滨海盐碱地棉花秸秆培肥技术及其改良效果

Abstract

黄河三角洲有广泛的滨海盐碱地分布，因其盐分高、肥力低、结构差等障碍因素，导致土地利用率偏低。前人通过工程设施、化学方法和生物修复等技术手段对盐碱地进行改良，秸秆还田模式便是其中之一。棉花是黄河三角洲地区的主要经济作物，棉花秸秆数量巨大，并大量剩余。关于秸秆还田有较多报道，但利用棉秆对滨海盐土进行改良的研究却较为鲜见。本文在结合前人研究和当地现状的基础上，通过棉秆腐熟度评价、棉秆腐熟物类肥料研制及肥效试验、棉秆还田试验和有机肥‐无机肥配施试验等研究方法，探索了棉秆利用和改良滨海盐土的可行性途径。主要研究结果如下：（1）棉花秸秆腐熟需要适宜的C/N 和微生物菌剂添加。综合各堆腐指标（高温持续时间、EC、pH、C/N、T 值和GI）的动态变化可知，棉秆-氮肥-菌剂处理在C/N 为25/1 的条件下，相比其它处理可以更快腐熟；单纯调节C/N 处理和单纯添加菌剂处理均未能腐熟。同时，建立了棉花秸秆腐熟度评价体系：TOC、TN、C/N、T 值可作为棉秆腐熟度评价的优选指标，pH 值、温度和GI 为一般性评价指标，而EC 不适合作为评价指标。（2）研制了兼备有机肥、无机肥和缓释肥性能的棉秆腐熟物类肥料-双包膜球形肥（DSCF）。该肥料由外膜、内膜和肥芯三部分组成。秸秆腐熟物是外膜的主要组成部分，无机矿物-腐植酸构成了内膜，复合肥为肥芯。外膜具有吸水保水性能；内膜的屏障作用使肥芯中无机养分释放速率降低。经扫描电镜观察发现，该肥料外表面布满大量的细小褶皱缝隙。经室内模拟试验可知，双包膜球形肥可以提高土壤最大田间持水量和减少土壤水分蒸发量；在35 天内，该肥料的总养分释放量低于70%。与此同时，试制了棉秆类有机无机复混型肥料（大、小两类）。（3）棉花秸秆还田可以有效增加土壤孔隙度，降低土壤容重；土壤孔隙度、容重与棉秆还田量分别呈正相关和负相关的关系；等还田量条件下，不同粒径棉秆处理增加土壤孔隙度的大小顺序为：5cm 粒径棉秆 >3cm 粒径棉秆 >1cm 粒径棉秆。20t/ha 还田量明显增加了0~20cm 土层粘、粉粒的比例。5cm 粒径棉秆在10t/ha 还田量条件下可以明显降低土壤pH 值。0~20cm 土层中的主要可溶性盐离子受棉秆还田影响明显，表现为：各还田处理均可降低该土层中的Na+、Cl-、SO42-含量，而15t/ha 和20t/ha 还田量均增加了该层K+、Ca2+、Mg2+的含量；0~20cm土层中的可溶性盐总量随棉秆还田量的增加而递减，降盐幅度为：20t/ha 还田量 >15t/ha 还田量 >10t/ha 还田量。中高棉秆还田量（15t/ha 和20t/ha）对增加棉花茎粗、棉桃数、株高、叶面积、叶绿素含量和果枝数有一定的效果。（4）选取了5 种肥料类型：市售普通复合肥、市售普通复混肥、自制有机无机复混型肥（大、小两种）和双包膜球形肥。田间试验表明，等N、P、K 施入条件下，双包膜球形肥和小颗粒自制复混肥表现出较好的效果，二者较市售复混肥的氮肥表观利用率分别提高了7.9 和4.2 个百分点；磷肥表观利用率分别提高了2.2 和1.6 个百分点；钾肥表观利用率分别提高了3.3 和0.5 个百分点；其中该两种自制肥的磷肥表观利用率与市售复混肥差异极显著（P <0.01），双包膜球形肥的氮肥表观利用率与市售复混肥差异显著（P <0.05）。增加了棉株营养器官和生殖器官中N、P、K 的积累量；与市售复混肥相比，分别增加籽棉产量11.98%和7.39%；分别增加皮棉产量11.83%和7.29%。（5）等无机肥施入量条件下，有机肥处理（牛粪单施、牛粪-棉秆混施）可以增加棉花的单铃重和果枝数，表现为混施处理优于单施处理；棉花主要生长期（除苗期）混施处理的株高均高于对照。单铃重和桃数随混施处理施入量的增加而增加；有机肥处理对棉花的茎粗和衣分无显著影响；高量单施处理（牛粪15t·ha-1）和所有混施处理的籽棉和皮棉产量均比CK 有所增加。有机肥的施入改善了土壤物理结构，土壤孔隙度随有机肥施入量的增加而升高；在吐絮期时大部分有机肥处理0~30cm 土层的pH 明显降低。0~10cm 土层有机质含量随牛粪添加量的增加而增加；而在等牛粪添加量条件下，混施处理高于单施处理。0~10cm 土层可溶性盐离子的含量高于10~20cm 和20~30cm 土层；0~10cm 和10~20cm 土层中Na+、Cl-、SO42-、K+、Ca2+、Mg2+在棉花的四个主要生长期总体呈“升-降-升”的趋势。混施处理对棉花苗期和蕾期的各土层起到了较好的脱盐效果，且随有机肥施入量的增加，脱盐越明显；吐絮期时，中高量混施处理明显降低了0~30cm 土层的可溶性盐总量；花铃期时，各有机肥处理的降盐效果不明显