新疆农业科学, 2024, 61(9): 2112-2121 DOI: 10.6048/j.issn.1001-4330.2024.09.005

作物遗传育种·种质资源·分子遗传学·耕作栽培·生理生化

腐植酸对滴灌棉田土壤养分和棉花产量及品质的影响

陈瑞杰,, 罗林毅, 阮向阳, 冶军,

石河子大学农学院,新疆石河子 832003

Effects of humic acid on soil nutrients, cotton yield and quality in cotton fields under drip irrigation

CHEN Ruijie,, LUO Linyi, RUAN Xiangyang, YE Jun,

College of Agriculture, Shihezi University, Shihezi Xinjiang 832003, China

通讯作者: 冶军(1973-),男,新疆人,教授,硕士生导师,研究方向为新型肥料与现代施肥技术,(E-mail)yejun.shz@163.com

收稿日期: 2024-02-27  

基金资助: 新疆生产建设兵团科技项目“不同类型腐植酸对棉花盐胁迫的缓解机制及促生关键技术研究”(2022ZD058)
校企横向联合课题:萌帮高效肥增效机理研究及技术服务

Corresponding authors: YE Jun(1973-),male, from Xinjiang, professor,Ph.D.,master's supervisor, research direction: new fertilizer and modern fertilizer technology, (E-mail)yejun.shz@163.com

Received: 2024-02-27  

Fund supported: science and technology project of Xinjiang Production and Construction corps“Alleviating mechanism of different types of humic acid on salt stress of cotton and key techniques of growth promotion”(2022ZD058)
joint project between schools and enterprises: Research and technical service of high efficiency fertilizer efficiency mechanism of Mengbang

作者简介 About authors

陈瑞杰(1998-)男,河南人,硕士研究生,研究方向为植物营养学,(E-mail)CRJ98028@163.com

摘要

【目的】研究滴灌条件下不同用量腐植酸对新疆棉田土壤养分及棉花生长发育的影响,为新疆棉花生产中腐植酸的应用提供理论依据。【方法】采用田间小区试验,设置CK(0 L/hm2,不施腐植酸),T1(腐植酸225 L/hm2),T2(腐植酸450 L/hm2),T3(腐植酸675 L/hm2)4个处理,分析其对棉田土壤养分、棉花生长发育、产量与品质的影响。【结果】腐植酸显著增加了土壤养分有效性,施用量675 L/hm2时土壤碱解氮含量增加了16.36%~25.66%,有效磷含量增加了23.85%~32.22%,速效钾含量增加了20.15%~29.95%,提高了棉花的光合特性,同一生育期棉花干重和单株叶面积随着腐植酸用量的增加而逐渐增加,在施用量为450 L/hm2时对提升棉花株高和茎粗的效果最佳。棉花产量分别增加了18.60%、27.44%、10.61%。提高了棉花品质,施用量450 L/hm2提高了棉花马克隆值等级。【结论】施用腐植酸提高了土壤养分有效性,增加了土壤速效养分含量,提高了棉花产量和品质,以施用量为450 L/hm2效果最佳。

关键词： 腐植酸; 土壤; 棉花; 产量; 品质

Abstract

【Objective】 To study the effect of different dosage of humic acid on soil nutrients and cotton growth in Xinjiang cotton fields in the hope of providing scientific theoretical basis for the application of humic acid in Xinjiang cotton production. 【Methods】 The effects of CK(0 L/hm2,do not apply humic acid),T1(Humic acid 225 L/hm2),T2(Humic acid 450 L/hm2) and T3(Humic acid 675 L/hm2) on soil nutrients, cotton growth, yield and quality were investigated through field plot experiment by setting four trial treatments. 【Results】 Humic acid effectively increased the availability of soil nutrients, and more binding sites were provided with the increase of humic acid dosage. When the application amount was 675 L/hm2, the soil alkali-hydrolytic nitrogen content increased by 16.36%-25.66%, the available phosphorus content increased by 23.85%-32.22%, and the available potassium content increased by 20.15%-29.95%. The dry weight and leaf area of cotton increased gradually with the increase of humic acid dosage in the same growth period, and the promotion effect on plant height and stem diameter was the best when the application amount was 450 L/hm2. Cotton yield increased by 18.60%, 27.44% and 10.61%, respectively. The cotton quality was improved, and the application amount of 450 L/hm2 improved the cotton Micronaire grade. 【Conclusion】 Humic acid can improve the availability of soil nutrients, increase the content of soil available nutrients, promote cotton growth,application rate is 450 L/hm2.

