秦都林王雙磊,2劉艷慧,3聶軍軍趙 娜毛麗麗宋憲亮,*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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東泰安271018;2煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心, 山東煙臺(tái)264000;3曲阜市農(nóng)業(yè)局, 山東曲阜273100

濱海鹽堿地棉花秸稈還田對(duì)土壤理化性質(zhì)及棉花產(chǎn)量的影響

秦都林1王雙磊1,2劉艷慧1,3聶軍軍1趙 娜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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東泰安271018;2煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心, 山東煙臺(tái)264000;3曲阜市農(nóng)業(yè)局, 山東曲阜273100

在濱海鹽堿地定點(diǎn)設(shè)置連續(xù)3年棉花秸稈還田和未還田2個(gè)處理, 研究其對(duì)0～60 cm土層土壤理化性質(zhì)和棉花產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明, 連續(xù)3年棉花秸稈還田顯著降低0～30 cm土層土壤容重和0～10 cm土層＜0.25 mm土壤微團(tuán)聚體含量; 顯著提高0～10 cm土層＞5 mm土壤大團(tuán)聚體含量。在0～20 cm土層, 3年秸稈還田顯著提高棉花播前和各生育階段土壤有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和速效鉀含量, 平均分別比對(duì)照提高13.45%、18.57%、22.80%和22.57%;降低土壤速效磷和含鹽量, 平均分別比對(duì)照降低18.29%和16.59%。在20～40 cm土層, 3年秸稈還田顯著提高土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量, 平均比對(duì)照提高37.20%和31.62%; 顯著降低土壤含鹽量, 平均比對(duì)照降低19.06%。在40～60 cm土層, 3年秸稈還田顯著提高土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量, 平均分別比對(duì)照提高38.26%和24.83%。3年棉花秸稈還田分別比未還田顯著提高棉花籽棉產(chǎn)量11.57%、19.01%和13.24%和皮棉產(chǎn)量18.56%、19.78%和18.73%, 但對(duì)棉花單鈴重和衣分無顯著影響。

棉花; 秸稈還田; 鹽堿地; 土壤理化性質(zhì); 產(chǎn)量

Keywords: Cotton; Stalk returning; Saline-alkali soil; Soil physical and chemical properties; Yield

據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)統(tǒng)計(jì), 全世界鹽漬土總面積為 3.97億公頃, 約占陸地總面積的3.1%[1], 中國(guó)是世界上鹽堿地面積最大的國(guó)家之一,鹽漬土總面積約為3600萬公頃, 占全國(guó)可利用土地面積的4.88%[2], 分布廣泛。改造治理及合理開發(fā)利用鹽堿地資源, 是中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物, 種植面積約占世界的15%, 產(chǎn)量約占世界的25%[3]。棉花耐鹽性較強(qiáng), 被公認(rèn)為是開發(fā)鹽堿地的先鋒作物[4]。近年來,隨著糧食安全問題和糧棉爭(zhēng)地矛盾的日益加劇, 內(nèi)陸棉花種植逐漸向?yàn)I海鹽堿地集中。但由于耕作制度不合理及海水入侵導(dǎo)致濱海鹽堿地的鹽漬化程度逐年加劇[5-6], 嚴(yán)重阻礙棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展, 因此降低濱海鹽堿地的含鹽量, 是保證棉花可持續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵。

農(nóng)作物秸稈中富含作物生長(zhǎng)所必須的N、P、K等多種營(yíng)養(yǎng)元素[7], 秸稈還田能夠改變土壤腐殖質(zhì)組成及特性, 增加土壤有機(jī)質(zhì)積累和養(yǎng)分含量, 改善土壤物理性狀, 促進(jìn)作物產(chǎn)量提高[8]。棉花秸稈作為棉花生產(chǎn)的副產(chǎn)品, 資源豐富, 產(chǎn)量巨大, 如果不能合理利用, 勢(shì)必造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染,秸稈還田在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中意義重大。國(guó)內(nèi)外大量研究已表明秸稈還田普遍具有增產(chǎn)效應(yīng)[9-12];并能夠降低土壤含鹽量[13-14]和 pH 值[15], 提高土壤肥力[16-17], 維持土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[18-19]。前人對(duì)秸稈還田的研究大多數(shù)集中在小麥[11,18]、玉米[20-21]、水稻[16,22]等禾本科作物方面; 有關(guān)棉花秸稈還田的研究也大多數(shù)集中在秸稈還田對(duì)棉花生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量[13]、土壤養(yǎng)分[23]、土壤微生物量碳[24-25]、土壤酶活性[26-27]等方面。但是關(guān)于棉花秸稈還田對(duì)濱海鹽堿地棉田土壤改良作用的研究還較為缺乏, 尚未明確連續(xù)多年秸稈還田對(duì)濱海鹽堿地土壤肥力改良的具體效果。本研究擬通過研究連續(xù) 3年棉花秸稈還田對(duì)鹽堿地棉田土壤理化性質(zhì)和棉花產(chǎn)量的影響,以期對(duì)濱海鹽堿地連作棉田的生產(chǎn)力以及該地區(qū)棉花秸稈還田的大面積推廣提供重要的理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

山東省濱州市梁才鄉(xiāng)毛里莊村(37°44′N, 118°15′E, 海拔 11.4 m)地區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候, 年均氣溫 13.3℃, 降水 562.5 mm, 日照時(shí)數(shù)2231 h, 無霜期193 d, 年蒸發(fā)量1972.5 mm。供試土壤為鹽化潮土, 2013年試驗(yàn)地初始土壤化學(xué)性狀見表1。

