腐殖酸改良剂对盐碱区棉花产量及土壤性质的影响

Effects of Humic Acid Amendments on Cotton Yield and Soil Properties in Saline-Alkali Areas

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2025.02.003

胡泽彬 Zebin HU , 张其志 Qizhi ZHANG , 马文豪 Wenhao MA , 韩锐锋 Ruifeng HAN , 刘祥锋 Xiangfeng LIU , 张萌 Meng ZHANG , 陈虹 Hong CHEN , 张昭会 Zhaohui ZHANG

河南心连心化学工业集团股份有限公司河南新乡 453731 Henan Xinlianxin Chemicals Group Co., Ltd., Xinxiang, Henan 453731, China

Author notes:

Correspondence to: 张昭会(1962—)，男，高级农艺师，主要从事腐殖酸肥料研发；3580282488@qq.com

摘要：

选取T、H、F等3种不同类型的腐殖酸改良剂，施用量分别设置为200、400 kg/亩(1亩=667 m²)，以不施用腐殖酸改良剂的处理为对照(CK)，开展了田间小区试验，通过测定棉花出苗率、农艺性状、产量性状以及棉花种植前后土壤理化性状等指标，考察了不同腐殖酸改良剂对盐渍化土壤的改良效果及对棉花生长的影响。结果表明：与CK处理相比，T型腐殖酸改良剂在施用量为400 kg/亩时，棉花出苗率、株高、主茎叶片数、叶面积、籽棉产量分别提高32.0%、17.7%、18.5%、27.0%、43.5%；3种腐殖酸改良剂能有效降低土壤pH以及总盐含量，显著提升土壤中有机质、碱解氮、速效钾、Mg²⁺和Ca²⁺的含量，降低Na⁺、Cl^-的含量，土壤中有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量随腐殖酸改良剂用量的增加而增加。3种腐殖酸改良剂均能促进棉花生长，改良盐碱土壤，其中T型腐殖酸改良剂的效果最佳。

关键词：

腐殖酸; 土壤改良剂; 盐渍化; 改良效果; 棉花;

Abstract：

To evaluate the effects of three types of humic acid amendments (T, H, F) on saline-alkali soils and cotton growth, a field plot experiment is conducted with application rates of 200 and 400 kg/mu (1 mu=667 m²), using a control treatment without humic acid amendments (CK). Cotton emergence rate, agronomic traits, yield characteristics, and soil physicochemical properties before and after cultivation are measured. The results show that compared with CK, the T-type humic acid amendment at 400 kg/mu increases cotton emergence rate, plant height, main stem leaf number, leaf area, and seed cotton yield by 32.0%, 17.7%, 18.5%, 27.0%, and 43.5%, respectively. All three amendments effectively reduced soil pH and total salt content, while significantly enhancing soil organic matter, alkali-hydrolyzable nitrogen, available potassium, Mg²⁺, and Ca²⁺ contents, and decreasing Na⁺ and Cl^- levels. Soil organic matter, alkali-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus, and available potassium contents increased with higher amendment application rates. All three amendments improved cotton growth and ameliorated saline-alkali soils, with the T-type exhibiting the most pronounced effects.

Keyword：

humic acid; soil amendment; salinization; amelioration effect; cotton;

土壤盐渍化是危害我国生态环境与农业生产长期平稳发展的主要问题之一。新疆位于西北内陆干旱区，是我国荒漠化大区和最大的盐土区，耕地盐渍化程度十分严重，盐碱地面积占耕地总面积的30.85%^[1]。同时，新疆也是我国最大的优质棉生产基地，2021年新疆棉花总产量为5 129 kt，占全国棉花总产量的89.5%^[2]，在世界棉花产业链中占据重要地位。近年来，受土壤盐碱化的影响，新疆棉花产量增长受到严重制约。同样地，土壤盐碱化也会限制其他粮食作物的正常生长，长此以往会影响土地的生产效率。据统计，新疆因盐渍化危害造成的棉花和粮食损失分别超过13、720 kt/a，给新疆经济造成了巨大损失。因此，土壤盐碱改良以及提高棉花产量和品质已成为新疆农业生产迫切需要解决的关键技术问题。

