孫繪健，姚青青，何忠盛，王東力，哈麗哈什·依巴提，張 炎

(1.巴州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，新疆庫(kù)爾勒 841000；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091； 3.農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】棉花是新疆重要經(jīng)濟(jì)作物，2019年新疆棉花種植面積254.05×104hm2，占全國(guó)的76.1%，總產(chǎn)達(dá) 500.2×104t，占全國(guó)總產(chǎn)量84.9%，棉花總產(chǎn)、單產(chǎn)、種植面積、商品調(diào)撥量連續(xù)25年位居全國(guó)第1[1]。肥料投入是提高作物產(chǎn)量的主要措施[2]。重施氮、磷肥，少施鉀肥、微肥和有機(jī)肥，使土壤中氮、磷、鉀比例失調(diào)[3-4]，肥料利用率低、土壤生產(chǎn)力與品質(zhì)下降[5-6]。保障作物產(chǎn)量且提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，減少肥料損失，提高肥料養(yǎng)分利用率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的負(fù)面環(huán)境影響，是實(shí)現(xiàn)新疆綠洲農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展必須解決的重要問題[7]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前國(guó)內(nèi)外推薦施肥方法可以歸結(jié)為兩大類[8-10]：一是以土壤測(cè)試為基礎(chǔ)的測(cè)土推薦施肥方法，如地力分級(jí)法、目標(biāo)產(chǎn)量等；二是以作物反應(yīng)為基礎(chǔ)的推薦施肥方法，如地上部營(yíng)養(yǎng)診斷法和肥料效應(yīng)函數(shù)法等。這類方法需要進(jìn)行土壤或植物取樣、實(shí)驗(yàn)室分析，不僅耗時(shí)費(fèi)力，投入大，且難以形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的推薦施肥，以分散的小農(nóng)戶為經(jīng)營(yíng)單位，地塊間地力存在一定差異，要實(shí)現(xiàn)一家一戶的推薦施肥相當(dāng)困難[11]?；诋a(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率建立的養(yǎng)分專家系統(tǒng)(nutrient expert system，NE)推薦施肥，其主要原理是基于改進(jìn)的SSNM(Site specific nutrient management)養(yǎng)分管理方法和QUEFTS(quantitative evaluation of the fertility of tropical soils)模型，結(jié)合4R原則，針對(duì)特定農(nóng)田和作物生長(zhǎng)環(huán)境而制作的施肥決策系統(tǒng)。養(yǎng)分專家系統(tǒng)以產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率為基礎(chǔ)，綜合考慮了產(chǎn)量反應(yīng)、農(nóng)學(xué)效率、相對(duì)產(chǎn)量和土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分供應(yīng)之間的聯(lián)系[12-14]。與傳統(tǒng)的測(cè)土施肥、植株?duì)I養(yǎng)診斷施肥等一系列測(cè)試技術(shù)和方法相比，該理論與技術(shù)具有時(shí)效性強(qiáng)、簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)、易于掌握、適用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，特別是在測(cè)土和植株診斷等條件不充分時(shí)該技術(shù)顯得尤為重要[15]。研究運(yùn)用養(yǎng)分專家系統(tǒng)對(duì)新疆巴州不同土壤肥力地塊進(jìn)行推薦施肥，研究在棉花應(yīng)用效果?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】新疆棉花種植中存在肥料用量較多和不合理施用帶來(lái)的肥料利用率低問題，目前有關(guān)養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥在小麥[16-17]、水稻[18]、玉米[19]馬鈴薯[20]、蘿卜[21]、大蔥[22]等多種作物進(jìn)行了研究和應(yīng)用，均有較好的增產(chǎn)增收效果，但在棉花上的應(yīng)用鮮有報(bào)道。研究分析養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥對(duì)棉花產(chǎn)量及肥料效率的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】分析施肥對(duì)棉花產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益、養(yǎng)分吸收積累及肥料利用效率的影響，對(duì)棉花養(yǎng)分專家系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證與評(píng)價(jià)，完善該專家推薦系統(tǒng)，為新疆棉花科學(xué)施肥提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2020年分別在新疆巴州庫(kù)爾勒市和什力克鄉(xiāng)柳林村(N85°83′52.28″E41°71′72.32″)和尉犁縣尉北地區(qū)4片區(qū)(N86°25′45.24″E41°54′85.92″)進(jìn)行，供試土壤庫(kù)爾勒市為沙壤土，尉犁縣為沙土。土壤基本養(yǎng)分性狀。表1