表1 供試土壤的主要化學(xué)性狀Table 1 Main chemical properties of test soil

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2013—2015年設(shè)棉花秸稈未還田(SNR)與秸稈還田(SR) 2個(gè)處理, 每處理設(shè)3次重復(fù), 共6個(gè)小區(qū), 小區(qū)面積810 m2(長(zhǎng)90 m, 寬9 m)。自2012年棉花收獲后, 每年11月下旬將相應(yīng)的秸稈人工拔除和秸稈粉碎旋耕還田, 殘留秸稈長(zhǎng)度小于 5 cm, 還田秸稈干重約為3000 kg hm–2, 還田秸稈N、P、K總量3年平均分別為30.77、11.97和73.29 kg hm–2,其田間管理操作與未還田處理一致, 基施復(fù)合肥750 kg hm–2(N∶P∶K為22∶10∶16), 花鈴期追施尿素180 kg hm–2。播種前分別于每年3月21日和4月10日前后大水漫灌壓鹽。種植方式為多年連作棉田, 一年一熟。供試品種為魯棉研 36, 于每年 4月20日至25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30 cm。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 樣品采集 于每年播前(播種前 35 d)、苗期(播后35 d)、蕾期(播后60 d)、花鈴期(播后90 d)和吐絮期(播后150 d)田間取樣, 按五點(diǎn)取樣法使用土鉆(內(nèi)徑 5 cm)在棉花窄行中間采集 0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土層土樣, 將每小區(qū)同一土層的土樣混合成一個(gè)樣品, 每個(gè)處理 3次重復(fù), 將每個(gè)土樣再分成 2份裝入聚乙烯自封袋, 放入冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室, 一份置–20℃冰柜冷凍保存, 用于測(cè)定土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量; 另一份自然風(fēng)干, 剔除雜物后過20目和100目篩, 用于測(cè)定土壤含鹽量、pH、有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀含量。于吐絮后期, 從每小區(qū)采集0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm和30～40 cm土層樣品測(cè)定土壤容重和土壤團(tuán)聚體。于收獲期,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)算棉花平均單鈴重、衣分和產(chǎn)量。

1.3.2 測(cè)定方法 用沙維諾夫干篩法測(cè)定土壤團(tuán)聚體[28]; 環(huán)刀法測(cè)定土壤容重, 重鉻酸鉀容量法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì), 鉬銻抗比色法測(cè)定土壤速效磷, 乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定土壤速效鉀, 電位法測(cè)定土壤 pH (水∶土 = 5∶1), 電導(dǎo)率法測(cè)定土壤鹽分(水∶土 = 5∶1)[29], 土壤含鹽量回歸方程為 y = 3.4058x + 0.1427 (n = 27, R2= 0.9964, P ＜ 0.01), 其中y為含鹽量, x為電導(dǎo)率[30]; AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀(SFA CAF FIA BRAN+LUEBBE III)測(cè)定土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮。

1.4 數(shù)據(jù)分析

以 SigmaPlot 10.0軟件作圖, Microsoft Excel 2003初步處理數(shù)據(jù), DPS7.05統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析, LSD法檢驗(yàn)處理間差異顯著性(α = 0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉花秸稈還田對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響

2.1.1 土壤容重 2015年數(shù)據(jù)(表 2)表明, 棉花秸稈還田顯著降低了0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土層的土壤容重, 分別比對(duì)照降低6.20%、5.56%和5.37%, 對(duì)30～40 cm土層的土壤容重?zé)o顯著影響。2013年和2014年棉花秸稈還田均顯著降低了0～10 cm和10～20 cm土層的土壤容重, 2013年分別比對(duì)照降低 7.52%和 5.41%, 2014年分別降低 6.45%和5.48%, 而2年均對(duì)20～30 cm和30～40 cm土層的土壤容重?zé)o顯著影響。說明隨著棉花秸稈還田年數(shù)的增加, 改善土壤結(jié)構(gòu)的土層加深。

表2 棉花秸稈還田對(duì)不同年份各土層土壤容重的影響Table 2 Effects of cotton stalk returning on soil density of each soil layer in different years (g cm–3)

2.1.2 土壤團(tuán)聚體 圖 1顯示, 供試土壤團(tuán)聚體組成以＞5 mm的大團(tuán)聚體和＜0.25 mm的微團(tuán)聚體為主, 其次是2～5 mm團(tuán)聚體, 1～2 mm、0.5～1.0 mm和0.25～0.50 mm團(tuán)聚體含量所占比例較少。2013年棉花秸稈還田對(duì)0～10 cm土層的土壤團(tuán)聚體無顯著影響, 2014年和2015年棉花秸稈還田顯著降低了0～10 cm土層＜0.25 mm的土壤微團(tuán)聚體含量, 分別降低12.39%和19.35%; 顯著提高了0～10 cm土層＞5 mm的土壤大團(tuán)聚體含量, 分別提高11.48%和13.40%。3年棉花秸稈還田均對(duì)10～20 cm和20～30 cm土層的土壤團(tuán)聚體無顯著影響。說明短時(shí)間內(nèi)棉花秸稈還田影響淺層土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu), 對(duì)較深土層土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)無顯著影響。

2.2 棉花秸稈還田對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.2.1 土壤含鹽量 根據(jù)土壤中鹽分具有“鹽隨水走”的運(yùn)動(dòng)規(guī)律, 土壤中的含鹽量受降水及灌溉的影響較大。圖2顯示, 3年秸稈還田均顯著降低了棉花播前和各生育階段 0～20 cm 土層的土壤含鹽量, 2013、2014和 2015年棉花播前和各生育階段平均分別比對(duì)照降低14.54%、14.24%和20.99%。秸稈還田對(duì) 20～40 cm土層土壤含鹽量的影響年際間有所不同, 2013年和2014年只在花鈴期和苗期顯著降低,在其他生育階段無顯著影響; 2015年則顯著降低棉花播前和各生育階段的土壤含鹽量, 播前和各生育階段平均比對(duì)照降低16.83%。3年秸稈還田均未對(duì)40～60 cm土層的土壤含鹽量產(chǎn)生顯著的影響。說明短時(shí)間內(nèi)棉花秸稈還田影響淺層土壤含鹽量, 隨著還田時(shí)間的延長(zhǎng)影響土層加深。

圖1 棉花秸稈還田對(duì)不同年份各土層土壤團(tuán)聚體的影響Fig. 1 Effects of cotton stalk returning on soil aggregates of each soil layer in different yearsSNR: 秸稈未還田; SR秸稈還田。圖柱上不同小寫字母表示數(shù)值在0.05水平上差異顯著。SNR: no stalk returning; SR: stalk returning. Bars superscripted by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.

(圖2)

圖2 棉花秸稈還田對(duì)不同年份各土層土壤含鹽量的影響Fig. 2 Effects of cotton stalk returning on soil salt content of each soil layer in different yearsPR: 播前; SE: 苗期; BU: 蕾期; FL: 花鈴期; BO; 吐絮期; SNR: 秸稈未還田; SR秸稈還田。圖柱上不同小寫字母表示數(shù)值在0.05水平上差異顯著。PR: pre-sowing; SE: seeding stage; BU: budding stage; FL: flowering and boll-forming stage; BO: boll opening stage; SNR: no stalk returning; SR: stalk returning. Bars superscripted by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.

