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绿洲棉田磷素养分资源高效利用机理和技术研究

陈波浪  
【摘要】: 新疆地处我国干旱半干旱区,绿洲面积8万平方公里,占平原面积的7.8%,是新疆农业的主体,补给新疆95%以上人口的生活资源;棉花是绿洲种植业中的主导产业,在新疆国民经济中占有十分重要的地位,目前棉花种植面积为178万hm~2,占新疆耕地面积的40.6%,棉花产值占农业总产值的50%左右。但棉花生产中养分资源的高效利用与管理技术还存在一些科学问题需要解决,养分资源的高效利用成为新疆棉花产业发展的一个制约因子。为此,本论文以棉花磷素高效管理技术为主要研究对象,采用田间试验、盆栽试验和室内分析相结合的方法,深入研讨不同气候区质地类型、肥料用量和种类对棉田土壤磷素有效性的影响和不同棉花品种的磷素利用效率,得出如下结果: 1.盆栽条件下不同质地棉田磷素有效性研究施磷均能显著提高三种质地棉田土壤速效磷含量,三种质地速效磷增幅的大小顺序为砂壤土壤土粘土,但速效磷含量在各处理的高低为粘土壤土砂壤土,速效磷随生育期变化三种质地一致,均在花铃期达最大值,全磷变化没有速效磷明显,基本在0.6-1.6g·kg~(-1)之间变化,三种质地棉田土壤上棉花对磷素的吸收均表现为粘土壤土砂壤土,且棉株磷素吸收积累量主要集中在生育中后期(花期、花铃期和铃期),砂壤质、壤质和粘质棉田三个时期各处理棉株磷素吸收积累量分别平均占整个生育期的90.2%、85.7%和78.8%。 三种质地磷素吸附与解吸试验表明,磷吸持指数(PSI)、土壤最大缓冲容量(MBC)和吸附量均随粘粒含量的增加而增大,即粘土壤土砂壤土,而易解吸磷(RDP)、解吸量、解吸率和标准需磷量(SPR)呈下降趋势,即砂壤土壤土粘土。以Langmuir方程估算棉田土壤的需磷量,砂壤质棉田需磷量为160.7kgP_2O_5-hm~(-2),壤质棉田需磷量为158.3kgP_2O_5-hm~(-2),粘质棉田需磷量为125.0kgP_2O_5-hm~(-2)。 2.不同磷肥用量对各生育期棉田土壤磷素吸持特性的影响各生育期磷素等温吸附曲线与Langmuir、Temkin和Freundlich方程拟合度都达极显著水平;磷的吸附饱和度(DPS)、零净吸附浓度磷(EPS0)、吸附量、解吸量和解吸率随施磷量的增加均呈增长趋势,而标准需磷量(SPR)呈下降趋势;以Freundlich方程估算原状棉田土壤各个生育期的标准需磷量,重过磷酸钙处理下,壤质棉田苗期、花铃期和吐絮期的需磷量分别为143.7、137.4和160.2 kgP_2O_5-hm~(-2),砂壤质棉田苗期、花铃期和吐絮期的需磷量分别为106.6、251.1和173.0 kgP_2O_5-hm~(-2);磷酸二铵处理下,壤质棉田苗期、花铃期和吐絮期的需磷量分别为155.4、132.8和153.1 kgP_2O_5-hm~(-2),砂壤质棉田苗期、花铃期和吐絮期的需磷量分别为115.8、236.4和179.0 kgP_2O_5-hm~(-2)。 3.不同磷肥用量对棉田磷素有效性的影响增施磷肥能增加棉田土壤速效磷、磷素活化系数以及全磷含量,北疆壤质、砂壤质棉田和南疆棉田各施磷处理土壤速效磷平均比对照处理增加302%、371%和127%,磷素活化系数平均比对照处理增加180%、259%和120%,但全磷含量只有大于1200kgP_2O_5-hm~(-2)才与不施磷处理存在显著差异。增施磷肥能增加棉花产量、吸磷量和干物质的积累量,但过量施用磷肥并不能显著增加棉花产量、吸磷量和干物质积累量。北疆壤质、砂壤质棉田和南疆棉田棉株吸磷量分别平均比对照处理增加41%、31%和19%,干物质积累分别平均比对照处理增加20%、13%和26%。综合比较施磷效益,施磷量控制在150kgP_2O_5-hm~(-2)左右既能提高速效磷的有效性满足棉花的需求又能增加土壤磷库和潜在供磷能力。 4.棉田土壤磷肥用量估算方法比较利用肥效函数法、土壤吸附等温线法、土壤磷酸盐吸收系数法和磷指标法对磷肥推荐量进行了比较,砂壤质棉田由此估算的施磷量分别为148、173、168和150kgP_2O_5-hm~(-2),壤质棉田施磷量分别为138、160、153和172kgP_2O_5-hm~(-2),其中以土壤磷酸盐吸收系数法操作最简便且估算结果与肥效函数法相当。 5.棉花磷高效基因型筛选的初步研究在苗期和蕾期筛选试验中,供试32个棉花品种在不同磷营养下表现显著差异,地下干物质、地上干物质、整株干物质、根冠比、植株磷含量、植株吸磷量和植株磷利用效率等指标的变异系数苗期在12.2-53.6之间变化,蕾期在19.3-85.9之间变化,低磷条件下,地下干物质、地上干物质、整株干物质、植株磷含量、根系活力和植株吸磷量均显著低于正常供磷水平,而根冠比和植株磷利用效率却高于正常供磷水平。通过不同筛选指标间标准差和变异系数的比较,确定相对磷利用效率、相对整株干物质、相对磷含量和相对吸磷量为棉花磷效率基因型筛选指标,同时以确立的筛选指标为对象进行聚类分析,得出供试32个棉花品种中新海18号、中棉42号、新海6号和新陆早7号为磷高效品种,新陆早13号和新陆早17号为磷低效品种,其余品种为磷中效品种。


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