污泥堆肥的施用方式對棉花苗期生長的影響

張海芝

摘要：研究城市發酵污泥在棉花上的最佳施用方式及其增產機理，降低棉花生產成本。采用盆栽試驗方法，以土壤中不加污泥為對照（CK），探討污泥與土壤混合（A）、污泥覆蓋土壤表面（B）、混合+覆蓋（C）3種施用方式對棉苗及根系生長的影響。結果表明，污泥的施用顯著促進棉花苗的生長，棉花出苗率、健苗率、株高、葉面積、葉片數比CK 極顯著增加；對棉花苗根有誘導和促進生長作用，根長、根數量、根粗、根體積施用污泥的處理顯著高于對照，A、B 和C處理的總根量比CK分別增加 20.0%、15.7%、18.4%。

關鍵詞：污泥堆肥；棉花；生長；棉苗素質；根系形態

中圖分類號： S532. 062 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3143（2017）03-0008-05

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2017.03.002

0 引言

河南省周口市在城市生態水循環建設中，污水處理廠每年產生的大量活性生活污泥無處安放，堆放市區周邊造成第二次污染和資源的浪費。污泥中含有大量蛋白質、有機質、腐殖質，但也含有病原微生物、有機污染物、重金屬和鹽分等大量污染物，直接使用會給和農業生產生態環境帶來很大的風險，必須對其進行發酵處理。城市污泥經過多次發酵，達到農用污泥標準，含有豐富的促進作物生長的氮、磷、鈣、鎂及微量元素，而且除臭味、殺死絕大多數病原菌和寄生蟲卵、固化和鈍化重金屬，質地疏松，不僅改善土壤物理性質，提高保水能力，促使土壤團粒結構形成，維持和提高土壤肥力等[1-2]。在農田中施用發酵污泥可以部分取代無機肥料，雖然污泥釋放營養物質比較緩慢，但能夠促進棉花生長和提高產量[3-4]。近5年來， 河南省周口市農業科學院進行了廢棄有機物棉田覆蓋試驗和示范，取得了顯著的實用效果。受此啟發，作者采用盆栽不同施用方式，研究發酵污泥對棉花苗期生理特性的影響，尋找最佳施用方式和增產機理，為城市污泥在農業上的應用提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗設在周口市農業科學院，試驗用土壤為潮土，采自周口市農業科學院棉花試驗地表層（深 0～20 cm）， 供試污泥來自周口市銀龍污水處理廠，將污泥和鋸末按體積比2﹕1充分混合，再加入適量發酵菌劑，調節水分含量至60%～70%，堆積進行好氧發酵30 d 。將發酵好的污泥堆肥晾曬，裝袋供試驗用。經測定發酵污泥堆肥有機質含量為 37.52%，全氮含量為1.55%，全磷含量為 1.39%，全鉀含量為 0.36%，pH為7.01。供試作物為棉花，品種為魯研棉21。

1.2 試驗方法

試驗于2014年至2016年以盆栽方式進行，選擇土陶瓦盆，盆缽大小為直徑45 cm，高35 cm，試驗共設4個處理，分別為發酵污泥與土壤混合的處理A；發酵污泥覆蓋土壤表面的處理B；發酵污泥1/2與土壤混合、發酵污泥1/2 覆蓋盆面的處理C；以不施發酵污泥的純土壤作對照（處理CK）。每個處理重復6次，隨機排列，共24個盆，每個盆裝土15 kg，施入發酵污泥量為盆土重量的50 g/kg。將發酵污泥和土壤根據不同處理施用方式分別裝盆，于每年的4月22日，進行棉花播種，每盆播10粒5穴，盆全部擺放于試驗地上，盆面與地面處同一水平線上，棉苗出齊后及時間苗，每穴留單株，2片真葉時定苗，每盆留3株，調查測定所有幼苗的生長指標。發酵污泥中重金屬含量見表1，各處理土壤理化性質見表2。

1.3 樣品采集和測定

1.3.1 棉花苗生長指標測定

株高用軟尺測量，葉片數為人工計數，葉面積用鄭州南北儀器設備有限公司生產的YMJ-B測定儀測定。健弱苗的界定是播種10 d 以內出苗，子葉節粗壯，子葉平展為健苗；播種10 d以后出苗的和異常苗均為弱苗；爛種爛芽不能正常出苗的為死苗[5] 。

1.3.2 棉花根系測定方法

在盛花期測定棉花根系根長、根數、根粗、根體積等，于盛花期破盆取根，用流水沖洗干凈完整取出根系，用軟尺測量主根長度，用游標卡尺測定側根基部根粗（精確到0.02 mm），計算所有一級側根平均值，用排水法測定根系體積。測定主根上的側根數，距離主根0.5 cm處的側根直徑≥0.1cm時，可計入，<0.1 cm時，不計入[6] 。

1.3.3 棉花根際土壤溫度的測定

從播種之日起，每天用曲管地溫計測定土壤溫度，測定層次為0 cm 、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、30 cm。