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置7個(gè)處理，分別是NE為養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦氮磷鉀肥用量；NE-N為在NE基礎(chǔ)上不施氮肥；NE-P為在NE基礎(chǔ)上不施磷肥；NE-K為在NE基礎(chǔ)上不施鉀肥；OPTS為當(dāng)?shù)剞r(nóng)技部門測(cè)土配方施肥；FP為習(xí)慣施肥；CK 為不施任何肥料。

庫(kù)爾勒市和尉犁縣NE處理氮肥均以尿素(46% N)施入，全部作追肥，庫(kù)爾勒市在棉花生育時(shí)期分7次隨水滴施(追肥時(shí)間及比例：6月22日∶7月2日∶7月10日∶7月22日∶7月30日∶8月7日∶8月15日=10∶10∶20∶20∶20∶10∶10)，尉犁縣在棉花生育時(shí)期分6次隨水滴施(追肥時(shí)間及比例：6月18日∶7月1日∶7月8日∶7月20日∶7月28日∶8月5日=10∶20∶25∶25∶10∶10)。磷肥為三料磷肥(46% P2O5)施入，70%作基肥，30%作追肥在苗期隨水施入；鉀肥以硫酸鉀(50% K2O)全部滴灌追施，施用量蕾期、鈴期各占50%。OPTS處理FP處理均按照習(xí)慣施肥，氮肥為尿素、磷肥為磷酸二銨(基肥)、磷酸一銨(追肥)，鉀肥為硫酸鉀，追肥為1水1肥。表2

表1 供試土壤基本養(yǎng)分狀況Table 1 Basic nutrient characters of the tested soils

庫(kù)爾勒市試驗(yàn)地棉花供試品種為新陸中72號(hào)，播種時(shí)間為4月19日；尉犁縣試驗(yàn)地棉花供試品種為新陸中71號(hào)，播種時(shí)間為4月27日；兩地均采取膜下滴灌種植，1膜4行種植，行距配置66+10+66+10=152 (cm)，株距12 cm，理論密度21.9×104株/hm2。小區(qū)面積均為90 m2，3次重復(fù), 隨機(jī)區(qū)組排列。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

干物質(zhì)和養(yǎng)分測(cè)定：在吐絮期(9月20日)采取各試驗(yàn)小區(qū)棉花樣品3株，將采集的棉花植株按莖稈、棉纖維、籽分開，在105℃下殺青30 min，然后80℃條件下烘干，記錄干物質(zhì)重。將烘干的植株樣品粉碎，分析植株不同部位養(yǎng)分吸收量。植株樣用H2SO4-H2O2消煮，全氮采用奈氏比色法、全磷采用鉬銻抗比色法，全鉀采用火焰火光度法進(jìn)行測(cè)定[23]。

棉花產(chǎn)量測(cè)定：每小區(qū)調(diào)查3個(gè)樣點(diǎn)，每點(diǎn)測(cè)產(chǎn)區(qū)面積在6.67 m2，記錄各處理小區(qū)單株鈴數(shù)和單位面積株數(shù)。每小區(qū)采收下、中、上部30、50、20朵完全吐絮棉桃，測(cè)定平均單鈴重和衣分，計(jì)算棉花產(chǎn)量。

肥料的利用效率的計(jì)算方法[24]如下：

肥料表觀利用率(%)=(施肥區(qū)植株地上部養(yǎng)分積累量-減素區(qū)植物地上部養(yǎng)分積累量)/施肥量×100；

肥料偏生產(chǎn)力(kg/kg)=籽棉產(chǎn)量/施肥量；

肥料農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)=(施肥區(qū)籽棉產(chǎn)量-減素區(qū)籽棉產(chǎn)量)/施肥量；