2.2.2 土壤pH 由表3可以看出, 2013年秸稈還田對(duì)棉花各生育階段0～60 cm土層的土壤pH均無顯著影響。2014年和 2015年秸稈還田均降低棉花播前和各生育階段0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土層的土壤pH, 2014年平均分別比對(duì)照降低2.10%、2.17%和2.42%, 2015年平均分別降低1.92%、1.45%和1.40%。說明棉花秸稈還田有降低土壤pH的趨勢(shì),但均未達(dá)到顯著差異水平。

表3 棉花秸稈還田對(duì)不同年份各土層土壤pH的影響Table 3 Effects of cotton stalk returning on soil pH of each soil layer in different years

表4 棉花秸稈還田對(duì)不同年份各土層土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響Table 4 Effects of cotton stalk returning on soil organic matter content of each soil layer in different years (g kg–1)

圖3 棉花秸稈還田對(duì)不同年份各土層土壤硝態(tài)氮含量的影響Fig. 3 Effects of cotton stalk returning on soil nitrate nitrogen content of each soil layer in different years圖柱上不同小寫字母表示數(shù)值在0.05水平上差異顯著?？s寫同圖2。Bars superscripted by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. Abbreviations are the same as those given in Fig. 2.

2.2.3 土壤有機(jī)質(zhì) 由表4可以看出, 3年秸稈還田均顯著提高了 0～20 cm 土層的土壤有機(jī)質(zhì)含量,并且隨著還田時(shí)間的延長(zhǎng)有機(jī)質(zhì)含量呈增加趨勢(shì), 2013、2014和 2015年棉花播前和吐絮期分別比對(duì)照提高10.06%、12.64%, 10.11%、14.06%和14.51%、19.30%; 對(duì)20～40 cm和40～60 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量無顯著影響。說明短時(shí)間內(nèi)棉花秸稈還田只影響淺層土壤有機(jī)質(zhì)含量, 對(duì)較深土層土壤有機(jī)質(zhì)含量無顯著影響。

2.2.4 土壤硝態(tài)氮 圖3顯示, 3年秸稈還田均顯著提高了棉花各生育階段0～60 cm不同土層的土壤硝態(tài)氮含量。2013、2014和 2015年棉花播前和各生育階段, 0～20 cm 土層平均分別比對(duì)照提高8.80%、20.64%和26.28%; 20～40 cm土層平均分別比對(duì)照提高29.80%、50.83%和30.98%; 40～60 cm土層平均分別比對(duì)照提高42.99%、52.15%和19.63%。

2.2.5 土壤銨態(tài)氮 圖4顯示, 3年秸稈還田均顯著提高了棉花各生育階段0～60 cm不同土層的土壤銨態(tài)氮含量。2013、2014和2015年棉花播前和各生育階段, 0～20 cm 土層平均分別比對(duì)照提高13.30%、41.51%和13.60%; 20～40 cm土層平均分別比對(duì)照提高23.17%、54.47%和17.23%; 40～60 cm土層平均分別比對(duì)照提高 17.16%、39.34%和18.01%。

圖4 棉花秸稈還田對(duì)不同年份各土層土壤銨態(tài)氮含量的影響Fig. 4 Effects of cotton stalk returning on soil ammonium nitrogen content of each soil layer in different years圖柱上不同小寫字母表示數(shù)值在0.05水平上差異顯著。縮寫同圖2。Bars superscripted by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. Abbreviations are the same as those given in Fig. 2.

2.2.6 土壤速效磷 圖5顯示, 2013年棉花秸稈還田對(duì)0～20 cm土層的土壤速效磷含量無顯著影響; 2014年和 2015年秸稈還田均顯著降低了播前和棉花各生育階段0～20 cm土層的土壤速效磷含量, 平均分別比對(duì)照降低19.09%和17.49%。3年秸稈還田對(duì)20～40 cm和40～60 cm土層土壤速效磷含量無顯著影響。說明短時(shí)間內(nèi)棉花秸稈還田只影響淺層土壤速效磷含量, 對(duì)深層土壤速效磷含量無顯著影響。

2.2.7 土壤速效鉀 圖6顯示, 3年秸稈還田均顯著提高了播前和棉花各生育階段0～20 cm土層的土壤速效鉀含量, 2013、2014和2015年棉花播前和各生育階段平均分別比對(duì)照提高 23.57%、28.33%和16.32%; 對(duì)20～40 cm土層影響只顯著提高了播前土壤速效鉀含量, 在棉花生育期間無顯著差異; 對(duì)40～60 cm土層土壤速效鉀含量無顯著影響。

圖5 棉花秸稈還田對(duì)不同年份各土層土壤速效磷含量的影響Fig. 5 Effects of cotton stalk returning on soil available P content of each soil layer in different years圖柱上不同小寫字母表示數(shù)值在0.05水平上差異顯著。縮寫同圖2。Bars superscripted by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. Abbreviations are the same as those given in Fig. 2.

2.3 棉花秸稈還田對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表 5可以看出, 秸稈還田可顯著提高棉花的籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量。2013、2014和 2015年籽棉產(chǎn)量分別比未還田提高 11.57%、19.01%和 13.24%,皮棉產(chǎn)量分別比未還田提高 18.56%、19.78%和18.73%。秸稈還田提高棉花產(chǎn)量的原因是顯著提高了單位面積的總鈴數(shù), 3年分別提高8.20%、15.25%和 11.62%; 棉花秸稈還田對(duì)棉花單鈴重和衣分雖有一定的提高趨勢(shì), 但均未達(dá)到顯著差異水平。

