湖北省是中国的产棉大省，面积和产量仅次于新疆、山东、河南、河北，排在全国第五位，居长江流域棉区之首[1]。江汉平原棉花（GossypiumhirsutumL.）常年种植面积约2.8万hm2，占湖北省棉花种植总面积的70%左右[2]，是湖北省最大的优质棉生产基地，也是全国棉花单产水平较高的棉区之一[3]。
摘要：采用田间小区试验研究了氮肥施用时期对江汉平原棉花（GossypiumhirsutumL.）产量、经济效益与氮肥利用率的影响。结果表明，在240kg/hm2的施氮水平下，综合考虑棉花产量、经济效益、氮肥当季表观利用率以及土壤中硝态氮累积等各种因素，得到氮肥最佳施用时期为40%基肥+15%苗肥+15%花蕾肥+30%花铃肥，此时子棉产量为5038kg/hm2，比对照不施氮增产79.5%、增收15622元/hm2，氮肥当季表观利用率为52.9%；在施氮量不变的条件下，将施氮次数减少为2次，对棉花的产量和收益影响不显著，但棉株吸氮量和氮肥当季表观利用率随施氮次数的减少而明显降低。
关键词：棉花（GossypiumhirsutumL.）,产量,经济效益,氮肥施用时期,氮肥表观利用率
研究和生产实践均已证实，氮肥是影响棉花产量的第一养分限制因子，但棉花营养特性及施肥技术方面的研究多集中在钾素和钾肥上[4-6]，氮肥施用技术方面的研究并不多，长江中下游棉区棉花氮肥合理用量及合理施用时期方面的研究鲜见报道[7]。棉花生育期较长，在不同的生育阶段其养分需求特性存在较大差异，因此确定与之相适应的氮肥施用时期在提高棉花产量及氮肥利用效率、减少氮素损失等方面均有积极意义。本研究探讨了氮肥不同施用时期对棉花生长发育、产量、经济效益以及氮素吸收利用的影响，为提出适合江汉平原棉花高产、氮肥利用高效与轻简化兼顾的氮肥运筹模式提供理论和实践依据。
1材料与方法
1.1供试材料
试验于2012年在湖北省潜江市浩口镇柳州村4组进行，供试土壤为长江冲积物母质发育的潮土，前作为油菜。土壤pH7.69，有机质16.9g/kg，全氮1.12g/kg，碱解氮102.0mg/kg，速效磷16.0mg/kg，速效钾80.7mg/kg。供试棉花品种为中棉所63。
1.2试验设计
试验设置5个处理，①N0：对照，不施氮肥；②N1：氮肥施用方式为40%基肥+15%苗肥+15%花蕾肥+30%花铃肥，分4次施用，简写为4-1.5-1.5-3；③N2：氮肥施用方式为40%基肥+30%花蕾肥+30%花铃肥，分3次施用，简写为4-0-3-3；④N3：氮肥施用方式为60%基肥+20%花蕾肥+20%花铃肥，分3次施用，简写为6-0-2-2；⑤N4：氮肥施用方式为60%基肥+40%花铃肥，分2次施用，简写为6-0-0-4。除对照不施氮肥外，其他处理氮（纯N）用量相同，均为240kg/hm2。各处理磷、钾、硼、锌肥用量相同，分别为P2O590kg/hm2、K2O240kg/hm2、硼砂3kg/hm2、七水硫酸锌3kg/hm2。所用肥料种类氮肥为尿素（含氮46.3%）、磷肥为过磷酸钙（含P2O512%）、钾肥为氯化钾（含K2O60%）、硼肥为硼砂（含B11%）、锌肥为七水硫酸锌（含Zn20%）。钾肥60%基肥+40%花铃肥，磷肥和硼肥全部基施，锌肥全部作花蕾肥。施肥方法：基肥混匀条施，追肥穴施，基肥和追肥在棉花种植行的两侧交替进行。小区面积35m2，3次重复，随机区组排列。
棉花采用营养钵育苗移栽的方式，4月15日播种，5月19日移栽。行距120cm，株距45cm。移栽前1d施基肥，6月19日施苗肥，7月5日施花蕾肥，7月26日施花铃肥，9月5日开始收获棉花，11月14日收获结束，各小区单收计实产。
1.3测定内容和方法
1.3.1棉株农艺性状调查每小区确定6株长势均匀的棉株，分别在7月20日、8月20日和9月20日左右开展棉花“三桃”调查，计算相关农艺性状指标。
1.3.2土壤样品在棉花移栽前采集0～20cm土样，风干后制样，用常规方法分析土壤基本理化性状[8]。试验结束后，采集各小区0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm土样，采用紫外分光光度法测定鲜土样NO3--N含量[8]。
1.3.3植株干物质重及氮素含量成熟期每小区随机取3株中等大小的棉花植株样，按皮棉、棉子、棉秆分别称重制样，测定各部分全氮含量[8]，计算棉株收获时从土壤带走的氮量。并计算氮肥表观利用率，其计算公式为：氮肥表观利用率=（施氮区作物吸氮量-无氮区作物吸氮量）/施氮量×100%[9]。
