淺析測(cè)土配方施肥技術(shù)在新疆棉花生產(chǎn)上的應(yīng)用

謝家迅

（新疆綠洲大洋生物科技有限公司，新疆庫(kù)爾勒 841000）

新疆是我國(guó)重要的棉產(chǎn)區(qū)，其高品質(zhì)的棉花不僅暢銷(xiāo)國(guó)內(nèi)，甚至遠(yuǎn)銷(xiāo)國(guó)外，然而近年來(lái)，伴隨著產(chǎn)棉區(qū)的持續(xù)擴(kuò)大，以及種植戶為追求短期經(jīng)濟(jì)效益，在施肥過(guò)程中存在化肥隨意使用、過(guò)度施用的問(wèn)題，不僅易造成土壤的鹽漬化、次生鹽堿化、板結(jié)化，影響棉花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而且會(huì)造成土壤、水源、大氣污染，進(jìn)而影響該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。筆者從科學(xué)角度出發(fā)，依據(jù)新疆棉花種植現(xiàn)狀和用肥現(xiàn)狀，提出以測(cè)土配方為基礎(chǔ)的科學(xué)施肥方案，以期指導(dǎo)棉花產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定、健康、可持續(xù)發(fā)展[1]。

1 棉花測(cè)土配方施肥概述

棉花測(cè)土施肥以棉花栽培學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)等學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)，通過(guò)合理運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)與設(shè)備，實(shí)現(xiàn)棉花在各生長(zhǎng)周期不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的精準(zhǔn)供應(yīng)，促進(jìn)根、莖、葉、花、果實(shí)、種子六大器官的發(fā)育，保障棉花光合、呼吸、蒸騰作用的順利進(jìn)行，在有效提升棉花品質(zhì)與產(chǎn)量的同時(shí)，改良土壤環(huán)境，避免環(huán)境污染[2]。

2 棉花測(cè)土配方施肥的意義

2.1 降低用肥成本，提高經(jīng)濟(jì)效益

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，新疆棉花種植面積達(dá)250 萬(wàn)hm2，占全國(guó)總面積的80%左右，棉花的年產(chǎn)量達(dá)500 萬(wàn)t，占全國(guó)總產(chǎn)量的87%以上，而農(nóng)戶在使用肥料的過(guò)程中，常以尿素（CH4N2O）、磷酸氫二銨[（NH4）2HPO4]等單元素肥料為主，雖然短期內(nèi)促進(jìn)莖葉的生長(zhǎng)，但是氮素的過(guò)多使用也抑制了棉花對(duì)磷鉀肥的吸收。相關(guān)機(jī)構(gòu)通過(guò)對(duì)棉花的碳足跡進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)肥料的有效利用率不足40%，也就是說(shuō)棉農(nóng)以單一氮元素為主的施肥習(xí)慣存在較大的浪費(fèi)。測(cè)土配方施肥技術(shù)，可以依據(jù)棉花在種子萌發(fā)期、苗期、現(xiàn)蕾期、采摘期對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求特點(diǎn)，進(jìn)行底肥、追肥品種、數(shù)量及施用時(shí)間的合理規(guī)劃，從而保障棉花在需肥臨界期、肥料最大吸收利用期各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的有效供應(yīng)，有效降低施肥成本，提高棉農(nóng)的實(shí)際收益[3]。

2.2 提高棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)