土壤盐碱化主要体现在耕地土壤盐分含量高、土壤物理化学性状差、肥力水平低等方面，进而使农作物生长受到抑制。通过土壤改良，可以对上述不良性状进行有效改善。目前，常见的盐碱土壤改良剂有腐殖酸、黄腐酸、脱硫石膏、聚丙烯酰胺(PAM)等^[3]，其中腐殖酸是动植物遗骸经过土壤微生物的分解、转化以及地球化学的一系列过程形成并积累起来的一类高分子芳香羧酸族群有机物质。新疆地区的腐殖酸资源十分丰富，作为土壤盐碱改良的原料相对易得，并且在盐碱地改良中取得了较好的应用效果。Ahmad等^[4]研究了煤炭腐殖酸作为土壤改良剂对土壤物理性状和小麦产量的影响，并指出煤炭腐殖酸可通过影响土壤总有机碳含量、饱和导水率、团聚体稳定性、容重和土壤含水率等指标，来改善土壤的物理性状，从而促进小麦的生长。韩康等^[5]的研究指出，施用腐殖酸改良剂可以降低当季盐碱地的含盐量，并显著提高盐碱地甜菜的产量和品质。本试验针对新疆干旱区盐碱土的特点，以棉花为考察对象，研究施用不同类型的腐殖酸调理剂及其用量对盐碱地的改良效果，以及对棉花各生育时期生长和产量的影响，旨在为该区域内盐碱地改良提供理论依据与实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

腐殖酸改良剂来源于河南心连心化学工业集团股份有限公司米东区神东天隆腐植酸分公司，其中：T型，w(腐殖酸)≥60.0%，w(水分)≤15.0%，pH为6.0~8.0；H型，w(腐殖酸)≥25%，w(有机质)≥50%，pH为5.5~8.5；F型，w(腐殖酸)≥30%，w(K₂O)≥4%，pH为9.0~11.0。

常规复合肥，N-P₂O₅-K₂O=15-15-15，阿克苏心连心复合肥有限公司；尿素，w(N)=46%，新疆心连心能源化工有限公司；磷酸二铵，w(N)=18%，w(P₂O₅)=46%，市售；硫酸钾，w(K₂O)=52%，市售；磷酸二氢钾，w(P₂O₅)=52%，w(K₂O)=34%，市售。

供试作物：棉花，品种为新陆中60。

1.2 试验区概况

试验地位于新疆喀什地区伽师县英买里乡英阿瓦提村，选择平坦、整齐、肥力均匀、具有代表性的地块开展试验。

土壤质地为黏土，土壤肥力水平偏低。2023年春季棉花播种前的基础土样中，w(碱解氮)为51.3 mg/kg，w(有效磷)为8.90 mg/kg，w(速效钾)为247 mg/kg，w(有机质)为4.90 g/kg，pH为8.43，w(总盐)为15.7 g/kg。

1.3 试验设计

每种腐殖酸改良剂设置中量(200 kg/亩，1亩=667 m²)、高量(400 kg/亩)2个施用量梯度，以不施用腐殖酸改良剂的处理为对照(CK)。不同处理腐殖酸改良剂的用量见表 1。

表 1

不同处理腐殖酸改良剂的用量

处理	施用量/(kg·亩^-1)	小区施用量/kg
CK	0	0
T200	200	27.6
H200	200	27.6
F200	200	27.6
T400	400	55.2
H400	400	55.2
F400	400	55.2

采用宽膜覆盖(地膜宽度2.28 m)、膜下滴灌种植模式，1膜6行3带，行距配置为0.10+0.66+0.10+0.66+0.10+0.66=2.28(m)，株距为0.11 m，理论株数15 950株/亩。

2023年4月11日划定小区，基肥采用常规复合肥，结合基肥施用改良剂，并翻地整地；4月20日播种。全生育期共灌水9次，灌溉定额330 m³/亩，灌水定额28~35 m³/亩；追肥8次，生育期追施尿素40 kg/亩、磷酸二铵25 kg/亩、硫酸钾15 kg/亩、磷酸二氢钾25 kg/亩。

1.4 指标测定

土壤理化性状：试验前采集土壤基础样品，按行业标准《测土配方施肥技术规程》(NY/T 2911—2016)中的要求，采集0~20 cm混合土样，置于室内自然风干，过2 mm孔径筛充分混匀后，测定总盐、7种离子(SO₄^2-、Cl^-、HCO₃^-、Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺)、有机质、速效氮、有效磷、速效钾含量及pH等指标。

植株生理性状调查：棉花植株保苗率、株高、主茎叶片数等。

产量测定：棉花产量以测产方式估算，每个小区选取3个点，选择长势均匀有代表性的棉花植株，调查4 m长地膜上的株数、铃数、单铃质量、衣分，计算籽棉亩产量。

测产公式：平均亩株数×平均单株成铃数×单铃质量/1 000×测产校正系数(85%)。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2016软件进行试验数据处理和分析，采用SPSS 10.0软件对数据在差异显著性水平为0.05上进行处理间Duncan′s检验。

