李春梅 馬云珍 徐文修,* 王 芳 李鵬程李 玲 房彥飛 張 娜

(1新疆農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院/棉花教育部工程研究中心，新疆 烏魯木齊 830052；2中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所，河南 安陽 455000)

新疆是全國最大的優(yōu)質(zhì)商品棉基地，同時棉花產(chǎn)業(yè)是新疆農(nóng)業(yè)的重中之重，但棉花的高產(chǎn)通常以大量的肥料投入為前提[1]，其中氮對棉花生長特性和植株構型及產(chǎn)量的影響顯著[2]。然而，由于農(nóng)戶在作物施肥時易受“施肥越多，產(chǎn)量越高”和“植物生長不好就是缺肥”等觀念的影響[3]，農(nóng)田施肥量不斷增加，尤其是長期高量施用氮肥。據(jù)統(tǒng)計，新疆棉花常年施氮量在390～525 kg·hm-2[4]，遠超最佳經(jīng)濟施氮量和作物最高產(chǎn)量所需施氮量，過量施用氮肥導致棉花產(chǎn)量及品質(zhì)不增反降[5-6]。

針對施氮過高的問題，國內(nèi)外學者在棉花生長發(fā)育、植株養(yǎng)分、產(chǎn)量形成、氮肥利用率及土壤氮素殘留等方面做了大量研究，但多數(shù)是基于一年或多年不定位的研究，雖然得出的研究結果對合理施氮具有重要的指導意義，但存在氣候、土壤及試驗差異性等影響，同時對肥料后效的影響研究尚不完善[7]。關于定位施氮對棉花產(chǎn)量的影響也有一些研究[8]，但得出的結果不盡相同。張允昔等[9]通過5年定位施氮試驗得出，贛北棉區(qū)棉花高產(chǎn)經(jīng)濟最佳施純氮量為308.70 kg·hm-2。 李鵬程等[10]通過3年田間小區(qū)定位試驗得出，黃河流域棉區(qū)華北平原亞區(qū)中等肥力棉田施氮量為270.00 kg·hm-2時，氮肥回收率較高。前人研究表明，新疆肥料投入?yún)^(qū)域差異較大[11]，如索俊宇[7]從4年的定位試驗結果得出，北疆棉區(qū)獲得最高產(chǎn)量的施氮量為301.04 kg·hm-2， 南疆庫爾勒地區(qū)為367.40 kg·hm-2。 而棉田中長期施用氮肥還顯著影響地下部土壤養(yǎng)分狀況[12]。楊寶平[13]在江蘇省通過5年定位試驗得出，合理的氮肥運籌(240.00 kg·hm-2)有利于提高棉花關鍵生育期土壤速效養(yǎng)分含量，有效減少土壤氮素淋失、揮發(fā)。加之作物產(chǎn)量的提高與土壤速效養(yǎng)分及有效性密切相關[14]。因此，需適時適量地施用氮肥[15]，以減少氮素在植物-土壤系統(tǒng)中通過揮發(fā)、反硝化、硝化和淋濾等途徑流失[16]，進一步改善土壤氮管理并減少肥料的使用[17]。當前關于不同施氮水平對新疆棉花棉田土壤養(yǎng)分的累積變化及分布特征的定位研究較少。因此，本研究從棉田土壤養(yǎng)分管理的角度入手，深入探討連續(xù)不同施氮水平下收獲期棉田土壤養(yǎng)分的縱向累積變化特征，旨在揭示連續(xù)不同施氮水平下棉田土壤氮磷鉀及有機質(zhì)的變化規(guī)律，為棉花精準施肥和保持棉花高產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

1.1.1 試驗區(qū)概況 試驗于2018—2020年連續(xù)3年在新疆阿拉爾農(nóng)一師十團(中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所阿拉爾試驗站)進行，該試驗區(qū)位于天山山脈南麓、塔里木盆地北緣，地理坐標80°30′～81°58′E、40°22′～40°57′N，屬暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候，年均日照2 556.3～2 991.8 h，年均降水量40.1～96.0 mm，年均蒸發(fā)量 1 876.6～2 558.9 mm，2018、2019和2020年年平均氣溫分別為11.25、11.88和12.29℃。試驗區(qū)土壤類型為沙壤土，土地平整，0～60 cm土層土壤養(yǎng)分為：有機質(zhì)含量8.6 g·kg-1，全氮0.48 g·kg-1，堿解氮47.80 mg·kg-1、速效磷17.20 mg·kg-1、速效鉀90.80 mg·kg-1。0～20 cm土層土壤pH值為7.7。

