棉粕降低绿洲盐渍化土壤盐害机理研究

Organic soil amendments commonly have been used to provide for plant nutrition and improvement of soil quality. This project intends to use pot experiment combining with physically defined fraction, chemical morphology quantization and microorganism function analysis, to explore the regulation effects of cottonseed meal on the physical, chemical and microbial characters in saline soil of cotton field in arid area. The contents of this project are to: examine the effect of different application rate of cottonseed meal on saline soil quality and cotton physiological characteristics, analyze the influence of cottonseed meal amendment on soil aggregate stability and base cation for saline soil in cotton plantation, biological effect of soil structure improvement and compatibilization of microorganism on soil nutrient,identify the regulation mechanism of cottonseed meal on saline and alkali soil of cotton field. This may provide theoretical basis for rational cottonseed meal utilization, saline soil quality improvement and sustainable development of soil resources in desert oasis.

针对绿洲区盐渍化导致的土壤质量退化问题，以新疆优势资源棉粕输入对盐碱土壤质量的影响为切入点，利用土壤物理分组技术、化学形态量化和微生物功能分析等方法，结合室内、田间小区和大田试验，分析棉粕对盐渍化土壤-作物特性的影响，明确棉粕对盐渍化土壤团聚体稳定性及团聚中盐基离子的作用机制，剖析棉粕对土壤结构改善的生物学机理，以及土壤微生物对养分的增容机理，揭示棉粕降低盐渍化土壤盐害的主要机理，为绿洲区盐渍化土壤改良与培肥、地力定向培育和长效保持土壤资源持续利用提供理论依据。

盐渍化已成为我国西部干旱地区农业发展的主要障碍，造成作物减产。项目通过调控棉粕在盐碱地的施用强度，分别从物理、化学以及微生物学角度揭示棉粕改良盐碱土的供肥和改土机制，为进一步解决新疆土壤次生盐渍化问题，实现干旱区绿洲农业可持续发展提供依据。不同类型盐碱胁迫试验结果表明，棉粕能增加氯化钠型土壤大团聚体中交换性K+和交换性Ca2+的含量，促进土壤大团聚体的形成，较碳酸钠型土壤改良显著。不同盐分土壤中棉花产量随着盐浓度的增加逐渐降低，氯化钠型低浓度处理棉花产量与常规棉花产量差异不显著。施用棉粕主要影响了0-20cm土层中1-2mm团聚体中K+含量和Na+含量、1-2mm、0.25-1mm、<0.25mm团聚体中Ca2+含量。土壤电镜分析表明，棉粕在碱土中形成不透水的胶状物，在分解过程中使土壤内部有所分离，由块状分散成小的土体，使各粒径土壤中有机碳、氮含量提高。施用棉粕后，在盐胁迫处理下的微生物类群比碱胁迫处理下土壤微生物的类群丰富，灭菌处理下个只有4优势菌门进行分解棉粕释放养分。碳同位素示踪分析表明，土壤中释放的C02 85%以上都是微生物分解棉粕释放的，棉粕的碳氮比更受微生物喜爱，刺激微生物进行繁殖代谢，直至棉粕被分解利用殆尽，增加土壤养分含量，有效的改良盐碱土壤养分含量及效率低、微生物活性差等情况。施用棉粕使盐碱胁迫下土壤和植株中K+含量升高、Na+含量降低，棉花的钾钠吸收选择性系数降低，并随着棉粕施用量的增加，棉花的钾钠运输选择性系数也相应增大，改变了植株中K+和Na+的转运情况，增加盐胁迫下棉花叶片的叶绿素含量和渗透调节物质，提高光合作用。不同处理下棉花生育进程各不相同，其中盐胁迫下添加棉粕使棉花盛花期提前、加快了成铃的时间，缩短了生育进程，提高了棉花产量，而其中以6000 kg·hm-2棉粕处理的效果较好。因此，棉粕对盐化和碱化土壤均具有改良土壤结构，提高土壤碳氮含量，激发土壤微生物活性，降低作物盐碱危害的作用，在改良盐碱地和提升农田地力方面应用前景广阔。