崔 磊，馬騰飛，哈麗哈什·依巴提，王 斌，孫 晨，楊金鈺，喬曉燕，槐國(guó)龍，王金鑫

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所/農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 烏魯木齊 830091)

0 引 言

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2017年和2018年4～10月在喀什地區(qū)岳普湖縣色也克鄉(xiāng)進(jìn)行。試驗(yàn)地質(zhì)地為中壤，前茬作物為棉花。年降水量為52.8 mm，年平均氣溫11.7℃，無(wú)霜期約214 d。試驗(yàn)田0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)8.6 g/kg，堿解氮89.5 mg/kg，速效磷30.2 mg/kg，速效鉀169 mg/kg，有效鋅0.866 mg/kg，pH8.71。

供試棉花品種為新陸中80號(hào)，2017年4月18日播種，2018年4月19日播種。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)為2年定位試驗(yàn)，對(duì)照(CK)不做酸處理，設(shè)3種酸化劑分別為硫酸銨(S)、草酸(C)、檸檬酸(N)，各3個(gè)酸化劑用量，共計(jì)10個(gè)處理。氮磷鉀肥料分別為尿素、重過(guò)磷酸鈣、硫酸鉀，用量分別為N 300 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2，以硫酸銨替代每次追肥30%、50%、70%尿素的N確定硫酸銨及尿素用量，以酸化劑溶液提供等量H+為標(biāo)準(zhǔn)，確定其他酸化劑用量。每處理3 次重復(fù)，小區(qū)面積為10 m×7.5 m=75 m2。

硫酸銨(S)、草酸(C)、檸檬酸(N)為分析純藥品，供水為膜下滴灌方式，棉花1膜 4 行，株距10 cm，保苗株數(shù)15.0×104/hm2，生育期灌水10次，灌水額度4 500 m3/hm2。磷、鉀肥在播前全部基施。酸化劑隨水隨肥同時(shí)滴灌施入。表1

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 樣品采集

土壤及根系取樣：在苗期、蕾期、花期滴施酸化劑2 d后，在滴頭正下方沿滴灌帶向棉花根系方向，采集水平方向0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm，垂直方向0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm的土壤并取根系，測(cè)定須根重、根長(zhǎng)等指標(biāo)。

植株取樣：在棉花苗期、蕾期、花期、鈴期、吐絮期采取棉花樣品，將采集的棉花按不同器官(莖、葉、殼、棉子、纖維)分開(kāi)，在105℃下殺青30 min，75℃條件下烘干，記錄干物質(zhì)重。

1.2.2.2 產(chǎn) 量

棉花吐絮后于10月3日測(cè)產(chǎn)。各小區(qū)隨機(jī)選定2.5 m2分3次測(cè)產(chǎn)，取60朵棉花樣測(cè)單鈴重，計(jì)算理論產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理和分析在Excel 2007和SPSS 11.5軟件中進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 酸化劑種類(lèi)及用量對(duì)土壤pH、有效鋅影響

研究表明，CK處理土壤pH在距滴頭垂直方向呈現(xiàn)增高的趨勢(shì)，在0～20 cm深度土壤pH均低于本底值，而在20～30 cm方向上pH高于本底值；在距滴頭水平方向呈現(xiàn)增高的趨勢(shì)，但不同區(qū)域內(nèi)0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm土壤pH降低了0.08～0.11。施用硫酸銨的處理中，在垂直方向上的同一深度，隨著硫酸銨施用量的增加土壤pH明顯降低，在垂直方向隨取樣深度增加，土壤pH呈現(xiàn)降低趨勢(shì)；在水平方向上的同一寬度，隨著硫酸銨施用量的增加土壤pH降低3.2%，同一酸化劑用量下隨取樣寬度的增加，土壤pH呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。施用草酸的處理中，在垂直方向上的同一深度，隨著草酸施用量的增加土壤pH降低0.09～0.24，在垂直方向隨取樣深度增加，土壤pH降低0.05～0.17；在水平方向上的同一寬度，隨著草酸施用量的增加土壤pH降低2.3%，同一酸化劑用量下隨取樣寬度的增加，土壤pH升高0.19。與播前土壤pH相比，施用草酸的棉田土壤在水平方向和垂直方向均降低。施用檸檬酸后在垂直方向上的同一深度，隨著檸檬酸替代化肥用量的增加土壤pH明顯降低0.13～0.16，在垂直方向隨取樣深度增加，土壤pH逐漸升高；在水平方向上的同一寬度，隨著檸檬酸施用量的增加土壤pH最多降低2.4%，同一酸化劑用量下隨取樣寬度的增加，土壤pH呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。表2