1.1.2 試驗設計 試驗采用隨機區(qū)組試驗設計，設置6個施氮處理(純氮，單位kg·hm-2)：0(N0)、90(N1)、180(N2)、270(N3)、360(N4)、450(N5)，供試氮肥為尿素(含N 46%)，各小區(qū)氮肥總量的25%為基施，75%隨水追施，分別是盛蕾期18.75%、初花期18.75%、盛花期26.25%、盛鈴期11.25%。小區(qū)面積121.98 m2(10.7 m×11.4 m)，每個處理重復3次，共18個小區(qū)。各小區(qū)結合翻耕整地一次性施入基肥過磷酸鈣(P2O5)和硫酸鉀(K2O)各100 kg·hm-2。灌溉方式為滴灌，全生育期滴灌9次。2019和2020年在2018年各小區(qū)原位上進行重復試驗。

供試品種由中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所提供，2018年為中棉所49，2019和2020年為中棉所96A。分別于2018年4月19日、2019年4月20日和2020年4月24日76 cm等行距播種，種植密度為18×104株·hm-2，地膜栽培，每年收獲后秸稈粉碎還田(11月5日—11月6日)，11月11日進行冬灌。田間管理參照當?shù)爻Ｒ?guī)大田。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 土壤樣品采集 2018、2019和2020年分別于棉花收獲期在各小區(qū)采集土壤樣品，取樣時采用“S”型取樣法，每個小區(qū)選取5個取樣點，每個點取土深度0～60 cm，每20 cm為一層，將同一小區(qū)同一層5個樣點的土壤混勻作為一個土樣，即每處理3個土壤樣。將取回土樣放在陰涼處風干，然后過篩(10目)用于土壤養(yǎng)分測定(全氮測定將土樣過100目篩)。

1.2.2 土壤養(yǎng)分測定 土壤全氮采用凱氏定氮法測定；土壤堿解氮采用堿解擴散法測定；速效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用 1 mol·L-1NH4OAc浸提，火焰光度計法測定；土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法測定[18]。

1.2.3 植株含氮量、干物重及棉花產(chǎn)量測定 收獲期在各小區(qū)選取長勢均勻且具有代表性的3株棉花，取樣后立即裝袋帶回實驗室，分莖、葉、鈴等器官(未取根)，放入105℃烘箱殺青30 min，80℃烘至恒重，冷卻后測定其干物重，留樣并采用奈氏比色法[18]分別測定各個部分的含氮量。棉花完全吐絮后，人工實收，曬干后稱重計產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2019軟件進行數(shù)據(jù)分析和制圖，SPSS 19.0 統(tǒng)計軟件進行方差分析。

氮肥農(nóng)學利用率(kg·kg-1)=(施氮區(qū)棉花產(chǎn)量-不施氮區(qū)棉花產(chǎn)量)/施氮量

氮肥表觀利用率=(施氮區(qū)作物吸氮量-不施氮區(qū)作物吸氮量)/施氮量×100%。

2 結果與分析

2.1 連續(xù)定點定量施氮對棉花植株干物重和含氮量的影響

由圖1、2可知，不同年際間各處理地上部單株干物重和單株含氮量均表現(xiàn)為隨施氮量的增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢，且均在N3處理達到峰值。進一步分析不同部位干物重和含氮量發(fā)現(xiàn)，棉花地上部單株干物重和單株含氮量組成均以棉鈴部位占比最高，棉鈴部位干物重占單株干物重的比例在2019年為56.48%～63.02%，2020年為60.49%～65.16%，棉鈴部位含氮量占單株含氮量的比例在2019年為59.40%～62.91%，2020年為59.04%～61.58%。植株棉鈴的干物重和含氮量也隨施氮量的增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢，均在N3處理下最高，N3處理棉鈴干物重和含氮量與N0處理相比，2019年分別高出42.73%、50.65%，2020年分別高出90.24%、121.43%。2019年和2020年棉株莖和葉的干物重及含氮量均隨施氮量的增加呈現(xiàn)增加趨勢，且N2、N3、N4和N5處理間差異均不顯著。表明各處理間地上部單株干物重和單株含氮量的變化主要由植株棉鈴來決定，且中量施氮與不施氮相比，植株干物質(zhì)積累多、含氮量高、吸氮效果好。

