棉花秸稈還田對土壤速效養(yǎng)分及微生物特性的影響

劉艷慧　王雙磊，2　李金埔，3　秦都林　張美玲　聶軍軍　毛麗麗　宋憲亮，*　孫學(xué)振，*

1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 / 作物生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山東泰安 271018；2煙臺市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 山東煙臺 264000；3平頂山市種子管理站， 河南平頂山 467000

棉花秸稈還田對土壤速效養(yǎng)分及微生物特性的影響

劉艷慧1王雙磊1，2李金埔1，3秦都林1張美玲1聶軍軍1毛麗麗1宋憲亮1，*孫學(xué)振1，*

1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 / 作物生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山東泰安 271018；2煙臺市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 山東煙臺 264000；3平頂山市種子管理站， 河南平頂山 467000

連續(xù)4年以德農(nóng)09068為試材， 設(shè)棉花秸稈還田與未還田2個處理， 調(diào)查棉花秸稈還田對土壤0～60 cm土層的速效養(yǎng)分含量和微生物特性的影響。結(jié)果表明， 連續(xù)4年棉花秸稈還田顯著提高0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀含量、土壤微生物量碳、土壤活躍微生物量及土壤基礎(chǔ)呼吸速率， 分別比未還田處理提高8.16%、13.23%、12.30%、13.63%、11.57%和13.14%； 在20～40 cm土層中， 分別提高6.08%、27.51%、11.47%、14.32%、15.03%和17.44%； 在40～60 cm土層中土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀含量、土壤微生物量碳及土壤活躍微生物量分別提高6.05%、12.87%、8.08%、10.60%和20.30%， 但對土壤基礎(chǔ)呼吸速率的提高效果不顯著。棉花秸稈還田顯著提高了棉花的籽棉、皮棉產(chǎn)量、總鈴數(shù)及單鈴重， 分別提高16.86%、15.03%、5.99%和10.25%， 而對衣分無顯著影響。在長期棉花秸稈還田的棉田中， 應(yīng)關(guān)注可能產(chǎn)生的連作障礙， 注意磷肥的適量施入， 以保證實(shí)現(xiàn)棉花穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

棉花； 秸稈還田； 養(yǎng)分； 微生物特性； 產(chǎn)量

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)， 2010年全國秸稈理論資源量已達(dá)8.4億噸， 可收集資源量為7億噸［1］。如此豐富的秸稈資源若能被適度地用于秸稈還田， 不僅能提高秸稈資源利用率， 更能培肥土壤肥力， 改善土壤養(yǎng)分狀況［2-3］。有研究表明， 農(nóng)作物秸稈中含有作物生長所必需的N、P、K等多種營養(yǎng)元素， 還田后秸稈不斷腐解， 養(yǎng)分逐步釋放到土壤中， 有利于提高土壤養(yǎng)分含量［4-5］。土壤微生物是土壤中最活躍的組成部分， 在有機(jī)質(zhì)分解、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)以及植物生長的促進(jìn)或抑制等過程中， 發(fā)揮著重要作用， 是土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分循環(huán)的驅(qū)動者［6-7］。土壤微生物量作為土壤養(yǎng)分特別是C、N、P、S等元素內(nèi)部供應(yīng)機(jī)制的“源”和“庫”， 受土壤環(huán)境因子的影響很大， 土壤微小變動即會引起其活性變化， 可作為評價土壤質(zhì)量的生物學(xué)指標(biāo)［8-11］。然而目前， 我國秸稈資源利用現(xiàn)狀不容樂觀， 大量秸稈在收獲后被直接焚燒或棄置， 造成秸稈資源利用率低下， 且對大氣環(huán)境帶來更大壓力［12］。因此大力開展農(nóng)作物秸稈還田研究，進(jìn)而提高秸稈資源利用率， 增加土壤肥力， 減輕環(huán)境污染勢在必行。