Keywords： humic acid; soil; cotton; yield; quality

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本文引用格式

陈瑞杰, 罗林毅, 阮向阳, 冶军. 腐植酸对滴灌棉田土壤养分和棉花产量及品质的影响[J]. 新疆农业科学, 2024, 61(9): 2112-2121 DOI:10.6048/j.issn.1001-4330.2024.09.005

CHEN Ruijie, LUO Linyi, RUAN Xiangyang, YE Jun. Effects of humic acid on soil nutrients, cotton yield and quality in cotton fields under drip irrigation[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2024, 61(9): 2112-2121 DOI:10.6048/j.issn.1001-4330.2024.09.005

0 引言

【研究意义】新疆棉花播种面积列全国棉花种植面积之首,肥料在棉花生产中具有重要作用[1]。基于土壤本身特征若施肥不当将导致棉田土壤养分利用率低[2],增加棉花种植成本[3]。若施肥使得土壤养分有效性降低,则难以被作物利用 [4]。通过活化养分增加土壤养分有效性是提高养分利用的重要途径之一。腐植酸作为一类来源于风化煤、褐煤和泥炭的天然有机高分子物质,含有酚羟基、羧基、醇羟基、等多种官能团[5],可以调控土壤与肥料中的养分转化[6,7]、刺激植物生长及其对养分的吸收[8]。虽然目前腐植酸在农业生产中普遍应用,但在实际生产过程中有关腐植酸的施用方式、使用量所对作物产生的施用效果尚需进一步研究,并且对腐植酸的作用机理也并不够明确[9]。【前人研究进展】腐植酸含有的特殊官能团可与养分发生络合,形成络合物,在石灰性土壤中添加腐植酸中可破坏土壤中钙从而提高磷效率,使更多的土壤磷可供植物吸收[10],同时,活化土壤钾素,促进缓效钾等其他形态向速效钾转化[11]。施用腐植酸可增加土壤中各养分含量,其中土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量增加较为显著[12,13]。Ehsan等[14]通过对金盏花的施用腐植酸发现腐植酸相对于CK增加了叶面积及叶绿素含量,促进根系和植物茎干物质增加,促进了植株的营养及生殖生长。而Sumaia等[15]通过叶片喷施和土施两种施用方式研究了腐植酸对莴苣生长的影响,对莴苣生长影响无差异,对于莴苣叶面积、植株内N、P、K含量腐植酸无显著影响。在沙质土壤和粘性土壤中施用腐植酸研究发现沙质土壤中促进了马铃薯的生长、块茎产量或养分吸收而粘性土壤却对其影响不大[16]。【本研究切入点】腐植酸来源、施用量对于确定其对作物和土壤的影响至关重要,腐植酸对作物生长发育的影响因作物种类、施用浓度及施用方式的不同而存在差异[17],所以在腐植酸的施用方式及施用量对作物的影响效果上存在不同结论,而新疆棉田大多采用滴灌的种植方式。需研究滴灌条件下腐植酸对新疆棉田土壤及棉花的影响。【拟解决的关键问题】设置田间小区试验,设置CK(0 L/hm2,不施腐植酸),T1(腐植酸225 L/hm2),T2(腐植酸450 L/hm2),T3(腐植酸675 L/hm2)4个试验处理,分析其对棉田土壤养分含量及棉花生长和产量调控效果,为腐植酸在新疆棉花生产中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2022年在石河子大学试验场二连进行,土壤类型为灰漠土,pH值 8.7,碱解氮32.4 mg/kg,有效磷31.2 mg/kg,速效钾350 mg/kg。棉花品种为新陆早64号,选用腐植酸商品名为“MBT-多元生物刺激素”为矿源腐植酸,由河北萌帮水溶肥料有限公司生产并提供,腐植酸≥100 g/L,有机质≥100 g/L,多糖3 g/L,pH值7.0~7.5。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验为田间小区试验,共设置4个处理:CK(0 L/hm2,不施腐植酸)、T1(腐植酸225 L/hm2)、T2(腐植酸450 L/hm2)、T3(腐植酸675 L/hm2),每个处理重复3次。栽培模式为1膜3管6行,小区面积872.5 m2(34.9 m×25 m),膜宽2.05 m。腐植酸分3次(蕾期、花期、铃期)随水滴施,其他田间管理措施与当地棉田管理相同,棉花各生育期内测定棉花生长指标。