注：同年同部位不同小寫字母表示不同施氮量處理間差異顯著(P<0.05)。下同。Note: Different lowercase letters in the same part of the same year indicate significant differences between treatments with different nitrogen application rates at 0.05 level. The same as following.圖1 不同處理地上部棉花植株干物重比較Fig.1 Comparison of dry matter weight of shoot cotton plants with different treatments

圖2 不同處理地上部棉花植株含氮量比較Fig.2 Comparison of nitrogen content of shoot cotton plants with different treatments

進一步分析年際間差異可知，與2019年相比，2020年N0、N1處理地上部單株干物重和單株含氮量有所減小，單株干物重減小23.17%和25.05%，單株含氮量減小22.70%和28.58%，N2、N3、N4和N5處理則增加，單株干物重依次增加2.33%、8.04%、6.78%和5.69%，單株含氮量依次增加9.74%、8.41%、11.85%和13.86%。

2.2 連續(xù)定點定量施氮對棉花產(chǎn)量的影響

由圖3可知，不同年份數(shù)據(jù)均表明施氮會影響棉花皮棉產(chǎn)量，表現(xiàn)為皮棉產(chǎn)量隨施氮量的增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢，在N3處理達到最高。經(jīng)連續(xù)3年定點定量施氮后，在2020年N3處理皮棉產(chǎn)量最高，為 2 574.99 kg·hm-2，與其他處理相比分別顯著高出69.21%、22.01%、8.95%、11.65%、10.55%。進一步分析年際間差異發(fā)現(xiàn)，2018年各處理棉花皮棉產(chǎn)量普遍高于2019年，但與2020年相比，2018年僅N0和N1處理較高，這與2018年的棉花品種不同于2019年和2020年有關，也與定點施肥年限有關。隨種植年限的延長，不施氮的N0處理棉花皮棉產(chǎn)量持續(xù)降低，2020年N0處理的棉花皮棉產(chǎn)量較2018年和2019年分別降低了31.90%和17.19%。而在相同棉花品種條件下，各施氮處理2020年棉花皮棉產(chǎn)量均高于2019年，依次高4.21%、15.60%、16.50%、9.11%和10.96%。表明連續(xù)不施氮(N0)會導致棉花皮棉產(chǎn)量持續(xù)降低，中量施氮(N3)則有利于棉花持續(xù)高產(chǎn)，且增產(chǎn)比例最大，優(yōu)于高量施氮處理(N4、N5)。

注：同年不同小寫字母表示不同施氮量處理間差異顯著(P<0.05)。Note: Different lowercase letters of the same year indicated significant difference between different nitrogen application rates at 0.05 level.圖3 不同處理棉花實收皮棉產(chǎn)量比較Fig.3 Comparison of lint yield of cotton under different treatments

2.3 連續(xù)定點定量施氮對棉田土壤全氮的影響

如表1所示，不同年際間數(shù)據(jù)均表明，各土層土壤全氮含量隨施氮量的增加基本呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢，各處理土壤全氮含量均隨土層的加深基本呈現(xiàn)減小趨勢，且0～20 cm土壤全氮含量均表現(xiàn)為不施氮(N0)處理最高。進一步分析不同年際間土壤全氮含量變化可知，2018年0～20 cm土層表現(xiàn)為N4處理最低，20～40 cm和40～60 cm土層表現(xiàn)為N3處理最低，2019年0～20 cm和40～60 cm土層表現(xiàn)為N3處理最低，20～40 cm土層表現(xiàn)為N5處理最低。且2018年和2019年均表現(xiàn)為N3處理0～60 cm土壤全氮平均含量最低，分別為0.60和0.68 g·kg-1。連續(xù)施氮 3年后，2020年各施氮處理0～60 cm各個土層土壤全氮含量均以N4和N5處理較高，表明連年高量施氮肥，會顯著增加收獲期棉田土壤全氮含量。比較連續(xù)3年定點定量施氮(2020年)與施氮1年(2018年)各處理各土層土壤全氮含量可知，N0、N1和N2處理各土層的土壤全氮含量較2018年均降低，N3處理0～20 cm和20～40 cm土壤全氮含量較2018年有所增加，而N4和N5處理20～40 cm土壤全氮含量較2018年增加比例較大，分別為58.97%、68.06%。表明連續(xù)施氮不足可能造成土壤氮素連年降低，高量施氮則增加土壤全氮含量。

表1 不同處理土壤全氮比較Table 1 Comparison of soil total N under different treatments /(g·kg-1)