表2 不同酸化劑種類(lèi)及用量下土壤pH變化Table 2 Effect of acidifier type and dosage on soil pH

CK處理土壤有效鋅含量幾乎沒(méi)有發(fā)生變化。硫酸銨處理，在垂直方向上的同一深度，隨著硫酸銨施用量的增加土壤有效鋅含量無(wú)顯著變化，而在相同硫酸銨用量時(shí)，0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm耕層土壤有效鋅含量呈增加趨勢(shì)；在水平方向上，距滴頭越近或硫酸銨替代尿素比例越高，土壤有效鋅含量越高，最高達(dá)到0.878 mg/kg。施用草酸、檸檬酸的各處理，土壤有效鋅含量的變化趨勢(shì)與硫酸銨處理類(lèi)似。無(wú)論在垂直方向還是水平方向上，距滴頭距離越近或硫酸銨替代尿素比例越高的位置，土壤有效鋅含量越高。表3

表3 不同酸化劑種類(lèi)及用量下土壤有效鋅變化Table 3 Effects of acidifier types and dosage on soil available zinc (mg/kg)

2.2 酸化劑種類(lèi)及用量對(duì)棉花根系的影響

研究表明，在0～10 cm，根系干重最大的是S1，最少的是CK，在10～20 cm，根系干重最大的是C1，其次是S1、N1，最少的是CK，在20～30 cm，根系干重最大的是S1、N1，其次是CK，在0～30 cm，根系干重由大到小為S1>N1>C1>CK；在0～10 cm，根系干重最大的是C2，在10～20 cm，根系干重最大的是S2、C2，最少的是CK，在20～30 cm，根系干重最大的是CK，在0～30 cm，根系干重由大到小為S2>N2>C2>CK；在0～10 cm，根系干重最大的是S3，在10～20 cm，根系干重最大的是S3，最少的是CK，在20～30 cm，根系干重最大的是CK，在0～30 cm，根系干重由大到小為S3>C3>N3>CK，對(duì)棉花根系干重積累多的是硫酸銨。圖1

在0～10 cm，根系長(zhǎng)度最大的是C1，最少的是CK，在10～20 cm，根系長(zhǎng)度最大的是C1，最少的是CK，在20～30 cm，根系長(zhǎng)度最大的是CK，其次是S1，在0～30 cm，根系長(zhǎng)度由大到小為C1>S1>N1>CK；在0～10 cm，根系長(zhǎng)度最大的是C2，在10～20 cm，根系長(zhǎng)度最大的是N2，最少的是CK，在20～30 cm，根系長(zhǎng)度最大的是C2，其次是S2，0～30 cm，根系長(zhǎng)度由大到小為S2>C2>N2>CK；在0～10 cm，根系長(zhǎng)度最大的是S3，其次是N3，在10～20 cm，根系長(zhǎng)度最大的是S3，其次是C3，最少的是CK，在20～30 cm，根系長(zhǎng)度最大的是S3，在0～30 cm，根系長(zhǎng)度由大到小為S3>C3>N3>CK，對(duì)棉花根系長(zhǎng)度影響最大的是硫酸銨和草酸。圖2

圖1 棉花根系干重分布變化Fig.1 Distribution of cotton root dry weight

圖2 棉花根系長(zhǎng)度分布變化Fig.2 Distribution of cotton root length

2.3 酸化劑種類(lèi)及用量對(duì)棉花地上部干物質(zhì)的影響

研究表明，成熟期S1處理，棉花莖、棉子最大，棉花單株重量也最大；而CK在整株或某個(gè)器官中干物質(zhì)量均最低；C2處理的葉干物質(zhì)量、棉花纖維含量最高，整株干物質(zhì)最高的是C2；S3處理棉花葉、纖維和棉籽干物質(zhì)積累量最高。對(duì)棉花干物質(zhì)積累影響最大的是硫酸銨和草酸。圖3

圖3 棉花地上部干物質(zhì)分配Fig.3 Dry matter distribution of cotton shoot

2.4 酸化劑種類(lèi)及用量對(duì)棉花產(chǎn)量的影響

研究表明，與對(duì)照相比，施用酸化劑提高了棉花的單鈴重，但影響不顯著。單鈴重隨酸化劑施用量的增加呈增加趨勢(shì)。單株結(jié)鈴數(shù)受影響顯著，其中以S3施用硫酸銨后單株結(jié)鈴數(shù)顯著高于其他處理，其次是草酸。除草酸外，滴施硫酸銨、檸檬酸棉花均增產(chǎn)10%以上。棉花產(chǎn)量隨硫酸銨替代尿素比例的增加而增加。表4