2 结果与分析

2.1 不同腐殖酸改良剂处理对棉花出苗率的影响

不同腐殖酸改良剂处理的棉花出苗率见表 2，表中同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P＜0.05)，下同。

表 2

不同腐殖酸改良剂处理的棉花出苗率

处理	棉花出苗率/%			平均值/%
处理	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	平均值/%
CK	59.6	60.1	59.0	59.6 d
T200	68.2	70.9	72.0	70.4 b
T400	78.0	80.7	77.4	78.7 a
H200	61.7	58.5	60.1	60.1 d
H400	63.4	63.9	66.6	64.6 c
F200	58.5	59.0	63.4	60.3 d
F400	63.9	65.5	69.3	66.2 c

从表 2可以看出：T400、T200处理的棉花出苗率较高；不同腐殖酸改良剂以及不同用量的处理都提高了棉花出苗率；腐殖酸改良剂在200 kg/亩用量水平下，只有T200处理显著提高了棉花出苗率，棉花出苗率较CK处理的显著提高了18.1%；腐殖酸改良剂在400 kg/亩用量水平下，T400、H400、F400处理的棉花出苗率均得到了显著提高，较CK处理的分别显著提高了32.0%、8.4%、11.1%。

2.2 不同腐殖酸改良剂处理对棉花株高、主茎叶片数的影响

不同腐殖酸改良剂处理的棉花株高、主茎叶片数见表 3。

表 3

不同腐殖酸改良剂处理的棉花株高、主茎叶片数

处理	株高		主茎叶片数		叶面积
处理	测量值/cm	较CK处理增幅/%	测量值/片	较CK处理增幅/%	测量值/cm²	较CK处理增幅/%
CK	78.4 d		11.9 b		72.7 e
T200	83.2 b	6.1	13.7 a	15.1	85.3 bc	17.3
T400	92.3 a	17.7	14.1 a	18.5	92.3 a	27.0
H200	80.7 bc	2.9	12.9 a	8.4	83.9 bc	15.4
H400	79.0 cd	0.8	12.2 b	2.5	85.3 bc	17.3
F200	85.9 b	9.6	12.3 b	3.4	81.3 cd	11.8
F400	81.2 b	3.6	12.4 ab	4.2	80.5 d	10.7

从表 3可看出：与CK处理相比，不同腐殖酸改良剂处理的棉花株高均有不同程度的增加，且除H400处理外，与CK处理相比差异显著，这说明腐殖酸改良剂施用后能够促进棉花的生长；施用腐殖酸改良剂后，棉花主茎叶片数也有不同程度的增加，T400、T200、H200处理与CK处理相比差异显著，其他处理与CK处理相比差异不显著；不同腐殖酸改良剂处理的棉花叶面积均有不同程度增加，且与CK处理相比差异显著；在腐殖酸改良剂施用量为200 kg/亩和400 kg/亩的水平下，T型腐殖酸改良剂对株高的提升幅度为6.1%和17.7%，对主茎叶片数的提升幅度为15.1%和18.5%，对叶面积的提升幅度为17.3%和27.0%，说明其对棉花生长的促进效果较其他2种腐殖酸改良剂更明显。

2.3 不同腐殖酸改良剂处理对棉花产量的影响

不同腐殖酸改良剂处理的棉花产量见表 4。

表 4

不同腐殖酸改良剂处理的棉花产量

处理	亩株数/株	单株铃数/个	单铃质量/g	籽棉产量/(kg·亩^-1)	较CK处理增产/(kg·亩^-1)	较CK处理增产率/%
CK	11 000	5.7	5.5	289.8 e
T200	13 000	6.4	5.5	386.0 b	96.2	33.2
T400	14 533	6.1	5.6	415.9 a	126.1	43.5
H200	11 100	6.3	5.7	334.7 d	44.9	15.5
H400	11 933	6.2	5.6	356.4 c	66.6	23.0
F200	11 133	6.4	5.5	331.4 d	41.6	14.4
F400	12 233	6.5	5.6	381.6 b	91.8	31.7

从表 4可看出：不同腐殖酸改良剂处理均显著提升了籽棉产量；不同腐殖酸改良剂处理的籽棉产量由高到低依次为T400＞T200＞F400＞H400＞H200＞F200；T200、T400处理的籽棉平均产量为401.0 kg/亩，H200、H400处理的籽棉平均产量为345.6 kg/亩，F200、F400处理的籽棉平均产量为356.5 kg/亩，3种腐殖酸改良剂对籽棉产量的影响效果依次为T型＞F型＞H型。