基于以上認(rèn)識， 前人對農(nóng)作物秸稈還田進(jìn)行了大量研究， 但大多研究針對禾本科作物輪作或連作種植模式下秸稈還田對土壤養(yǎng)分、微生物特性的影響［13-15］。如王龍昌等［16］針對西南“旱三熟”地區(qū)不同保護(hù)性耕作措施對農(nóng)田土壤生態(tài)效應(yīng)及生產(chǎn)效益的影響研究認(rèn)為， 秸稈覆蓋處理與無覆蓋處理相比顯著增加了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀及堿解氮含量。周懷平等［17］研究認(rèn)為， 玉米秸稈還田配合秋施肥使土壤微生物活動更為活躍。楊敏芳等［18］研究認(rèn)為，無論是旋耕還是翻耕， 稻麥輪作種植模式下， 秸稈還田處理土壤養(yǎng)分含量均不同程度地高于秸稈不還田； 兩季秸稈均還田條件下土壤微生物量碳含量均顯著高于兩季秸稈均不還田。Powlson等［19］研究了谷物秸稈還田對歐洲地區(qū)碳固定的影響， 認(rèn)為隨秸稈還田量的增加， 土壤有機(jī)碳含量不斷增加。Alberto等［20］研究認(rèn)為小麥秸稈還田有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷及速效鉀含量。而有關(guān)連作條件下， 棉花秸稈還田對棉田土壤速效養(yǎng)分和微生物特性影響的研究相對較少。本試驗(yàn)在連續(xù)4年棉花一熟種植模式下， 研究棉花秸稈連續(xù)還田對棉田土壤0～60 cm土層速效養(yǎng)分含量和微生物特性的影響， 以期為棉花秸稈還田的大面積推廣提供理論指導(dǎo)， 同時為研究連作條件下棉花秸稈還田的長期效應(yīng)提供理論支撐。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花科研基地德州市抬頭寺經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)試驗(yàn)田進(jìn)行（37°39′ N， 116°40′ E）， 試驗(yàn)田總面積6300 m2（長90 m， 寬70 m）。試驗(yàn)田種植模式為多年連作棉田， 一年一熟， 在試驗(yàn)之前棉花秸稈的處理方式為拔除后運(yùn)出棉田。試驗(yàn)設(shè)棉花秸稈還田（SR）與未還田（SNR） 2個處理， 每個處理設(shè)3個重復(fù)， 共6個小區(qū)， 每個小區(qū)面積為957 m2（長33 m， 寬29 m）。自2010年開始， 于每年棉花收獲后將相應(yīng)的棉花秸稈粉碎旋耕還田， 還田秸稈干重約為3500 kg hm–2， 還田秸稈氮、磷、鉀總量分別約為43.95、17.10和104.70 kg hm–2， 基施復(fù)合肥600 kg hm–2（N∶P∶K為12∶18∶15）， 花鈴期追施尿素225 kg hm–2， 其余田間土壤操作與未還田處理一致。供試棉花品種為德農(nóng)09068， 于2014年4月22日機(jī)械播種， 地膜覆蓋， 寬窄行種植， 寬行行距100 cm，窄行行距60 cm， 株距35 cm， 計(jì)劃密度37 500株hm–2， 實(shí)際密度35 730株 hm–2。2014年4月11日進(jìn)行播前灌水， 2014年5月16日、6月12日和6月25日中耕除草培土， 中耕深度8～10 cm， 培土高度10 cm， 2014年5月18日、5月25日、6月22日、8月17日進(jìn)行蟲害治理。2010年棉花播種前土壤肥力情況見表1。2014年試驗(yàn)地氣象數(shù)據(jù)來自德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 見表2。

表1　供試土壤的肥力狀況Table 1 Fundamental fertility of the tested soil

表2　棉花不同生育時期的氣象條件Table 2 Weather factors at different growth stages of cotton

1.2取樣方法

于棉花播前、苗期、蕾期、花鈴期、吐絮期田間取樣， 取樣時間分別為2014年4月21日、5月23日、6月30日、8月15日、9月21日。使用土鉆（內(nèi)徑3.5 cm）采集0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層土樣， 以每小區(qū)采5點(diǎn)組成一個混合樣品， 每處理共3個樣品， 將土樣裝入無菌聚乙烯自封袋， 部分置4℃冰箱保存， 用于土壤微生物特性等指標(biāo)的測定； 部分自然風(fēng)干后過80目篩， 用于土壤速效養(yǎng)分含量的測定。在棉花吐絮后， 從每小區(qū)選取20株代表性棉株， 統(tǒng)計(jì)收獲的棉鈴總數(shù)， 計(jì)算平均單鈴重、衣分和產(chǎn)量。

1.3土壤速效養(yǎng)分含量的測定

參照鮑士旦的報道［21］取自然風(fēng)干土樣， 采用水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法測定土壤有機(jī)質(zhì)， 堿解擴(kuò)散法測定土壤堿解氮， NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定土壤速效磷； NH4OAc浸提， 火焰光度法測定土壤速效鉀。

