近年来，随着新疆棉花生产水平的提高，棉农收入增加，出现了化肥施用量偏高、重施氮磷肥、少施或不施钾肥、微肥和有机肥等不平衡的施肥现象 ，使土壤中氮、磷、钾比例失调，不仅棉花产量没有得到提高，反而增加了棉花生产成本，导致了肥料利用率低、土壤生产力与农产品品质下降、温室气体增多、土壤微生态环境破坏等一系列环境问题，制约着新疆棉花产业的可持续发展。
一、施肥对棉花氮肥吸收和分配规律
在棉花生育期内，苗期分配到叶中氮素的比例高于茎，占全株氮素的74.9%～83.0%。蕾期分配到茎的氮素比例有所增加，占到总量的19.4%～25.0%，生殖器官蕾在此期分配到的氮素比例占8.2%～10.2%。花期，茎中氮素分配比例变化不大，而叶中明显下降，此时，花中氮素分配比例提高，占总量的27.0%～41.6%。到花铃期，花中氮素分配比例迅速提高，占总量的44.8%～59.4%。盛铃期，营养器官的氮素分配比例逐渐降低，而生殖器官中氮素占总量的57.4%～63.7%。进入吐絮期，生殖器官中棉籽的氮素分配量迅速增加，占总量的63.9%～69.4%。
二、施肥对棉花磷的吸收和分配规律
棉花磷素分配总体规律和氮素分配一致，在苗期分配到叶中的磷素占到70.8%～74.3%，随着生育期的进行分配到叶中的磷素占全株的比例逐渐降低，到吐絮期只占总量的2.4%～3.6%；而生殖器官的磷素从蕾期开始迅速增加，由蕾期占总量的14.2%～17.5%增加到吐絮期的87.5%～93.0%，尤其是籽中磷素的分配量在吐絮期占总量的71.3%～75.7%。
三、施肥对棉花施钾吸收和分配规律
棉花钾素分配到茎中的比例高于叶，在苗期分配到茎中的钾素占到70.8%～74.3%，随着生育期的进行分配到茎中的钾素占全株的比例逐渐降低，到吐絮期只占总量的14.3%～15.7%；而生殖器官的钾素从蕾期开始迅速增加，由蕾期占总量的2.8%～3.5%增加到吐絮期71.9%～84.5%，尤其是籽中钾素的分配量在吐絮期占总量的39.7%～44.0%。平衡了氮、磷、钾和微量元素铁、锰、锌等养分，更好地促进棉花苗期到吐丝期各器官钾素吸收分配。
养分的吸收和分配直接影响着作物的生长和发育，从而影响作物的产量，养分累积量的高低直接影响肥料利用率。棉花植株养分吸收量顺序为氮>钾>磷，平衡施肥有利于棉花养分吸收累积、生殖器官中的分配和提高肥料利用率，平衡施肥能够保证养分的均衡供应，有利于作物的生长发育和产量形成。平衡施肥有利于棉花关键生育期内对氮、磷、钾养分的吸收利用，每生产100 kg皮棉所需吸收的N、P2O5 、K2O分别为9.02、3.75、5.94 kg。
棉花施氮磷钾一般比例为3∶1∶3，杂交棉建议施氮磷钾比例大约为3∶1∶4。棉花平衡施肥基本规律为适氮、稳氮、稳磷、增钾、配微肥，即施足基肥，早施、轻施提苗肥，稳施蕾肥，重施花铃肥，补施盖顶肥。
棉花对氮的吸收量明显大于粮食作物，氮肥的增产效果也非常明显。但是氮肥施用过多或施用不当，会造成减产，也容易感染病虫害。磷肥的效果非常稳定，磷肥的施用，使棉花产量有了大幅度提高。磷肥和氮肥配合施用能获得稳定的增产。钾肥能使茎秆坚韧，抗倒伏，能增强棉花抗旱、抗寒及抗病虫害能力。由于重茬连作和棉花产量的提高，单靠土壤中的钾很难达到高产的目的，因此在低钾土壤或高产棉田必须配合钾肥施用，否则，氮磷钾不协调，降低肥效，容易导致减产。
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