1.2.2 测定指标

在各试验处理小区内随机选取3个试验点,用土钻取0~60 cm的混合土壤样品,实验室内自然风干,过2 mm孔筛,测定各土层中土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量。碱解氮-碱解-扩散法、有效磷-用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法、速效钾-用乙酸铵交换-火焰光度法[18]。

在棉花生育期内每个小区连续选取5株长势均匀的代表性植株标记,每隔15 d用卷尺测量棉花株高,测定叶片长(叶基至叶尖)和宽(以叶基为中心垂直于叶长),计算叶面积[19],用游标卡尺测定棉花植株茎粗。各小区随机选取长势均匀且具有代表性的3株棉花取样后立即装袋带回实验室,分茎、叶、蕾铃等器官(未取根),放入105℃烘箱杀青30 min,80℃烘至恒重,冷却后测定其干物重。植株样各部位分别用粉样机制粉样,过筛,用H2SO4-H2O2消煮,测定棉花植株地上部分养分含量,全氮采用奈氏比色法、全磷采用钼锑抗比色法、全钾采用火焰光度法测定[18]。

腐植酸全部施用后,每株取自上而下第3片叶,在晴朗无风上午10:30~13:00用便携式光合仪(Li-6400)测量棉花的光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr),每个处理测定15株棉花,结果取平均值。

在棉花完全吐絮后统计各试验小区的棉花株数及铃数,计算单株铃数,同时摘取各小区正常吐絮棉株上层、中层和下层棉铃用电子天平称重计算棉花产量。棉纤维送至中国农业科学院棉花研究所进行品质指标测定(上半部平均长度、整齐度指数、断裂比强度、马克隆值、伸长率)。

1.3 数据处理

采用Excel 2019软件进行数据处理并绘制图表,采用SPSS 23.0软件进行数据统计和方差分析,单因素方差分析及多重比较采用Duncan检验。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤养分含量的影响

研究表明,施用腐植酸后可显著增加各个土层土壤中有效磷含量,各处理之间土壤有效磷含量随着腐植酸施用量的增加而增加,施用量675 L/hm2的土壤有效磷含量增加量最高,但3个腐植酸施用量之间差异不明显。其中,在0~20 cm土层中不同施用量腐植酸较CK土壤有效磷含量分别增加3.92%、7.77%和32.22%。在20~40 cm土层中施用腐植酸后土壤有效磷含量分别增加了2.71%、7.35%和26.78%。在40~60 cm土层中施用腐植酸后土壤有效磷含量较CK分别增加了4.68%、11.69%和23.85%。图1

图1

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图1   不同处理下土壤有效磷含量的变化

注:不同小写字母表示不同处理间在5%水平差异显著(P<0.05),下同

Fig.1   Changes of soil available phosphorus content under different treatments

Notes: Lowercase shows significantly different as 5%(P<0.05),the same as below


施用腐植酸后土壤中速效钾含量显著增加,同样不同用量腐植酸施加后在增加土壤中速效钾含量,在施用量为675 L/hm2时增加量达到最高。在0~20 cm土层中施用腐植酸较没施腐植酸土壤速效钾含量分别增加了8.01%、11.49%和20.15%,在20~40 cm土层中分别增加了8.41%、20.13%和20.45%,在40~60 cm土层中分别增加了3.32%、21.54%和29.95%。图2

图2

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图2   不同处理下土壤速效钾含量的变化

Fig.2   Changes of soil available potassium content underdifferent treatments


施用腐植酸后可以增加土壤中碱解氮含量且效果显著,并随着腐植酸施用量的增加而增加。在0~20 cm土层中施用腐植酸后较CK土壤中碱解氮含量分别增加11.15%、11.57%和16.36%,在20~40 cm土壤中碱解氮含量分别增加18.14%、18.47%和23.39%,在40~60 cm土层碱解氮含量分别增加12.54%、23.64%和25.66%。图3

