摘要
机采棉种植已成为新疆棉花主要栽培模式，与传统种植模式相比，机采棉模式在种植密度、覆膜宽度和滴灌带铺设位置等方面都发生了显著改变，这些改变必然对水肥应用，尤其是水氮调控提出了新的要求。然而，当前研究结果多集中于传统种植模式，对宽膜滴灌机采棉种植条件下，水氮调控对棉花养分吸收利用及其产量的效应尚有诸多技术与机理问题。本研究以北疆克拉玛依膜下滴灌机采棉为试材，通过2021-2022两年田间试验，研究以下三方面内容:(1)氮素投入与机采棉产量、肥料利用率和植株-土壤体系养分收支平衡的关系，明确膜下滴灌机采棉氮素吸收特征及其产量效应，提出适宜的机采棉施氮量;(2)氮、磷、钾配比对机采棉生长指标、养分吸收状况、产量、和肥料利用效率的影响，遴选适宜当地棉花高产的氮磷钾施肥比例;(3)不同水肥施用对膜下滴灌机采棉产量、水肥利用率、干物质积累与分配、养分吸收利用等的影响，提出北疆膜下滴灌机采棉最优的水肥施用策略，结果如下: (1)机采棉的单株结铃数和籽棉产量随施氮量的增加而提高，单株铃数是决定籽棉产量的主要因素，施氮对棉花衣分无显著影响;地上部干物质量、植株养分吸收量与施氮量呈正比例;每形成100 kg籽棉需要氮5.10 kg,磷1.37 kg,钾4.90 kg;氮、磷素在棉株中的积累量表现为籽棉＞秸秆，钾素积累量表现为秸秆＞籽棉。施氮肥对表层(0～20cm)土壤的养分含量影响最大，有效磷主要积聚在表层0～20 cm 土层中。纯氮施用270 kg/hm2条件下棉花收获指数、肥料利用率最优，且养分能达到收支平衡。综合考虑棉花产量、肥料利用率和棉田养分收支平衡等指标，建议北疆膜下滴灌机采棉优化纯氮用量为270 kg/hm2。 (2)不同氮、磷、钾配比对棉花产量影响显著，同一氮磷钾配比下，随施氮量的增加，棉花单株铃数先增加后减小;同一施氮水平下，N∶P2O5∶K2O比例为1∶0.38∶0.3(R1)较1∶0.5∶0.4(R2)能显著提升单株铃数。本试验条件下籽棉产量最高为F2R1处理;综合考虑棉花产量及肥料利用率等指标，得出在F2R1处理下能获得较高的产量和肥料利用率，即最优施肥配比为1∶0.38∶0.3，最优施肥方案为N-270 kg/hm2,P2O5-102.6 kg/hm2,K2O-81 kg/hm2。 (3)棉花对水分亏缺的响应高于养分。高浓度肥液抑制棉花叶片生长，提高灌溉定额虽能显著提高棉株干物质积累量，但过量灌溉也会导致棉花营养生长旺盛，不利于产量形成。水、肥施用符合“边际效应”现象，适宜的水肥投入能提高籽棉产量。每一个施肥量下都存在一个最优灌溉量，在适宜的水肥配比下能获得较高的产量，较低的灌溉量限制了氮肥利用率的提高;氮、磷、钾在棉株体内的累积呈前期少，中期增多，后期又减少的整体趋势;当纯氮用量为315 kg/hm2时，棉株对养分的吸收受到抑制，100ETc灌溉水平能将营养器官中的氮素积累维持在相对较高的水平，有利于养分向生殖器官的转运和吸收;吐絮期生殖器官积累氮、磷素可提高棉花单株铃数和单铃重，进而提升籽棉产量。 (4)采用熵权—TOPSIS模型对机采棉产量、水肥利用率等指标进行综合评价，结果显示F1W2为最优灌水、施肥处理，即全生育期灌水12次，蕾期灌水间隔10 d，花铃期灌水间隔7 d,灌水345 mm,氮、磷、钾施用量分别为270 kg/hm2、102.6 kg/hm2和81 kg/hm2为最优处理。
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