3 討論

3.1 棉花秸稈還田對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響

一般來說, 土壤物理性質(zhì)主要從土壤容重、孔隙度和團(tuán)聚體組成等方面體現(xiàn)[31], 它們關(guān)系到土壤中水肥氣熱狀況、養(yǎng)分調(diào)節(jié)及植物根系的伸展和生長(zhǎng)發(fā)育[32]。張亞麗等[18]、馬永良等[21]和劉禹池等[33]研究表明, 連續(xù)多年秸稈還田顯著降低表層的土壤容重。陳尚洪等[16]研究表明, 還田后秸稈在腐解過程中, 能夠促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成, 改善土壤通透性與保水保肥能力。張亞麗等[18]通過連續(xù)19年的春小麥連作長(zhǎng)期定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 在施氮、磷化肥的基礎(chǔ)上秸稈還田, 可以增加＞0.25 mm的土壤團(tuán)聚體的數(shù)量, 促進(jìn)團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。然而, 濱海鹽堿地地下水位高, 土壤自然脫鹽率低, 植被品種多樣性及數(shù)量較少, 生態(tài)環(huán)境脆弱, 秸稈還田通過改良土壤物理結(jié)構(gòu)及成分等起到改良鹽堿土的作用[34]。秸稈還田作為改良土壤的重要措施, 影響作物生長(zhǎng); 土壤鹽分是限制濱海鹽堿地棉花高產(chǎn)的關(guān)鍵。但是,從降低土壤含鹽量和提高肥力的角度來看, 采用棉花秸稈還田的研究還較為缺乏。本研究連續(xù)3年棉花秸稈還田后顯著降低 0～30 cm 土層的土壤容重,顯著增加＞5 mm的土壤大團(tuán)聚體的含量, 顯著降低＜0.25 mm的土壤微團(tuán)聚體的含量。分析其原因可能是棉花秸稈還田促進(jìn)了土壤微團(tuán)聚體向更大粒級(jí)團(tuán)聚體的轉(zhuǎn)化, 增加耕作時(shí)的擾動(dòng)阻力, 減少了對(duì)團(tuán)聚體的破壞作用[35], 土壤容重降低, 孔隙度增加,從而使土壤結(jié)構(gòu)得到改善[21]。

圖6 棉花秸稈還田對(duì)不同年份各土層土壤速效鉀含量的影響Fig. 6 Effects of cotton stalk returning on soil available K content of each soil layer in different years圖柱上不同小寫字母表示數(shù)值在0.05水平上差異顯著?？s寫同圖2。Bars superscripted by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. Abbreviations are the same as those given in Fig. 2.

表5 棉花秸稈還田對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 5 Effects of cotton stalk returning on yield and yield components of cotton

3.2 棉花秸稈還田對(duì)含鹽量和化學(xué)性質(zhì)的影響

作物秸稈含有大量的碳、氮、磷和鉀等營(yíng)養(yǎng)元素, 是土壤養(yǎng)分的補(bǔ)給源。關(guān)于作物秸稈對(duì)土壤養(yǎng)分和地力培肥效果的研究, 前人做了許多研究。武際等[36]研究表明在水旱輪作制度下, 連續(xù)秸稈還田可以顯著提高0～25 cm土層土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量。而汪軍等[37]研究認(rèn)為秸稈還田降低了土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量。本試驗(yàn)結(jié)果表明, 棉花秸稈還田顯著提高0～60 cm土層土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量。分析其原因可能是秸稈還田改善了土壤的微環(huán)境,減弱了降雨的淋洗作用; 并且秸稈的持續(xù)施用增加了土壤中生物有效性碳的數(shù)量, 為土壤異養(yǎng)微生物的活動(dòng)提供了充足能源, 極大地刺激了土壤氮的礦化作用, 從而增加土壤中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量[36]。土壤C/N 通常被認(rèn)為是土壤氮素礦化能力的標(biāo)志, 低C/N使微生物的分解和氮的礦化速率加快[38]。秸稈分解時(shí)適宜土壤C/N為25, 而秸稈本身C/N一般為80左右[39], 秸稈還田在合理配施氮肥時(shí)能夠明顯提高土壤氮素供應(yīng)能力[37,40], 從而合理調(diào)節(jié)C/N。本試驗(yàn)中施基肥750 kg hm–2(N∶P∶K為22∶10∶16),花鈴期追施尿素180 kg hm–2, 滿足了秸稈分解時(shí)所需要的氮, 從而促進(jìn)了棉花產(chǎn)量的提高。慕平等[41]研究表明連續(xù)秸稈還田結(jié)合土壤淺耕, 顯著增加0～20 cm 土層土壤有機(jī)質(zhì)和速效鉀含量, 且隨著還田年數(shù)的增加, 效果更加明顯。徐國(guó)偉等[15]研究表明麥秸還田顯著降低土壤pH。馮國(guó)藝等[13]研究秸稈還田對(duì)濱海鹽堿地棉苗光合特性及生長(zhǎng)的影響表明,棉花秸稈還田顯著降低 0～40 cm土層的土壤含鹽量。張玉文等[14]2012年在黃河三角洲地區(qū)的研究表明, 玉米秸稈還田量為3.0 t hm–2時(shí), 0～20 cm土層的土壤含鹽量降低了50.75%。本試驗(yàn)研究結(jié)果與慕平等[41]、馮國(guó)藝等[13]和張玉文等[14]的研究結(jié)果一致,連續(xù)3年棉花秸稈還田后顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量, 顯著降低土壤含鹽量。分析其原因主要是棉花秸稈還田增強(qiáng)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性[17], 提高土壤保水能力, 減少土壤水分蒸發(fā)[42], 有效調(diào)節(jié)濱海鹽堿地土壤的鹽分運(yùn)動(dòng); 秸稈腐解后為土壤提供了豐富的碳氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)[16], 增加土壤有機(jī)質(zhì)含量促進(jìn)了土壤微生物和酶活性, 使氮磷鉀等養(yǎng)分充分釋放, 增加土壤中有效養(yǎng)分含量[18]。棉花秸稈還田導(dǎo)致土壤速效磷含量降低, 分析其主要原因可能是棉花秸稈中磷含量較低, 還田釋放到土壤后易被土壤顆粒吸附固定[43], 并且還田導(dǎo)致植株生長(zhǎng)旺盛, 對(duì)土壤養(yǎng)分的需求增加, 而又未能通過足量施肥補(bǔ)充[23]。這與張亞麗等[18]關(guān)于施肥和秸稈還田對(duì)土壤肥力質(zhì)量及春小麥品質(zhì)的影響的研究結(jié)果一致。

