徐 茵， 漆棟良,2，朱建強，蔣舜堯

(1.長江大學農(nóng)學院，湖北 荊州 434025；2.農(nóng)業(yè)部面源污染控制重點實驗室，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，尤其當田間肥料施用過多、殘留的化肥等隨排水進入周邊承接水體，不但會造成環(huán)境污染問題也會導致農(nóng)業(yè)資源的巨大浪費[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。

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)律是控制排水效應的重要表現(xiàn)之一，近年來受到國內(nèi)外學者的廣泛關注。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關系。瞿思堯[8]、楊琳[9]、袁念念等[10]研究了不同排水模式對土壤硝態(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機氮的流失量，從而使無機氮含量增加。而且，土壤氮素的時空分布與灌排水量、肥料品種、施肥量及施肥等方式密切相關[11-13]。

根據(jù)“國家化肥減量增效科技創(chuàng)新聯(lián)盟”章程， 2020 年要實現(xiàn)全國主要農(nóng)作物的化肥施用量的零增長并逐步降低[14]。近年來，主要農(nóng)作物的化肥減量增效成為國內(nèi)外學者研究的熱點[15,16]。但是關于控制排水條件下減量施肥對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)合下棉田土壤無機氮變化和棉花產(chǎn)量的規(guī)律，以期為通過控制排水和氮肥運籌實現(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 試驗區(qū)概況

試驗于2018年5月至11月在華中農(nóng)高區(qū)長江大學農(nóng)業(yè)科技園進行，該區(qū)位置東經(jīng)111°15′～114°05′，北緯29°26′～31°37′，屬于東部季風農(nóng)業(yè)氣候大區(qū)、北亞熱帶農(nóng)業(yè)氣候帶、長江中下游農(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 試驗設計

試驗采用2因素完全組合設計，設常規(guī)施氮為280 kg/hm2(當?shù)剞r(nóng)民習慣施氮量，N1)，在常規(guī)施氮水平的基礎上減氮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，相應的施肥時間分別為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)交替進行。小區(qū)面積為24 m2(4 m×6 m)。棉花采用機械直播的方式，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田塊中，對田間水深和歷時進行控制，使降雨期間地表控制排水水深不超過 5 cm[17]。

1.3 測定項目及方法

產(chǎn)量及構(gòu)成：每個小區(qū)標記長勢均勻且連續(xù)的棉花 l0 株，記錄成鈴數(shù)，收花并稱重，計算鈴重和衣分；分小區(qū)收花計產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel2013軟件繪圖，SPSS12.0統(tǒng)計分析軟件進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 控制排水和減氮對土壤含量的影響

2.2 控制排水和減氮對土壤含量的影響

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的對應值，且差異在N0.9、N0.8和N0.7下達到顯著水平。FKS條件下施氮水平為N0.7時，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，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0.05顯著水平。

3 討 論

4 結(jié) 論