發(fā)酵污泥不同施用方式對土壤溫度和棉花苗期生理特性的影響

張海芝 史國敏 徐豐

摘要 [目的]研究城市發(fā)酵污泥在棉花上的最佳施用方式，降低棉花生產(chǎn)成本。[方法]采用盆栽試驗方法，探討不施用發(fā)酵污泥（CK）、污泥覆蓋土壤表面（處理①）、污泥與土壤混合（處理②）、混合+覆蓋（處理③）4種方式對棉苗、根系生長的影響。[結(jié)果]污泥的不同處理對棉花苗期根際土壤溫度增溫效果明顯，以10 cm處土層最明顯，處理①、②、③地溫平均較對照CK高1.2、2.9、1.5 ℃；顯著促進(jìn)棉花苗的生長，棉花出苗率、健苗率、株高、葉面積、葉片數(shù)與CK 相比極顯著增加；對棉花苗根有誘導(dǎo)和促進(jìn)生長作用，根長、根數(shù)量、根粗、根體積顯著高于CK。[結(jié)論]發(fā)酵污泥3 種不同施用方式都能夠促進(jìn)棉花苗生長， 改善葉片和根的各項生理指標(biāo)。 整體來看，處理②綜合優(yōu)勢好，是發(fā)酵污泥較有效的施用方式。

關(guān)鍵詞 發(fā)酵污泥； 棉花； 生長；根系

Effects of Fermented Sludge on Soil Temperature and Characteristics of Cotton Seedlings with Different Application Methods

ZHANG Hai-zhi，SHI Guo-min，XU Feng （Zhoukou Academy of Agricultural Sciences，Zhoukou，Henan 466001）

Abstract [Objective]To research the best application pattern of urban fermented sludge on the cotton to increase production.[Method]The effects of urban fermented sludge treated with cotton application methods including blending，mulching ，blending and mulching on the growth of cotton，leaf physiological characteristics and the root morphology were discussed by using pot experiment.[Result]The warming effect of different treatments with urban fermented sludge was obvious，10 cm of soil had the most obvious effect.Compared with CK，the ground temperature of blending，mulching ，blending and mulching were increased 1.2，2.9，1.5 ℃ more than the control.Urban fermented sludge treatment can significantly promote the growth of cotton seedling，cotton seedling emergence rate，the healthy seedling rate，plant height，leaf area，leaf number significantly increased compared with the control.Urban fermented sludge treatment had inducing and promoting effect on growth，root length，root number，root diameter，root volume of applying urban fermented sludge treatment were significantly higher than the control.[Conclusion] Three different fermented sludge methods can promote the growth of cotton seedling，improve the physiological indicators of leaf and root.Overall，mulching treatment has comprehensive advantages，which is an effective application pattern of urban fermented sludge.

Key words Fermented sludge；Cotton；Growth；Root

隨著城市人口的快速增長，人們物質(zhì)生活水平的提高，產(chǎn)生的生活廢水越來越多，污泥產(chǎn)出量也隨之增多。河南省周口市在建設(shè)城市生態(tài)水循環(huán)中，污水處理廠每年產(chǎn)生的大量活性生活污泥無處安放，堆放市區(qū)周邊造成第二次污染和資源的浪費，污泥經(jīng)過多次發(fā)酵，含有豐富的促進(jìn)作物生長的氮、磷、鈣、鎂及微量元素，而且重金屬含量相對較低，達(dá)到農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)。如能開發(fā)成農(nóng)作物肥料，對保護(hù)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有積極意義。

