劉 瑜，王國棟，陳 云

（新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)田水利與土壤肥料研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北綠洲節(jié)水農(nóng)業(yè)重點實驗室，新疆 石河子 832000）

【研究意義】隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程的不斷加快，對農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)再利用的要求越來越高，然而大量的畜禽糞便處理不當(dāng)，成為農(nóng)業(yè)面源污染的重要來源［1］。研究發(fā)現(xiàn)，沼液富含有機質(zhì)、氨基酸、植物生長調(diào)節(jié)劑，還含有氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵等礦物質(zhì)［2-3］，可滿足植物生長需求，且容易被作物吸收利用，是一種優(yōu)質(zhì)的有機液體肥［4-5］。棉花作為新疆重要的經(jīng)濟作物，長年連作，注重化肥施用，對有機肥料的投入較少。開展沼液肥的葉面噴施試驗，研究其對新疆綠洲棉花生長的調(diào)節(jié)作用不僅可緩解農(nóng)業(yè)面源污染問題，還對新疆棉田增產(chǎn)、增收、增效具有重要參考意義?！厩叭搜芯窟M展】沼液肥可通過隨水灌溉和葉面噴施的方式施用，其在作物生產(chǎn)上已得到廣泛應(yīng)用，前人關(guān)于沼液肥灌溉施用對水稻、小麥、蔬菜和瓜果等植物生長及產(chǎn)量品質(zhì)、土壤作用的影響研究已有很多［6-9］，但因種植地域、作物類型和耕作制度等因素的影響，其資源化利用在不同區(qū)域還存在較大差異。郝燕［10］發(fā)現(xiàn)施用沼液肥可使葡萄產(chǎn)量大幅度提高。王禮偉等［11］指出，沼液肥總施用量在180 t/hm2下，可促進甜瓜植株生長、干物質(zhì)積累和果實品質(zhì)提升。馬虎等［1］研究發(fā)現(xiàn)，灌溉施用沼液肥可明顯增加油菜株高、根頸粗、分枝數(shù)、冠幅和葉綠素的相對含量（SPAD值）。田福發(fā)等［12］發(fā)現(xiàn)，沼液肥的施用對提高黃瓜株高、葉片數(shù)、葉綠素含量、維生素C 含量及產(chǎn)量有促進作用。Chen 等［13］連續(xù)對水稻地施用沼液肥6 年，提出利用沼液肥代替化肥可改善土壤質(zhì)量、提高土壤肥力和平衡養(yǎng)分的觀點。光合特征能反映植物自身生長發(fā)育規(guī)律，李然等［2,14］在苦瓜、辣椒等作物的研究表明，灌溉施用沼液肥，明顯促進了作物的光合作用，增加了苦瓜和辣椒的產(chǎn)量。也有學(xué)者提出，適宜的沼液養(yǎng)分濃度和用量可以促進植物的生長發(fā)育、提高果實的產(chǎn)量和品質(zhì)，反之則會抑制作物的生長發(fā)育，可能是因為沼液中的含有的氨氣、酚類、硫化氫等物質(zhì)均會造成植物根系缺氧進而死亡、最終影響植株生長發(fā)育［15］?！颈狙芯壳腥朦c】作為有機廢棄物厭氧發(fā)酵后的副產(chǎn)物，沼液在新疆綠洲棉花種植區(qū)施用的影響研究已有相關(guān)報道，但相對較少。前人通過研究，發(fā)現(xiàn)施用沼液肥，可以促進作物植株干物質(zhì)積累，增加產(chǎn)量，提升品質(zhì)，但在新疆灌耕灰漠土棉田，葉噴沼液肥是否可促進棉花生長，尚未可知。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究通過田間開展沼液肥葉噴試驗，設(shè)置不同沼液肥噴施濃度，研究沼液肥噴施對棉花生長及產(chǎn)量品質(zhì)的影響，得出新疆石河子墾區(qū)棉花種植所需的適宜沼液肥噴施用量，以期為促進棉花增產(chǎn)提質(zhì)、解決畜禽糞便處理不當(dāng)造成的環(huán)境污染問題及農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)再利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在新疆農(nóng)墾科學(xué)院試驗場2 輪試驗地開展，該區(qū)屬典型的溫帶大陸性氣候，年日照時數(shù)為2 721～2 818 h，年無霜期168～171 d。供試土壤為灌耕灰漠土、中壤土。供試土壤pH 值8.28、有機質(zhì)含量8.92 g/kg、硝態(tài)氮29.76 mg/kg、銨態(tài)氮11.96 mg/kg、速效磷19.60 mg/kg、速效鉀181.4 mg/kg、EC 值282.5 μs/cm、容重1.42 g/cm3。