3.3 棉花秸稈還田對(duì)棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

國(guó)內(nèi)外眾多研究表明合理施用秸稈可以提高作物產(chǎn)量[9-10]。張凡等[11]研究表明在施用氮磷肥的基礎(chǔ)上, 與不施秸稈和鉀肥相比, 小麥秸稈還田顯著提高了棉花鈴數(shù)、鈴重和皮棉產(chǎn)量, 還田第 2年和第 3年后產(chǎn)量增長(zhǎng)率分別達(dá) 143.5%和 93.7%。Gwathmey等[12]研究指出, 小麥秸稈還田6年后棉花皮棉產(chǎn)量提高 11%。楊憲龍等[20]研究認(rèn)為, 秸稈還田隨種植年限的推移增產(chǎn)效果越明顯, 小麥和玉米季均在還田2年后表現(xiàn)出顯著的增產(chǎn)效果。袁玲等[22]通過10年的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 秸稈還田顯著提高水稻產(chǎn)量。于舜章等[44]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小麥秸稈覆蓋還田使玉米平均增產(chǎn)14.64%。棉花秸稈還田對(duì)衣分無顯著影響, 這與劉艷慧等[23]的研究結(jié)果一致。本研究在濱海鹽堿地進(jìn)一步證實(shí)了前人的結(jié)論, 棉花秸稈還田后顯著提高了棉花產(chǎn)量, 籽棉產(chǎn)量和皮棉產(chǎn)量3年平均增長(zhǎng)率分別達(dá)14.61%和19.02%。分析其原因主要是棉花秸稈還田改善了土壤理化性質(zhì), 增加了土壤肥力, 促進(jìn)了棉花植株對(duì)氮磷鉀養(yǎng)分的吸收,進(jìn)而提高了單位面積棉花總鈴數(shù)。

劉建國(guó)等[45]研究發(fā)現(xiàn)棉花具有一定的化感自毒效應(yīng), 隨著連作年限和秸稈還田量的增加, 其化感物質(zhì)在土壤中積累, 并對(duì)土壤生物活性造成影響[46]。因此, 在棉花秸稈還田時(shí), 應(yīng)充分考慮秸稈對(duì)下茬作物的化感作用, 避免因還田量的增加, 產(chǎn)生化感自毒作用, 影響棉花生長(zhǎng)。在本研究連續(xù) 3年棉花秸稈還田的條件下, 并未發(fā)現(xiàn)化感自毒作用影響棉花生長(zhǎng)的現(xiàn)象。

4 結(jié)論

與棉花秸稈未還田相比, 連續(xù) 3年棉花秸稈還田能夠降低連作棉田土壤容重, 改善淺層土壤團(tuán)聚體的粒徑分配比例, 降低土壤含鹽量和 pH, 增加土壤有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和速效鉀含量, 提高棉花總鈴數(shù), 進(jìn)而提高棉花產(chǎn)量, 對(duì)棉花單鈴重和衣分無顯著影響。因此, 連續(xù)多年棉花秸稈還田可以顯著改善土壤理化性質(zhì), 提高棉花產(chǎn)量, 但應(yīng)注意適量增加磷肥的施入, 確保土壤養(yǎng)分均衡, 進(jìn)而保證棉花的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

[1] Setia R, Gottschalk P, Smith P, Marschner P, Baldock J, Setia D, Smith J. Soil salinity decreases global soil organic carbon stocks. Sci Total Environ, 2013, 465: 267–272

[2] 楊勁松. 中國(guó)鹽漬土研究的發(fā)展歷程與展望. 土壤學(xué)報(bào), 2008, 45: 837–845

Yang J S. The development and prospect of saline soil research in China. Acta Pedol Sin, 2008, 45: 837–845 (in Chinese with English abstract)

[3] 喻樹迅. 我國(guó)棉花生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì). 中國(guó)工程科學(xué), 2013, 15(4): 9–13

Yu S X. Present situation and development trend of cotton production in China. Engin Sci, 2013, 15(4): 9–13 (in Chinese with English abstract)

[4] 辛承松, 董合忠, 唐薇, 溫四民. 棉花鹽害與耐鹽性的生理和分子機(jī)理研究進(jìn)展. 棉花學(xué)報(bào), 2005, 17: 309–313

Yin C S, Dong H Z, Tang W, Wen S M. Physiological and molecular mechanisms of salt injury and salt tolerance in cotton. Cotton Sci, 2005, 17: 309–313 (in Chinese with English abstract)

[5] 劉衍君, 曹建榮, 高巖, 劉文全, 徐秀麗. 萊州灣南岸海水入侵區(qū)土壤鹽漬化驅(qū)動(dòng)力分析與生態(tài)對(duì)策. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2012, 28(2): 209–213

Liu Y J, Cao J R, Gao Y, Liu W Q, Xu X L. The driving factors and ecological countermeasures of soil salinization in the seawater intrusion areas in the south of Laizhou bay. Chin Agric Sci Bul, 2012, 28(2): 209–213 (in Chinese with English abstract)

[6] 尉元明, 朱麗霞, 喬艷君. 河西走廊農(nóng)灌區(qū)耕作土壤次生鹽漬

化成因與防治對(duì)策. 干旱氣象, 2004, 22: 21–25

Wei Y M, Zhu L X, Qiao Y J. Causes and control measures of secondary salinization of farming soil in agricultural irrigated area of hexi corridor. Arid Meteorol, 2004, 22: 21–25 (in Chinese)

[7] 勞秀榮, 孫偉紅, 王真, 郝艷如, 張昌愛．秸稈還田與化肥配合施用對(duì)土壤肥力的影響. 土壤學(xué)報(bào), 2003, 40: 618–623

Lao X R, Sun W H, Wang Z, Hao Y R, Zhang C A. Effects of matching use of stalk and chemical fertilizer on soil fertility. Acta Pedol Sin, 2003, 40: 618–623 (in Chinese with English abstract)

[8] 江永紅, 宇振榮, 馬永良, 秸稈還田對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)及作物生長(zhǎng)的影響. 土壤通報(bào), 2001, 32: 209–213

Jiang Y H, Yu Z R, Ma Y L, Effects of stalk returning to field on farmland ecosystem and crop growth. Chin J Soil Sci, 2001, 32: 209–213 (in Chinese with English abstract)

[9] Reiter M S, Reeves D W, Burmester C H, Torbert H A. Cotton nitrogen management in a high-residue conservation system: cover crop fertilization. Soil Sci Soc Am J, 2008, 72: 1321–1329

[10] 楊帆, 董燕, 徐明崗, 包耀賢. 南方地區(qū)秸稈還田對(duì)土壤綜合肥力和作物產(chǎn)量的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 23: 3040–3044