2.4 不同腐殖酸改良剂处理对土壤pH和总盐含量的影响

不同腐殖酸改良剂处理的土壤pH和总盐含量见图 1和图 2，图中不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0.05)。

图 1

不同腐殖酸改良剂处理的土壤pH

图 2

不同腐殖酸改良剂处理的土壤总盐含量

从图 1可看出：试验后，不同腐殖酸改良剂处理的土壤pH较CK处理的均有所下降；T400处理的土壤pH变化差异显著，较CK处理的下降了0.26；其他处理的土壤pH虽有下降，但与CK处理相比差异不显著。

从图 2可看出：与棉花种植前的基础土壤相比，经过棉花一个生育期后，土壤的盐分含量均有一定程度的下降；与CK处理相比，不同腐殖酸改良剂处理均能不同程度降低土壤总盐含量，总盐含量降低幅度为4.2%~8.4%，且土壤总盐含量随着各腐殖酸改良剂用量的增加而降低，改善效果依次为T400＞H400＞F400＞T200＞H200＞F200；在各处理中，T400、T200处理对土壤总盐含量的改善效果较好，分别比CK处理的降低了8.4%、7.0%；3种腐殖酸改良剂中T型表现最佳，与CK处理相比，土壤总盐含量平均降低了7.7%。

2.5 不同腐殖酸改良剂处理对土壤有机质、养分含量的影响

不同腐殖酸改良剂处理的土壤有机质、养分含量见表 5。

表 5

不同腐殖酸改良剂处理的土壤有机质、养分含量

处理	w(有机质)/(g·kg^-1)	w(碱解氮)/(mg·kg^-1)	w(有效磷)/(mg·kg^-1)	w(速效钾)/(mg·kg^-1)
CK	4.27 d	68.32 c	9.31 b	161 d
T200	5.75 b	73.52 bc	9.14 b	229 a
T400	6.92 a	95.01 a	12.82 a	242 a
H200	5.30 c	71.63 bc	9.61 b	176 c
H400	5.80 b	75.21 bc	13.96 a	210 b
F200	6.85 a	69.53 bc	8.35 b	201 b
F400	7.05 a	80.11 b	8.87 b	230 a

从表 5可看出：各腐殖酸改良剂处理的土壤有机质含量均显著高于CK处理的，其中F400处理的最高，较CK处理的提升了65.1%；各腐殖酸改良剂处理的土壤碱解氮含量较CK处理的均有不同程度的提高，T400、F400处理的提升效果显著，分别提升了39.1%和17.3%；与CK处理相比，H400、T400处理的土壤有效磷含量显著提高，而其他处理的差异不显著；与CK处理相比，各腐殖酸改良剂处理的土壤速效钾含量都得到显著提高，以T200、F400、T400处理的提高幅度较大，分别提高了42.2%、42.9%、50.3%；土壤中有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的含量均随着腐殖酸改良剂用量的增加而增加。

2.6 不同腐殖酸改良剂处理对土壤中主要阴、阳离子含量的影响

不同腐殖酸改良剂处理的土壤中主要阴、阳离子含量见表 6。

表 6

不同腐殖酸改良剂处理的土壤中主要阴、阳离子含量 g/kg

处理	w(HCO₃^-)	w(Cl^-)	w(SO₄^2-)	w(K⁺)	w(Na⁺)	w(Ca²⁺)	w(Mg²⁺)
CK	0.098 1 a	2.188 6 a	5.734 3 a	0.414 3 a	0.442 0 a	1.755 6 d	0.148 4 d
T200	0.106 3 a	1.699 1 d	5.874 4 a	0.427 4 a	0.308 5 c	2.151 4 bc	0.156 4 d
T400	0.102 2 a	2.044 6 ab	5.254 1 b	0.442 9 a	0.334 1 bc	2.317 2 b	0.224 0 a
H200	0.102 2 a	1.737 5 cd	5.634 9 a	0.416 0 a	0.349 9 b	2.292 5 b	0.151 3 d
H400	0.098 1 a	1.718 3 d	5.303 9 ab	0.415 4 a	0.318 9 c	1.891 1 cd	0.172 8 c
F200	0.102 2 a	1.967 8 abc	5.513 4 a	0.426 7 a	0.425 1 a	2.649 6 a	0.203 7 b
F400	0.106 3 a	1.876 6 bcd	5.364 0 ab	0.436 9 a	0.315 0 c	1.748 3 d	0.171 9 c