1.4土壤微生物特性的測定

取樣后4 d內(nèi)參照林英杰等的方法［22-23］測定土壤微生物量碳、土壤活躍微生物和土壤基礎(chǔ)呼吸，以北京分析儀器廠生產(chǎn)的GXH-3051型便攜式紅外線分析儀測定CO2的呼吸量。同時測定土壤含水量，以干重計(jì)算每一指標(biāo)。

1.5數(shù)據(jù)處理

使用SigmaPlot 10.0軟件作圖， Microsoft Excel 2003預(yù)處理數(shù)據(jù)， DPS 7.05軟件分析數(shù)據(jù)， 以單因素隨機(jī)區(qū)組法分析各時期速效養(yǎng)分含量及微生物特性等指標(biāo)的方差， 利用最小顯著差法（LSD法）檢驗(yàn)處理間的差異顯著性。

圖1　棉花秸稈還田對各時期土壤土層有機(jī)質(zhì)含量的影響Fig. 1 Effect of cotton straw returning on soil organic matter content of different soil layers at different growth stagesPR: 播前； SE: 苗期； SQ: 蕾期； FL: 花鈴期； BO: 吐絮期； SNR: 未還田； SR: 還田。圖柱上標(biāo)以不同小寫字母表示數(shù)值在0.05水平上差異顯著.PR: pre-planting； SE: seeding stage； SQ: squaring stage； FL: flowering and boll-forming stage； BO: boll opening stage； SNR: no straw returning； SR: straw returning. Bars superscripted by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.

2　結(jié)果與分析

2.1棉花秸稈還田對土壤速效養(yǎng)分含量的影響

2.1.1有機(jī)質(zhì)含量 由圖1和表3可看出， 棉花秸稈還田與未還田的土壤有機(jī)質(zhì)含量均隨土層的不斷加深逐漸降低。棉花不同生育階段各土層土壤有機(jī)質(zhì)含量均以秸稈還田處理顯著高于未還田處理。整個生育階段0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量的平均值以棉花秸稈還田處理顯著高于未還田， 分別提高8.16%、6.08%和6.05%。

2.1.2堿解氮含量 由圖2和表4可看出， 棉花秸稈還田與未還田土壤堿解氮含量均隨土壤深度的增加不斷降低， 棉花不同生育階段各土層土壤堿解氮含量均有秸稈還田處理高于未還田處理的趨勢，除播前0～20 cm土層、吐絮期40～60 cm土層兩處理差異不顯著外， 其他各生育時期均達(dá)顯著差異水平。棉花秸稈還田處理在整個生育階段0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土層的土壤堿解氮含量的平均值均顯著高于未還田處理， 分別提高13.23%、27.51%和12.87%。

2.1.3速效磷含量 由圖3和表5可知， 除苗期、花鈴期和吐絮期0～20 cm， 蕾期20～40 cm和苗期、花鈴期40～60 cm， 棉花秸稈還田處理土壤速效磷含量顯著高于未還田處理外， 其他時期各土層處理間均無顯著差異。與未還田處理相比， 秸稈還田處理在整個生育階段0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土層土壤速效磷平均含量分別提高了3.14%、2.65%和3.35%， 未達(dá)顯著差異水平。

2.1.4速效鉀含量 由圖4和表6可看出， 棉花秸稈還田處理在棉花不同生育階段各土層土壤速效鉀含量均有高于未還田處理的趨勢， 除吐絮期0～20 cm土層、播前20～40 cm土層和苗期40～60 cm土層差異不顯著外， 其他時期各土層兩處理差異均達(dá)顯著水平。比較整個生育階段0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土層土壤速效鉀含量平均值， 棉花秸稈還田處理顯著高于未還田處理， 分別提高了12.30%、11.47%和8.08%。

2.2棉花秸稈還田對土壤微生物特性的影響

2.2.1微生物量碳 由表7可見， 在棉花不同生育階段各土層土壤微生物量碳含量均有棉花秸稈還田處理高于未還田處理的趨勢， 其中播前、花鈴期和吐絮期0～20 cm土層， 蕾期、花鈴期和吐絮期20～40 cm土層及蕾期、花鈴期40～60 cm土層， 差異達(dá)顯著水平。棉花秸稈還田整個生育階段0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土層土壤微生物量碳含量平均值均顯著高于未還田， 分別提高了13.63%、14.32%和10.60%。

