污泥堆肥的施用方式对棉花苗期生长的影响

张海芝

摘要：研究城市发酵污泥在棉花上的最佳施用方式及其增产机理，降低棉花生产成本。采用盆栽试验方法，以土壤中不加污泥为对照（CK），探讨污泥与土壤混合（A）、污泥覆盖土壤表面（B）、混合+覆盖（C）3种施用方式对棉苗及根系生长的影响。结果表明，污泥的施用显著促进棉花苗的生长，棉花出苗率、健苗率、株高、叶面积、叶片数比CK 极显著增加；对棉花苗根有诱导和促进生长作用，根长、根数量、根粗、根体积施用污泥的处理显著高于对照，A、B 和C处理的总根量比CK分别增加 20.0%、15.7%、18.4%。

关键词：污泥堆肥；棉花；生长；棉苗素质；根系形态

中图分类号： S532. 062 文献标识码：A 文章编号：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态水循环建设中，污水处理厂每年产生的大量活性生活污泥无处安放，堆放市區周边造成第二次污染和资源的浪费。污泥中含有大量蛋白质、有机质、腐殖质，但也含有病原微生物、有机污染物、重金属和盐分等大量污染物，直接使用会给和农业生产生态环境带来很大的风险，必须对其进行发酵处理。城市污泥经过多次发酵，达到农用污泥标准，含有丰富的促进作物生长的氮、磷、钙、镁及微量元素，而且除臭味、杀死绝大多数病原菌和寄生虫卵、固化和钝化重金属，质地疏松，不仅改善土壤物理性质，提高保水能力，促使土壤团粒结构形成，维持和提高土壤肥力等[1-2]。在农田中施用发酵污泥可以部分取代无机肥料，虽然污泥释放营养物质比较缓慢，但能够促进棉花生长和提高产量[3-4]。近5年来， 河南省周口市农业科学院进行了废弃有机物棉田覆盖试验和示范，取得了显著的实用效果。受此启发，作者采用盆栽不同施用方式，研究发酵污泥对棉花苗期生理特性的影响，寻找最佳施用方式和增产机理，为城市污泥在农业上的应用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验设在周口市农业科学院，试验用土壤为潮土，采自周口市农业科学院棉花试验地表层（深 0～20 cm）， 供试污泥来自周口市银龙污水处理厂，将污泥和锯末按体积比2﹕1充分混合，再加入适量发酵菌剂，调节水分含量至60%～70%，堆积进行好氧发酵30 d 。将发酵好的污泥堆肥晾晒，装袋供试验用。经测定发酵污泥堆肥有机质含量为 37.52%，全氮含量为1.55%，全磷含量为 1.39%，全钾含量为 0.36%，pH为7.01。供试作物为棉花，品种为鲁研棉21。

1.2 试验方法

试验于2014年至2016年以盆栽方式进行，选择土陶瓦盆，盆钵大小为直径45 cm，高35 cm，试验共设4个处理，分别为发酵污泥与土壤混合的处理A；发酵污泥覆盖土壤表面的处理B；发酵污泥1/2与土壤混合、发酵污泥1/2 覆盖盆面的处理C；以不施发酵污泥的纯土壤作对照（处理CK）。每个处理重复6次，随机排列，共24个盆，每个盆装土15 kg，施入发酵污泥量为盆土重量的50 g/kg。将发酵污泥和土壤根据不同处理施用方式分别装盆，于每年的4月22日，进行棉花播种，每盆播10粒5穴，盆全部摆放于试验地上，盆面与地面处同一水平线上，棉苗出齐后及时间苗，每穴留单株，2片真叶时定苗，每盆留3株，调查测定所有幼苗的生长指标。发酵污泥中重金属含量见表1，各处理土壤理化性质见表2。

1.3 样品采集和测定

1.3.1 棉花苗生长指标测定

株高用软尺测量，叶片数为人工计数，叶面积用郑州南北仪器设备有限公司生产的YMJ-B测定仪测定。健弱苗的界定是播种10 d 以内出苗，子叶节粗壮，子叶平展为健苗；播种10 d以后出苗的和异常苗均为弱苗；烂种烂芽不能正常出苗的为死苗[5] 。

1.3.2 棉花根系测定方法

在盛花期测定棉花根系根长、根数、根粗、根体积等，于盛花期破盆取根，用流水冲洗干净完整取出根系，用软尺测量主根长度，用游标卡尺测定侧根基部根粗（精确到0.02 mm），计算所有一级侧根平均值，用排水法测定根系体积。测定主根上的侧根数，距离主根0.5 cm处的侧根直径≥0.1cm时，可计入，<0.1 cm时，不计入[6] 。

1.3.3 棉花根际土壤温度的测定

从播种之日起，每天用曲管地温计测定土壤温度，测定层次为0 cm 、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、30 cm。

2 结果分析

2.1 发酵污泥施用方式对棉花苗期土壤温度的影响

表3表明，发酵污泥的不同处理对棉花根际温度有明显增温的作用。温度测定表明，在播种后的15 d左右，增温效果开始显著体现，以5月8日、9日、10日、11日、12日5d的变化为例，各土层温度变化，以10 cm处最明显，20 cm次之，30 cm最小。A、B、C处理10 cm地温分别比CK高1.2℃、2.9℃、1.5℃；而施用方式相比，10 cm地温处理B比处理A增加1.7℃，处理B比处理C增加1.4℃。此时正是棉花种子发芽萌动期，发酵污泥对地温的提高有利于棉种的萌发，促进棉苗幼根的生长，有利于培育壮苗。