1.3.4数据处理与参数计算试验数据统计和作图在MicrosoftofficeExcel中进行，方差分析采用SPSS11.5统计软件。
2结果与分析
2.1氮肥施用时期对棉花主要农艺性状的影响
调查结果（表1）表明，各施氮处理的棉花株高、果枝层数和单株成桃总数都显著高于不施氮处理（N0），脱落率却显著低于不施氮处理，说明氮肥对棉花的生长发育、产量形成都至关重要。
不同氮肥施用时期对株高有显著影响，以“4-0-3-3”分3次施氮处理（N2）的棉株最高、分2次施氮处理（N4）的棉株最低，株高高度与花蕾肥施用比例呈正相关，表明在棉花株高形成的营养生长关键时期，氮素营养起重要作用。不同氮肥施用时期对棉株果枝层数和棉桃脱落率均无显著影响。从“三桃”分布来看，不同氮肥分配处理间成桃数存在一定差异。7月20日前后是棉株生长中心从营养生长转向生殖生长的过渡时期，伏前桃数量较少、棉株之间变异较大。分2次施氮处理（N4）的伏桃数量略低，秋桃数量则较多，“6-0-2-2”分3次施氮处理（N3）的伏桃数量相对较多，其秋桃数量则较少。整体上看，不同氮肥施用时期对棉花单株成桃总数无显著影响。2.2氮肥施用时期对棉花产量及经济效益的影响
由表2可知，施用氮肥可以显著提高子棉的产量和经济效益，不同施氮处理比对照增产68.8%～79.5%，相对净收益增加13414～15622元/hm2。
不同施氮处理下，以分4次施氮处理（N1）的产量最高，为5038kg/hm2，以“4-0-3-3”分3次施氮处理（N2）的产量最低，为4737kg/hm2，前者比后者高出6.35%，差异达显著水平，其他各施氮处理间差异不显著，且分3次施氮处理和分2次施氮处理产量的差异较小，说明在施氮总量一定的情况下，适当减少施氮次数不会明显减产，但以氮肥分4次施用最能充分发挥棉花的产量潜力。
从经济效益来看，相对净收益顺序为分4次施氮>分2次施氮>“6-0-2-2”分3次施氮>“4-0-3-3”分3次施氮，其中分4次施氮处理（N1）比“4-0-3-3”分3次施氮处理（N2）高2208元/hm2；不同施氮处理氮肥产投比为6.62～7.96，其顺序为分2次施氮>“6-0-2-2”分3次施氮>分4次施氮>“4-0-3-3”分3次施氮。在肥料经济学研究中通常认为，只有当肥料产投比大于2.0时，施用化肥才有意义[10]。根据这个原则，棉花不同施氮处理的收益均较高，此时利用收益绝对量来衡量棉花施氮的经济效益可能更加合理。
综上所述，在目前肥料、产品和劳务价格条件下，从产量和经济效益来看，棉花最优的氮肥施用方式是分4次施氮，即40%基肥+15%苗肥+15%花蕾肥+30%花铃肥，从棉花轻简化栽培、减少劳动量的角度出发，在施氮量一定的情况下将施肥次数减少到2次（60%基肥+40%花铃肥），不会引起棉花明显减产减收。
2.3氮肥施用时期对棉花氮素吸收与氮肥利用率的影响
氮肥施用时期对棉花氮素吸收影响显著（表3）。在施氮量相同的情况下，棉株平均含氮量、吸氮量以及氮肥当季表观利用率总体上均随施氮次数的减少而趋于降低、随后期氮肥（花铃肥）比例的增加而趋于增加，可见氮肥分次施用、氮肥适当后移均有利于棉株对氮素的吸收，从而提高氮肥当季利用率。因此，从提高棉花对氮肥的吸收利用来看，最优的氮肥分配是4次施氮，即40%基肥+15%苗肥+15%花蕾肥+30%花铃肥。
2.4氮肥施用时期对棉花收获后土壤硝态氮累积的影响
从图1可以看出，不同氮肥分配处理在0～100cm土体各土层中的硝态氮累积量均显著高于不施氮处理，增幅为15.4～36.5kg/hm2，平均增加25.7kg/hm2。不同氮肥分配处理的土壤中，硝态氮累积变化趋势均表现为随土层深度的增加而降低。通过分析比较可知，由施氮造成的硝态氮累积主要集中在0～60cm土层，其累积量占0～100cm土层硝态氮累积总量的82%以上。不同氮肥分配处理之间，0～60cm土体中硝态氮累积量顺序为“6-0-2-2”分3次施氮>“4-0-3-3”分3次施氮>分2次施氮>分4次施氮，即N3>N2>N4>N1，0～60cm土体分4次施氮处理硝态氮累积量最低，比“6-0-2-2”分3次施氮处理低19.8kg/hm2。
0～100cm土体底层累积的硝态氮既是作物生长发育必不可少的氮素来源，又因容易随水下移而成为地下水污染源，因此，充分利用0～100cm土体下层累积的硝态氮十分重要，尤其是在江汉平原夏季降雨量较高、地下水位上移的情况下。
3小结与讨论
