棉花秸秆还田对棉花生长和土壤的影响研究进展

郭振威, 李永山, 陈梦妮, 范巧兰, 王慧

农学学报. 2022, 12(12): 18-22

PDF(1126 KB)
PDF(1126 KB)
农学学报 ›› 2022, Vol. 12 ›› Issue (12) : 18-22. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2021-0177
土壤肥料/资源环境/生态

棉花秸秆还田对棉花生长和土壤的影响研究进展

作者信息 +

Effects of Cotton Straw Returning on Cotton Growth and Soil: Research Progress

Author information +
History +

摘要

为了明确棉花秸秆还田对棉花植株生长和土壤的影响,本研究通过整合分析前人研究,总结发现棉花秸秆还田可以促进棉花生长、提高棉花产量、改善土壤物理性质、提高土壤中营养元素和有机质的含量、增加土壤微生数量、促进土壤细菌的活性和酶的活性。此外,秸秆还田目前还存在一些问题,如:哪种还田方式更为高效、适宜的还田时间、还田量及如何预防还田带来的毒害问题等。最后,本研究针对现存问题提出了相应建议,以期为棉花秸秆还田高效利用和棉花产业绿色可持续发展提供理论支持。

Abstract

In order to clarify the impact of cotton straw returning on cotton plant growth and soil, the study summarized previous studies and found that cotton straw returning could promote cotton growth, improve cotton yield, ameliorate soil physical properties, increase the content of nutrient elements and organic matter in soil, raise the number of soil microorganisms, and promote the activities of soil bacteria and enzymes. In addition, there are still some problems in cotton straw returning, such as choosing more efficient ways, appropriate returning time, returning amount and preventing toxicity caused by returning. Finally, this study put forward corresponding suggestions for the existing problems in order to provide theoretical support for the efficient utilization of cotton straw and the green and sustainable development of cotton industry.

关键词

棉花 / 秸秆还田 / 棉花生长 / 土壤

Key words

cotton / straw returning / cotton growth / soil

引用本文

导出引用
郭振威 , 李永山 , 陈梦妮 , 范巧兰 , 王慧. 棉花秸秆还田对棉花生长和土壤的影响研究进展. 农学学报. 2022, 12(12): 18-22 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2021-0177
GUO Zhenwei , LI Yongshan , CHEN Mengni , FAN Qiaolan , WANG Hui. Effects of Cotton Straw Returning on Cotton Growth and Soil: Research Progress. Journal of Agriculture. 2022, 12(12): 18-22 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2021-0177