2.4 定點定量施氮對棉田土壤堿解氮的影響

由表2可知，3年數(shù)據(jù)均表明，各處理土壤堿解氮含量隨土層的加深基本呈現(xiàn)減小趨勢，各施氮處理土壤堿解氮含量表現(xiàn)為隨施氮量的增加基本呈波動上升趨勢。進一步分析不同年際間土壤堿解氮變化規(guī)律可知，2018年土壤堿解氮主要集中在0～20 cm和20～40 cm土層，N0、N1和N2處理0～20 cm土壤堿解氮含量顯著低于N3、N4和N5處理，說明中量和高量施氮可顯著提高0～20 cm土層土壤堿解氮含量。2019年0～40 cm土層各處理土壤堿解氮含量均表現(xiàn)為N4和N5處理高于其他處理。定點定量施氮3年后，2020年N0、N1、N2和N3處理土壤堿解氮含量主要集中在0～20 cm和20～40 cm土層，40～60 cm土壤堿解氮含量相對較少，N4和N5處理各土層的堿解氮含量均高于其他處理，且土層間堿解氮含量差異較小。

表2 不同處理土壤堿解氮比較Table 2 Comparison of soil alkaline hydrolysis N in different treatments /(mg·kg-1)

進一步分析年際間差異可知，各處理0～60 cm各土層的土壤堿解氮含量均隨種植年限的增加而減少，其中不施氮處理(N0)和中量施氮處理(N3)土壤堿解氮下降比例較大，表明連年定點定量施氮條件下，不施氮和中量施氮更利于植株對土壤中堿解氮的吸收利用。

2.5 定點定量施氮對棉田土壤速效磷的影響

由表3可知，土壤速效磷主要集中在0～40 cm土層。進一步分析可知，2018年各施氮處理表現(xiàn)為0～20 cm和20～40 cm土層土壤速效磷含量均高于40～60 cm土層，且各處理間20～40 cm、40～60 cm土層速效磷含量均以不施氮的N0處理顯著高于各施氮處理，而各施氮處理間除20～40 cm土層N1處理土壤速效磷含量顯著低于N3、N4、N5處理外；20～40 cm和40～60 cm土層其余各處理間差異不顯著。2019年0～20 cm土壤速效磷含量表現(xiàn)為N3、N4和N5處理低于N0、N1和N2處理。2020年各土層土壤速效磷含量也基本表現(xiàn)為N3、N4和N5處理低于N0、N1和N2處理。表明中量和高量施氮有助于促進植株對土壤中速效磷的吸收利用。

表3 不同處理土壤速效磷比較Table 3 Comparison of soil available P under different treatments /(mg·kg-1)

進一步比較年際間土壤速效磷含量可知，隨種植年限的延長，N0和N3處理0～20 cm土壤速效磷含量呈增加趨勢，20～40 cm、40～60 cm土層速效磷含量變化基本不大；N1和N2處理各土層速效磷含量均呈現(xiàn)增加趨勢，N4和N5處理各土層速效磷含量則基本未表現(xiàn)出累積。表明高量施氮更利于植株對0～60 cm土層土壤速效磷的吸收利用。

2.6 定點定量施氮對棉田土壤速效鉀的影響

由表4可知，不同年際間各施氮處理0～60 cm土壤速效鉀含量均隨施氮量的增加基本呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢。土層間土壤速效鉀含量表現(xiàn)為0～40 cm大于40～60 cm。分析不同年際間土壤速效鉀分布規(guī)律發(fā)現(xiàn)，2018年各土層土壤速效鉀含量基本表現(xiàn)為不施氮處理高于各施氮處理，土壤速效鉀含量在0～20 cm土層表現(xiàn)為N3處理最低，20～40 cm土層N5處理最低，40～60 cm土層速效鉀含量各施氮處理間差異不顯著。2019年N3處理的速效鉀含量在0～20 cm和40～60 cm土層均表現(xiàn)出最低水平，20～40 cm土層以N5處理最低。連續(xù)3年定點定量施氮后，至2020年N3處理各土層土壤速效鉀含量均顯著低于其他處理。

表4 不同處理土壤速效鉀比較Table 4 Comparison of soil available K under different treatments /(mg·kg-1)

通過年際間比較可知，2019年和2020年各土層各處理速效鉀含量分別較2018年相比基本呈增加趨勢，且隨種植年限的增加，處理間出現(xiàn)顯著性差異的次數(shù)增加。連續(xù)3年N3處理土壤速效鉀含量基本處于最低水平，且2020年N3處理0～60 cm速效鉀平均含量較其他處理最低，為77.80 mg·kg-1， 與2018年播前0～60 cm土層速效鉀含量(90.75 mg·kg-1)相比降低了14.27%，因此，連年中量施氮有利于棉株吸收土壤中的速效鉀，但連年中量施氮且不增施或不追施鉀肥可能會造成0～60 cm土層土壤鉀素的虧缺。