污泥中含有大量蛋白質(zhì)、有機質(zhì)、腐殖質(zhì)，經(jīng)過好氧高溫堆肥化處理，可去除臭味、殺死絕大多數(shù)病原菌和寄生蟲卵、固化和鈍化重金屬，質(zhì)地疏松，不僅改善土壤物理性質(zhì)，提高保水能力，促使土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，還能維持和提高土壤肥力等[1-2]；研究表明，適量污泥堆肥不會使大麥和白菜產(chǎn)生重金屬積累現(xiàn)象，且能夠促進(jìn)其生物量積累，提高產(chǎn)量[3]。發(fā)酵污泥在棉花上的最佳應(yīng)用模式及增產(chǎn)增效原理有待于進(jìn)一步研究。該試驗采用盆栽不同施用方式，研究發(fā)酵污泥對棉花苗期生理特性的影響，為城市污泥在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，尋找最佳施用方式提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地土壤為潮土，采自周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花試驗地表層 0～20 cm。 供試污泥來自周口市銀龍污水廠，將污泥和鋸末按體積比2∶1充分混合，再加入適量發(fā)酵菌劑，調(diào)節(jié)水分含量至60%～70%，堆積進(jìn)行好氧充分發(fā)酵，30 d 即可發(fā)酵完成。將發(fā)酵好的污泥堆肥晾曬，裝袋供試驗用。經(jīng)測定發(fā)酵污泥堆肥有機質(zhì)含量為 375.2 g/kg，全氮含量為15.5 g/kg，全磷含量為 13.9 g/kg，全鉀含量為 3.6 g/kg，pH為7.01。供試作物為棉花，品種為魯研棉21。

1.2 方法

試驗以盆栽方式進(jìn)行，盆缽大小為直徑45 cm、高35 cm，試驗共設(shè)4個處理，每個處理重復(fù)6次，施入發(fā)酵污泥量為50 g/kg土重。試驗處理：CK以不施用發(fā)酵污泥為對照；處理①與土壤混合；處理②覆蓋土壤表面；處理③1/2污泥與土壤混合，1/2 覆蓋盆面。 將發(fā)酵污泥和土壤根據(jù)不同處理分別裝盆，于2014—2016年每年的4月22日進(jìn)行棉花播種，每盆播10粒5穴，盆全部種植于試驗地，盆面與地面處同一水平線上，各處理土壤理化性狀見表1。

1.3 樣品采集和測定

1.3.1 棉花根際土壤溫度測定。

從播種之日起，每天用曲管地溫計測定棉花根際土壤溫度，測定層次為10、20、30 cm。

1.3.2 棉花苗生長指標(biāo)測定。

株高用軟尺測量，葉片數(shù)為人工計數(shù)，葉面積用YMJ-B測定儀測定。健苗：播種10 d 內(nèi)種子出苗并子葉完全展平，子葉節(jié)粗壯，子葉肥厚平展為健苗；弱苗：播種10 d以后出苗的和所有的異常苗（戴帽子苗、胚軸肥、胖苗及高腳苗）均為弱苗；爛種爛芽不能正常出苗的為死苗[4] 。

1.3.3 棉花根系測定。在盛花期測定棉花根系根長、根數(shù)、根粗、根體積等，于盛花期破盆取根，用流水沖洗干凈，取出完整根系，人工測定主根、側(cè)根粗度與長度，排水法測定根系體積。測定主根上的側(cè)根數(shù)，距離主根0.5 cm處的側(cè)根直徑≥0.1 cm時，可計入，側(cè)根直徑<0.1 cm時，不計入[5-6] 。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉花苗期土壤溫度變化

由表2可知，發(fā)酵污泥的不同處理對棉花根際土壤溫度有明顯增溫的作用。溫度測定表明，在播種后的15 d左右，增溫效果開始顯著體現(xiàn)，以5月8—12日這5 d的變化為例，各土層溫度變化，以10 cm處最明顯，20 cm處次之，30 cm處最小。處理①、②、③10 cm處地溫較CK平均高1.2、2.9、1.5 ℃；處理②比處理①增加1.7 ℃，比處理③增加1.4 ℃。此時正是棉花種子發(fā)芽萌動期，發(fā)酵污泥對地溫的提高有利于棉花種子的萌發(fā)，促進(jìn)棉苗幼根的生長，有利于培育壯苗。