Yang F, Dong Y, Xu M G, Bao Y X. Effects of straw returning on the integrated soil fertility and crop yield in southern China. Chin J Appl Ecol, 2012, 23: 3040–3044 (in Chinese with English abstract)

[11] 張凡, 睢寧, 余超然, 劉瑞顯, 楊長(zhǎng)琴, 宋光雷, 孟亞利, 周治國(guó). 小麥秸稈還田和施鉀對(duì)棉花產(chǎn)量與養(yǎng)分吸收的效應(yīng). 作物學(xué)報(bào), 2014, 40: 2169–2175

Zhang F, Sui N, Yu C R, Liu R X, Yang C Q, Song G L, Meng Y L, Zhou Z G. Effects of wheat straw returning and potassium fertilizer application on yield and nutrients uptake of cotton. Acta Agron Sin, 2014, 40: 2169–2175 (in Chinese with English abstract)

[12] Gwathmey C O, Bradley J F, Chambers A Y, Howard D D, Tyler D D. Physiological responses to tillage systems, cover crops and residue management. In: James M S, Derrick O, James J H, Jack M eds. Physiology of Cotton. New York: Springer, 2010. pp 246–254

[13] 馮國(guó)藝, 張謙, 王樹林, 祁虹, 杜海英, 李智峰, 梁青龍, 林永增. 秸稈還田對(duì)濱海鹽堿地棉苗光合特性及生長(zhǎng)的影響. 棉花學(xué)報(bào), 2015, 7: 248–253

Feng G Y, Zhang Q, Wang S L, Qi H, Du H Y, Li Z F, Liang Q L, Lin Y J. Effects of returning straw on the photosynthetic characteristics and growth of cotton seedlings in a saline coastal area. Cotton Sci, 2015, 7: 248–253 (in Chinese with English abstract)

[14] 張玉文, 毛偉兵, 劉鴻敏, 孫玉霞, 賈利梅, 鄭乾坤. 秸稈還田對(duì)濱海粘質(zhì)鹽土物理性狀和棉花產(chǎn)量的影響. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2016, 35(6): 75–80

Zhang Y W, Mao W B, Liu H M, Sun Y X, Jia L M, Zheng Q K. Effects of straw returning on physical properties of coastal saline clay and cotton yield. Chin Agric Sci Bul, 2016, 35(6): 75–80 (in Chinese with English abstract)

[15] 徐國(guó)偉, 段驊, 王志琴, 劉立軍, 楊建昌. 麥秸還田對(duì)土壤理化性質(zhì)及酶活性的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42: 934–942

Xu G W, Duan H, Wang Z Q, Liu L J, Yang J C. Effects of wheat-residue application on physical and chemical characters and enzymatic activities in soil. Sci Agric Sin, 2009, 42: 934–942 (in Chinese with English abstract)

[16] 陳尚洪, 朱鐘麟, 吳婕, 劉定輝, 王昌全. 紫色土丘陵區(qū)秸稈還田的腐解特征及對(duì)土壤肥力的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2006, 20: 141–144

Chen S H, Zhu Z L, Wu J, Liu D H, Wang C Q. Decomposition characteristics of straw return to soil and its effect on soil fertility in purple hilly region. J Soil Water Conserv, 2006, 20: 141–144 (in Chinese with English abstract)

[17] 郝翔翔, 楊春葆, 苑亞茹, 韓曉增, 李祿軍, 江恒. 連續(xù)秸稈還田對(duì)黑土團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量及土壤肥力的影響. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) 2013, 29: 63–269

Hao X X, Yang C B, Yuan Y R, Han X Z, Li L J, Jiang H. Effects of continuous straw returning on organic carbon content in aggregates and fertility of black soil. Chin Agric Sci Bull, 2013, 29: 63–269 (in Chinese with English abstract)

[18] 張亞麗, 呂家瓏, 金繼運(yùn), 李書田, 陳占全, 高旭升. 施肥和秸稈還田對(duì)土壤肥力質(zhì)量及春小麥品質(zhì)的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2012, 18: 307–314

Zhang Y L, Lyu J L, Jin J Y, Li S T, Chen Z Q, Gao X S. Effects of chemical fertilizer and straw returning on soil fertility and spring wheat quality. Plant Nutr Fert Sci, 2012, 18: 307–314 (in Chinese with English abstract)

[19] Bossuyt H, Denef K, Six J, Frey S, Merckx R, Paustian K. Influence of microbial populations and residue quality on aggregate stability. Appl Soil Ecol, 2001, 16: 195–208

[20] 楊憲龍, 路永莉, 同延安, 林文, 梁婷. 長(zhǎng)期施氮和秸稈還田對(duì)小麥–玉米輪作體系土壤氮素平衡的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2013, 19: 65–73

Yang X L, Lu Y L, Tong Y A, Lin W, Liang T. Effects of long-term N application and straw returning on N budget under wheat–maize rotation system. Plant Nutr Fert Sci, 2013, 19: 65–73 (in Chinese with English abstract)

[21] 馬永良, 師宏奎, 張書奎, 呂潤(rùn)海. 玉米秸稈整株全量還田土壤理化性狀的變化及其對(duì)后茬小麥生長(zhǎng)的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2003, 8(增刊1): 42–46

Ma Y L, Shi H K, Zhang S K, Lyu R H. Whole maize straw addition: the changes of soil physical and chemical properties and the effect on winter wheat. J Chin Agric Univ, 2003, 8(suppl-1): 42–46 (in Chinese with English abstract)

[22] 袁玲, 張宣, 楊靜, 楊春蕾, 曹小闖, 吳良?xì)g. 不同栽培方式和秸稈還田對(duì)水稻產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響. 作物學(xué)報(bào), 2013, 39: 350–359

Yuan L, Zhang X, Yang J, Yang C L, Cao X C, Wu L H. Effects of different cultivation methods and straw incorporation on grain yield and nutrition quality of rice. Acta Agron Sin, 2013, 39: 350–359 (in Chinese with English abstract)

[23] 劉艷慧, 王雙磊, 李金埔, 秦都林, 張美玲, 聶軍軍, 毛麗麗,宋憲亮, 孫學(xué)振. 棉花秸稈還田對(duì)土壤速效養(yǎng)分及微生物特性的影響. 作物學(xué)報(bào), 2016, 42: 1037–1046

