徐 茵， 漆棟良,2，朱建強(qiáng)，蔣舜堯

(1.長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025；2.農(nóng)業(yè)部面源污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

0 引 言

農(nóng)田氮素流失是造成農(nóng)業(yè)面源污染的重要原因之一，尤其當(dāng)田間肥料施用過多、殘留的化肥等隨排水進(jìn)入周邊承接水體，不但會(huì)造成環(huán)境污染問題也會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)資源的巨大浪費(fèi)[1,2]。采用控制排水和源頭減量施肥可有效減輕這種污染，減少農(nóng)業(yè)資源的浪費(fèi)。

大量研究結(jié)果表明，控制排水可以減少農(nóng)田排水量，從而影響土壤氮素遷移并減少氮素流失量[3-6]。控制排水條件下土壤氮素變化規(guī)律是控制排水效應(yīng)的重要表現(xiàn)之一，近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。尹娟等[7]研究了銀南灌區(qū)控制排水稻田中氮素隨土壤水下滲、運(yùn)移的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)銨態(tài)氮的下移深度與排水量多少呈正相關(guān)關(guān)系。瞿思堯[8]、楊琳[9]、袁念念等[10]研究了不同排水模式對(duì)土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮變化的影響，發(fā)現(xiàn)控制排水在旱地能起到保肥和減少施肥的作用。Wesstrom[2]研究了采用暗管排水，控制不同排水水位對(duì)土壤氮素殘留的影響，表明提高控制排水水位有利于減少無(wú)機(jī)氮的流失量，從而使無(wú)機(jī)氮含量增加。而且，土壤氮素的時(shí)空分布與灌排水量、肥料品種、施肥量及施肥等方式密切相關(guān)[11-13]。

根據(jù)“國(guó)家化肥減量增效科技創(chuàng)新聯(lián)盟”章程， 2020 年要實(shí)現(xiàn)全國(guó)主要農(nóng)作物的化肥施用量的零增長(zhǎng)并逐步降低[14]。近年來(lái)，主要農(nóng)作物的化肥減量增效成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)[15,16]。但是關(guān)于控制排水條件下減量施肥對(duì)旱地土壤氮素變化規(guī)律和產(chǎn)量影響方面的研究尚未見報(bào)道。

因此，本文探討地表控制排水與減量施氮結(jié)合下棉田土壤無(wú)機(jī)氮變化和棉花產(chǎn)量的規(guī)律，以期為通過控制排水和氮肥運(yùn)籌實(shí)現(xiàn)旱地土壤保肥及增效提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2018年5月至11月在華中農(nóng)高區(qū)長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)業(yè)科技園進(jìn)行，該區(qū)位置東經(jīng)111°15′～114°05′，北緯29°26′～31°37′，屬于東部季風(fēng)農(nóng)業(yè)氣候大區(qū)、北亞熱帶農(nóng)業(yè)氣候帶、長(zhǎng)江中下游農(nóng)業(yè)氣候區(qū)，年平均氣溫為16.5 ℃，≥10℃積溫 5 094.9～5 204.3 ℃·d，年均降水量 1 095 mm，年均日照時(shí)數(shù) 1 718 h。前茬是小麥，土壤類型為棕壤土，播種前0～40 cm 土層pH 值為7.1，總氮1.253 g/kg、全磷0.48g/kg、全鉀22.23 g/kg、速效磷12.21 mg/kg、硝態(tài)氮4.87 mg/kg、銨態(tài)氮9.28 mg/kg、堿解氮63.4 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用2因素完全組合設(shè)計(jì)，設(shè)常規(guī)施氮為280 kg/hm2(當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施氮量，N1)，在常規(guī)施氮水平的基礎(chǔ)上減氮10%、20%和30%，分別記作N0.9，N0.8和N0.7；控制排水模式設(shè)地表控制排水(FS)和非控制排水(FKS)。施氮方式為基施30%，并分別在花蕾期(30%)、花鈴期(30%)和蓋頂期(10%)追施，相應(yīng)的施肥時(shí)間分別為5月8日、7月4日、7月29日和8月16日。各處理重復(fù)3 次，磷、鉀、硼肥用量相同，分別為P2O590 kg/hm2、K2O 180 kg/hm2、持力硼(含B 14.3%)3 kg/hm2。磷肥為過磷酸鈣(含 P2O512%)，鉀肥為氯化鉀(含K2O 60%)，磷、鉀、硼肥全部基施。施肥方法：基肥混勻條施后播種棉花，追肥穴施，在棉花種植行的兩側(cè)交替進(jìn)行。小區(qū)面積為24 m2(4 m×6 m)。棉花采用機(jī)械直播的方式，于5月10播種，11月19日收獲，行距100 cm，株距40 cm。

排水處理如下：在FKS地塊，田間排水溝處于自然排水狀；在KS地塊，通過排水溝出口處的小閘門將降雨形成的地表徑流攔蓄在試驗(yàn)田塊中，對(duì)田間水深和歷時(shí)進(jìn)行控制，使降雨期間地表控制排水水深不超過 5 cm[17]。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

產(chǎn)量及構(gòu)成：每個(gè)小區(qū)標(biāo)記長(zhǎng)勢(shì)均勻且連續(xù)的棉花 l0 株，記錄成鈴數(shù)，收花并稱重，計(jì)算鈴重和衣分；分小區(qū)收花計(jì)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel2013軟件繪圖，SPSS12.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析與多重比較，方差分析用Two-way ANOVA，多重比較用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 控制排水和減氮對(duì)土壤含量的影響

2.2 控制排水和減氮對(duì)土壤含量的影響

圖1 各處理0～80 cm土層含量變化Fig.1 Changes of nitrate content in the 0～80 cm soil depths as affected by the different treatments

圖2 各處理0～80 cm土層含量變化Fig.2 Changes of ammonia content in the 0～80 cm soil depths as affected by the different treatments

2.3 控制排水和減氮對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

由表1可知，KS條件下各施氮處理的棉鈴數(shù)均要高于FKS的對(duì)應(yīng)值，且差異在N0.9、N0.8和N0.7下達(dá)到顯著水平。FKS條件下施氮水平為N0.7時(shí)，單鈴重均顯著小于其他處理(P<0.05)。施氮水平為N0.9和N0.8時(shí)，KS下的衣分顯著高于FKS(P<0.05)。與N1相比，F(xiàn)KS下N0.9、N0.8和N0.7的籽棉產(chǎn)量分別減少9.23%、13.16%和18.60%；而KS條件下相應(yīng)值分別為4.96%、7.02%和12.98%。與N1相比，在FKS下所有減氮處理均使籽棉產(chǎn)量顯著減少，而KS下只有N0.7使籽棉產(chǎn)量顯著減少。說(shuō)明采用控制排水模式，氮肥投入降低減氮10%～20%可維持籽棉產(chǎn)量。

表1 不同處理對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響Tab.1 Effect of the different treatments on cotton yield and its components

注：同列數(shù)字后不同字母表示差異性達(dá)0.05顯著水平。

3 討 論

4 結(jié) 論