图3

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图3   不同处理下土壤碱解氮含量的变化

Fig.3   Changes of soil available potassium content under different treatments


2.2 腐植酸对棉花地上部养分积累的影响

研究表明,施用腐植酸后促进棉花地上部对氮、磷、钾养分的积累。腐植酸施用450 和675 L/hm2时地上部氮的积累总量比较CK分别增加了1.16%和35.75%,3个不同施用量相对于CK磷的积累量分别增加了4.29%、21.76%和51.93%,地上部钾的积累量分别增加了9.96%、22.73%和50.43%。

施用腐植酸后棉花茎部养分积累量增加,其中氮、钾养分的积累量随着腐植酸施用的增加,棉花茎部磷的积累量相比较于CK,施用腐植酸后养分的增加量呈先增加后降低的趋势,施用量为450 L/hm2时磷的积累量达到最高。棉花叶片在对养分的积累上,随着腐植酸施用量的增加而增加,在施用量为675 L/hm2时对养分的积累量达到最高,氮、磷、钾分别增加了28.13%、38.18%和12.26%,但各处理之间差异不显著。施用腐植酸后和CK相比施用量为225和450 L/hm2时棉花蕾铃部对氮、磷养分积累的影响效果不够显著,施用量为675 L/hm2时较CK,氮、磷分别增加了28.82%、46.90%,施用腐植酸显著增加了棉花蕾铃部钾的积累相比较CK 3个施用量分别增加了51.42%、50.02%和62.44%。表1

表1   不同处理下棉花地上部养分的积累量

Tab.1  Accumulation of aboveground nutrients in cotton under different treatments(kg/hm2)

养分
Nutrient		处理
Treatments		茎
Stem		叶
Leaf		蕾铃
Squares and bolls		总积累量
Total accumulation
全氮
Total
nitrogen		CK9.71±1.93b66.44±6.86b55.76±3.21b131.91±7.38b
T112.08±4.50b55.44±5.72b56.16±2.72b123.68±3.84b
T217.28±5.32ab58.14±4.39b58.02±5.65b133.45±8.25b
T322.10±6.56a85.13±8.05a71.83±8.44a179.06±4.51a
全磷
Total
phosphorus		CK7.18±0.77b14.25±3.94a24.99±2.26b46.41±1.20c
T19.71±1.40ab14.61±0.69a24.07±3.21b48.40±1.31c
T215.27±3.95a13.99±3.71a27.25±7.30ab56.51±6.04b
T314.11±4.52a19.69±5.79a36.71±7.93a70.51±6.12a
全钾
Total
potassium		CK17.62±1.07d59.3±4.15ab15.30±1.13c92.21±4.78b
T122.28±2.38c47.63±7.70b31.49±5.14b101.40±7.83b
T226.29±1.04b56.26±9.25ab30.61±6.72b113.17±5.31b
T331.41±1.94a66.56±1.16a40.73±1.44a138.71±3.79a

注:同列数据后不同小写字母表示不同处理间在0.05水平差异显著(P<0.05),下同

Notes: Lowercase shows significantly different at 0.05(P<0.05),the same as below

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2.3 不同处理对棉花生长的影响

研究表明,施用腐植酸后可以增加棉花地上部干物质重,在棉花蕾期施用腐植酸后棉花干物质重较CK分别增加了65.75%、32.44%和13.81%。施用腐植酸后棉花花期干物质增加量为30.93%、57.02%和73.11%,在棉花铃期干物质增加量为12.87%、20.99%和40.69%。在棉花成熟期个处理棉花干重呈下降的趋势,其中腐植酸用量450 L/hm2干物质降低量相对与其他处理较少。图4

图4

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图4   不同处理下棉花地上部干物质积累量的变化

Fig.4   Changes of dry matter accumulation in cotton under different treatments


研究表明,腐植酸可促进棉花叶片生长,棉花蕾期施用腐植酸比较CK单株叶面积分别增加了18.62%、23.78%和34.36%。在棉花花期单株叶面积分别增加了24.16%、31.39%和39.86%,在铃期单株叶面积分别增加了10.84%、21.93%和32.91%。在成熟期,棉花单株叶面积呈降低的趋势,同样施用腐植酸后叶面积减少量相对于CK较少,在3个腐植酸施用量下当施用量为450 L/hm2时叶面积减少量最少。图5