1.2 試驗材料

以‘新陸早51 號’為供試棉花品種。供試氮素肥料為尿素（含N 46%）；磷素肥料為磷酸一銨（含N 12%，P2O560%）；鉀素肥料為硫酸鉀（含K2O 50%）；沼液肥由石河子市十戶灘鎮(zhèn)綠豐源養(yǎng)殖有限公司養(yǎng)豬場提供，沼液肥基本養(yǎng)分含量為：N，11.5 g/L；P2O5，1.4 g/L；K2O，1.9 g/L；有機質(zhì)，26 g/L；pH，4.69。

1.3 試驗設(shè)計

棉花于2020 年4 月22 日種植，采用機械鋪膜播種，1 膜6 行3 毛管配置，棉花寬窄行播種，種植行距為（10+66+10）cm，株距為9 cm。滴灌毛管鋪設(shè)在棉花窄行的中間。沼液肥設(shè)置4個施用量梯度，CK：0 kg/hm2（噴等量清水）；OM1：15 kg/hm2；OM2：30 kg/ hm2；OM3：45 kg/hm2，且分別于2020 年6 月15 日、7 月5 日分兩次用清水兌成450 kg/hm2噴施。常規(guī)大量無機肥氮（N：270 kg/hm2）、磷（P2O5：150 kg/hm2）、鉀（K2O：90 kg/hm2）的施用及其他田間管理措施（如除草、化控、打頂?shù)龋┌闯Ｒ?guī)進行。即除沼液肥，其余肥料的施肥方式與大田滴灌模式的肥料施用方式一致，且因棉花生育期間，本就有機械打藥環(huán)節(jié)，葉面噴施沼液肥結(jié)合棉花種植田間作業(yè)一起開展，并未額外增加人工成本。每個小區(qū)100 m2，每個處理重復(fù)3 次，共計12 個小區(qū)，小區(qū)隨機區(qū)組排列。

1.4 試驗方法

分別在蕾期、花期噴施沼液肥10 d 后進行調(diào)查，測定棉花株高、葉片數(shù)、葉寬、干物質(zhì)量等指標(biāo)。采集各小區(qū)具有普遍代表性的植株5 株，按器官將每株分成葉、蕾、莖、根4 部分，分別稱鮮質(zhì)量后放入105 ℃烘箱殺青30 min，然后80 ℃烘干至恒重，取出稱干物質(zhì)量。在第1 次噴施沼液后，采用SPAD-502 手持式葉綠素測定儀連續(xù)測定棉花功能葉（倒四葉）SPAD 值，測定在下午1 點前完成，每小區(qū)不少于30 片葉；每個小區(qū)隨機定點選擇10 株棉株，分別在噴施沼液肥后10 d（6 月25 日、7 月15 日）調(diào)查現(xiàn)蕾數(shù)、開花數(shù)、結(jié)鈴數(shù)；收獲期（10 月2 日）測定各小區(qū)的棉花實收籽棉產(chǎn)量和品質(zhì)性狀。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)分析時采用多次重復(fù)的平均值，數(shù)據(jù)處理和方差分析在Excel 2007 軟件和DPS 軟件中進行，處理間的差異性顯著性采用Duncan法進行單因素比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度沼液肥處理對棉花生長發(fā)育的影響

如表1 所示，分別在噴施沼液10 d 后（6 月25 日和7 月15 日）對棉花生長發(fā)育情況進行調(diào)查。與CK 相比，于蕾期、花期噴施沼液肥均顯著提高了棉花株高、葉片數(shù)和葉寬，蕾期（第1 次）噴施后各指標(biāo)量隨著沼液肥施用量的增加而增加；花期（第2 次）噴施后，OM2（30 kg/ hm2）處理下的各項指標(biāo)均表現(xiàn)較好。

表1 不同濃度沼液肥處理對棉花生長發(fā)育的影響Table 1 Effects of different concentrations of biogas slurry fertilizer on growth and development of cotton

2.2 不同濃度沼液肥處理對棉花功能葉SPAD 值的影響

由表2 可知，從6 月15 日第1 次噴施沼液肥后至第2 次噴施期間，棉花功能葉的SPAD 值整體呈降低趨勢，各處理均表現(xiàn)為SPAD 值在6月18 日最高、7 月4 日最低。與CK 相比，第1 次噴施沼液肥3 d 后（6 月18 日），SPAD 值顯著降低（P＜0.05）。隨時間推移，各處理間的SPAD 值差距逐漸減小，7 月4 日，OM2 處理下SPAD 值最高，OM1 下該值最低。從測定周期的數(shù)據(jù)來看，CK 處理下葉綠素含量變化幅度最大，OM2 處理下其相對變化幅度較小，可能是噴施沼液肥可調(diào)節(jié)葉片細胞結(jié)構(gòu)，緩和外界環(huán)境對棉花葉片葉綠素含量的影響。