2.2 不同施用方式對棉花苗期生長的影響

由表3可知，發(fā)酵污泥通過不同方式施入土壤中，棉花出苗率、健苗率、株高、葉面積、葉片數(shù)與CK 相比極顯著增加，表明發(fā)酵污泥可明顯增加棉花苗地上部分的生長。處理②、①、③出苗率與 CK相比，分別增加10.85、3.99、13.38百分點，差異極顯著；處理①、②、③健苗率分別比 CK 增加了3.93、15.55、12.83百分點；與CK相比，發(fā)酵污泥3個處理的弱苗率和死苗率明顯降低，與CK差異達(dá)極顯著水平；處理①、②、③棉花苗高度分別比CK增加了1.09、1.35、1.24 cm，與CK差異達(dá)極顯著水平；處理①、②、③單株葉面積分別比CK增加了5.15、12.38、6.09 cm2，處理②與處理①、③ 差異極顯著；單株葉片數(shù)以處理②最高，比 CK 增加0.59片，差異顯著。發(fā)酵污泥中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，施入土壤后釋放到土壤中供棉花苗生長，進(jìn)而增加生物量。由于不同施用方式下發(fā)酵污泥與土壤的接觸方式、釋放養(yǎng)分的速度等不一致，處理②、③在提高棉花苗素質(zhì)方面比處理①效果更顯著。

2.3 不同施用方式對棉花根系發(fā)育的影響

發(fā)酵污泥影響棉花根數(shù)量、根長、根粗、根體積等，從表4可以看出，發(fā)酵污泥不同施用方式對棉花根系生長有促進(jìn)作用， 根數(shù)均極顯著高于對照CK，處理②、①、③分別比 CK 多8.11、6.27、7.34條，其中處理①與②差異顯著，處理①、③差異不明顯；不同施用方式處理的根長、根粗、根體積均明顯高于CK，差異均極顯著，處理②、①、③的主根長分別比CK增加了13.57%、13.93%、17.27%，側(cè)根長分別比CK增加了19.56%、23.04%、24.68%；根粗由大到小均依次為處理③>處理②>處理①>CK；3個施用方式處理的根粗與CK相比差異極顯著，處理②、①、③主根粗分別比CK增加了 19.74%、17.11%、21.05%，處理②、①、③側(cè)根粗分別比 CK增加了22.22%、16.67%、27.78%；3個不同施用方式處理的根體積均極顯著大于CK，處理②、①、③根體積分別比 CK增加了19.05%、14.04%、15.17%。 由于發(fā)酵污泥覆蓋保溫、保墑，土壤松軟，有利于誘導(dǎo)根系生長，處理②、③更有利于棉花根系的生長。

3 討論與結(jié)論該試驗以盆栽的方式進(jìn)行，處理②的發(fā)酵污泥全量覆蓋增溫保墑，對盆栽棉花苗生長起到了很好的促進(jìn)作用，而且簡便易行，省工節(jié)本。后期試驗將這種施用方式應(yīng)用到大田中，進(jìn)一步驗證該施用方法對棉花生產(chǎn)的提質(zhì)增效作用，為發(fā)酵污泥施用方式的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

該試驗中，發(fā)酵污泥覆蓋土壤表面（處理①）、發(fā)酵污泥與土壤混合（處理②）和混合+覆蓋（處理③）3 種不同施用方式均能夠促進(jìn)棉花苗生長。整體來看，處理②具有省工省力，簡便易行，綜合效果好的優(yōu)點，是能夠促進(jìn)棉花苗生長和增強根系特性最有效的施用方式。

參考文獻(xiàn)

[1] JORBA M，ANDRS P.Effects of sewage sludge on the establishment of the herbaceous ground cover after soil restoration[J].Journal of soil and water conservation，2000，55（3）：322-326.

[2] 田波，時連輝，王秀峰，等.菇渣堆肥對土壤及草坪生長的影響[J].中國草地學(xué)報，2011，33（5）：101-106.

[3] GARDINER D T，MILLER R W，BADAMCHIAN B，et al.Effects of repeated sewage sludge application on plant accumulation of heavy metals[J].Agriculture ecosystems & environment，1995，55（1）：1-6.

[4] 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所.中國棉花栽培學(xué)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2013.

[5] 胡守林，鄭德明，鄧成貴，等.不同耕作方式棉花根系發(fā)育能力的研究[J].水土保持研究，2006， 13（6）：115-119.

[6] 韓秋成.不同耕作方式對棉花生長發(fā)育及衰老特性的影響[J].保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.