污泥堆肥的施用方式對(duì)棉花苗期生長的影響

張海芝

摘要：研究城市發(fā)酵污泥在棉花上的最佳施用方式及其增產(chǎn)機(jī)理，降低棉花生產(chǎn)成本。采用盆栽試驗(yàn)方法，以土壤中不加污泥為對(duì)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(duì)棉苗及根系生長的影響。結(jié)果表明，污泥的施用顯著促進(jìn)棉花苗的生長，棉花出苗率、健苗率、株高、葉面積、葉片數(shù)比CK 極顯著增加；對(duì)棉花苗根有誘導(dǎo)和促進(jìn)生長作用，根長、根數(shù)量、根粗、根體積施用污泥的處理顯著高于對(duì)照，A、B 和C處理的總根量比CK分別增加 20.0%、15.7%、18.4%。

關(guān)鍵詞：污泥堆肥；棉花；生長；棉苗素質(zhì)；根系形態(tài)

中圖分類號(hào)： S532. 062 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(tài)水循環(huán)建設(shè)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(fèi)。污泥中含有大量蛋白質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)，但也含有病原微生物、有機(jī)污染物、重金屬和鹽分等大量污染物，直接使用會(huì)給和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生態(tài)環(huán)境帶來很大的風(fēng)險(xiǎn)，必須對(duì)其進(jìn)行發(fā)酵處理。城市污泥經(jīng)過多次發(fā)酵，達(dá)到農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)，含有豐富的促進(jìn)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(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，維持和提高土壤肥力等[1-2]。在農(nóng)田中施用發(fā)酵污泥可以部分取代無機(jī)肥料，雖然污泥釋放營養(yǎng)物質(zhì)比較緩慢，但能夠促進(jìn)棉花生長和提高產(chǎn)量[3-4]。近5年來， 河南省周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院進(jìn)行了廢棄有機(jī)物棉田覆蓋試驗(yàn)和示范，取得了顯著的實(shí)用效果。受此啟發(fā)，作者采用盆栽不同施用方式，研究發(fā)酵污泥對(duì)棉花苗期生理特性的影響，尋找最佳施用方式和增產(chǎn)機(jī)理，為城市污泥在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)設(shè)在周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，試驗(yàn)用土壤為潮土，采自周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花試驗(yàn)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(fā)酵菌劑，調(diào)節(jié)水分含量至60%～70%，堆積進(jìn)行好氧發(fā)酵30 d 。將發(fā)酵好的污泥堆肥晾曬，裝袋供試驗(yàn)用。經(jīng)測(cè)定發(fā)酵污泥堆肥有機(jī)質(zhì)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(yàn)方法

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

1.3 樣品采集和測(cè)定

1.3.1 棉花苗生長指標(biāo)測(cè)定

株高用軟尺測(cè)量，葉片數(shù)為人工計(jì)數(shù)，葉面積用鄭州南北儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的YMJ-B測(cè)定儀測(cè)定。健弱苗的界定是播種10 d 以內(nèi)出苗，子葉節(jié)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(cè)定方法

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

1.3.3 棉花根際土壤溫度的測(cè)定

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

2 結(jié)果分析

2.1 發(fā)酵污泥施用方式對(duì)棉花苗期土壤溫度的影響

表3表明，發(fā)酵污泥的不同處理對(duì)棉花根際溫度有明顯增溫的作用。溫度測(cè)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(shí)正是棉花種子發(fā)芽萌動(dòng)期，發(fā)酵污泥對(duì)地溫的提高有利于棉種的萌發(fā)，促進(jìn)棉苗幼根的生長，有利于培育壯苗。

2.2 發(fā)酵污泥不同施用方式對(duì)棉花苗期生長的影響

如表4所表示，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A、B和C與CK相比，出苗率增量分別是3.96、10.85、12.38個(gè)百分點(diǎn)，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(gè)百分點(diǎn)；發(fā)酵污泥三個(gè)處理的弱苗率和死苗率比CK明顯降低，且達(dá)極顯著水平；施用發(fā)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(dá)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(shù)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(gè)葉片，施用發(fā)酵污泥處理與CK間差異顯著。