Liu Y H, Wang S L, Li J P, Qin D L, Zhang M L, Nie J J, Mao L L, Song X L, Sun X Z. Effects of cotton straw returning on soil available nutrients and microbial characteristics. Acta Agron Sin, 2016, 42: 1037–1046 (in Chinese with English abstract)

[24] 郭成藏, 李魯華, 黃金花, 劉軍, 楊志蘭, 魏飛, 劉建國(guó). 秸稈還田對(duì)長(zhǎng)期連作棉田土壤微生物量碳氮磷的影響. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào), 2015, 63, 296–304

Guo C Z, Li L H, Huang J H, Liu J, Yang Z L, Wei F, Liu J G. Effects of cotton straw incorporation on soil microbial biomass carbon, nitrogen and phosphorus in long-term continuous cropping cotton field. J Agric Res Environ, 2015, 63: 296–304 (in Chinese with English abstract)

[25] 張前兵, 楊玲, 張旺鋒, 羅宏海, 張亞黎, 王進(jìn). 農(nóng)藝措施對(duì)干旱區(qū)棉田土壤有機(jī)碳及微生物量碳含量的影響 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 47: 4463–4474

Zhang Q B, Yang L, Zhang W F, Luo H H, Zhang Y L, Wang J. Effects of agronomic measures on soil organic carbon and microbial carbon content in cotton in arid region. Sci Agric Sin, 2014, 47: 4463–4474 (in Chinese with English abstract)

[26] 劉建國(guó), 張偉. 李彥斌, 孫艷艷, 卞新民. 新疆綠洲棉花長(zhǎng)期連作對(duì)土壤理化性狀與土壤酶活性的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42: 725–733

Liu J G, Zhang W, Li Y B, Sun Y Y, Bian X M. Effects of long-term continuous cropping system of cotton on soil physical-chemical properties and activities of soil enzyme in oasis in Xinjiang. Sci Agric Sin, 2009, 42: 725–733 (in Chinese with English abstract)

[27] 張偉, 龔久平, 劉建國(guó). 秸稈還田對(duì)連作棉田土壤酶活性的影響. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2011, 20: 881–885

Zhang W, Gong J P, Liu J G. Effects of straw returning to field on soil enzyme activity in continuous cropping cotton field. Ecol Environ Sci, 2011, 20: 881–885 (in Chinese)

[28] 代文才, 錢盛, 高明, 王子芳, 呂盛, 高蒞淞. 施用生物質(zhì)灰渣對(duì)柑橘園土壤團(tuán)聚體及有機(jī)碳分布的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2016, 30: 260–265

Dai W C, Qian S, Gao M, Wang Z F, Lyu S, Gao L S. Effects of biomass ash application on soil aggregates and organic carbon distributions of citrus orchard soils. J Soil Water Conserv, 2016, 30: 260–265 (in Chinese with English abstract)

[29] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析(第3版). 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2000. pp 25–111

Bao S D. Soil Agricultural Chemistry Analysis, 3rd edn. Beijing: China Agriculture Press, 2000. pp 25–111 (in Chinese)

[30] 董合忠. 鹽堿地棉花栽培學(xué). 北京: 科學(xué)出版社, 2010. pp 53–54

Dong H Z. Cotton Faming in Saline Soil. Beijing: Science Press, 2010. pp 53–54 (in Chinese)

[31] 劉艷麗, 李成亮, 高明秀, 張民, 趙庚星. 不同土地利用方式對(duì)黃河三角洲土壤物理特性的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2015, 35: 5183–5190

Liu Y L, Li C L, Gao M X, Zhang M, Zhao G X. Effect of different land-use patterns on physical characteristics of the soil in the yellow river delta region. Acta Ecol Sin, 2015, 35: 5183–5190 (in Chinese with English abstract)

[32] 周波, 劉登民, 勞秀榮, 聶俊華, 孫偉紅. 長(zhǎng)期秸稈還田及休閑處理對(duì)土壤肥力的影響. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 36: 16015–16019

Zhou B, Liu D M, Lao X R, Nie J H, Sun W H. Effect of straw returning to field in long time and fallowing treatment on soil fertility. J Anhui Agric Sci, 2008, 36: 16015–16019 (in Chinese with English abstract)

[33] 劉禹池, 曾祥忠, 馮文強(qiáng), 秦魚生, 王昌全, 涂仕華, 陳道全.稻-油輪作下長(zhǎng)期秸稈還田與施肥對(duì)作物產(chǎn)量和土壤理化性狀的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2014, 20: 1450–1459

Liu Y C, Zeng X Z, Feng W Q, Qin Y S, Wang C Q, Tu S H, Chen D Q. Effects of long-term straw mulch and fertilization on crop yields and soil physical and chemical properties under rice–rapeseed rotation. Plant Nutr Fert Sci, 2014, 20: 1450–1459 (in Chinese with English abstract)

[34] 枚德新, 張德順, 王振. 濱海鹽堿地生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀及趨勢(shì). 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2013, 29(5): 167–171

Mei D X, Zhang D S, Wang Z. The status and trends of ecological restoration of saline-alkali land in coastal region. Chin Agric Sci Bull, 2013, 29(5): 167–171 (in Chinese with English abstract)

[35] 田慎重, 王瑜, 李娜, 寧堂原, 王丙文, 趙紅香, 李增嘉. 耕作方式和秸稈還田對(duì)華北地區(qū)農(nóng)田土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體分布及穩(wěn)定性的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 33: 7116–7124

Tian S Z, Wang Y, Li N, Ning T Y, Wang B W, Zhao H X, Li Z J. Effects of different tillage and straw systems on soil waterstable aggregate distribution and stability in the north China plain. Acta Ecol Sin, 2013, 33: 7116–7124 (in Chinese with English abstract)

[36] 武際, 郭熙盛, 魯劍巍, 王允青, 張曉玲, 徐征宇. 連續(xù)秸稈覆蓋對(duì)土壤無機(jī)氮供應(yīng)特征和作物產(chǎn)量的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 45: 1741–1749

Wu J, Guo X S, Lu J W, Wang Y Q, Zhang X L, Xu Z Y. Effects of continuous straw mulching on supply characteristics of soil inorganic nitrogen and crop yields. Sci Agric Sin, 2012, 45:1741–1749 (in Chinese with English abstract)

[37] 汪軍, 王德建, 張剛, 王燦. 連續(xù)全量秸稈還田與氮肥用量對(duì)農(nóng)田土壤養(yǎng)分的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2010, 24: 40–42