新疆棉整個(gè)生長(zhǎng)周期對(duì)于大量元素氮、磷、鉀的需求量約為3.1 ∶1.0 ∶2.5，其中不同生長(zhǎng)周期對(duì)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求不同（比如現(xiàn)蕾期后對(duì)肥料的吸收率是前期的3 倍以上）。棉農(nóng)盲目施肥，不僅易造成植株各器官之間生長(zhǎng)不協(xié)調(diào)，影響?zhàn)B分從營(yíng)養(yǎng)器官（莖、葉）向生殖器官（花蕾、種子）轉(zhuǎn)移，進(jìn)而影響棉花的品質(zhì)與產(chǎn)量，而且易增加某些病害的發(fā)生概率（如田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)新疆棉的枯萎病、黃萎病、立枯病等土傳性病害的發(fā)生概率持續(xù)增大），造成單位面積棉花產(chǎn)量的降低。測(cè)土配方施肥則可以實(shí)現(xiàn)各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的精準(zhǔn)供應(yīng)，顯著增強(qiáng)棉花植株的抗病蟲(chóng)害能力和抵抗高溫、干旱、霜凍的能力，從而顯著增加棉花產(chǎn)量、提高棉花品質(zhì)。主要可以從以下兩方面進(jìn)行分析。1）依托于土壤墑情、土壤中有機(jī)質(zhì)及可被棉花有效利用的大量元素（氮、磷、鉀）、中量元素（鈣、鎂、硫）、微量元素（鐵、硼、鎳、鋅等），進(jìn)行豆粕、糞肥、麥麩、稻糠及大中微量元素的合理使用，從而有效改良土壤的碳氮比、改良土壤的透氣性，抑制土壤中鐮刀菌、腐霉菌等厭氧菌的繁殖，促進(jìn)根系的發(fā)育，提高根系的發(fā)達(dá)程度，降低土傳病害的發(fā)生概率。2）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的科學(xué)搭配可以使土壤中被固定的各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)元素解離出來(lái)，提高土壤中各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的有效性，且按照合適的比例進(jìn)行吸收，可保障其吸收的合理性，實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官之間的協(xié)同發(fā)育，提高棉花內(nèi)纖維的含量和品質(zhì)。

2.3 避免農(nóng)業(yè)面源污染，推動(dòng)棉花產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展

棉花過(guò)度施肥造成農(nóng)業(yè)面源污染，主要體現(xiàn)在以下3 方面。1）水源污染。土壤中過(guò)量的銨態(tài)氮、磷酸根隨地表水、淋洗水流入河流，易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)而影響水生動(dòng)物的繁衍生息。2）土壤污染。土壤中肥料的剩余，易造成土壤鹽堿化、次生鹽堿化、板結(jié)化，導(dǎo)致可以?xún)?chǔ)存水分和氧氣的空隙減少，土壤中的有益微生物持續(xù)減少，不僅使得種植地棉花品質(zhì)與產(chǎn)量下降，甚至還造成部分地區(qū)的土壤沙化。3）大氣污染。權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放量占比約為20%，且這個(gè)數(shù)據(jù)仍處于持續(xù)上升中，主要原因就是化肥生產(chǎn)，而這將大幅度制約我國(guó)2030 年達(dá)到“碳達(dá)峰”的目標(biāo)。綜合而言，化肥的不合理使用必然造成種植地的水源、土壤、大氣污染，甚至引發(fā)農(nóng)業(yè)面源污染。

而測(cè)土配方施肥技術(shù)可以從以下兩方面有效降低農(nóng)業(yè)面源污染的程度，加速我國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)向綠色、穩(wěn)定、可持續(xù)的方向發(fā)展。1）測(cè)土配方施肥可以實(shí)現(xiàn)短期肥效與長(zhǎng)期肥效的有機(jī)結(jié)合（比如依據(jù)土壤中有效氮的含量進(jìn)行硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、酰胺態(tài)氮的合理搭配），依據(jù)棉花生長(zhǎng)的實(shí)際需求進(jìn)行各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合理釋放，從而減少肥料在土壤、水中的殘留，降低環(huán)境污染，與此同時(shí)，縮減肥料的使用量可以有效降低肥料的生產(chǎn)量，從而降低大氣中溫室氣體的含量。2）測(cè)土施肥可以有效改良土壤質(zhì)地，增加土壤中微生物種群的數(shù)量，提高微生物活性，微生物可以分解土壤中的污染物，增強(qiáng)土壤儲(chǔ)蓄水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，有效緩解因肥料過(guò)量使用而導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題[4]。