產(chǎn)投比=純效益/肥料花費(fèi)(純效益為收獲后的產(chǎn)量利潤(rùn)減去肥料成本；肥料花費(fèi)為氮磷鉀肥料花費(fèi)總和)。

養(yǎng)分平衡采用表觀平衡法計(jì)算，即平衡值=養(yǎng)分投入量-籽棉攜出量，養(yǎng)分盈虧率%=(平衡值/養(yǎng)分投入量)×100%，正值表示盈余，負(fù)值表示虧缺。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2020和SPSS23.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)棉花產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益影響

研究表明，施肥顯著增加了棉花的籽棉產(chǎn)量。庫(kù)爾勒市和尉犁縣棉花施肥分別增產(chǎn)6.3%～33.1%和13.3%～134.6%，其中庫(kù)爾勒市NE、OPTS、FP分別較不施肥CK處理增產(chǎn)33.1%、32.6%、27.9%，土壤基礎(chǔ)肥力產(chǎn)量分別占到NE、OPTS、FP籽棉產(chǎn)量的75.1%、75.4%和78.2%；尉犁縣NE、OPTS、FP分別較不施肥CK處理增產(chǎn)130.7%、134.6%和121.5%，土壤基礎(chǔ)肥力產(chǎn)量?jī)H占到NE、OPTS、FP籽棉產(chǎn)量的43.4%、42.6%和45.2%，尉犁縣供試土壤肥力很低。庫(kù)爾勒市NE處理籽棉產(chǎn)量最高，其次是OPTS處理，二者分別較處理FP增產(chǎn)4.0 %和3.7%；NE、OPTS 與FP 3個(gè)處理產(chǎn)量均無(wú)顯著差異。尉犁縣OPTS處理籽棉產(chǎn)量最高，其次是NE處理，二者分別較FP處理增產(chǎn)5.9%和4.2%，NE、OPTS 與FP 3個(gè)處理產(chǎn)量也無(wú)顯著差異?；陴B(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥，分別與NE-N、NE-P和NE-K處理比較，庫(kù)爾勒市施用氮肥、磷肥和鉀肥增產(chǎn)籽棉分別為25.1%、8.3%和5.0%，尉犁縣分別增產(chǎn)籽棉103.6%、20.3%和22.6%。表3

研究表明，庫(kù)爾勒市和尉犁縣施肥處理均能使棉花增收。庫(kù)爾勒市增收幅度為946～11 046 Yuan/hm2，尉犁縣增收幅度為13 322～23 536 Yuan/hm2。庫(kù)爾勒市NE處理收益最大，其次是OPTS處理； 二者純收益較FP處理分別增加11.34%和9.78%； NE處理產(chǎn)投比高于OPTS處理，兩者均高于FP處理。尉犁縣OPTS處理收益最高，其次是NE處理，二者純收益較FP處理分別增加9.96%和10.04%；NE處理產(chǎn)投比高于OPTS處理，兩者也均高于FP處理。表4

2.2 不同施肥處理對(duì)棉花氮、磷、鉀吸收的影響

研究表明，庫(kù)爾勒市和尉犁縣施肥顯著增加了棉花氮磷鉀養(yǎng)分吸收，和NE相比，無(wú)論是棉花秸稈還是籽棉減素處理氮、磷、鉀積累量都顯著降低。另外研究表明，庫(kù)爾勒市NE處理秸稈和籽棉氮磷鉀積累量分別占地上部氮磷鉀積累量34.5%、34.8%、69.0%和65.5%、65.2%、31.0%；尉犁縣NE處理秸稈和籽棉氮磷鉀積累量分別占地上部氮磷鉀積累量34.6%、28.3%、74.8%和65.4%、71.7%、25.2%。因此，可以看出無(wú)論是庫(kù)爾勒市還是尉犁縣棉花吸收的氮磷養(yǎng)分主要積累于籽棉，吸收的鉀養(yǎng)分則主要積累于秸稈。

表3 不同施肥處理下棉花產(chǎn)量變化Table 3 Effects of different fertilization treatments on yield and economic benefit of cotton

表4 不同施肥處理下棉花經(jīng)濟(jì)效益變化Table 4 Effects of different fertilization treatments on yield and economic benefit of cotton