表3　各時期土壤土層有機(jī)質(zhì)含量對應(yīng)的P值Table 3 P-values of organic matter content of different soil layers at different stages

圖2　棉花秸稈還田對各時期土壤土層堿解氮含量的影響Fig. 2 Effect of cotton straw returning on soil alkaline hydrolyzed N content of different soil layers at different growth stages縮寫同圖1。圖柱上標(biāo)以不同小寫字母表示數(shù)值在0.05水平上差異顯著。Abbreviations are the same as those given in Fig. 1. Bars superscripted by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.

表4　各時期土壤土層堿解氮含量對應(yīng)的P值Table 4 P-values of alkaline hydrolyzed N content of different soil layers at different stages

圖3　棉花秸稈還田對各時期土壤土層速效磷含量的影響Fig. 3 Effect of cotton straw returning on soil available P content of different soil layers at different growth stages縮寫同圖1。圖柱上標(biāo)以不同小寫字母表示數(shù)值在0.05水平上差異顯著。Abbreviations are the same as those given in Fig. 1. Bars superscripted by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.

表5　各時期土壤土層速效磷含量對應(yīng)的P值Table 5 P-values of available P content of different soil layers at different stages

圖4　棉花秸稈還田對各時期土壤土層速效鉀含量的影響Fig. 4 Effect of cotton straw returning on soil available K content of different soil layers at different growth stages縮寫同圖1。圖柱上標(biāo)以不同小寫字母表示數(shù)值在0.05水平上差異顯著. Abbreviations are the same as those given in Fig. 1. Bars superscripted by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.

表6　各時期土壤土層速效鉀含量對應(yīng)的P值Table 6 P-values of available K content of different soil layers at different stages

2.2.2 活躍微生物量 由表8可知， 0～20 cm土層土壤活躍微生物量高于20～40 cm和40～60 cm土層，在棉花不同生育階段各土層秸稈還田土壤活躍微生物量均有高于未還田的趨勢， 其中除吐絮期0～20 cm土層差異不顯著外， 其他各時期各土層差異均達(dá)顯著水平。棉花秸稈還田對整個生育階段0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土層土壤活躍微生物量平均值均有顯著提高效果， 分別比未還田處理提高11.57%、15.03%和20.30%。

2.2.3土壤基礎(chǔ)呼吸速率 由表9可看出， 0～20 cm土層內(nèi)， 棉花秸稈還田處理在棉花各生育階段的土壤基礎(chǔ)呼吸速率均有高于未還田處理的趨勢， 其中播前和苗期差異達(dá)顯著水平； 整個生育階段平均值提高13.14%。20～40 cm土層內(nèi)， 各生育階段棉花秸稈還田處理土壤基礎(chǔ)呼吸速率均顯著高于未還田處理； 整個生育階段平均值提高17.44%。40～60 cm土層內(nèi)， 除苗期和蕾期外， 其他各時期棉花秸稈還田處理土壤基礎(chǔ)呼吸速率均高于未還田處理； 整個生育階段平均值提高5.05%。

表7　棉花秸稈還田對各時期土壤土層微生物量碳的影響Table 7 Effect of cotton straw returning on soil microbial C of different soil layers at different growth stages （mg CO2kg–1h–1）

表8　棉花秸稈還田對各時期土壤土層活躍微生物量的影響Table 8 Effect of cotton straw returning on soil active microbial biomass of different soil layers at different growth stages（mg CO2kg–1h–1）

2.3棉花秸稈還田對棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表10可看出， 棉花秸稈還田處理籽棉和皮棉產(chǎn)量達(dá)3997.5 kg hm–2和1658.2 kg hm–2， 顯著高于未還田處理的3420.9 kg hm–2和1441.6 kg hm–2， 分別提高16.86%和15.03%。產(chǎn)量提高的原因主要是秸稈還田顯著提高了棉花總鈴數(shù)和單鈴重， 分別比未還田處理提高5.99%和10.25%； 棉花秸稈還田對衣分無顯著影響。

表9　棉花秸稈還田對各時期土壤土層土壤基礎(chǔ)呼吸速率的影響Table 9 Effect of cotton straw returning on soil basal respiration rate of different soil layers at different growth stages（mg CO2kg–1h–1）