参考文献

[1]
李勤昌, 昌敏. 提升中国棉花产业国际竞争力的路径选择[J]. 国际贸易问题, 2011(10):34-47.
[2]
中华人民共和国国家统计局. 主要农产品产量[EB/OL]. http://data.stats.gov.cn.2021-12-14.
[3]
吴杰. 新疆棉花秸秆利用现状分析和探讨[J]. 中国棉花, 2006, 33(2):9-11.
[4]
张铁臣, 丁慧源. 黑龙江秸秆污染法律规制研究[J]. 西部学刊, 2020(20):74-76.
[5]
张海晶, 王少杰, 罗莎莎, 等. 不同秸秆还田方式对土壤微生物影响的研究进展[J]. 土壤与作物, 2020, 9(2):150-158.
[6]
LI H, DAI M, DAI S, et al. Current status and environment impact of direct straw return in China’s cropland- A review[J]. Ecotoxicol environmental safety, 2018,159 (SEP.):293-300.
[7]
杨彩迪, 卢升高. 秸秆直接还田和炭化还田对红壤酸度、养分和交换性能的动态影响[J]. 环境科学, 2020, 41(9):4246-4252.
[8]
高瑞芳, 张吉树. 新疆棉花秸秆饲料化开发利用研究[J]. 中国畜牧杂志, 2016, 52(8):76-79.
[9]
黄新平. 新疆地区棉花秸秆机械的现状及发展[J]. 农机化研究, 2002(4):26-28.
[10]
张国庆, 雒秋江, 臧长江, 等. 棉秆营养价值研究及其对绵羊营养物质消化代谢、生长和羊肉安全性的影响[J]. 动物营养学报, 2018, 30(8):3247-3257.
[11]
左旭, 毕于运, 王红彦, 等. 中国棉秆资源量估算及其自然适宜性评价[J]. 中国人口·资源与环境, 2015, 25(6):159-166.
[12]
韩芹芹. 棉秆循环利用理论模式探讨[J]. 中国农学通报, 2008, 24(11):457-463.
[13]
郑重, 赖先齐, 邓湘娣, 等. 新疆棉区秸秆还田技术和养分需要量的初步估算[J]. 棉花学报, 2000, 12(5):264-266.
[14]
李凤瑞, 史加亮, 徐晓莹, 等. 鲁西北地区棉花秸秆还田现状及潜力分析[J]. 棉花科学, 2015, 37(6):19-22.
[15]
杨帆, 董燕, 徐明岗, 等. 南方地区秸秆还田对土壤综合肥力和作物产量的影响[J]. 应用生态学报, 2012, 23(11):3040-3044.
[16]
张凡, 睢宁, 余超然, 等. 小麦秸秆还田和施钾对棉花产量与养分吸收的效应[J]. 作物学报, 2014, 40(12):2169-2175.
在长江流域麦棉两熟制条件下,以Bt转基因抗虫棉为材料,设置不同秸秆还田量(4500 kg hm<sup>&ndash;2</sup>和9000 kg hm<sup>&ndash;2</sup>,即半量还田和全量还田)与施钾量(K<sub>2</sub>O,150 kg hm<sup>-2</sup>和300 kg hm<sup>-2</sup>)田间定位试验,研究小麦秸秆还田对棉花产量和主要养分吸收累积的影响及其与化肥钾的差异。结果表明,在施用氮磷肥的基础上,与对照相比,秸秆全量还田处理显著提高了铃数、铃重和皮棉产量,还田第2年和第3年产量增长率分别达143.5%和93.7%;显著提高了各生育时期尤其是吐絮期生物量和氮磷钾养分吸收量,延缓了棉花衰老。秸秆还田对钾吸收的促进效应大于氮磷,还田第3年棉株钾累积总量较对照增加335.1%,每生产100 kg皮棉钾吸收比例增大112.1%。秸秆全量还田处理(K<sub>2</sub>O,约折合150 kg hm<sup>&ndash;2</sup>)促进养分吸收、防止早衰及增产效应均显著大于秸秆半量还田处理,但显著低于施钾量300 kg K<sub>2</sub>O hm<sup>&ndash;2</sup>处理,与施钾量150 kg K<sub>2</sub>O hm<sup>&ndash;2</sup>处理的增产效果相当,但养分吸收量较150 kg K<sub>2</sub>O hm<sup>&ndash;2</sup>处理下降。
[17]
MA L J, KONG F X, WANG Z, et al. Growth and yield of cotton as affected by different straw returning modes with an equivalent carbon input[J]. Field crops research, 2019, 243:107616.
[18]
刘飞, 添长久, 路曦结, 等. 安徽省沿江地区棉秆还田种植模式对棉花苗期生长及病虫害发生的影响[J]. 中国棉花, 2019, 46(11):20-22.
[19]
崔爱花, 杜传莉, 黄国勤, 等. 秸秆覆盖量对红壤旱地棉花生长及土壤温度的影响[J]. 生态学报, 2018, 38(2):733-740.
[20]