2.7 定點定量施氮對棉田土壤有機質(zhì)的影響

由表5可知，不同年際間各處理有機質(zhì)含量基本表現(xiàn)為0～20 cm>20～40 cm>40～60 cm的變化規(guī)律。分析不同年際間棉田土壤有機質(zhì)分布規(guī)律發(fā)現(xiàn)，2018年0～20 cm及20～40 cm土層各處理間有機質(zhì)含量均無顯著差異，40～60 cm土層有機質(zhì)含量以N1處理顯著低于其他處理，其他各處理較N1處理分別高出92.74%、71.16%、57.05%、71.16%、71.16%。2019年各土層有機質(zhì)含量均表現(xiàn)出N4和N5處理高于其他處理，表明2019年高量施氮處理利于土壤有機質(zhì)的積累。連續(xù)3年定點定量施氮后，2020年各處理各土層間土壤有機質(zhì)含量均未表現(xiàn)出顯著差異，但各土層土壤有機質(zhì)含量均以N3處理最低。進一步分析可知，各處理各土層土壤有機質(zhì)含量隨種植年限的增加變化不大。但N3處理有機質(zhì)含量隨種植年限的增加呈現(xiàn)降低趨勢，表明連續(xù)中量施氮可促進土壤有機質(zhì)的分解轉化，但未呈現(xiàn)顯著差異。

表5 不同處理土壤有機質(zhì)比較Table 5 Comparison of soil organic matter under different treatments /(g·kg-1)

2.8 定點定量施氮對棉花氮素利用參數(shù)的影響

由表6可知，施氮均會影響氮肥農(nóng)學利用率和氮肥表觀利用率。2018年氮肥農(nóng)學利用率隨著施氮量的增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢，至N3處理達到最高，2019年和2020年氮肥農(nóng)學利用率均表現(xiàn)為隨著施氮量的增加呈現(xiàn)下降的趨勢。氮肥表觀利用率3年數(shù)據(jù)均表現(xiàn)為隨著施氮量的增加整體呈現(xiàn)先升后降的趨勢，均至N3處理達到最高，且較其他處理基本呈顯著性差異。至2020年，其余各施氮處理的氮肥表觀利用率較N3處理分別降低了50.29、20.93、20.13和30.19個百分點。進一步分析可知，隨種植年限的增加各處理氮肥農(nóng)學利用率和氮肥表觀利用率呈上升趨勢，與2018年相比，2020年氮肥表觀利用率，以N3處理上升最多，為45.94個百分點。表明當施氮量為270 kg·hm-2時，可在獲得高產(chǎn)的同時，獲得較高的氮肥農(nóng)學利用率和氮肥表觀利用率。

表6 不同處理棉花氮素利用參數(shù)比較Table 6 Comparison of parameters of cotton nitrogen utilization under different treatments

3 討論

3.1 施氮量對植株含氮量、作物產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

前人研究表明，增加棉花對氮素的吸收能提高棉花產(chǎn)量[10]，這與本研究結果一致。本研究結果表明，棉田連續(xù)不施氮肥或低量施氮均不利于棉花植株干物重和植株氮素積累，不利于形成高產(chǎn)，連續(xù)中量施氮會促進棉花植株吸收氮素并提高棉花產(chǎn)量，而連續(xù)高量施氮只會造成浪費而不能持續(xù)增產(chǎn)，這與前人研究結果相似[19-21]，即施氮不足或過量均會導致產(chǎn)量下降。表明連續(xù)中量施氮可平衡棉花植株與氮素間的供需關系，利于棉花持續(xù)增產(chǎn)。張允昔等[9]發(fā)現(xiàn)氮肥表觀利用率和農(nóng)學利用率均隨施氮量的增加而顯著降低，與本研究結果不一致，這可能與種植模式、試驗地環(huán)境條件，農(nóng)用管理措施及定位施肥年限等密切相關。本試驗發(fā)現(xiàn)，低施氮量雖能提高氮肥的農(nóng)學利用率，但明顯降低了產(chǎn)量，高施氮量不僅農(nóng)學利用率低下，而且增加了引發(fā)生態(tài)環(huán)境負面效應的危險，這與前人研究結果相似[22-23]。因此，在一定的施氮量范圍內(nèi)減少施氮量，可獲得較高的氮肥利用率，提高棉花產(chǎn)量。