表10　棉花秸稈還田對棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 10 Effect of cotton straw returning on yield components of cotton

3　討論

作物秸稈作為重要的有機(jī)肥源之一， 含有大量作物生長發(fā)育所需要的N、P、K等營養(yǎng)元素［4］。秸稈施入土壤后不斷腐解， 有機(jī)質(zhì)、氮素、磷素及鉀素不斷釋放， 有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷及速效鉀含量， 是改善土壤肥力狀況極為重要的一項(xiàng)措施［24-25］。劉世平等［24］研究認(rèn)為， 麥棉兩熟條件下秸稈翻耕還田3年后， 土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀含量分別比對照增加4.7%～13.0%、0.2%～10.6%、8.4%～15.5%。湯文光等［25］研究認(rèn)為雙季稻田種植模式下， 翻耕秸稈還田與不還田相比，0～20 cm土層土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別增加了8.9%、20.9%、9.4%。本試驗(yàn)中， 棉花秸稈還田對土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀的影響與以上研究結(jié)果一致， 但對土壤速效磷含量的影響不顯著， 且兩處理土壤速效磷含量均不同程度地低于土壤基礎(chǔ)速效磷含量， 這可能是由于秸稈中磷素含量較低， 且大部分以離子形式存在， 釋放到土壤后易被土壤顆粒吸附固定［26］， 而又未能通過施肥足量補(bǔ)充。該結(jié)論與周永進(jìn)等［15］對油菜秸稈還田培肥土壤的效應(yīng)及對后作水稻產(chǎn)量影響的研究結(jié)果相一致。另外， 連續(xù)4年秸稈未還田條件下， 土壤堿解氮含量在棉花某些生育階段低于試驗(yàn)前基礎(chǔ)地力數(shù)據(jù)，分析原因?yàn)槊藁ㄊ斋@及秸稈輸出從土壤中帶走的氮素超過通過施肥對氮素的補(bǔ)充， 導(dǎo)致土壤堿解氮含量降低， 而連續(xù)4年秸稈還田處理下土壤基本實(shí)現(xiàn)了堿解氮的平衡。

秸稈還田有利于提高土壤微生物量， 本研究中，與未還田相比， 棉花秸稈還田提高了土壤微生物量碳含量和活躍微生物， 這與胡誠等［27］、王蕓等［28］的研究結(jié)果一致。這可能是由于長期秸稈還田歸還土壤的有機(jī)物較多， 為土壤微生物提供更多的碳源和營養(yǎng)物質(zhì)， 促進(jìn)了微生物的活動和繁殖。Bazzaz和Williams［29］研究發(fā)現(xiàn)， 土壤呼吸速度隨土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加而增加。本試驗(yàn)中秸稈還田增加了輸入到土壤中的新鮮有機(jī)物， 其呼吸作用顯然也會增強(qiáng)。

多數(shù)研究認(rèn)為秸稈還田有利于提高作物產(chǎn)量［1，30-32］。王宏庭等［33］研究認(rèn)為不論是否施鉀， 小麥秸稈還田使小麥實(shí)現(xiàn)6.0%以上的增產(chǎn)。楊帆等［34］運(yùn)用數(shù)值化理論綜合評價我國南方地區(qū)94個秸稈還田定位試驗(yàn)的土壤肥力變化和培肥增產(chǎn)效應(yīng)， 認(rèn)為秸稈還田后產(chǎn)量較秸稈不還田平均提高了4.4%。張凡等［35］研究認(rèn)為全量小麥秸稈還田處理較不還田處理使棉花增產(chǎn)14.35%， 產(chǎn)量增加的原因?yàn)檫B續(xù)麥秸稈還田提高了棉花鈴數(shù)和鈴重。秸稈還田促進(jìn)了棉花植株對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收與累積， 使?fàn)I養(yǎng)器官在生育后期維持較高的生物量， 有效防止棉花早衰， 實(shí)現(xiàn)棉花產(chǎn)量的提高［35］。本研究認(rèn)為， 較之棉花秸稈未還田， 棉花秸稈還田有利于提高棉花單鈴重和總鈴數(shù)， 進(jìn)而提高籽棉和皮棉產(chǎn)量。棉花秸稈還田對衣分無顯著影響。