姜益娟, 郑德明, 吕双庆, 等. 棉籽饼、棉秆还田增产及培肥地力的作用[J]. 土壤肥料, 1998(4):32-34.
[21]
秦都林, 王双磊, 刘艳慧, 等. 滨海盐碱地棉花秸秆还田对土壤理化性质及棉花产量的影响[J]. 作物学报, 2017, 43(7):1030-1042.
[22]
熊新民, 伍琦, 曾小林, 等. 秸秆还田解读及江西棉区棉秆还田实践[J]. 棉花科学, 2013, 35(6):8-14.
[23]
阿依古丽, 尤努斯. 棉秆还田是用地与养地相结合的有效途径[J]. 新疆农业科技, 2002(3):29-29.
[24]
刘会芳, 唐光木, 孙宁川, 等. 棉秆炭化还田对棉花生长及土壤理化特性的影响[J]. 新疆农业科学, 2018, 55(9):1710-1716.
【目的】研究西北连作棉田秸秆炭化还田对棉花生长和土壤性质的影响,提炼适宜的秸秆还田技术,为西北棉花秸秆还田提供技术支撑。【方法】试验设置为田间试验,6个处理,分别为:1、秸秆移除(CK);2、秸秆还田(S);3、有机肥还田(M);4、炭化还田(1.5Bc);5、有机肥+棉秆炭(MBc);6、炭化还田(3.0Bc)。在棉花生长后期测定棉花的生长指标、生物量、产量,并采集土样,分析相关指标。【结果】与秸秆移除(CK)相比, 棉花植株的株高、茎粗、叶长和叶宽均以有机肥还田及其与炭化还田的配合施用最大,分别增加了8.89%、11.86%、11.82%、11.39%。产量则以有机肥还田、有机肥还田与炭化还田的结合两个处理对产量的提高幅度最大, 分别为43.06%、37.01%,其次是1.5Bc和3.0Bc两个处理,均显著增加了棉花产量,分别达到了18.15%、30.25%;地上部干物质积累以3.0 t炭化还田处理提高幅度最大, 达到了34.94%,地下部以秸秆直接粉碎还田提高幅度最大,为62.92%;土壤性质则以3.0tBc处理对土壤饱和含水量和田间持水量的增加幅度以及对土壤容重的降低幅度最大, 分别达到了11.03%、10.02%、4.77%。【结论】有机肥还田、炭化还田及其配施能够有效的促进棉花生长,增加棉花干物质积累,提高产量,改善土壤性质。
[25]
李全起, 陈雨海, 于舜章, 等. 覆盖与灌溉条件下农田耕层土壤养分含量的动态变化[J]. 水土保持学报, 2006, 20(1):37-40.
[26]
艾天成, 王传金, 周世寿. 棉秆还田对土壤生态环境的影响[J]. 安徽农业科学, 2006, 34(3):538,559.
[27]
柴华, 何念鹏. 中国土壤容重特征及其对区域碳贮量估算的意义[J]. 生态学报, 2016, 36(13):3903-3910.
[28]
吴从稳, 陈小兵, 单晶晶, 等. 棉秆不同处理方式对滨海盐碱土理化性质和棉花产量的影响[J]. 中国土壤与肥料, 2016(5):96-104.
[29]
SHRESTHA B M, SINGH B R, SITAULA B K, et al. Soil aggregate-and particle-associated organic carbon under different land uses in Nepal[J]. Soil science society of America journal, 2007, 71(4):1194-1203.
[30]
王双磊, 刘艳慧, 宋宪亮, 等. 棉花秸秆还田对土壤团聚体有机碳及氮磷钾含量的影响[J]. 应用生态学报, 2016, 27(12):3944-3952.
[31]
曹晶晶, 魏飞, 马芳霞, 等. 秸秆还田与长期连作棉田土壤水稳性团聚体特征[J]. 干旱地区农业研究, 2017, 35(1):26-32.
[32]
杨玮, 兰红, 李民赞, 等. 基于图像处理和SVR的土壤容重与土壤孔隙度预测[J]. 农业工程学报, 2021, 37(12):144-151.
[33]
胡景田, 杨聚才, 崔德杰, 等. 棉田废弃物还田对滨海盐碱地土壤质量的影响[J]. 中国农学通报, 2014, 30(15):126-130.
[34]
刘艳慧, 王双磊, 李金埔, 等. 棉花秸秆还田对土壤速效养分及微生物特性的影响[J]. 作物学报, 2016, 42(7):1037-1046.
[35]
张富丽, 尹全, 王东, 等. Bt抗虫棉秸秆还田对土壤养分特征的影响[J]. 生物安全学报, 2020, 29(1):69-77.
[36]
牛百成, 赵成义, 俞永祥, 等. 棉花秸秆和氮肥对土壤CO2和N2O排放及碳氮排放系数的影响[J]. 干旱区研究, 2017, 34(6):1323-1330.
[37]
黄金花, 刘军, 杨志兰, 等. 秸秆还田下长期连作棉田土壤有机碳活性组分的变化特征[J]. 生态环境学报, 2015(3):387-395.
[38]
刘军, 唐志敏, 刘建国, 等. 长期连作及秸秆还田对棉田土壤微生物量及种群结构的影响[J]. 生态环境学报, 2012, 21(8):1418-1422.
[39]
刘彦杰, 张鹏鹏, 张国娟, 等. 秸秆还田和施肥方式对绿洲棉田土壤酶活性的影响[J]. 石河子大学学报(自然科学版), 2017, 35(1):57-64.
[40]