2.5 酸化劑種類(lèi)及用量對(duì)棉花品質(zhì)的影響

研究表明，不同種類(lèi)及用量的酸化劑對(duì)棉花伸長(zhǎng)率無(wú)顯著影響。除了S1N1處理外，其他處理均使得棉花纖維長(zhǎng)度增加，同種酸化劑隨用量的增加纖維長(zhǎng)度增加但不顯著，其中以硫酸銨效果最好。除草酸外其他幾種酸化劑均能有效增加棉花比強(qiáng)度，特別是替代尿素50%和70%的各處理。各種酸化劑降低了棉花整齊度和馬克隆值，但不顯著也無(wú)明顯規(guī)律。酸化劑促進(jìn)了纖維長(zhǎng)度和比強(qiáng)度的增加，降低了整齊度及馬克隆值。表5

3 討 論

通過(guò)滴施酸化劑降低根區(qū)土壤pH，碳酸鹽、硫酸鹽等固定、吸附的磷鉀鋅等礦質(zhì)元素被釋放到土壤中，可以減少肥料的投入[9]。有機(jī)酸酸化土壤后，活化土壤中的無(wú)機(jī)磷、鋅等[10]。等量酸化劑少量多次施用能降低局部土壤pH，通過(guò)降低pH提高了土壤磷的有效性[11]；土壤中有效鋅含量，取決于土壤中鋅的形態(tài)，而鋅形態(tài)很大程度受pH影響[12]。研究中以不同種類(lèi)的酸化劑通過(guò)滴灌施入后，均能夠降低pH、提高有效鋅含量，相比CK處理，在垂直方向上隨酸化劑施用量的增加土壤pH降低0.05～0.24；在水平方向上隨著硫酸銨施用量的增加土壤pH降低2.3%～3.2%；無(wú)論在垂直方向還是水平方向上，距滴頭距離越近或硫酸銨替代尿素比例越高的位置，土壤有效鋅含量越高，與趙紅華[13]的研究結(jié)果一致。

表4 不同酸化劑種類(lèi)及用量下棉花產(chǎn)量構(gòu)成變化Table 4 Effects of acidifier types and dosage on cotton yield components

表5 不同酸化劑種類(lèi)及用量下棉花品質(zhì)變化Table 5 Effects of acidifier types and dosage on cotton quality

土壤滴施酸化劑后，作物根系環(huán)境得到改善，土壤中養(yǎng)分的有效性增加，利于根系、植株生長(zhǎng)發(fā)育。石灰性土壤高pH對(duì)植物根系的生長(zhǎng)有限制作用，而酸化則有利于根系的發(fā)展，促進(jìn)根系對(duì)養(yǎng)分的吸收利用[14]。研究結(jié)果表明，0～30 cm根系干物質(zhì)與CK相比均明顯增加。根系干重為S3>C3≈N3>CK；硫酸銨和草酸對(duì)棉花干物質(zhì)積累最大；穴施磷肥+硫酸銨相比撒施能顯著降低根際土壤 pH，玉米總根長(zhǎng)增加 53%，0～15 cm土層根長(zhǎng)密度顯著增加，同時(shí)酸化所帶來(lái)的局部區(qū)域磷養(yǎng)分有效性的提高，能促進(jìn)根向該區(qū)域生長(zhǎng)[15]。

4 結(jié) 論

4.13種酸化劑中硫酸銨施用效果最佳。在垂直方向上的同一深度，隨著硫酸銨施用量的增加土壤pH明顯降低，隨取樣深度增加，土壤pH呈現(xiàn)降低趨勢(shì)；在水平方向上的同一寬度，隨著硫酸銨施用量的增加土壤pH降低3.2%，同一酸化劑用量下隨取樣寬度的增加，土壤pH呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。無(wú)論在垂直方向還是水平方向上，距滴頭距離越近或硫酸銨替代尿素比例越高的位置，土壤有效鋅含量越高。硫酸銨對(duì)棉花根系干重、根系長(zhǎng)度、棉花干物質(zhì)積累影響最大。

4.2在0～30 cm，根系干重、根系長(zhǎng)度、干物質(zhì)積累量為S>C、N>CK。酸化劑替代尿素提高了棉花的單鈴重，但影響不顯著。70%尿素用硫酸銨替代后顯著增加了單株結(jié)鈴數(shù)。棉花產(chǎn)量隨酸化劑替代尿素比例的增加而增加，除草酸外，滴施硫酸銨、檸檬酸棉花均增產(chǎn)10%以上。酸化劑特別是硫酸銨促進(jìn)了纖維長(zhǎng)度和比強(qiáng)度的增加，降低了整齊度及馬克隆值。施用酸化劑替代部分尿素后，3種酸化劑中較佳的是硫酸銨，較佳的用量是70%的尿素用硫酸銨代替。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，鹽堿地較重的區(qū)域多用硫酸銨代替尿素。