南疆咸水補灌區(qū)棉花根土界面降堿抑鹽與增產(chǎn)增效技術(shù)

摘要：針對新疆南疆地區(qū)膜下滴灌棉花生產(chǎn)中微咸水補灌帶來的鹽分積累問題，在棉花高產(chǎn)栽培技術(shù)的基礎(chǔ)上集成磷肥種類與土壤性質(zhì)匹配技術(shù)、磷肥早施提高空間有效性的啟動磷技術(shù)、硫酸銨誘導(dǎo)根際降堿解磷溶鈣抑鹽技術(shù)以及“激發(fā)碳”靶向調(diào)控解磷微生物功能的技術(shù)，建立了咸水補灌區(qū)棉花根土界面降堿抑鹽與增產(chǎn)增效技術(shù)模式。對該技術(shù)模式的原理進行了闡述，并對該技術(shù)關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)進行了相應(yīng)的規(guī)范，包括磷肥品種選擇，硫酸銨及基于目標(biāo)產(chǎn)量養(yǎng)分需求量的化肥用量和激發(fā)碳的用量、施肥時間與方式，微咸水的礦化度、微咸水補灌的時間與灌水定額等，為南疆咸水補灌區(qū)膜下滴灌棉田綠色增產(chǎn)增效提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：棉花；咸水補灌；根際調(diào)控；降堿抑鹽；解磷微生物；灌溉；施肥；增產(chǎn)增效

新疆南疆地區(qū)屬于典型的極端干旱區(qū)，淡水資源匱乏[1]，但微咸水和咸水資源豐富[2]，合理利用咸水和微咸水資源進行補灌可能成為解決南疆棉花關(guān)鍵生育期缺水的重要途徑[3-5]。然而長期微咸水灌溉會導(dǎo)致土壤積鹽，嚴(yán)重時可導(dǎo)致作物減產(chǎn)[6-7]。因此，在微咸水補灌的同時，必須尋找能緩解作物鹽害的有效措施。

咸水補灌區(qū)較高的含鹽量會抑制作物對磷的吸收[8]。筆者團隊前期針對磷肥高效利用作了相關(guān)研究，如：選擇與鹽漬化土壤性質(zhì)相匹配的酸性磷肥（磷酸一銨、磷酸脲等），以抵消鈉離子帶來的土壤高pH，減少磷肥有效性損失，在鹽堿地施用有利于磷肥高效利用[9-11]，即磷肥與土壤性質(zhì)匹配技術(shù)。在時間和空間上集中施用磷肥，提高土壤供磷強度，既能保證作物營養(yǎng)臨界期的養(yǎng)分吸收，也能提高作物在苗期的抗鹽性[12-14]。苗期土壤容重低、孔隙大，滴施磷肥有利于磷移動到耕層中部，促進棉花根系和菌根的生長，緩解幼苗的鹽堿脅迫，實現(xiàn)棉花增產(chǎn)[15-16]，即啟動磷技術(shù)。鹽漬化土壤中施用生理酸性肥料硫酸銨可誘導(dǎo)根際酸化，既能活化養(yǎng)分，亦能減輕作物鹽害[17]。作物根系吸收銨根的同時會釋放氫離子，導(dǎo)致根際土壤pH下降、磷酸鈣鹽溶解[18]，使得正磷酸根和鈣離子濃度提高；游離鈣離子濃度增加會促進土壤膠體表面的鈉離子解吸附，有利于鈉離子隨滴灌水淋洗到根際微域以外，實現(xiàn)作物根際以種適土的目標(biāo)[6，16，19]，即增銨降堿抑鹽解磷溶鈣技術(shù)。鹽漬化土壤有機質(zhì)含量低、解磷微生物活性差[20]。將水溶性有機碳添加到根際土壤中既能靶向激發(fā)農(nóng)田土著解磷微生物的活性[21-22]，又能促進土壤微生物量磷周轉(zhuǎn)，提高土壤有效性磷和鈣離子的濃度[23-25]，即“激發(fā)碳”技術(shù)[26]。作物活化與吸收利用土壤磷的能力（簡稱為作物磷高效利用潛力）包括根系、菌根以及定植在根系和菌根表面上的解磷微生物活化與周轉(zhuǎn)磷的能力，土壤有效磷含量對于根系、菌根以及根際和菌絲際定植的解磷菌的功能有強烈的影響[27-28]。當(dāng)土壤有效磷含量為15～20 mg·kg－1時，棉花、玉米等作物的根系、菌根和解磷菌活化利用土壤磷的能力是最強的[29-30]。當(dāng)前，我國農(nóng)田土壤平均有效磷含量已經(jīng)超過了20 mg·kg－1，而大多數(shù)土壤-作物體系的有效磷農(nóng)學(xué)閾值也與這一數(shù)值接近。將土壤有效磷供應(yīng)強度維持在農(nóng)學(xué)閾值附近（15～20 mg·kg－1），根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量需磷量確定磷肥施用量可以基本實現(xiàn)肥料磷輸入與作物地上部磷輸出平衡、作物高產(chǎn)和磷肥高效[11]，即基于最大化作物磷高效利用潛力的農(nóng)田磷肥零盈余技術(shù)。