就棉花秸稈來(lái)看，庫(kù)爾勒市氮積累量FP>NE> OPTS處理，三者無(wú)顯著差異；磷積累量NE處理顯著高于OPTS和FP處理，OPTS和FP處理無(wú)顯著差異；鉀積累量NE處理最高，與OPTS和FP處理無(wú)顯著差異(圖1A-1)。尉犁縣氮、磷、鉀積累量NE、OPTS和FP處理之間無(wú)顯著差異(圖2B-1)。

就籽棉來(lái)看，庫(kù)爾勒市籽棉氮、磷、鉀積累量NE均最高，其氮、磷、鉀積累量與OPTS 和FP處理無(wú)顯著差異(圖1A-2)。尉犁縣籽棉氮、磷、鉀積累NE、OPTS和FP處理三者之間無(wú)顯著差異(圖2B-2)。

庫(kù)爾勒市和尉犁縣NE處理百公斤籽棉吸收氮、磷、鉀量分別為 4.21、1.12、3.68 kg和3.97、1.03、3.15 kg；OPTS處理100 kg籽棉吸收氮、磷、鉀量分別為 4.15、1.08、3.62 kg和4.01、1.04、4.28 kg；FP處理100 kg籽棉吸收氮、磷、鉀量分別為3.89、1.03、3.57 kg和4.90、0.98、3.07 kg。

可見，無(wú)論是庫(kù)爾勒市還是尉犁縣，在不同土壤肥力情況下，氮磷鉀肥配合施用，氮磷鉀養(yǎng)分吸收較多，養(yǎng)分專家系統(tǒng)NE推薦施肥促進(jìn)了氮、磷和鉀素養(yǎng)分的吸收利用。圖1，圖2

2.3 不同施肥處理對(duì)棉花肥料利用率的影響

2.3.1 偏生產(chǎn)力

研究表明，庫(kù)爾勒市和尉犁縣2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)NE處理的氮磷肥偏生產(chǎn)力顯著高于POTS和FP處理，而鉀肥偏生產(chǎn)力OPTS處理顯著高于NE和FP處理，庫(kù)爾勒市鉀肥偏生產(chǎn)力NE處理顯著高于FP處理；尉犁縣鉀肥偏生產(chǎn)力NE處理高于FP處理，但差異不顯著。庫(kù)爾勒市NE處理氮肥偏生產(chǎn)力31.0 kg/kg，磷肥偏生產(chǎn)力49.0 kg/kg，鉀肥偏生產(chǎn)力67.4 kg/kg。尉犁縣NE處理氮肥偏生產(chǎn)力27.2 kg/kg，磷肥偏生產(chǎn)力59.0 kg/kg，鉀肥偏生產(chǎn)力59.5 kg/kg。表5

圖1 不同施肥處理對(duì)棉花秸稈(A-1)和籽棉(A-2)養(yǎng)分積累量的影響 (庫(kù)爾勒市)Fig.1 Effects of different fertilization treatments on nutrient accumulation of cotton straw(A-1) and cotton seed (A-2)(Korla)

圖2 不同施肥處理對(duì)棉花秸稈(B-1)和籽棉(B-2)養(yǎng)分積累量的影響 (尉犁縣)Fig.2 Effects of different fertilization treatments on nutrient accumulation of cotton straw(B-1) and cotton seed (B-2)(Yuli)

2.3.2 農(nóng)學(xué)效率

研究表明，庫(kù)爾勒市和尉犁縣2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，氮肥農(nóng)學(xué)效率均表現(xiàn)為NE>OPTS> FP，NE處理顯著高于OPTS和FP處理；磷鉀肥農(nóng)學(xué)效率均表現(xiàn)為OPTS >NE> FP處理，NE處理顯著高于FP處理；鉀肥農(nóng)學(xué)效率NE處理和FP處理差異不顯著。庫(kù)爾勒市氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率分別為6.5、3.8、3.2 kg/kg；尉犁縣氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率分別為13.8、9.9、11.2 kg/kg。表5

2.3.3 養(yǎng)分回收率

研究表明，在庫(kù)爾勒市試驗(yàn)點(diǎn)，氮肥和磷肥回收利用率NE>OPTS>FP處理且之間差異顯著；鉀肥回收利用率OPTS>NE>FP處理且之間差異顯著；在尉犁縣試驗(yàn)點(diǎn)，NE處理氮肥回收利用率顯著高于OPTS和FP處理且OPTS和FP處理之間差異不顯著，磷肥回收利用率NE>OPTS>FP處理且之間差異顯著；鉀肥回收利用率OPTS>NE>FP處理且之間差異顯著。