表2 不同濃度沼液肥處理對棉花功能葉SPAD 值的影響Table 2 Effects of different concentrations of biogas slurry fertilizer on SPAD values of cotton functional leaves

表3 不同濃度沼液肥處理對棉花干物質(zhì)量的影響Table 3 Effects of different concentrations of biogas slurry fertilizer on dry matter weight of cotton

2.3 不同濃度沼液肥處理對棉花干物質(zhì)量的影響

噴施沼液肥10 d 后（6 月25 日和7 月15 日），棉花葉、蕾、莖、根的干物質(zhì)量較CK 均有所增加。蕾期（第1 次）噴施10 d 后，植株各部分干物質(zhì)量隨噴施濃度增加而增加；花期（第2 次）噴施10 d 后，葉片干物質(zhì)量隨沼液肥噴施濃度增加而增加，蕾、莖、根的干物質(zhì)量則呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，OM2 處理下棉花蕾、莖、根的干物質(zhì)量最高。與CK 相比，兩次噴施沼液肥處理后，棉花葉、蕾、莖的干物質(zhì)量均表現(xiàn)出顯著差異。

2.4 不同濃度沼液肥處理對棉花產(chǎn)量的影響

通過對各處理棉花株數(shù)、單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量、籽棉產(chǎn)量、衣分、皮棉產(chǎn)量分析可知，隨著沼液肥噴施量的增加，均不同程度地促進了棉花單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量、產(chǎn)量提升，但是噴施量達到45 kg/hm2（OM3）時，反而造成了負效應(yīng)。棉花產(chǎn)量隨沼液肥噴施量的增加先增加后降低，OM2 處理下產(chǎn)量最高、為6 338 kg/hm2，OM3 處理下棉花產(chǎn)量僅為5 855 kg/hm2；與對照相比，OM1 處理增產(chǎn)6.78%，OM2 處理增產(chǎn)7.37%，OM3 處理減產(chǎn)0.76%。表明施用沼液肥可提高棉花的生殖生長，尤其是沼液肥噴施量與棉花現(xiàn)蕾數(shù)呈正相關(guān)，但OM3 處理下花數(shù)和鈴數(shù)出現(xiàn)下降，可能是大量施用沼液肥葉噴，促進了棉花的營養(yǎng)生長，導(dǎo)致坐花、坐鈴數(shù)降低，這與Gao 等［15］的研究結(jié)果一致。衣分是評定棉花品種優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)。如表4 所示，隨沼液肥噴施量的增加，棉花衣分呈先升后降趨勢。與CK 相比，OM1 處理后衣分降低0.54%；OM2、OM3 處理后衣分分別增加1.39%和1.36%，但4 個處理間的差異不顯著。

表4 不同濃度沼液肥處理對棉花產(chǎn)量的影響Table 4 Effects of different concentrations of biogas slurry fertilizer on cotton yield

2.5 不同濃度沼液肥處理對棉花品質(zhì)的影響

由表5 可知，各處理的纖維上半部平均長度均達標(biāo)準(zhǔn)級28 mm 以上，噴施沼液肥增加了棉花纖維長度，但隨沼液肥噴施量的增加，纖維長度呈下降趨勢。與CK 比較，噴施沼液肥提高了纖維的整齊度、馬克隆值，兩個指標(biāo)均隨沼液肥施用量的增加，表現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢。本試驗中，噴施沼液肥的3 個處理，纖維馬克隆值均在A 級，而CK 的馬克隆值則在B 級。噴施沼液肥對纖維斷裂比強度略有影響，隨沼液肥噴施量的增加，比強度先降后增，其中OM2 處理最低、為31.78 cN/tex。劉繼華等［16］研究顯示，纖維長度與比強度間有較高的正相關(guān)，整齊度與馬克隆值有顯著正相關(guān)，本試驗也印證了此結(jié)果。

表5 不同濃度沼液肥處理對棉花品質(zhì)的影響Table 5 Effects of different concentrations of biogas slurry fertilizer on cotton quality