2.2 发酵污泥不同施用方式对棉花苗期生长的影响

如表4所表示，发酵污泥通过不同方式施入土壤中，棉花出苗率、健苗率、株高、叶面积、叶片数与CK相比极显著增加，表明发酵污泥可明显增加棉花苗地上部分的生长。处理A、B和C与CK相比，出苗率增量分别是3.96、10.85、12.38个百分点，差异极显著，并且是处理C>处理B>处理A；棉花健苗率分别比 CK增加了3.93、15.55、12.83个百分点；发酵污泥三个处理的弱苗率和死苗率比CK明显降低，且达极显著水平；施用发酵污泥处理A、B和C的棉花苗高度分别比CK增加了1.1 cm、1.4 cm、1.2 cm，达极显著水平；处理A、B和C的单株叶面积分别比CK增加5.15 cm2、12.38 cm2、6.09 cm2，他们与CK间差异极显著，且B与A、C处理差异也极显著；单株叶片数以处理B最高，处理A、B和C比CK 分别增加0.56、0.43、0.55个叶片，施用发酵污泥处理与CK间差异显著。

2.3 发酵污泥不同施用方式对棉花根系发育的影响

发酵污泥影响棉花根数量、根长、根粗、根体积等，由表5看出，施用发酵污泥处理棉花根系生长有促进作用， 一是根数量均极显著高于对照CK，A、B、C处理分别比CK多6.27、8.01、7.34条，其中A与B处理差异显著，A、C两个处理差异不明显；二是根长、根粗、根体积均明显高于CK，差异均极显著，A、B、C处理的主根长分别比CK增加了13.9%、13.6%、17.3%，侧根长分别增加了23.0%、19.6%、24.7%；根粗由大到小依次为：C>B>A>CK；三个施用处理的根粗均极显著粗于CK ，主根粗A、B、C处理分别比CK增加了17.11%、19.7%、21.1%，侧根粗A、B、C处理分别比CK增加了16.7%、22.2%、27.8%；三个施用处理的根体积均极显著大于CK，A、B、C处理分别比 CK增加了14.0%、19.0%、15.2%。由于发酵污泥覆盖保温、保墒，土壤松软，有利于诱导根系生长，B和C处理更有利于棉花根系的生长。

3 讨论

发酵污泥中富有作物所需要的营养成分。余宏军，等[7]研究表明，造纸污泥和中药渣合理混配堆肥，作为甜椒育苗基质使用，能显著提高甜椒幼苗的株高、出苗率、茎粗、叶片数、叶绿素、干鲜质量、根冠比等。金宏鑫，等[8]研究结果认为，污泥生物有机肥可提高大豆产量，对氮、磷吸收有一定的促进作用。Samaras，等[9]研究，污泥可以部分取代无机肥料，促进棉花生长和提高产量。SY Selivanovskaya，等[10]试验表明，污泥堆肥能够提高松树幼苗地上生物量及松树幼苗的根长度。本试验研究了发酵污泥不同施用方式对棉花出苗、棉花生长及棉花根生长的影响，A、B、C三个处理的棉花出苗率、健苗率分别比CK显著增加；株高、叶面积、叶片数的增加，以B处理效果最好；对棉花根长、根体积、根数量的促进作用，以C处理对棉花根系诱导生长最为明显，与多家研究结果一致。根据试验研究结果认为：一是发酵污泥全量覆盖，其覆盖层厚、颜色深，吸收辐射热量多，从而提高土温；二是发酵污泥覆盖，盆土松软湿润度高，土壤导热率增大，使盆的整体温度提升；三是施用发酵污泥能使土壤微生物聚集，增加养分释放速度，更有利于促进棉苗生长，提高棉苗素质。后期试验将把这种施用方式应用大田中，进一步验证该施用方法对棉花生产的增效提质的作用，为发酵污泥在棉花生产上的推广应用奠定基础。

4 结论

在本试验中，发酵污泥3种不同施用方式均能够促进棉花苗生长，但三个处理相比，处理A费工且出苗率和健苗率相对较低，其与处理B和C对棉花苗期生长的影响差异不显著，总体来看处理B具有省工省力，简便易行，综合效果好的优点，是能够促进棉花苗生长和增强根系特性最有效的施用方式。

参考文献

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[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] 仝少伟，时连辉，刘登民，等. 啤酒污泥堆肥不同施用方式对苹果苗生长和生理特性的影响[J]. 中国农业科学，2013，46（18）：3842-3849.

[5] 中国农业科学院棉花研究所. 中国棉花栽培学[M].上海：上海科学技术出版社，2013.

[6] 胡守林，郑德明，邓成贵，等. 不同耕作方式棉花根系发育能力的研究[J]. 水土保持研究， 2006， 13（6）：l15-119.

[7] 余宏军，林小明，刘兴元，等. 造纸污泥为主料的复合基质对甜椒育苗的影响[J]. 作物杂志， 2015（04）：123-124.

[8] 金宏鑫，裴占江，李淑芹，等. 污泥生物有機肥对大豆产量和氮磷吸收的影响[J]. 作物杂志，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.