李振華 鄭劍波 張有亮 楊悅 羅新寧

(塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

引言

新疆南部地區(qū)具備著得天獨厚的自然氣候和土地資源優(yōu)勢，不僅有豐富的光、熱等資源，而且是國內(nèi)棉花的主要產(chǎn)區(qū)。棉花各個生育期對養(yǎng)分的需求都較高，棉戶為了獲得更多的經(jīng)濟效益，通常會不合理、不科學(xué)地施入過量化肥，這樣長年單施一種肥料或者過量施用化學(xué)類肥料，最終導(dǎo)致土壤內(nèi)的養(yǎng)分失衡，作物也很難得到更多的營養(yǎng)，也加劇對環(huán)境污染帶來嚴重的問題，導(dǎo)致土壤中養(yǎng)分出現(xiàn)失調(diào)、更進一步惡化土壤的理化性狀，進而對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來難以快速根除的嚴重問題，遏制了生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)[1]。棉花是我國重要的戰(zhàn)略物資，棉花產(chǎn)量的高低不僅關(guān)系著軍工業(yè)、紡織業(yè)、醫(yī)藥等行業(yè)的發(fā)展，而且也與農(nóng)戶的經(jīng)濟收入密切相關(guān)[2]。

桑文等[1,2]研究表明，滴施液體肥可以達到化肥減量、棉花增產(chǎn)的效果。許多研究表明，施用液體肥代替部分化肥可以解決其不利影響[3]。液體肥作為一種新型水溶性肥料，所含養(yǎng)分全面。不僅含有大量元素，還含有中、微量元素，對于作物營養(yǎng)具有積極的影響；而且在與化肥配施下，能夠使土壤中的養(yǎng)分得到很好的活化，同時液體肥料在隨水施用的狀態(tài)下，大田作物能夠快速吸收并利用氮磷鉀等營養(yǎng)元素；對南疆棉花種植營造良好的外部環(huán)境具有重要意義[2,3]。

前人的研究工作對于新疆地區(qū)的滴灌棉花產(chǎn)量、各個生育時期肥料利用率的特征關(guān)注比較少，研究還不夠充分[4]。目前，新疆棉戶為了利益最大化，盲目投施化學(xué)肥料，造成土壤板結(jié)，土壤污染面源增大，很大程度地制約著棉花生產(chǎn)，成為影響棉花產(chǎn)量的主要因素之一[5]。本研究以高低產(chǎn)田為對照，配施液體肥料，為了能夠可以長期持續(xù)的增加土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu),從根本上為作物高產(chǎn)創(chuàng)造了基質(zhì);為新疆棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，推選出最優(yōu)的肥料利用效率增產(chǎn)技術(shù)。

為了緩解和改善生態(tài)環(huán)境，提高作物的水肥利用效率，實現(xiàn)肥效最大及增產(chǎn)的效能;為南疆棉花種植營造良好的外部環(huán)境。本試驗通過液體肥配施在棉花的不同棉田處理下，探尋最適宜高產(chǎn)的施肥技術(shù)；同時促使棉花增產(chǎn)，保證新疆棉花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗進行在阿克蘇市托普魯克鄉(xiāng)，此地屬溫暖帶大陸性干旱氣候，位于塔克拉瑪干大沙漠附近，具備豐富的光、熱資源，且降雨量常年稀少，年均降雨量45.8mm；土壤類型為灌淤土，試驗供試棉花品種為“新陸中73”；采用1膜2管4行(66+10+66+10)cm的機采棉種植模式，種植株距為10cm；

當(dāng)?shù)赝寥浪B(yǎng)分值見表1。

表1 土壤養(yǎng)分背景值

1.2 試驗設(shè)計

試驗選擇高產(chǎn)(產(chǎn)量高于6000kg·hm-2)和低產(chǎn)(產(chǎn)量低于于4500kg·hm-2)棉田，各設(shè)3個處理，分別為高產(chǎn)田(HQ)、低產(chǎn)田(LQ)和休閑田(CK)，液體肥料配施前后都要對土壤的酶活性、養(yǎng)分等進行測量，田間管理與施肥量按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)措施進行。

1.3 監(jiān)測指標

每年棉花收獲后用土鉆采樣，采集土層深度為0～20cm[9]。各試驗小區(qū)隨機取5個樣點，同層混合，作為1次重復(fù)，每個處理取3次重復(fù)，樣品經(jīng)剔除石塊和動植物殘體等雜質(zhì)后，一部分風(fēng)干、磨細，過1mm和0.25mm篩用于養(yǎng)分的測定，另一部分鮮樣冷藏，用于各種酶活性的測定[9,11]。土壤脈酶采用比色法，堿性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法，過氧化氫酶采用KMnO4滴定法，蔗糖酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定；土壤有機質(zhì)測定采用重鉻酸鉀容量法，土壤全氮采用半微量凱氏定氮法，土壤堿解氮采用堿解擴散法，土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提一鉬銻抗顯色分光光度法，土壤速效鉀采用醋酸鈉提取火焰光度法測定法;土壤pH采用電位法[6]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2016軟件對數(shù)據(jù)進行整理，采用SPSS 20.0(SPSSInc.USA)軟件進行因素分析。

2 結(jié)果分析

2.1 液體肥對土壤酶活性的影響

脲酶能夠反應(yīng)土壤氮素的供應(yīng)程度，其活性與土壤中穩(wěn)定性較高的有機氮向有效氮的轉(zhuǎn)化有密切關(guān)系，從而對土壤氮素的供應(yīng)狀況產(chǎn)生影響[6,7]