3 討論

沼液肥是一種富含有機質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)的優(yōu)質(zhì)有機肥料，灌溉施用可保持農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，明顯改善土壤的理化性質(zhì)［6,17］。葉面噴施肥料是快速補充作物養(yǎng)分的重要手段，在關(guān)鍵生育時期對補充作物養(yǎng)分具有積極的作用。沼液肥作為一種速效水肥，營養(yǎng)成分豐富，能迅速被植物吸收。前人對沼液肥直接噴施于葉面也進行了大量研究，一般認(rèn)為，葉面噴施沼液肥對作物葉綠素、光合、產(chǎn)量及品質(zhì)都有積極的促進的作用［18-22］。孫小妹等［18］研究發(fā)現(xiàn)，沼水1: 1 噴施，可增加葉綠素b 含量進而提高弱光和水分利用率，最終顯著提高玉米產(chǎn)量。孟清波等［19］發(fā)現(xiàn)，噴施沼液肥也可顯著提高辣椒葉片的葉綠素含量。徐培智等［20］研究發(fā)現(xiàn)，施用沼液肥顯著提高了白菜產(chǎn)量、游離氨基酸的含量以及硝酸還原酶活性，降低了硝酸鹽含量。在甜瓜葉面噴施沼液試驗中，何梅等［21］指出，75%的沼液肥濃度可提高甜瓜葉綠素含量、產(chǎn)量及果實品質(zhì)。陳年來等［22］則表示葉面噴施中濃度、高濃度沼液肥均可顯著提高香瓜果實產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，OM2（30 kg/hm2）處理下棉花功能葉片的葉綠素含量隨時間推移變化幅度較小。有可能是葉面噴施沼液肥，使棉花葉片細胞穩(wěn)定性增強，有利于提高和穩(wěn)定葉片葉綠素含量。阿布力孜等［23］試驗結(jié)果表明，噴施沼液肥可增加棉花產(chǎn)量。本研究結(jié)果顯示，葉面噴施沼液肥，對棉花單株鈴數(shù)、單鈴質(zhì)量、產(chǎn)量都有不同程度促進作用，但是噴施量達到45 kg/ hm2（OM3）時，反而造成了負效應(yīng)。棉花產(chǎn)量隨沼液肥噴施量的增加先增加后降低，OM2處理下產(chǎn)量最高、為6 338 kg/hm2。OM3 處理下產(chǎn)量較低，可能與株數(shù)在4 個處理中最低有關(guān)。與CK 相比，噴施沼液肥提高了棉花纖維長度、纖維整齊度、馬克隆值，隨沼液肥噴施量的增加，棉花纖維長度呈下降趨勢；纖維整齊度和馬克隆值兩個指標(biāo)均隨沼液肥施用量的增加，表現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢。隨沼液肥噴施量的增加，纖維斷裂比強度先降后增，OM2 處理下最低。

沼液肥中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，是優(yōu)質(zhì)生物有機肥，能有效調(diào)節(jié)農(nóng)田耕層土壤的酸堿度，有利于改良堿性土壤［24］，還有防治作物病蟲害的功效［25］。但任杰等［26］對煙葉的研究表明，葉面噴施沼液肥導(dǎo)致上等煙比例下降，還使赤星病和角斑病的發(fā)病率增加。本試驗主要研究沼液肥葉面噴施對棉花葉綠素含量、蕾花鈴數(shù)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，沼液肥噴施對土壤的影響及病蟲害的防治方面還缺乏深入研究，后續(xù)將開展相關(guān)研究。

4 結(jié)論

葉面噴施沼液肥可促進棉花生長，顯著提高了棉花株高、葉片數(shù)、葉寬，OM2（30 kg/hm2）處理的各項生長指標(biāo)均表現(xiàn)較好。較不噴施相比，沼液肥噴施顯著增加了棉株莖、葉、蕾（鈴）、根的干物質(zhì)量，蕾期噴施后棉花各器官干物質(zhì)量隨噴施濃度增加而增加；花期噴施后，隨噴施濃度增加葉片干物質(zhì)量增加，蕾、莖、根的干物質(zhì)量在OM2 處理下最高。此外，噴施沼液肥提高了棉花功能葉片的葉綠素含量，OM2 處理下棉花葉片葉綠素含量隨時間推移變化幅度較小。隨沼液肥噴施量的增加棉花產(chǎn)量先增加后降低，OM2 處理下籽棉產(chǎn)量最高、為6 338 kg/hm2。隨沼液肥噴施量的增加，纖維整齊度和馬克隆值表現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢；纖維斷裂比強度先降后增，OM2 處理下最低、為31.78 cN/tex。