平为N0.9和N0.8时，KS下的衣分显著高于FKS(P<0.05)。与N1相比，FKS下N0.9、N0.8和N0.7的籽棉产量分别减少9.23%、13.16%和18.60%；而KS条件下相应值分别为4.96%、7.02%和12.98%。与N1相比，在FKS下所有减氮处理均使籽棉产量显著减少，而KS下只有N0.7使籽棉产量显著减少。说明采用控制排水模式，氮肥投入降低减氮10%～20%可维持籽棉产量。

表1 不同处理对棉花产量及其构成的影响Tab.1 Effect of the different treatments on cotton yield and its components

注：同列数字后不同字母表示差异性达0.05显著水平。

3 讨 论

4 结 论