有机酸添加对不同磷肥用量新疆棉田磷素健康状况评价

摘要 ［目的］探明有机酸添加对不同磷肥用量新疆棉田磷素健康状况的综合评价。［方法］采用大田试验方法，在不同磷肥用量处理（0 、50 、100 、150  kg P2O5/hm2）的基础上，设置对照（CK）和有机酸添加（OA）处理。研究2019—2020年棉田土壤速效磷、微生物生物量磷、碱性磷酸酶活性、植株生物量、植株吸磷量、籽棉产量、经济效益、植物磷素盈余量8个向量指标进行基于雷达图分析的新疆棉田磷素健康综合评价。［结果］有机酸添加对不同磷肥用量新疆棉田磷素健康状况评价结果分别为0.254 5、0.381 3、0.390 4、0.390 2、0.406 5、0.437 2、0.394 0、0.395 1，最终排序为MAP100+OA>MAP100+CK>MAP150+OA> MAP150+CK>MAP50+CK>MAP50+OA>MAP0+OA>MAP0+CK。［结论］45 kg 有机酸+ 100 kg P2O5/hm2处理是新疆棉田磷素健康管理的最优处理，可为新疆棉田磷素健康状况评价提供一个更为客观和科学的参考。

关键词 棉花；磷肥用量；有机酸；雷达图；磷素健康

中图分类号 S 562  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）07-0160-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.07.037

Evaluation of Organic Acid Addition on  Phosphorus Health Status in Cotton Field with Different Phosphorus Fertilization Rates in Xinjiang

MA Chao1，ZHANG Kai2，LIU Ping2 et al

（1.Xinjiang Xinlianxin Energy Chemical Co.， Ltd.， Manas， Xinjiang  832200;2.  College of Resources and Environment， Xinjiang Agricultural University， Urumchi，Xinjiang 830052）

Abstract ［Objective］ To explore the comprehensive effect of organic acid addition on phosphorus health status of cotton field in Xinjiang with different phosphorus fertilizer dosage.［Method］ Field experiment method was adopted. The control （CK） and organic acid addition （OA） treatments were set on the basis of different P fertilizer dosage （0， 50， 100， 150 kg P2O5/hm2）. The comprehensive evaluation of phosphorus health in cotton field in Xinjiang was carried out based on radar chart analysis in 2019-2020 by studying eight vector indexes including soil available phosphorus， microbial biomass phosphorus， alkaline phosphatase activity， plant biomass， plant phosphorus uptake， seed cotton yield， economic benefit and plant phosphorus surplus. ［Result］The evaluation results of organic acid addition on phosphorus health status of cotton field in Xinjiang with different phosphorus fertilizer dosage were 0.254 5， 0.381 3， 0.390 4， 0.390 2， 0.406 5， 0.437 2， 0.394 0， 0.395 1， respectively. The final sequence was MAP100+OA>MAP100+CK>MAP150+OA>MAP150+CK>MAP50+CK>MAP50+OA>MAP0+OA>MAP0+CK. ［Conclusion］The treatment of 45 kg organic acid+100 kg P2O5/hm2 is the best treatment for phosphorus health evaluation of cotton fields in Xinjiang， providing a more objective and scientific method for phosphorus health evaluation of cotton fields in Xinjiang.

Key words Cotton;Phosphate fertilizer application rate;Organic acids;Radar Chart;Phosphate health

基金项目 国家自然科学基金项目（41761067）；新疆维吾尔自治区自然科学基金项目（2017D01A37）；国家重点研发专项子课题（2017YFD0200205-6）。