本研究结果表明，江汉平原地区棉花施氮总量控制在240kg/hm2的条件下，氮肥施用时期对棉花“三桃”分布有一定影响，但对棉株最终成桃总数无明显影响。棉花群体可能具有较强的自我调节和适应不同环境的能力，体现出一定的抗逆性，这种抗逆境能力为在棉花上实施“看天、看地、看作物长势”的应变式施肥技术提供了依据，使得在生态环境发生较大变化的条件下（如气候异常、迟播等），仍然可以通过各种农艺措施的综合运用达到高产。在本试验条件下，综合棉花产量、经济效益、氮素吸收利用以及土壤中硝态氮累积等各种因素，氮肥最佳施用时期为“40%基肥+15%苗肥+15%花蕾肥+30%花铃肥”，此时子棉产量为5038kg/hm2，比对照不施氮增产79.5%、增收15622元/hm2，氮肥产投比为7.02，棉株从土壤带走氮素为234kg/hm2，氮肥当季表观利用率为52.9%；在施氮量不变的条件下将施氮次数减少为2次，对棉花的产量和收益影响不显著，从减少劳动量的角度出发，是一种可行的轻简化施肥方式；但棉株吸氮量和氮肥当季表观利用率均随施氮次数的减少而明显降低，因此从提高氮肥当季利用率、减轻因施肥不当而引起面源污染风险的角度出发，仍然提倡氮肥分4次施用。此外，同期气象记录资料数据表明，试验期间当地气温、降雨量及其月际间分配为长江流域棉花丰产气候类型[11]。本研究仅为1年的试验研究结果，仍有待于进一步验证和完善。
一般来说，绝大部分由施肥盈余的化学肥料氮并不能在土壤中累积起来，而是以各种途径如进入大气或水体环境损失[12]，当季残留在土体中的硝态氮虽然可以被下一季作物吸收利用，但因其易随水下移而对地下水环境造成潜在威胁[13-15]，所以在生产上提倡将氮肥按照当季作物需要分次施用。土壤氮素肥力的提升往往通过提高土壤有机质含量的途径来实现。已有研究表明，在减少施氮次数的条件下，可以用缓控释氮肥代替普通尿素，同时达到不减少甚至是增产以及提高当季氮肥利用率的效果[16-18]，因此，缓控释氮肥的应用已成为当前棉花轻简化栽培技术措施之一。
参考文献：
[1]别墅，王孝刚，张教海，等.湖北省棉花产业链发展现状与展望[J].中国棉花，2011，38（11）：7-14.
[2]湖北省统计局.2010湖北农村统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2010.[3]胡德玉，成云峰，文汉标，等.江汉平原棉区棉花生产中存在的问题与对策[J].江西棉花，2007，29（2）：6-7.
[4]姜存仓，陈防，鲁剑巍，等.钾高效基因型棉花的筛选及其生理机制的研究[J].土壤，2007，39（6）：932-937.
[5]梁金香，王玉朵，韩梅，等.棉花施钾的增产效果及其技术研究[J].土壤肥料，2003（3）：17-19.
[6]姜存仓，袁利升，王运华，等.不同棉花基因型苗期钾效率差异的初步研究[J].华中农业大学学报，2003，22（6）：564-568.
[7]李银水，鲁剑巍，李小坤，等.湖北省棉花氮肥效应研究[J].湖北农业科学，2010，49（1）：52-55.
[8]鲍士旦.土壤农化分析[M].第三版.北京：中国农业出版社，2000.
[9]张福锁，王激清，张卫峰，等.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J].土壤学报，2008，45（5）：915-924.
[10]刘宏斌，李志宏，张维理，等.露地栽培条件下大白菜氮肥利用率与硝态氮淋溶损失研究[J].植物营养与肥料学报，2004，10（3）：286-291.
[11]杨文钰，屠乃美.作物栽培学各论南方本[M].北京：中国农业出版社，2003.
[12]鲁如坤，时元正，施建平.我国南方6省农田养分平衡现状评价和动态变化研究[J].中国农业科学，2000，33（2）：63-67.
[13]刘方春，聂俊华，刘春生，等.不同施肥措施对土壤硝态氮垂直分布的特征影响[J].土壤通报，2005，36（1）：50-53.
[14]徐钰，刘兆辉，江丽华，等.不同氮肥运筹对冬小麦氮肥利用率和土壤硝态氮含量的影响[J].水土保持学报，2010，24（4）：91-93.
[15]张维理，田哲旭，张宁，等.我国北方农用氮肥造成地下水硝酸盐污染的调查[J].植物营养与肥料学报，1995，1（2）：80-87.
[16]李伶俐，马宗斌，林同保，等.控释氮肥对棉花的增产效应研究[J].中国生态农业学报，2007，15（3）：45-47.
[17]胡伟，张炎，胡国智，等.控释尿素与普通尿素对棉花生长、养分吸收和产量的影响[J].新疆农业科学，2010，47（7）：1402-1405.