图5

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图5   不同处理下棉花单株叶面积的变化

Fig.5   Changes of leaf area per plant of cotton under different treatments


施用腐植酸后可影响棉花的生长,随着施用量的增加棉花株高和茎粗呈先升高后降低的趋势。当腐植酸施用量为225、450 L/hm2时对棉花的生长具有促进作用并随着用量的增加促进作用增强,在棉花蕾期株高较CK分别增加了1.30%、2.16%,茎粗分别增加了6.42%、18.44%,在棉花铃期2个施用量下棉花株高分别增加了6.06%、6.45%,茎粗分别增加了23.79%、27.66%。施用量为675 L/hm2时相对于CK对棉花的生长呈抑制的作用。在棉花花期3个不同腐植酸施用量对棉花株高和茎粗均表现出促进的作用,但是同样在施用量在675 L/hm2处理时增加效果并不显著。图6~7

图6

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图6   不同处理下棉花茎粗的变化

Fig.6   Changes of different treatments of cotton stem thick


图7

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图7   不同处理下棉花株高的变化

Fig.7   Changes of different treatment cotton plant height


2.4 腐植酸对棉花光合特性的影响

研究表明,施用腐植酸后可明显提高棉花的光合特性,与CK相比棉花净光合速率分别提高了24.82%、43.36%和47.23%。棉花蒸腾速率和气孔导度虽然随着腐植酸用量的增加而逐渐提高但在施用量为225 L/hm2时与CK效果比较不显著分别增加了0.66%、3.06%,腐植酸用量为450和675 L/hm2条件下蒸腾速率分别提高了22.61%、55.02%,气孔导度分别提高70.26%、75.04%。与CK相比3个不同施用量下棉花细胞间二氧化碳浓度分别降低了3.11%、4.00%和11.32%。表2

表2   不同处理下棉花光合特性

Tab.2  Cotton yield and constituent factors under different treatments

处理
Treat-
ments		净光合速率
Pn
(μmol/
(m2·s))		蒸腾速率
Tr
(mmol/
(m2·h))		气孔导度
Gs
(mmol/
(m2·s))		胞间二氧
化碳浓度
Ci
(μmol/mol)
CK10.58±1.90c2.01±0.22c71.86±13.16b271.21±8.48a
T113.20±1.41b2.02±0.38c74.06±7.18b262.77±8.88a
T215.83±0.77ab2.46±0.15b111.39±7.39a260.37±7.93a
T316.13±0.21a3.42±0.16a125.78±9.25a240.51±3.09b

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2.5 腐植酸对棉花产量及构成因素的影响

研究表明,施用腐植酸增加了棉花产量,和CK相比施用腐植酸后棉花产量分别增加了18.93%、33.60%和10.98%,不同施用量之间棉花产量增加量呈先升高后降低的趋势。施用量450 L/hm2与CK相比可显著增加棉花产量,施用量225和675 L/hm2虽增加产量但增产效果并不显著。在产量构成上各处理之间棉花采样株数之间差异不显著。施用腐植酸后提高了棉花单株铃数和平均铃重,3个不同腐植酸施用量相比于CK,棉花单株铃数分别增加了11.38%、22.98%和2.06%,棉花铃重分别增加了0.51%、5.58%和2.51%。其中,施用量225和675 L/hm2虽然提高了棉花产量、棉花单株铃数和棉花铃重但增加效果并不显著,腐植酸用量为450 L/hm2时对棉花产量及产量各构成因素增加效果最佳。表3

表3   不同处理下棉花产量及构成因素

Tab.3  Cotton yield and constituent factors under different treatments

处理
Treat-
ments		株数
Number
of plants
(104/hm2)		单株铃数
Boll number
per plant
(个)		单铃重
Single
bell weight
(g)		产量
Yield
(Kg/hm2)
CK16.2±4.99a5.00±0.52b4.74±0.09b3748±659b
T116.8±1.56a5.56±0.01ab4.76±0.08b4458±468ab
T216.3±1.76a6.14±0.38a5.01±0.09a5007±565a
T316.9±0.46a5.10±0.61b4.84±0.15ab4160±317ab