作者简介 马超（1997—），男，吉林大安人，硕士研究生，研究方向：新型肥料产品开发。通信作者，副教授，博士，从事农田土壤养分循环研究。

收稿日期 2022-05-19

棉花是新疆农业经济的重要组成部分之一。据统计，新疆棉花播种面积约为316.99万hm2，占全国种植面积的78.92%，棉花产量为2 062.5 kg/hm2，占全国棉花总产量的87.3％［1］。新疆光热资源丰富、棉花品质优异等［2］，新疆棉花总产、单产、种植面积等连续26年位居全国第一［3］，确保国家棉花生产安全［4］。磷素是新疆棉田的主要养分限制因子之一［5］。由于磷肥在石灰性土壤上固持严重［6］，棉田磷肥当季利用率仅为10%～25%［7］，导致新疆棉田普遍存在磷肥过量施用的现象。有机酸是提高土壤磷素有效性［8］、促进作物磷素吸收［9］、改善棉田磷素健康的有效途径之一［10-11］。这是因为有机酸通过配位交换［12］、有机态磷在pH降低时部分水解［13-14］、螯合溶解作用［15］等提高土壤磷素有效性进而提高棉花产量。但基于雷达图分析的新疆棉田土壤磷素健康状况评价鲜见报道。雷达图分析法（Radar Chart）是一种直接并形象地反映评价结果的综合特性［16］，利用评价结果构建多变量相对比的分析方法［17］。研究表明雷达图分析法应用于农业领域中具有较好效果。程君奇等［16］利用雷达图分析烤烟中化学成分之间的协调性，其结果可对研究对象进行准确评价；邓禄军等［18］通过雷达图分析了马铃薯产量、薯型等9个指标，结果表明雷达图分析法能够对马铃薯品种进行客观、科学评价其优劣，说明雷达图分析法对农业生产进行评价的方法是可行的。因此，笔者运用雷达图分析方法，从土壤肥力、土壤微生物量、作物生长情况、作物产量、经济效益、棉田养分平衡6个方面进行有机酸添加对不同磷肥用量新疆棉田磷素健康状况评价，建立基于雷达图平均面积和平均周长的综合评价函数，结合评价结果为新疆棉田磷素健康状况评价提供一个更为客观和科学的参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取新疆阜康市彭家湾村冰湖三队（88°0′44.30″E、44°10′21.05″N）。阜康市地属大陆性干旱气候，年均无霜期174 d，光热资源充足。该试验区土壤背景值分别为有机质18.10 g/kg，碱解氮46.23 mg/kg，速效磷13.55 mg/kg，pH（水∶土=5∶1）8.14，电导率226.74 μS/cm。

1.2 试验设计

以当地测土配方施肥磷肥推荐用量（150 kg P2O5/hm2）为上限，设置了0、50 、100和150 kg/hm2 P2O5（MAP0、MAP50、MAP100和MAP150）4个磷肥用量处理，每个磷肥用量处理下设不添加有机酸对照（CK）和有机酸添加处理（OA，主要成分为黄腐酸，有机酸用量为45 kg/hm2，单价为4 500元/t），每个处理4个重复，共32个小区，小区面积为5 m×4 m（20 m2）。棉花种植模式为膜下滴灌，1膜1带2行种植，棉花株距15 cm。棉田磷肥采用磷酸一铵（云南常青树化工有限公司，N含量12%，P2O5含量61%，单价为110元/25 kg），氮肥采用尿素（新疆鸿基焦化有限责任公司，N含量46.2%，单价为75元/40 kg），施氮量为250 kg N/hm2（尿素与磷酸一铵中氮的总和），钾肥采用农用硫酸钾（新疆新雅泰化工有限公司，K2O含量51%，单价为130元/25 kg），施用量为30 kg K2O/hm2，棉种采用新路早64号，所用物品单价见表1，2019、2020年在棉花各生育期分6次随水滴施，其他田间管理和农艺措施均与新疆棉田普遍采用的模式保持一致。

1.3 测定项目与方法

土壤速效磷：2019、2020年在小区滴灌带附近进行取土，随机采集0～20 cm土样5份，混匀后风干并拣去杂物。待测土样过1 mm筛后用NaHCO3-钒钼蓝比色法测定土壤有效磷含量。土壤微生物生物量磷（MBP）采用氯仿熏蒸-NaHCO3浸提法测定［19］。土壤磷酸酶活性（ALP）测定参照吴金水等［19］的方法。

植物生物量、吸磷量：2019、2020年在花蕾期、花铃期和吐絮期对植株进行采集，在75 ℃条件下烘干36 h至恒重，记录生物量，将样品粉碎，称取相对应植物重量，采用硫酸-双氧水消煮法消至无色。用钒钼黄比色法测定棉花的含磷量。

籽棉产量：2019、2020年每个试验小区在地膜内设置面积为1 m2的样方，并根据该样方内的棉花株数、单株铃数和单铃重计算籽棉产量。

经济效益：经济效益=（籽棉产量×棉花单价）-成本-人工

式中，棉花单价采取2019和2020年平均单价7.9元/kg；成本包括肥料和有机酸成本、农药和脱叶剂成本、种子及小区所用滴灌带成本、土地租赁费用等；人工费用（铺地膜机械、滴灌带铺设、人工除虫和无人机喷洒脱叶剂等费用）按37.5元/20 m2计算。

土壤磷素盈余量：磷素盈余量=磷素输入的P2O5量-磷素输出的P2O5量。

雷达图的绘制及分析计算：根据公式（1）、（2）将指标按照正向、逆向指标划分并对指标进行无量纲化转化，将数值控制在［0，1］。

Rij=rijmaxrij（正向指标）（1）

Rij=1-rijmaxrij（逆向指标）（2）

式中，Rij代表各指标处理后无量纲化数值，rij为方差分析后各指标值，maxrij为各指标重复处理内最大值。

在雷达图分析评价中m个测定指标对应雷达图中m条数轴，各指标的权重需要根据2条相邻指标之间的夹角转化计算，根据公式（3）、（4）、（5）计算各指标的相关变异系数、权重和两指标夹角角度。