3.2 施氮量對棉田土壤養(yǎng)分的影響

本試驗與劉艷[20]等研究結果一致，表明氮肥的施用量并不是越多越好，用地不養(yǎng)地會嚴重耗竭土壤肥力。因此，確定合理施氮量是獲得高產(chǎn)量、維持土壤氮肥力和降低施氮引起環(huán)境污染的關鍵。土壤全氮含量通常用于衡量土壤氮素的基礎肥力。本研究發(fā)現(xiàn)隨種植年限的延長，高量施氮處理土壤全氮含量呈上升趨勢，不施氮或低量施氮處理土壤全氮總體呈下降趨勢，與王子鳳等[24]的研究結論不完全一致，可能是因為試驗定位施氮年限相對較短或種植模式及環(huán)境條件等不同。且本研究顯示2019年和2020年N5處理與N4處理相比土壤全氮、速效養(yǎng)分和有機質(zhì)含量整體較低，這可能是因為N5處理連續(xù)施氮高于N4處理，造成棉花營養(yǎng)生長過旺[25]，增加了植株和土壤生物對土壤養(yǎng)分的消耗[13]，或是因為土壤肥力條件達到一定程度(土壤全氮含量 0.74～1.29 g·kg-1時)，氮肥施用效果下降[26]。本研究得出棉花生長所吸收的速效養(yǎng)分主要集中在土壤0～40 cm土層的結論，與楊玉玲等[15]的研究結果相一致。從3年數(shù)據(jù)來看，施氮會增加土壤堿解氮的含量，這與趙敬坤等[27]的研究結果一致。但2018年試驗結果顯示，不施氮肥處理棉田土壤全氮、堿解氮含量與高施氮肥處理相比差異不顯著，這可能是因為地塊差異，也可能是由于不施氮處理下植株矮小且早衰，植株利用的土壤氮素少，加之每年秸稈還田，因此不施氮處理土壤全氮和堿解氮含量較高氮處理未顯著減少，而2019年和2020年，由于種植年限增加，缺氮效應累積，處理間差異逐漸顯著。本試驗結果表明，連續(xù)不同施氮水平下，中量施氮可促進植物對磷肥、鉀肥的吸收，這與陳松鶴等[28]的研究結果一致。楊旸等[29]研究認為長期單一施氮易導致土壤磷庫和鉀素呈虧損狀態(tài)，而本研究也表明在施氮量達到適宜時，若連續(xù)多年不追施或不加施鉀肥，可能會造成土壤中0～60 cm土層鉀素的耗竭。表明在施氮量達到適宜水平時，氮素不再是產(chǎn)量增長的限制因子，可考慮適當增施鉀肥。

本研究圍繞南疆棉花連續(xù)定點定量施氮問題，對連續(xù)不同施氮水平下收獲期棉田不同土層土壤養(yǎng)分含量變化進行了初步研究，但定點定量施氮條件下，隨棉花生育進程的推進，土壤養(yǎng)分動態(tài)變化及其對各生育時期植株氮素積累和產(chǎn)量形成的影響還有待進一步深入研究，同時土壤氮素無效消耗及流失方向尚不明確。

4 結論

本研究結果表明，隨種植年限的增加，不施氮會導致棉田土壤全氮、堿解氮含量連年降低，且不施氮和低施氮均不利于棉花單株干物重和單株含氮量的增加，不能形成高產(chǎn)；連續(xù)中量施氮會促進棉田土壤有機質(zhì)、全氮的轉化，減少收獲期土壤速效養(yǎng)分的累積，利于棉花單株干物重、單株氮素含量的增加，并獲得高產(chǎn)(2020年為2 574.99 kg·hm-2)和較高氮肥表觀利用率；而連續(xù)高量施氮則會增加收獲期0～60 cm土層土壤氮素累積，并使單株干物重和單株氮素含量降低，最終導致減產(chǎn)(2020年較最高產(chǎn)量相比分別減產(chǎn)10.43%、9.54%)。綜合考慮，當南疆阿拉爾地區(qū)棉花氮肥用量為270 kg·hm-2時，可實現(xiàn)棉花植株含氮量高、作物產(chǎn)量高、氮肥利用率高的效果，同時可有效避免收獲期棉田土壤速效養(yǎng)分殘留，有利于形成高產(chǎn)的良好土壤環(huán)境。