研究表明，在庫(kù)爾勒市NE處理氮肥回收利用率分別比OPTS和FP處理提高12.2和23.7個(gè)百分點(diǎn)，磷肥回收利用率均分別比OPTS和FP處理提高4.9和8.5個(gè)百分點(diǎn)；鉀肥回收利用率比OPTS處理降低24.1個(gè)百分點(diǎn)，比FP處理提高19.6個(gè)百分點(diǎn)。在尉犁縣NE處理氮肥回收利用率分別比OPTS和FP處理提高25.5和28.1個(gè)百分點(diǎn)，磷肥回收利用率均分別比OPTS和FP處理提高2.6和6.7個(gè)百分點(diǎn)；鉀肥回收利用率比OPTS處理降低30.8個(gè)百分點(diǎn)，比FP處理提高7.5個(gè)百分點(diǎn)。表5

表5 不同施肥處理下棉花肥料利用效率變化Table 5 Fertilizer efficiency of cotton under different fertilization treatments

2.4 不同施肥處理對(duì)棉花養(yǎng)分表觀平衡的影響

研究表明，庫(kù)爾勒和尉犁縣NE處理均出現(xiàn)盈余，分別盈余70.3和67.4 kg/hm2，盈余率分別是27.1%和27.5%；OPTS和FP處理均出現(xiàn)較高的盈余，庫(kù)爾勒和尉犁縣分別為266.2、262.4和413.2、265.1 kg/hm2，，盈余率分別為58.8%、59.4%和90.4%、61.0%。庫(kù)爾勒和尉犁縣均表現(xiàn)盈余，且FP>OPTS>NE處理，三者之間均有顯著差異；除庫(kù)爾勒OPTS處理均表現(xiàn)虧缺，虧缺率為157%，其余處理表現(xiàn)為盈余，且FP >NE處理，庫(kù)爾勒差異顯著，尉犁縣差異不顯著。表6

3 討 論

化肥是作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。氮肥的過量施用，會(huì)導(dǎo)致棉花產(chǎn)量和纖維品質(zhì)的下降[25]。常規(guī)棉施N量在300 kg/hm2以上時(shí)，氮肥的增產(chǎn)效果已經(jīng)不顯著[26]，過量施氮，由于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過旺，不能及時(shí)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致棉花減產(chǎn)[27]。因此，科學(xué)推薦施肥方法是實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)的關(guān)鍵。

由養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥，并在不同土壤肥力水平棉田展開了試驗(yàn)表明，養(yǎng)分專家系統(tǒng)可有效增產(chǎn)，優(yōu)化肥料運(yùn)籌，提高肥料利用率，增加農(nóng)民收入。研究中，在庫(kù)爾勒市和尉犁縣試驗(yàn)點(diǎn)，棉花養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥分別較FP處理減少氮、磷、鉀肥施用量分別為50.9%、64.2%、36.0%和43.6%、69.6%、2.2%，產(chǎn)量分別增加4.0 %、4.2%，純收益分別增加11.34%、9.96%；較OPTS處理減少氮、磷肥用量分別為47.5%、28.5%、和44.5%、69.6%，增加鉀肥用量220%和46.7%，產(chǎn)量分別增加0.35 %、1.4%，純收益分別減少0.2%、0.1%。由此可以看出，與FP處理比較，無(wú)論是庫(kù)爾勒市還是尉犁縣，大幅度減少氮磷鉀肥，不僅沒有減產(chǎn)，還提高了棉花產(chǎn)量且大幅度增加了植棉收益；與OPTS處理比較，無(wú)論是庫(kù)爾勒市還是尉犁縣，大幅度減少氮磷肥，提高鉀肥用量，產(chǎn)量和純收益幾乎沒有差異。棉花NE系統(tǒng)推薦施肥綜合考慮了棉花產(chǎn)量形成的養(yǎng)分需求、土壤地力和生長(zhǎng)環(huán)境等多方面因素，通過調(diào)整氮磷鉀投入比例和施用時(shí)期，優(yōu)化了氮、磷、鉀配比，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)分供應(yīng)與棉花養(yǎng)分需求的平衡，保證了棉花養(yǎng)分供應(yīng)的同時(shí)，最大限度地提高了肥料的利用效率，最終實(shí)現(xiàn)棉花產(chǎn)量和收益的提高。