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2.6 腐植酸对棉花品质的影响

研究表明,施用腐植酸后增加了棉花上半部纤维的平均长度,并随着施用量的增加棉花纤维长度也逐渐增加,较CK分别增加了1.12%、1.61%和4.96%。施用腐植酸后棉花整齐度也分别增加了0.62%、1.20%和0.46%,但处理之间差异不显著。和CK比较腐植酸处理的棉花断裂比强度增加,施用腐植酸后分别增加了4.91%、6.24%和8.90%。各处理之间棉花马克隆值差异不明显,在施用量为675 L/hm2时棉花马克隆值等级有所提高,由C2级提高至B2级。棉花伸长率只有施用量为225和450 L/hm2时有所增加2个施用量下分别增加了3.59%、5.99%。表4

表4   不同处理下棉花品质的变化

Tab.4  Changes of cotton quality under different treatment

处理
Treatments		绒长
Fiber length (mm)		整齐度指数
Maturity Index (%)		断裂比强度
Strength (cN/tex)		马克隆值
Micronaire		伸长率
Elongation (%)
CK25.70±0.26c80.33±1.37a25.10±0.85b5.13±0.23a5.57±0.12a
T126.57±0.90bc80.83±0.55a26.33±0.74ab5.03±0.21a5.77±0.21a
T226.97±0.21b81.30±1.91a26.67±0.51a5.03±0.06a5.90±0.20a
T328.20±0.20a80.70±0.89a27.33±0.42a4.90±0.10a5.53±0.15a

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3 讨论

3.1 腐植酸含有多种特殊官能团可以和养分发生络合,同时降低土壤对养分的吸附性,增加土壤养分的有效性[20] 。施用腐植酸后可显著提高土壤中速效养分的含量[21],试验研究发现,在施用不同量腐植酸后也显著增加了棉田土壤速效养分含量,3个不同的腐植酸施用量下土壤有效磷最多可增加至23.85%~32.22%,速效钾含量增加至20.15%~29.95%。腐植酸通过自身官能团结构的变化,形成海绵状胶凝体有效吸附土壤中钾离子,从而降低钾离子的流失[22],并通过自身的络合作用与土壤中磷酸盐物质形成腐植酸-金属-磷酸盐络合物从而减少磷在土壤中的固定[23]。Li等[24]研究得出,在连作土壤中腐植酸通过增加土壤中碱解氮、有效磷、速效钾等速效养分含量的同时提高了土壤酶活性从而提高了土壤质量。试验得出,在施用量为675 L/hm2时养分增加量最高,可能是随着腐植酸的施用量的增加提供了更多的结合位点从而进一步促进腐植酸与养分的络合作用。与杨苏等[25]研究腐植酸对土壤氮磷钾养分增加效果相同,试验中碱解氮的含量随着施用量的增加而增加可能与土壤中养分和腐植酸自身的养分含量有关。

3.2 腐植酸除了可以提高土壤中养分有效性外,作为一种生物刺激素可通过影响作物代谢及生理影响作物生长和养分吸收[26]。在不同小麦品种中施用不同量腐植酸随着腐植酸施用量的增加可进一步促进小麦的的株高和穗长[27]。而在研究腐植酸对玉米生长的影响中,在施用量在 一定范围内与CK相比随着施用量的增加玉米的株高和茎粗逐渐增加,当施用量超过该范围时生物量的增加量逐渐降低,而对玉米干物质随着施用量的增加而增加 [28]。试验中棉花的株高和茎粗随着腐植酸施用量的增加呈先增加后降低的趋势,而在地上部干物质重上随着施用量的增加而增加与其结果相同,施用腐植酸后棉花叶面积与CK相比显著提高,腐植酸可能在增加棉花单株叶片数量的同时促进棉花生长。腐植酸可诱导由生长素依赖性信号通路控制的基因的上调[29],通过影响地上部生长激素含量从而促进作物地上部的生长和发育[30],同时促进作物对养分的吸收[31],所以在对棉花生长的调节上可能受生长素含量的影响,在影响效果上表现出低含量促进而高含量抑制。在棉花成熟期各处理单株叶面积减少,而施用腐植酸和 CK相比减少量较小,也可能腐植酸通过调节相关生长素含量从而缓解了棉花的衰老。在对养分的吸收的影响上随着腐植酸施用量的增加棉花地上部氮磷钾养分积累量逐渐增加,在施用量为 675 L/hm2时对棉花地上部养分积累量最高,而有研究发现在稻子生长过程中施用不同量腐植酸浓度,随着施用量的增加稻谷中相关元素的含量呈先升高后降低的趋势,在对作物生长的影响上可能是作物类型和土壤的不同使得腐植酸对作物本身相关活性和土壤性质影响差异使得应用效果存在不同[32]。在腐植酸对作物的影响机制上,研究表明腐植酸可以影响根系质膜活性,而根系活力和根系质膜(PM)H+-ATPase活性作为与根系吸收养分相关的重要指标[33],腐植酸也可能通过调节提高根系活力和刺激根系NR活性来增加养分吸收,增加了棉花根系质膜活性促进根系对土壤养分的吸收,从而进一步促进了棉花的生长[34,35,36],但缺乏相关机制研究,所以在腐植酸对作物的直接调节作用上还有待进一步的探索。