從表2可知，高產(chǎn)條件下的脲酶活性顯著高于對照和低產(chǎn)田；處理之間差異不顯著，表明液體肥配施能夠增加土壤脲酶活性，而CK與HQ、LQ之間差異顯著，表明為土壤提供了一定數(shù)量的有機質(zhì)，從而促進了脲酶的活化。

表2 液體肥對土壤酶活性的影響

對于有機磷的活化和固定，土壤中的磷酸酶充當(dāng)著重要作用，在土壤中直接參與有機磷的分解和轉(zhuǎn)化；磷酸酶不僅可以礦化有機磷，而且還能夠很好地促進作物吸收無機磷，有利于調(diào)節(jié)土壤中的磷素供應(yīng)[8]。低產(chǎn)棉田后效果最佳，CK處理的效果反而會降低，表現(xiàn)出抑制作用。對磷酸酶來說，液體肥配施都能夠顯著增加磷酸酶的活性；且磷酸酶的活性差異顯著。

蔗糖酶被作為評價土壤熟化程度和土壤肥力水平的指標，主要是表征土壤碳素循環(huán)和土壤生物化學(xué)活性的重要酶類。土壤中的蔗糖酶可以通過催化作用促使進入泥土土質(zhì)中的各種蔗糖被快速水解并轉(zhuǎn)化而成為各種葡萄糖和其他果糖[9]。對于促進泥土中其他各種營養(yǎng)化學(xué)元素的水解轉(zhuǎn)化也同樣具有重要促進意義，對于不斷進入土壤土質(zhì)中的各種易溶性其他營養(yǎng)元素物質(zhì)也是同樣起著重要的促進作用。

過氧化氫酶廣泛地存在于泥土、水等微生物中、土壤中的過氧化氫酶可以有效地促進氧化氫的產(chǎn)生和分解,防止它們對微生物造成危害[10]。過氧化氫酶活性與土壤微生物有密切關(guān)聯(lián)，與土壤有機質(zhì)含量也有關(guān)聯(lián)。高、低產(chǎn)棉田對照常規(guī)，高產(chǎn)棉田過氧化氫酶活性比較顯著，低產(chǎn)田未達到理想效果[11]。說明高產(chǎn)棉田中液體肥配施效果最佳。結(jié)果表明液體肥可以提高過氧化氫酶，對于土壤微生物活動和土壤養(yǎng)分循環(huán)都有很大的促進效果。

相比較而言，低產(chǎn)田經(jīng)液體肥處理土壤酶活性有較大提高。無論高產(chǎn)田還是低產(chǎn)麥田，經(jīng)液體肥處理的脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性顯著高于休閑田，既能夠迅速改善棉田土壤微生物的生活環(huán)境，又能夠增強土壤酶活性，為棉田改良土壤結(jié)構(gòu)、培肥地力奠定良好的基礎(chǔ)[12]。

2.2 液體肥對土壤養(yǎng)分含量的影響

由表3可知，棉田配施液體肥對有機質(zhì)的增加作用明顯。高產(chǎn)棉田條件下有機質(zhì)含量顯著提高，處理的平均值比低產(chǎn)田、休閑田處理有機質(zhì)含量分別高3.2%和9.9%，而處理之間差異不顯著；全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量顯著高于CK、LQ；土壤全氮和速效磷差異不顯著，而堿解氮和速效鉀差異顯著[11，12]。

表3 液體肥對土壤養(yǎng)分含量的影響

低產(chǎn)田條件下，配施液體肥后有機質(zhì)含量顯著高于CK、HQ處理；各處理全氮含量差異不顯著[13]；堿解氮、速效磷、速效鉀含量顯著高于CK、HQ處理，表明土壤全氮的增長比較緩慢，處理能夠較快增加速效氮磷鉀元素供應(yīng)。

3 討論與結(jié)論

合理調(diào)控水肥用量是棉花產(chǎn)量構(gòu)成要素和水分利用效率最大化的關(guān)鍵。前人研究發(fā)現(xiàn)，施用液體肥可以長期持續(xù)的增加土壤肥力，提高土壤生物活性，在調(diào)控土壤微生態(tài)和降低農(nóng)作物病害方面有突出作用；尤其是能夠顯著地提高土壤有機碳含量和質(zhì)量,改善土壤結(jié)構(gòu),從根本上為作物高產(chǎn)創(chuàng)造了基質(zhì)[14]。也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，液體肥作為一種重要的肥料，具有提高土壤有機質(zhì)含量、培肥地力的作用；是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的有機結(jié)合體，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護的紐帶，對提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)效果明顯，是一種優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、經(jīng)濟型肥料[15]。本研究也得到相同的結(jié)論，棉田配施液體肥后，土壤中的脲酶和蔗糖酶顯著升高，且有機質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀增加明顯。全氮是影響過氧化氫酶、堿性磷酸酶的最主要因子；有機質(zhì)是影響酸性轉(zhuǎn)化酶、脲酶的主要因子[16]。減輕土壤中有害物質(zhì)的積累，能夠培肥地力，對中低產(chǎn)田平衡土壤養(yǎng)分、提高土壤肥力具有長遠意義。土壤中酶活性越高，土壤中的養(yǎng)分含量也會越高；液體肥施用更適合當(dāng)下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[17]。

經(jīng)試驗得知，南疆棉花種植配施液體肥料，不僅保證了高產(chǎn)田的棉花產(chǎn)量的穩(wěn)定，而且在低產(chǎn)田棉花增產(chǎn)效能上表現(xiàn)更突出。液體肥料保證了南疆棉花可持續(xù)發(fā)展，提高土壤養(yǎng)分的利用效率和產(chǎn)量。