Wang J, Wang D J, Zhang G, Wang C. Effect of different nitrogen fertilizer rate with continuous full amount of straw incorporated on paddy soil nutrients. J Soil Water Conserv, 2010, 24: 40–42 (in Chinese with English abstract)

[38] Gunther S, Holger K. Bulk soil C to N ratio as a simple measure of net N mineralization from stabilized soil organic matter in sandy arable soils. Soil Biol Biochem, 2003, 35: 629–632

[39] 顧熾明, 鄭險(xiǎn)峰, 黃婷苗, 侯仰毅, 王朝輝. 秸稈還田配施氮肥對(duì)冬小麥產(chǎn)量及氮素調(diào)控的影響. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2013 31: 48–53

Gu C M, Zheng X F, Huang T M, Hou Y Y, Wang Z H. Effects of straw returning combined with nitrogen fertilizer application on yield of winter wheat and nitrogen regulation. Agric Res Arid Areas, 2013, 31: 48–53 (in Chinese with English abstract)

[40] 張亞麗, 張娟, 沈其榮, 王金川. 秸稈生物有機(jī)肥的施用對(duì)土壤供氮能力的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2002, 13: 1575–1578

Zhang Y L, Zhang J, Shen Q R, Wang J C. Effect of combined application of bioorganic manure and inorganic nitrogen fertilizer on soil nitrogen supplying characteristics. Chin J Appl Ecol, 2002 13: 1575–1578 (in Chinese with English abstract)

[41] 慕平, 張恩和, 王漢寧, 方永豐. 連續(xù)多年秸稈還田對(duì)玉米耕層土壤理化性狀及微生物量的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2011, 25: 81–85

Mu P, Zhang E H, Wang H N, Fang Y F. Effects of continuous straw returning to maize tilth soil on chemical character and microbial biomass. J Soil Water Conserv, 2011, 25: 81–85 (in Chinese with English abstract)

[42] 舒馨, 朱安寧, 張佳寶, 陳文超, 楊文亮, 張文國(guó). 保護(hù)性耕作對(duì)潮土物理性質(zhì)的影響. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2014, 30: 175–181

Shu X, Zhu A N, Zhang J B, Chen W C, Yang W L, Zhang W G. Effects of conservation tillage on physical properties of fluvo-aquic soil. Chin Agric Sci Bull, 2014, 30: 175–181 (in Chinese with English abstract)

[43] 戴志剛. 秸稈養(yǎng)分釋放規(guī)律及秸稈還田對(duì)作物產(chǎn)量和土壤肥力的影響. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文, 湖北武漢, 2009

Dai Z G. Study on Nutrient Release Characteristics of Crop Resi-due and Effect of Crop Residue Returning on Crop Yield and Soil Fertility. MS Thesis of Huazhong Agricultural University, Wuhan, China, 2009 (in Chinese with English abstract)

[44] 于舜章, 陳雨海, 周勛波, 李全起, 羅毅, 于強(qiáng). 冬小麥期覆蓋秸稈對(duì)夏玉米土壤水分動(dòng)態(tài)變化及產(chǎn)量的影響. 水土保持學(xué)報(bào), 2004, 18: 175–178

Yu S Z, Chen Y Q, Zhou X B, Li Q Q, Luo Y, Yu Q. Effect of straw-mulch during wheat stage on soil water dynamic changes and yield of summer maize. J Soil Water Conserv, 2004, 18: 175–178 (in Chinese with English abstract)

[45] Liu J G, Li Y B, Jiang G Y, Bian X M, LI F, Geng W. Allelopathic effects of cotton in continuous cropping. Allelop J, 2008, 21: 299–306

[46] 劉建國(guó), 卞新民, 李彥斌, 張偉, 李崧. 長(zhǎng)期連作和秸稈還田對(duì)棉田土壤生物活性的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2008, 19: 1027–1032

Liu J G, Bian X M, Li Y B, Zhang W, Li S. Effects of long-term continuous cropping of cotton and returning cotton straw into field on soil biological activities. Chin J Appl Ecol, 2008, 19: 1027–1032 (in Chinese with English abstract)

Effects of Cotton Stalk Returning on Soil Physical and Chemical Properties and Cotton Yield in Coastal Saline-Alkali Soil

QIN Du-Lin1, WANG Shuang-Lei1,2, LIU Yan-Hui1,3, NIE Jun-Jun1, ZHAO Na1, 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;3Qufu Agricultural Bureau, Qufu 273100, China

A continuous three-year field experiment of cotton-residue incorporation in coastal saline-alkali land was conducted, with two treatments: residue removal and residue incorporation. The successive cotton stalk returning significantly decreased soil bulk density in 0–30 cm soil layer and soil micro-aggregates with particle size ＜0.25 mm in 0–10 cm soil layer, while significantly increased the content of soil macro-aggregates with particle size ＞5 mm in 0–10 cm soil layer. Compared with the control (residue removal), the treatment of cotton residues incorporation significantly increased soil organic matter, nitrate nitrogen, ammonium nitrogen and available potassium by 13.45%, 18.57%, 22.80%, and 22.57%, respectively, while decreased soil available phosphorus and salinity by 18.29% and 16.59% at pre-sowing and each growth stage in 0-20 cm soil layer. Soil nitrate nitrogen and ammonium nitrogen were increased by 37.20% and 31.62% and soil salinity had a reduction of 19.06% after successive cotton stalk returning for three years in 20–40 cm soil layer, and also significantly increased by 38.26% and 24.83% in 40–60 cm soil layer. Successive cotton stalk returning significantly increased seed cotton yield by 11.57%, 19.01%, and 13.24% and lint yield by 18.56%, 19.78%, and 18.73% in three years, but not affected single boll weight and lint percentage.

(

): 2016-12-02; Accepted(接受日期): 2017-04-20; Published online(網(wǎng)絡(luò)出版日期): 2017-04-27.

10.3724/SP.J.1006.2017.01030

本研究由國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31601253), 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(ZR2016CQ20)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 National Natural Science Foundation of China (31601253), the Modern Agro-industry Technology Research System (SDAIT-03), Shandong Program for Improved Varieties of Agriculture (2013LZ, 2014LZ), the Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2016CQ20), and the Saline Alkali Land Improvement and Utilization Project of Shandong Agricultural University.

*通訊作者(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: qindulin2014@163.com

URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20170427.0948.014.html