3.3 光合是作物有机物合成的重要来源,是作物生长、产量和质量形成的重要保证[37]。研究表明施用腐植酸可以提高作物的光合特性,但大多是通过喷施的方式进行施用[38,39]。试验结果表明通过随水滴施的方式进行腐植酸施用同样促进了棉花的光合特性,并随着施用量的增加对光合特性的影响效果逐渐增加。通过腐植酸与土壤混合的方法研究了腐植酸对菠菜生长特性的影响,结果表明腐植酸促进了菠菜的光合特性并随着腐植酸施用量的增加影响效果更加显著[40],与试验结果相同。但试验发现随着腐植酸用量的增加棉花光合特性并不是也呈显著增加的趋势,腐植酸处理间有些相关指标增加效果并不显著,所以随着腐植酸用量的增加对光合特性的影响可能会具有不同的效果。有研究不同用量腐植酸对玉米光合的影响,试验结果表明随着腐植酸用量的增加玉米苗期叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)呈先增加后降低的趋势,腐植酸作为一种生物刺激素对作物可能产生了低浓度促进高浓度抑制的效果[41]。叶绿素含量和叶片气孔大小是影响作物光合的重要因素,研究表明腐植酸可以增加叶绿素含量和影响作物叶片气孔数量和气孔指数[42],可能是腐植酸提高光合特性的关键因素,在相关机制上需相关试验的进一步探究。

3.4 施用腐植酸提高了棉花产量和品质。腐植酸施用量在225、450 L/hm2,随着腐植酸施用量的增加棉花产量不断增加,增加量为18.93%、33.60%,而在用量达到675 L/hm2时棉花产量虽然较比 CK仍增加了10.98%,但相对于其他2个施用量而言棉花产量却有所降低。同样,王平等[43]研究了黑液腐植酸对棉花产量的影响,施用腐植酸后可以提高棉花皮棉和籽棉产量,在不同施用量之间随着施用量的增加呈先增加后降低的趋势,与试验结果相同。在棉花品质上,通过使用腐植酸钾0、10、20和 30 L/hm2,土壤施用腐植酸钾可改善了棉花生产力和纤维品质性状,确定腐植酸在 20 L/hm2的土壤施用量下效果最佳,而有研究表明施钾可以提高棉花品质[44-45],所以腐植酸对棉花品质的影响上仍需进一步研究。试验结果表明腐植酸增加了棉花品质,棉花整齐度、伸长率和断裂比强度较CK虽差异不显著但也随着腐植酸用量的增加而增加,腐植酸降低了棉花马克隆值在施用量为 675 L/hm2时提高了棉花的马克隆值等级。有研究通过喷施和腐植酸浸种探究对棉花的影响结果表明,腐植酸促进了棉花生长但对棉花纤维长度、纤维细度和纤维强度等品质上无影响[45]。因为腐植酸类型不同腐植酸中养分含量存在差异,同样在施用方式和土壤养分影响下,在对产量品质的应用效果上存在差异。

4 结论

腐植酸可以增加滴灌棉田土壤养分有效性,显著增加土壤中有效磷、速效钾、碱解氮含量,随着施用量的增加土壤养分含量呈先升高后降低的趋势。促进棉花生长、增加棉花产量、提高品质。腐植酸施用量为450 L/hm2时效果最佳。

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