3 測(cè)土施肥的應(yīng)用技術(shù)分析

3.1 測(cè)土的具體步驟

測(cè)土的科學(xué)性及步驟的合理性是保障其精準(zhǔn)度的關(guān)鍵，一般而言，實(shí)驗(yàn)室測(cè)土施肥包括以下4 個(gè)步驟。

3.1.1 施肥調(diào)查

施肥情況調(diào)查及土壤土質(zhì)匯總可以實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤土質(zhì)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，從而為測(cè)土配方施肥提供良好的數(shù)據(jù)支撐。1）施肥習(xí)慣調(diào)查，對(duì)新疆尉犁縣各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)整個(gè)棉花生長(zhǎng)周期的大量元素使用總量進(jìn)行調(diào)查，其各類(lèi)元素的使用量如下：純氮量250～400 kg·hm-2。純磷量137～370 kg·hm-2，純鉀量4～41 kg·hm-2，不難看出，不同地區(qū)的用肥量存在較大的差異，尤其是鉀肥的使用量差距達(dá)到了10 倍左右。2）通過(guò)查閱數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，自20 世紀(jì)80 年代以來(lái)，新疆棉花地的土壤中主要元素含量的變化如下：有機(jī)質(zhì)含量下降10%左右，全氮含量下降10%左右，堿解氮的含量翻了近1 倍，有效磷的含量翻了7 倍左右，速效鉀含量變化不大。由此可以看出，伴隨著棉花連茬現(xiàn)象及化肥的不合理使用，新疆棉花種植地的總體品質(zhì)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)[5]。

3.1.2 取土

測(cè)土配方施肥的數(shù)據(jù)來(lái)源是土樣，為保障所取土樣具有代表性，所測(cè)得的數(shù)據(jù)具有科學(xué)性，在取土過(guò)程中，應(yīng)注意以下3 點(diǎn)。1）當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門(mén)及時(shí)組建以技術(shù)人員為核心的專(zhuān)業(yè)取土小組，并以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位，在對(duì)種植面積、種植范圍進(jìn)行科學(xué)調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇具有代表性的種植田進(jìn)行取樣，一般在15～20 hm2的種植面積取一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)（通過(guò)走訪調(diào)查農(nóng)戶和查閱資料確定）。2）在取樣過(guò)程中，要嚴(yán)格按照《測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范》（NY/T 1118—2006）中的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)按照隨機(jī)取樣法或者多點(diǎn)取樣法取15～20 個(gè)位點(diǎn)（取樣位點(diǎn)要避開(kāi)施肥集中區(qū)域、低洼區(qū)域，避免影響檢測(cè)結(jié)果）；在取土深度上，主要取棉花毛根吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)集中的區(qū)域（一般為0～25 cm 土層），且要垂直取土。3）取土結(jié)束后，技術(shù)人員應(yīng)將土樣均勻混合，并做好取土記錄（取土地點(diǎn)、取土?xí)r間、取土人等信息要標(biāo)注清楚），將其封存后送至實(shí)驗(yàn)室，為保障取土的精準(zhǔn)性，應(yīng)對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行定期培訓(xùn)，且同一位點(diǎn)的取樣應(yīng)由一個(gè)技術(shù)人員完成[6]。

3.1.3 土壤檢測(cè)指標(biāo)與檢測(cè)方法

土壤指標(biāo)的檢測(cè)是施肥的基礎(chǔ)，棉花測(cè)土配方施肥的檢測(cè)指標(biāo)主要包括以下2 個(gè)。1）直接營(yíng)養(yǎng)元素指標(biāo)。主要是氮、磷、鉀含量的檢測(cè)，在檢測(cè)過(guò)程中要注意對(duì)元素不同狀態(tài)的含量進(jìn)行檢測(cè)（比如氮肥的NH4+、NO3-、CH4N2O），從而判斷其速效性和持效期，營(yíng)養(yǎng)元素種類(lèi)、含量、配比的檢測(cè)主要是為大量元素的科學(xué)配比與合理使用提供參考。2）有機(jī)物質(zhì)的檢測(cè)。主要是對(duì)土壤中的有機(jī)質(zhì)、pH 值、鹽堿度，還有對(duì)土壤墑情及土壤儲(chǔ)蓄營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力進(jìn)行科學(xué)的檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中，要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，在技術(shù)應(yīng)用、試劑選擇方面，要做到科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，并注意設(shè)置重復(fù)試驗(yàn)、校正試驗(yàn)、空白試驗(yàn)，保障檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性、有效性[7]。