2 結果分析

2.1 發酵污泥施用方式對棉花苗期土壤溫度的影響

表3表明，發酵污泥的不同處理對棉花根際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，以5月8日、9日、10日、11日、12日5d的變化為例，各土層溫度變化，以10 cm處最明顯，20 cm次之，30 cm最小。A、B、C處理10 cm地溫分別比CK高1.2℃、2.9℃、1.5℃；而施用方式相比，10 cm地溫處理B比處理A增加1.7℃，處理B比處理C增加1.4℃。此時正是棉花種子發芽萌動期，發酵污泥對地溫的提高有利于棉種的萌發，促進棉苗幼根的生長，有利于培育壯苗。

2.2 發酵污泥不同施用方式對棉花苗期生長的影響

如表4所表示，發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、葉片數與CK相比極顯著增加，表明發酵污泥可明顯增加棉花苗地上部分的生長。處理A、B和C與CK相比，出苗率增量分別是3.96、10.85、12.38個百分點，差異極顯著，并且是處理C>處理B>處理A；棉花健苗率分別比 CK增加了3.93、15.55、12.83個百分點；發酵污泥三個處理的弱苗率和死苗率比CK明顯降低，且達極顯著水平；施用發酵污泥處理A、B和C的棉花苗高度分別比CK增加了1.1 cm、1.4 cm、1.2 cm，達極顯著水平；處理A、B和C的單株葉面積分別比CK增加5.15 cm2、12.38 cm2、6.09 cm2，他們與CK間差異極顯著，且B與A、C處理差異也極顯著；單株葉片數以處理B最高，處理A、B和C比CK 分別增加0.56、0.43、0.55個葉片，施用發酵污泥處理與CK間差異顯著。

2.3 發酵污泥不同施用方式對棉花根系發育的影響

發酵污泥影響棉花根數量、根長、根粗、根體積等，由表5看出，施用發酵污泥處理棉花根系生長有促進作用， 一是根數量均極顯著高于對照CK，A、B、C處理分別比CK多6.27、8.01、7.34條，其中A與B處理差異顯著，A、C兩個處理差異不明顯；二是根長、根粗、根體積均明顯高于CK，差異均極顯著，A、B、C處理的主根長分別比CK增加了13.9%、13.6%、17.3%，側根長分別增加了23.0%、19.6%、24.7%；根粗由大到小依次為：C>B>A>CK；三個施用處理的根粗均極顯著粗于CK ，主根粗A、B、C處理分別比CK增加了17.11%、19.7%、21.1%，側根粗A、B、C處理分別比CK增加了16.7%、22.2%、27.8%；三個施用處理的根體積均極顯著大于CK，A、B、C處理分別比 CK增加了14.0%、19.0%、15.2%。由于發酵污泥覆蓋保溫、保墑，土壤松軟，有利于誘導根系生長，B和C處理更有利于棉花根系的生長。

3 討論

發酵污泥中富有作物所需要的營養成分。余宏軍，等[7]研究表明，造紙污泥和中藥渣合理混配堆肥，作為甜椒育苗基質使用，能顯著提高甜椒幼苗的株高、出苗率、莖粗、葉片數、葉綠素、干鮮質量、根冠比等。金宏鑫，等[8]研究結果認為，污泥生物有機肥可提高大豆產量，對氮、磷吸收有一定的促進作用。Samaras，等[9]研究，污泥可以部分取代無機肥料，促進棉花生長和提高產量。SY Selivanovskaya，等[10]試驗表明，污泥堆肥能夠提高松樹幼苗地上生物量及松樹幼苗的根長度。本試驗研究了發酵污泥不同施用方式對棉花出苗、棉花生長及棉花根生長的影響，A、B、C三個處理的棉花出苗率、健苗率分別比CK顯著增加；株高、葉面積、葉片數的增加，以B處理效果最好；對棉花根長、根體積、根數量的促進作用，以C處理對棉花根系誘導生長最為明顯，與多家研究結果一致。根據試驗研究結果認為：一是發酵污泥全量覆蓋，其覆蓋層厚、顏色深，吸收輻射熱量多，從而提高土溫；二是發酵污泥覆蓋，盆土松軟濕潤度高，土壤導熱率增大，使盆的整體溫度提升；三是施用發酵污泥能使土壤微生物聚集，增加養分釋放速度，更有利于促進棉苗生長，提高棉苗素質。后期試驗將把這種施用方式應用大田中，進一步驗證該施用方法對棉花生產的增效提質的作用，為發酵污泥在棉花生產上的推廣應用奠定基礎。

4 結論

在本試驗中，發酵污泥3種不同施用方式均能夠促進棉花苗生長，但三個處理相比，處理A費工且出苗率和健苗率相對較低，其與處理B和C對棉花苗期生長的影響差異不顯著，總體來看處理B具有省工省力，簡便易行，綜合效果好的優點，是能夠促進棉花苗生長和增強根系特性最有效的施用方式。

參考文獻

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