養(yǎng)分吸收量是棉花產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。試驗(yàn)結(jié)果表明，就籽棉來(lái)看，庫(kù)爾勒市籽棉氮、磷、鉀積累量NE均最高，其氮、磷、鉀積累量與OPTS 和FP處理無(wú)顯著差異，尉犁縣籽棉氮、磷、鉀積累NE、OPTS和FP處理三者之間無(wú)顯著差異；對(duì)于秸稈養(yǎng)分吸收，庫(kù)爾勒和尉犁縣試驗(yàn)點(diǎn)NE處理、OPTS處理和FP處理三者之間比較，氮肥施用越多吸收越多，但差異并不顯著。磷肥吸收庫(kù)爾勒市和尉犁縣均表現(xiàn)為NE>OPTS>FP處理，庫(kù)爾勒市NE處理顯著高于OPTS和FP處理，尉犁縣三者之間差異都不顯著。鉀肥吸收庫(kù)爾勒市NE處理最高，尉犁縣OPTS處理最高，在兩地NE、OPTS和FP處理之間差異均表現(xiàn)為不顯著。由此可見，并不是施肥量越多，吸收就越多，合理的施肥配比有利于籽棉對(duì)養(yǎng)分的吸收。施氮量過多不利于養(yǎng)分從營(yíng)養(yǎng)器官到生殖器官轉(zhuǎn)化。因而進(jìn)一步說明養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥有利于棉花對(duì)養(yǎng)分的均衡吸收，在保持土壤肥力的同時(shí)，使養(yǎng)分脅迫降到最低并最終達(dá)到高產(chǎn)高效的目的。

肥料利用效率是衡量合理施肥的重要指標(biāo)[28]。試驗(yàn)結(jié)果表明，庫(kù)爾勒市和尉犁縣2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)NE處理的氮磷肥偏生產(chǎn)力顯著高于OPTS和FP處理，而鉀肥偏生產(chǎn)力NE處理顯著高于FP處理，顯著低于OPTS處理，OPTS處理獲得較高的鉀肥偏生產(chǎn)力可能是因?yàn)槠溻浄试趲?kù)爾勒市和尉犁縣施用較少，分別是NE處理施用量的31.3%和68.2%。因此，根據(jù)土壤鉀肥的豐缺，適當(dāng)減少鉀肥用量，可以提高鉀肥偏生產(chǎn)力。另外，庫(kù)爾勒市和尉犁縣NE處理肥料偏生產(chǎn)力均表現(xiàn)為鉀肥>磷肥>氮肥。

庫(kù)爾勒市和尉犁縣2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，氮肥農(nóng)學(xué)效率NE處理顯著高于OPTS和FP處理；磷肥農(nóng)學(xué)效率NE處理顯著高于FP處理；鉀肥農(nóng)學(xué)效率均NE處理和FP處理差異不顯著。庫(kù)爾勒市氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率分別為6.5、3.8、3.2 kg/kg；尉犁縣氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)利用效率分別為13.8、9.9、11.2 kg/kg。尉犁縣NE處理氮磷鉀農(nóng)學(xué)效率均高于庫(kù)爾勒，說明N E處理土壤肥力越高的土壤，氮磷鉀肥農(nóng)學(xué)效率越低，由此也說明對(duì)于土壤肥力越低的棉田，其氮磷鉀農(nóng)學(xué)效率越高。