3.1.4 對(duì)檢測(cè)數(shù)值進(jìn)行分析

依據(jù)《全國(guó)第二次土壤普查推薦的土壤肥力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》，及時(shí)結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析，是指導(dǎo)測(cè)土施肥的關(guān)鍵步驟。1）有機(jī)質(zhì)是決定土壤質(zhì)量的關(guān)鍵因素。通過(guò)查閱相關(guān)數(shù)據(jù)，新疆部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有機(jī)質(zhì)含量在5.30～26.00 g·kg-1，均值在12.00～15.00 g·kg-1，屬于第4 級(jí)（見(jiàn)表1），總體而言處于較低的狀態(tài)，尤其是部分連年種植棉花的生產(chǎn)基地的有機(jī)質(zhì)含量甚至低于10 g·kg-1，相對(duì)板結(jié)的土壤成為制約棉花種植的重要因素。2）新疆土壤全氮含量在0.28～1.00 g·kg-1，均值在0.80～0.90 g·kg-1，屬于第4 級(jí)，總體供氮能力較弱，且呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；而新疆土壤速效氮含量在31～85 mg·kg-1（屬于第4 級(jí)至第5 級(jí)），均值在64～70 mg·kg-1，可以看出新疆棉花種植田的速效氮含量總體上較低。3）新疆棉花種植地的速效磷含量在6～42 mg·kg-1，其中平均值為10.00～42.00 mg·kg-1，屬于第1 級(jí)至第4 級(jí)，其中林灌草甸土、水稻土的含磷量較高，普遍在20 mg·kg-1以上，達(dá)到2 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，綜合而言，棉花種植地有效磷的含量相對(duì)充足。4）新疆土壤速效鉀含量在90～350 mg·kg-1（見(jiàn)表1），屬于第1 級(jí)至第4 級(jí)（其中2 級(jí)耕地、3 級(jí)耕地占比在90%以上，只有積塵土的速效鉀含量在100 mg·kg-1以?xún)?nèi)，相對(duì)較低），平均值為130～160 mg·kg-1，雖然總體而言處于中上水平，但是查閱資料發(fā)現(xiàn)，速效鉀的含量呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢(shì)，尤其是在鉀肥施用較少的區(qū)域，速效鉀含量持續(xù)降低。5）在土壤鹽分方面，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，鹽分總體含量在4.5～5.0 g·kg-1，出現(xiàn)輕度鹽堿化的情況，而部分地區(qū)的鹽分總含量超過(guò)15 g·kg-1，鹽堿化較為嚴(yán)重。

表1 不同等級(jí)土壤土質(zhì)中所包含的各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)成分的含量

3.2 測(cè)土施肥的應(yīng)用指導(dǎo)

通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，新疆主要棉產(chǎn)區(qū)呈現(xiàn)出部分大量元素匱乏、土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低及鹽分偏高的狀態(tài)，應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況，從以下3 方面改良施肥方案。1）增加有機(jī)質(zhì)及有益微生物菌的使用，改良土壤墑情，分解有害物質(zhì)，降低土壤鹽分，增加土壤的透氣性，提高對(duì)各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的有效利用率。2）注重氮、鉀肥的補(bǔ)充，尤其是速效氮含量較低的區(qū)域，及時(shí)補(bǔ)充易吸收的硝態(tài)氮，而在積塵土區(qū)域應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充鉀肥。3）對(duì)于需求量較低的中微量元素，可以結(jié)合棉花在各生長(zhǎng)期的實(shí)際需求，通過(guò)追肥及葉面噴施的方式進(jìn)行補(bǔ)充。