刘艳慧, 王双磊, 李金埔, 等. 棉花秸秆还田对土壤微生物数量及酶活性的影响[J]. 华北农学报, 2016, 31(6):151-156.
为研究棉花秸秆还田对土壤微生物数量及酶活性的影响,于山东农业大学棉花科研基地德州市抬头寺经济开发区试验田进行试验,设棉花秸秆还田与未还田2个处理,研究连续4年棉花秸秆还田对0~60 cm土层土壤微生物数量及酶活性的影响。结果表明:棉花秸秆还田能够显著增加0~20 cm,20~40 cm,40~60 cm土层周年土壤微生物平均总数量,分别比未还田增加了19.87%,20.07%,56.15%;其中周年土壤细菌和真菌平均数量分别比未还田增加了20.91%、26.38%(0~20),20.59%、31.18%(20~40)和56.85%、32.30%(40~60),均达显著差异水平;周年土壤放线菌平均数量分别比未还田增加了4.29%,11.62%,54.00%,其中在20~40 cm和40~60 cm土层提高效果显著。棉花秸秆还田有利于提高土壤脲酶活性,0~20 cm,20~40 cm,40~60 cm土层土壤脲酶活性分别比未还田提高4.27%,13.43%和24.03%,其中对20~40 cm全部取样时期(9月除外)和除7月外40~60 cm土层其他取样时期的提高效果达显著差异水平;秸秆还田使土壤蔗糖酶活性在0~20 cm全部取样时期,除5月外20~40 cm土层其他取样时期,除8月外40~60 cm土层其他取样时期均得到了显著提高,分别比未还田提高了27.08%,46.96%,57.59%;除7,8月外,0~20 cm土层其他取样时期土壤过氧化氢酶活性在棉花秸秆还田条件下得到了显著提高,比未还田提高了8.73%,但除5,6月20~40 cm土层外,秸秆还田对20~40 cm和40~60 cm土层土壤过氧化氢酶活性的提高效果未达显著差异水平。以上结果说明持续棉花秸秆还田有利于保持和改善土壤的生物学特性。
[41]
张伟, 龚久平, 刘建国. 秸秆还田对连作棉田土壤酶活性的影响[J]. 生态环境学报, 2011, 20(5):881-885.
[42]
刘建国, 卞新民, 李彦斌, 等. 长期连作和秸秆还田对棉田土壤生物活性的影响[J]. 应用生态学报, 2008, 19(5):1027-1032.
[43]
刘松涛, 田春丽, 曹雯梅, 等. 基于不同土壤质地棉花根际微生物和酶活性特征分析[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(2):73-79.
为了明确不同质地土壤对花铃期棉花根际微生物数量与酶活性的影响,采用池栽方式,以&lsquo;鲁研棉21&rsquo;为材料,研究不同质地土壤(砂土、壤土、粘土)种植棉花在花铃期根际细菌、真菌、放线菌的数量及磷酸酶、脲酶和蔗糖酶的活性特征。结果表明,随着花铃期棉花的生长发育,3种质地土壤的根际微生物数量和酶活性均呈低-高-低动态变化的单峰曲线,其峰值分别出现在发育最盛的盛花期和盛花期后11 d。在土壤微生物数量方面,砂土整个花铃期3种微生物数量均显著或极显著低于壤土和粘土;而壤土中的微生物数量仅在初花后11 d低于粘土,其他时段均高于粘土。酶活性方面,砂土整个花铃期3种酶活性均显著或极显著低于壤土和粘土;壤土在初花至花后22 d时高于粘土,其余时段低于粘土,但差异均不显著。综上,棉花花铃期根际微生物活性受生长发育进程和土壤质地的双重影响。研究为棉花生产合理布局提供依据。
[44]
郭成藏, 李鲁华, 黄金花, 等. 秸秆还田对长期连作棉田土壤微生物量碳氮磷的影响[J]. 农业资源与环境学报, 2015, 32(3):296-304.
[45]
李金埔, 王双磊, 张美玲, 等. 秸秆还田对棉田土壤微生物和土壤呼吸速率的影响[J]. 山东农业科学 2014, 46(9):69-73.
[46]
王晶, 马丽娟, 龙泽华, 等. 秸秆炭化还田对滴灌棉田土壤微生物代谢功能及细菌群落组成的影响[J]. 环境科学, 2020, 41(1):420-429.
[47]
龙泽华, 王晶, 侯振安. 秸秆炭化还田和施氮量对棉田土壤有机氮组分的影响[J]. 石河子大学学报(自然科学版), 2019, 37(2):154-161.
[48]
王静, 陈兵, 王吉亮, 等. 不同机械化秸秆还田方式对棉花生长、产量和品质的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2021, 39(1):18-24,56.
[49]
王双磊, 李金埔, 赵洪亮, 等. 棉花秸秆利用现状与还田潜力分析研究[J]. 山东农业大学学报(自然科学版), 2014, 4545(2):310-315.
[50]
李彦斌, 刘建国, 程相儒, 等. 秸秆还田对棉花生长的化感效应[J]. 生态学报, 2009, 29(9):4942-4948.
[51]
李明桃. 棉花枯萎病的研究[J]. 农业灾害研究, 2012, 2(4):1-3,16.

基金

国家重点研发项目“华北棉花养分推荐与限量标准”(2016YFD0200102)
PDF(1126 KB)

Accesses

Citation

Detail

段落导航
相关文章

/