基于以上研究，筆者團隊通過集成磷肥與土壤性質(zhì)匹配技術(shù)、啟動磷技術(shù)、增銨降堿抑鹽解磷溶鈣技術(shù)、激發(fā)碳調(diào)控土著微生物活性的技術(shù)[9，12，16，18，26]、農(nóng)田磷肥零盈余技術(shù)、微咸水補灌技術(shù)和棉花高產(chǎn)栽培技術(shù)等單項技術(shù)，建立了南疆咸水補灌區(qū)棉花根土界面降堿抑鹽與增產(chǎn)增效技術(shù)模式，為南疆咸水補灌區(qū)膜下棉田綠色增產(chǎn)增效提供支持。

1 技術(shù)范圍

規(guī)定了磷肥品種選擇，硫酸銨、激發(fā)碳的用量與施肥時間，微咸水的礦化度，咸水補灌的時間，微咸水灌水定額及其配套的田間管理措施。適用范圍為新疆咸水補灌區(qū)輕中度鹽漬化膜下滴灌棉田，其他類似氣候區(qū)域的輕中度鹽漬化棉田也可參照執(zhí)行。

2 規(guī)范性引用文件

NY/T 2911－2016《測土配方施肥技術(shù)規(guī)程》；NY/T 3243－2018《棉花膜下滴灌水肥一體化技術(shù)規(guī)程》；DB65/T 3107－2010《棉花膜下滴灌水肥管理技術(shù)規(guī)程》；GB/T 8321.10－2018《農(nóng)藥合理使用準(zhǔn)則（十）》。

3 術(shù)語和定義

3.1 冬（春）灌

冬（春）灌是南疆棉花生產(chǎn)常見的灌溉措施，即在冬季或者春季，通過大水漫灌淋洗耕層的鹽分，同時可以提高底墑，為棉花的種子萌發(fā)以及后期生長發(fā)育提供良好的水鹽環(huán)境。

3.2 微咸水補灌

微咸水補灌是指在棉花的關(guān)鍵生育期，利用礦化度為2～5 g·L－1的微咸水進行灌溉的方法，可緩解淡水缺乏對棉花生長以及產(chǎn)量的影響。

3.3 生理酸性肥料

生理酸性肥料是指養(yǎng)分離子被作物吸收以后根際土壤酸度提高的肥料。比如硫酸銨，作物根系吸收NH4＋的同時釋放H＋，使根際土壤（或土壤溶液）的酸度提高。

3.4 激發(fā)碳

激發(fā)碳是指能夠強化土壤土著解磷微生物的活性、培育較大的微生物量磷庫、提高磷肥利用率的碳源，如糖蜜、葡萄糖等。

3.5 根土界面

根土界面是作物根系與土壤以及土著微生物相互作用最劇烈的區(qū)域，是水分、養(yǎng)分進入作物體內(nèi)的關(guān)鍵區(qū)域，也是鹽分對作物產(chǎn)生毒害的關(guān)鍵區(qū)域。

3.6 降堿抑鹽

降堿抑鹽是指通過施入酸性或者生理酸性肥料釋放H＋，清除土壤溶液中的OH－，降低土壤pH；被H＋活化的Ca2＋與土壤膠體表面的Na＋發(fā)生置換反應(yīng)，Na＋隨水淋洗降低土壤鹽分。

3.7 灌溉定額

灌溉定額是棉花整個生育期內(nèi)灌水定額的總和，灌水定額指的是單位面積的1次灌水量。

4 施肥量的確定

根據(jù)作物磷高效利用潛力發(fā)揮的土壤條件和目標(biāo)產(chǎn)量需肥量確定肥料施用量。將666.7 m2目標(biāo)皮棉產(chǎn)量分為3個水平：120～150 kg、＞150～180 kg、

＞180～210 kg，推薦肥料施用量見表1。本文化肥施用量均指的是N、P2O5、K2O、激發(fā)碳的含量。

5 灌溉、施肥與田間管理

以666.7 m2目標(biāo)皮棉產(chǎn)量150 kg為例，灌溉、施肥與田間管理詳細情況見表2。參考NY/T 2911―2016《測土配方施肥技術(shù)規(guī)程》，肥料施用總量為：每666.7 m2總施氮（N）量18 kg，其中N（硫酸銨，本次施肥所用的肥料品種，下同）9 kg，N（尿素）9 kg；每666.7 m2總施磷（P2O5）量8 kg，在蕾期和花鈴期分2次施入；每666.7 m2總施鉀（K2O）量4 kg；每666.7 m2激發(fā)碳用量8 kg，在蕾期和花鈴期分2～4次施入。每666.7 m2灌溉定額為300～377 m3，另灌溉微咸水70～95 m3。參考DB65/T 3107―2010《棉花膜下滴灌水肥管理技術(shù)規(guī)程》，灌水定額和每次的施肥量等見表2。其他目標(biāo)產(chǎn)量條件下，可以根據(jù)表2的水肥用量比例調(diào)整。

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（責(zé)任編輯：秦凡 責(zé)任校對：楊子山）" " ●

收稿日期：2024-03-19" " " " "第一作者簡介：武玉坤，碩士研究生，研究方向為棉花營養(yǎng)與施肥，wuyukun0602@163.com。*通信作者：馮固，教授，研究方向為棉花營養(yǎng)與施肥、棉花根際生物互作，fenggu@cau.edu.cn

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（2022YFD1900102）；中國農(nóng)業(yè)大學(xué)“阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專項資金”