从表 6可看出：在棉花生育期结束后，与CK处理相比，各腐殖酸改良剂处理的土壤中Cl^-、Na⁺含量呈下降趋势，并且下降幅度随着H型、F型腐殖酸改良剂施用量的增加而增大；SO₄^2-含量有所下降，但总体差异不显著；Mg²⁺、Ca²⁺的含量升高；K⁺含量虽然有一定程度的提高，但与CK处理相比均无显著性差异。

3 讨论

3.1 腐殖酸改良剂对棉花生长及产量的影响

土壤盐分含量是影响作物生长发育的主要障碍因子之一，土壤盐分含量过高会导致土壤透气和透水性差、表层易板结、养分含量低，严重影响作物的生长发育和产量^[6]。近些年，较多研究表明，腐殖酸具有刺激作物生长、提高作物根系活力、改良土壤、提高土壤保水保肥性等功能。在盐胁迫环境的影响下，施用腐殖酸可促进作物对营养元素的吸收，尤其对种子萌芽、幼苗以及根系生长具有积极作用^[7-8]。白旭明等^[9]、王平等^[10]对北疆棉田施用腐殖酸改良剂的研究表明，施用腐殖酸能改善棉花苗期的生长环境，提高棉花的出苗率，有利于棉花的生长，提高棉花单铃质量和最终产量。张济世等^[11]也有类似的报道，指出腐殖酸调理剂能够提高小麦产量。试验中施用的3种腐殖酸改良剂均提升了棉花的出苗率、株高、主茎叶片数和最终产量，并且随着腐殖酸改良剂施用量的增加，提升效果更加明显，与前人的研究结果一致。这可能是因为腐殖酸改良剂一方面能够增强棉花抗逆能力，提升棉花幼苗的出苗率；另一方面能够促进棉花幼苗根系生长，增强了棉花对土壤中水分、养分的吸收能力，进而促进了棉花的生长和干物质的积累，最终提高了产量。

3.2 腐殖酸改良剂对盐碱地土壤理化性状的影响

施用腐殖酸改良剂可以降低土壤的紧实度和容重，使土壤颗粒间孔隙度增大，土壤蓄水能力增强，有利于盐碱地盐分的淋洗，进而降低盐碱地的含盐量^[12-14]。腐殖酸是一种天然的高分子有机质，本身含碳量较高，作为土壤有机碳源，腐殖酸改良剂的施用能够为土壤补充有机质；同时，腐殖酸含有羧基、羰基、醇羟基、酚羟基等丰富的官能团，能够减少氮肥损失，减少土壤对可溶性磷和钾元素的固定^[15]。试验通过施用腐殖酸改良剂，土壤中总盐含量降低了4.2%~8.4%，有机质含量提升了24.1%~62.1%，碱解氮含量提升了1.8%~ 39.1%，速效钾含量提升了9.3%~50.3%，与于晓东等^[16]的研究结果一致。另外，本试验中各处理的pH较CK处理的都有一定程度的下降，但总体差异不显著，这可能是因为腐殖酸改良剂对该地区土壤酸碱度影响速率慢，需要持续几年的改良才能取得明显的效果。

土壤中主要盐离子的含量是改良利用盐碱地过程中评价土壤质量的重要指标^[17]。试验结果表明，施用腐殖酸改良剂提高了土壤中Mg²⁺、Ca²⁺的含量，与顾鑫等^[18]的研究结果一致。Ca²⁺可以置换土壤表面交换位点上的Na⁺，从而促进土壤团聚，置换出的Na⁺随灌溉排出耕层，从而降低土壤中Na⁺的含量^[19]；腐殖酸本身也可以吸附部分游离的Na⁺，对盐碱地的利用和改良具有较大帮助。土壤中的Cl^-是土壤盐害的主要阴离子，试验表明，施用腐殖酸改良剂可以有效降低土壤中Cl^-的含量，与于晓东等^[16]的研究结果一致。因此，3种腐殖酸改良剂均能够调节盐碱土壤中阴、阳离子含量，降低土壤盐分，改善盐碱土壤理化性状，利于棉花的生长和产量的提升。

4 结语

3种腐殖酸改良剂均能够有效提高棉花的出苗率、株高、主茎叶片数及产量；T型腐殖酸改良剂施用量400 kg/亩处理的提升效果最为显著，与CK处理相比，对棉花出苗率和产量的提升幅度分别为32.0%和43.5%。

3种腐殖酸改良剂对该地区盐碱地改良均有一定的效果，能够有效降低土壤pH、土壤总盐含量，提升土壤中有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、Mg²⁺和Ca²⁺的含量，降低Na⁺、Cl^-含量；土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量的提升效果随腐殖酸改良剂用量的增加而增加；T型腐殖酸改良剂以400 kg/亩的施用量改良土壤, 效果较为理想。

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