文獻(xiàn)報(bào)道, 氮肥平均利用率可達(dá) 50%～60% , 當(dāng)季利用率磷肥一般為10%～30% , 鉀肥為20%～60%[29]。庫(kù)爾勒市NE氮、磷、鉀肥回收利用率分別為42.3%、10.7%和32.2%；尉犁縣NE氮磷鉀肥回收利用率分別為54.0%、8.1%和29.1%。在庫(kù)爾勒市和尉犁縣2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，NE氮肥和磷肥回收利用率均顯著高于OPTS和FP，而OPTS鉀肥回收利用率均顯著高于NE和FP。與國(guó)外平均施肥相比，庫(kù)爾勒市和尉犁縣均能獲得較高的氮肥利用效率，磷鉀肥利用效率基本在世界平均范圍之內(nèi)。

農(nóng)田土壤養(yǎng)分平衡法是對(duì)農(nóng)田土壤養(yǎng)分(氮、磷、鉀)輸入量與輸出量進(jìn)行計(jì)算分析，用于評(píng)價(jià)表觀養(yǎng)分利用與盈余情況, 也是分析施肥對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境影響的重要方法[30]。養(yǎng)分盈虧率是有養(yǎng)分輸入與輸出的差值除以養(yǎng)分輸入總量計(jì)算獲得，當(dāng)-10%≤養(yǎng)分盈虧率≤10%，為養(yǎng)分平衡；養(yǎng)分盈虧率<-10%，為養(yǎng)分虧缺；養(yǎng)分盈虧率>10%，為養(yǎng)分盈余[31]。研究表明，從氮表觀平衡來(lái)看，庫(kù)爾勒和尉犁縣NE處理均表現(xiàn)盈余，盈余率分別為27.1%和27.5 %；而OPTS和FP處理均表現(xiàn)為較高的盈余，盈余率分別為58.8%、59.4%和90.4%、61.0%。從磷表觀平衡來(lái)看，庫(kù)爾勒和尉犁縣均表現(xiàn)盈余，且FP>OPTS>NE處理，三者之間均有顯著差異；庫(kù)爾勒市和尉犁縣NE處理盈余率分別為71.9%和57.3%。從鉀表觀平衡來(lái)看，除庫(kù)爾勒市OPTS處理均表現(xiàn)虧缺，其余處理均表現(xiàn)盈余，且FP >NE處理，庫(kù)爾勒差異顯著，尉犁縣差異不顯著；庫(kù)爾勒市和尉犁縣NE處理盈余率分別為17.8%和38.9%。總的看來(lái)，與OPTS和 FP處理相比，NE處理在施氮、施磷、施鉀方面養(yǎng)分平衡方面表現(xiàn)較高的優(yōu)勢(shì)。

由此可見，NE處理在適當(dāng)降低肥料用量，優(yōu)化氮、磷、鉀肥配比和施用時(shí)期，可促進(jìn)棉花對(duì)養(yǎng)分的吸收利用，是提高肥料利用效率的有效措施，棉花養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥能否維持土壤較高肥力以滿足棉花增產(chǎn)需求，其長(zhǎng)期推薦施肥效應(yīng)需進(jìn)一步研究明確。

4 結(jié) 論

試驗(yàn)中，根據(jù)庫(kù)爾勒市和尉犁縣棉花地塊具體種植信息，應(yīng)用棉花養(yǎng)分專家系統(tǒng)推薦施肥分別為N 259.5 kg/hm2、P2O5164.0 kg/hm2、K2O 120.0 kg/hm2和N 245.0 kg/hm2、P2O5113.0 kg/hm2、K2O 110.0 kg/hm2情況下較農(nóng)民習(xí)慣施肥分別增產(chǎn)4.0 %、4.2%，增收11.34%、9.96%；氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力分別為31.0、49.0、67.4 kg/kg和27.2、59.0、59.5 kg/kg；氮磷鉀農(nóng)學(xué)效率分別為6.5、3.8、3.2 kg/kg和13.8、9.9、11.2 kg/kg；氮磷鉀肥料回收利用率分別為42.3%、10.7%和32.2%和54.0%、8.1%、29.1%。研究結(jié)果證明了專家推薦施肥在棉花上的應(yīng)用具有可行性，該方法在棉花實(shí)際生產(chǎn)中充分利用了土壤的基礎(chǔ)養(yǎng)分供應(yīng)，考慮了養(yǎng)分的平衡與可持續(xù)性，合理調(diào)控了氮磷鉀養(yǎng)分供應(yīng)量，促進(jìn)了棉花生產(chǎn)的高產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展。