2.3 發(fā)酵污泥不同施用方式對(duì)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，由表5看出，施用發(fā)酵污泥處理棉花根系生長有促進(jìn)作用， 一是根數(shù)量均極顯著高于對(duì)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(gè)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(cè)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(gè)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(cè)根粗A、B、C處理分別比CK增加了16.7%、22.2%、27.8%；三個(gè)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(fā)酵污泥覆蓋保溫、保墑，土壤松軟，有利于誘導(dǎo)根系生長，B和C處理更有利于棉花根系的生長。

3 討論

發(fā)酵污泥中富有作物所需要的營養(yǎng)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(zhì)使用，能顯著提高甜椒幼苗的株高、出苗率、莖粗、葉片數(shù)、葉綠素、干鮮質(zhì)量、根冠比等。金宏鑫，等[8]研究結(jié)果認(rèn)為，污泥生物有機(jī)肥可提高大豆產(chǎn)量，對(duì)氮、磷吸收有一定的促進(jìn)作用。Samaras，等[9]研究，污泥可以部分取代無機(jī)肥料，促進(jìn)棉花生長和提高產(chǎn)量。SY Selivanovskaya，等[10]試驗(yàn)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(yàn)研究了發(fā)酵污泥不同施用方式對(duì)棉花出苗、棉花生長及棉花根生長的影響，A、B、C三個(gè)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(shù)的增加，以B處理效果最好；對(duì)棉花根長、根體積、根數(shù)量的促進(jìn)作用，以C處理對(duì)棉花根系誘導(dǎo)生長最為明顯，與多家研究結(jié)果一致。根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果認(rèn)為：一是發(fā)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(fā)酵污泥覆蓋，盆土松軟濕潤度高，土壤導(dǎo)熱率增大，使盆的整體溫度提升；三是施用發(fā)酵污泥能使土壤微生物聚集，增加養(yǎng)分釋放速度，更有利于促進(jìn)棉苗生長，提高棉苗素質(zhì)。后期試驗(yàn)將把這種施用方式應(yīng)用大田中，進(jìn)一步驗(yàn)證該施用方法對(duì)棉花生產(chǎn)的增效提質(zhì)的作用，為發(fā)酵污泥在棉花生產(chǎn)上的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

在本試驗(yàn)中，發(fā)酵污泥3種不同施用方式均能夠促進(jìn)棉花苗生長，但三個(gè)處理相比，處理A費(fèi)工且出苗率和健苗率相對(duì)較低，其與處理B和C對(duì)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(yōu)點(diǎn)，是能夠促進(jìn)棉花苗生長和增強(qiáng)根系特性最有效的施用方式。

參考文獻(xiàn)

[1] M Jorba， P Andrés. Effects of sewage sludge on the establishment of the herbaceous ground cover after soil restoration[J]. Journal of Soil andWater Conservation， 2000（3）： 322-326.

[2] 田波， 時(shí)連輝， 王秀峰， 等. 菇渣堆肥對(duì)土壤及草坪生長的影響[J]. 中國草地學(xué)報(bào)， 2011， 33（5）： 103-105.

[3] Samaras V. Effects of Repeated Application of Municipal Sewage Sludge on Soil Fertility， Cotton Yield， and Nitrate Leaching[J]. Agronomy Journal， 2008 ， 100 （3） ： 477-483.

[4] 仝少偉，時(shí)連輝，劉登民，等. 啤酒污泥堆肥不同施用方式對(duì)蘋果苗生長和生理特性的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（18）：3842-3849.

[5] 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.

[6] 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）：l15-119.

[7] 余宏軍，林小明，劉興元，等. 造紙污泥為主料的復(fù)合基質(zhì)對(duì)甜椒育苗的影響[J]. 作物雜志， 2015（04）：123-124.

[8] 金宏鑫，裴占江，李淑芹，等. 污泥生物有機(jī)肥對(duì)大豆產(chǎn)量和氮磷吸收的影響[J]. 作物雜志，2012（01）：93-95..

[9] V Samaras ， CD Tsadila， S Stamatiadis. Effects of Repeated Application of Municipal Sewage Sludge on Soil Fertility， Cotton Yield， and Nitrate Leaching[J]. 2008 ， 100 （3） ：480-483.

[10] SY Selivanovskaya ，VZ Latypova. Effects of composted sewage sludge on microbial biomass， activity and pine seedlings in nursery forest[J]. Waste Management， 2006 ， 26 （11） ：1253.