棉花枯黃萎病是棉花生產(chǎn)中具有毀滅性的兩種病害， 都屬于維管束［36］、土傳病害， 在長期棉花秸稈還田增加土壤養(yǎng)分、培肥土壤地力的同時， 對棉花長期連作可能帶來的潛在病害等負(fù)效應(yīng)也應(yīng)引起足夠關(guān)注和進(jìn)一步深入研究。

4　結(jié)論

與秸稈未還田相比， 連續(xù)4年棉花秸稈還田有利于提高連作棉田土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、土壤基礎(chǔ)呼吸速率、土壤微生物量碳及土壤活躍微生物量含量， 但對全生育期平均土壤速效磷沒有顯著的提高效果。秸稈還田提高棉花總鈴數(shù)和單鈴重，進(jìn)而提高籽棉、皮棉產(chǎn)量， 但對衣分無顯著影響。長期棉花秸稈還田培肥地力的同時應(yīng)關(guān)注由此可能產(chǎn)生的連作障礙， 注意磷肥的適量施入， 以實(shí)現(xiàn)棉花穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

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Effects of Cotton Straw Returning on Soil Available Nutrients and Microbial Characteristics

LIU Yan-Hui1， WANG Shuang-Lei1，2， LI Jin-Pu1，3， QIN Du-Lin1， ZHANG Mei-Ling1， NIE Jun-Jun1， MAO Li-Li1， SONG Xian-Liang1，*， and SUN Xue-Zhen1，*1State Key Laboratory of Crop Biology， College of Agronomy， Shandong Agricultural University， Tai’an 271018， China；2Yantai Agricultural Technology Extension Service， Yantai 264000， China；3Pingdingshan Seed Service Center， Pingdingshan 467000， China

The experiment with two treatments of cotton straw returning and no straw returning was conducted using Denong 09068 at the Experimental Station of Shandong Agricultural University （Dezhou） to investigate the contents of soil available nutrients and microbial characters under cotton straw returning for four consecutive years. The main results indicated that compared with control （no straw returning）， cotton straw returning significantly increased the contents of soil organic matter， alkaline hydrolyzed nitrogen， available potassium， soil microbial C and active microbial biomass by 8.16%， 13.23%， 12.30%， 13.63%， and 11.57% （0–20 cm soil layer）， 6.08%， 27.51%， 11.47%， 14.32%， and 15.03% （20–40 cm soil layer）， 6.05%， 12.87%， 8.08%，10.60%， and 20.30% （40–60 cm soil layer） on average， respectively. Soil basal respiration rate of straw returning treatment was 13.14% and 17.44% in 0–20 cm and 20–40 cm soil layers respectively higher than that of no straw returning treatment， while no significant increase in 40–60 cm soil layer. Cotton straw returning significantly increased seed cotton yield （16.86%） and lint yield（15.03%）， absolutely owning to larger total boll number （5.99%） and boll weight （10.25%）， but there was no change in lint percentage， compared with no cotton straw returning treatment. Returning cotton straw can increase soil fertility， while applying appro-priate P fertilizer and controlling obstacles in continuous cropping are necessary for long-term straw returning to enhance yield.

Cotton； Straw returning soil； Available nutrients contents； Microbial characteristics； Yield

10.3724/SP.J.1006.2016.01037

本研究由國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAD05B06）， 山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（棉花）建設(shè)專項(xiàng)（SDAIT-03）， 山東省農(nóng)業(yè)良種工程項(xiàng)目（2013LZ， 2014LZ）， 山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ZR2013CM005）和山東農(nóng)業(yè)大學(xué)鹽堿地改良利用項(xiàng)目資助。

The study is supported by Key Projects in National Science & Technology Pillar Program during the Twelfth Five-year Plan Period（2013BAD05B06）， Modern Agro-industry Technology Research System of Shandong Province （SDAIT-03）， Shandong Program for Improved Varieties of Agriculture （2013LZ， 2014LZ）， the Natural Science Fundation of Shandong Province （ZR2013CM005）， and Saline Alkali land Improvement and Utilization Project of Shandong Agricultural University.

（Corresponding authors）：孫學(xué)振， E-mail: sunxz@sdau.edu.cn； 宋憲亮， E-mail: xlsong@sdau.edu.cn

聯(lián)系方式：E-mail: yanhuiliusdau@163.com

Received（）: 2015-11-17； Accepted（接受日期）: 2016-05-09； Published online（網(wǎng)絡(luò)出版日期）: 2016-05-12.

URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160512.1248.006.html