不同施肥方式对设施土壤次生盐渍化及蕹菜生产的影响.pdf

书书书张绪美，管永祥，沈文忠，等不同施肥方式对设施土壤次生盐渍化及蕹菜生产的影响江苏农业科学，（）：不同施肥方式对设施土壤次生盐渍化及蕹菜生产的影响张绪美，管永祥，沈文忠，曹亚茹，曾晓萍，马金骏，胡青青（江苏省太仓市农业技术推广中心，江苏太仓；江苏省农业技术推广总站，江苏南京）摘要：为缓解蔬菜大棚土壤次生盐渍化，通过添加土壤改良剂（微生物菌肥和稻糠菌基质肥），并在土壤中选种蕹菜，探讨土壤改良剂对次生盐渍化土壤理化性质及蕹菜生长的影响。结果表明，施用稻糠菌基质肥处理与对照不施任何肥料和改良剂处理相比，土壤硝酸盐含量降幅高达，土壤容重降幅可达，孔隙度可增加；土壤有机质、全氮、速效钾、有效磷等的含量分别增加、，差异达显著水平（）。施用微生物菌肥和稻糠菌基质肥均能促进蕹菜植株生长，提升蕹菜产量与品质，施用稻糠菌基质肥处理收益增幅可达。由此可见，稻糠菌基质肥和微生物菌肥均能有效改良次生盐渍化土壤，稻糠菌基质肥效果更佳，可在设施蔬菜生产中推广应用。关键词：设施土壤；次生盐渍化；土壤改良剂；蕹菜；微生物菌肥；稻糠菌基质肥中图分类号： 文献标志码： 文章编号：（）收稿日期：基金项目：年江苏省重点研发计划（现代农业）（编号：）。作者简介：张绪美（），女，山东德州人，博士，高级农艺师，主要从事土壤改良与修复治理、新型肥料研究与推广。：。通信作者：管永祥，推广研究员，主要从事生态农业、新型农业技术研究与推广。：。设施栽培因复种指数高、长期使用化肥和相对封闭的环境使其缺乏自然淋洗等原因导致土壤次生盐渍化，成为限制设施蔬菜发展的主要土壤障碍因子，阻碍了设施农业生产的可持续发展。次生盐渍化不仅直接危害作物的正常生长，还容易引发其他相关的生产问题。研究表明，水旱轮作可以使土壤中的盐分随水的下渗加上作物的吸收利用，可以达到洗盐、压盐的效果。但受水资源及设施建设的限制，有些田块进行长时间淹水难度较大。微生物肥料中有机碳源含量丰富，增加有机碳源可以促进土壤生物多样性的恢复，有助于抑制病原菌种群数量的增长。前人在通过添加有机物料改良土壤、优化土壤微生物区系来克服次生盐渍化方面做了大量有益的尝试，但效果不尽一致。探讨不同农艺调控措施结合对设施栽培土壤控制盐分、改良土壤、提高蔬菜产量和品质具有重要的实践意义。据统计，年江苏省太仓市蔬菜播种面积为万，在太仓市社会经济发展中起着十分重要的作用。近年来，土壤次生盐渍化是限制大棚作物连作的主要障碍因子。已有研究表明，太仓典型设施蔬菜地土壤全盐含量平均值为，已达轻度盐化水平，主要致盐离子为。本研究在太仓市郊选择设施栽培前茬为旱作且土壤盐渍化较严重的田块，在充分湿润栽培条件下，对比分析施加常规化肥、微生物菌肥、稻糠菌基质肥对土壤理化性状及对蕹菜生长的影响，并探索有效的农艺组合模式，以期达到既能改良土壤，又能充分利用资源，取得良好的经济、社会和环境效益的目的，为评价土壤改良剂和水（湿）旱轮作处理对次生盐渍化土壤改良效果及对植株养分的利用效果提供科学依据。 材料与方法 试验材料供试大棚种植年限为年，供试蕹菜品种为火箭牌竹叶蕹菜。供试土壤为水稻土，土种为潮灰土，土壤基础化学指标：值为，有机质含量为，总氮含量为，硝态氮含量为，全盐含量为。 试验设计试验于年月日至月日在太仓市沙溪镇塘桥现代农业园区进行。共设置个处理：（）不施任何肥料和改良剂（记作）；（）常规化肥（记作），一次性基施复合肥（）；（）微生物菌肥（记作），一次性基施微生物菌肥（粉剂，有效活菌数亿，有机质含量，总养分含量，购百句容蓝天碧水生物科技有限公司）；（）稻糠菌基质肥（记作），一次性基施稻糠菌基质肥（其中含粉碎后的米糠，有机物料腐熟剂）。各处理设置个重复小区，小区面积为，共计个试验小区，四周种植保护行，随机区组排列。蕹菜种植采用条播方式，播种量为，播种后灌水至土壤湿润，覆膜保湿，种子萌芽出土后揭膜，苗高达时刈割，整个生产周期共计刈割次，每次刈割后均不追肥，且整个生产周期不防治病虫害。江苏农业科学 年第卷第期网络出版时间：2020-01-03 10:30:33网络出版地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/32.1214.S.20200103.1028.031.html 测定内容与方法 土壤测定 采集层土壤，混合均匀风干后测定土壤各项指标。采用重铬酸钾容量法测定土壤有机质含量；凯氏定氮法测定全氮含量；钼锑抗比色法测定速效磷含量；火焰光度计法测定速效钾含量；酸度计测定土壤值（水土质量比为）；醋酸钠火焰光度法测定土壤阳离子交换量（）；分光光度法测定土壤、等的含量；酚二磺酸法测定土壤硝酸盐含量；环刀法测定土壤容重、土壤孔隙度。 植株测定 蕹菜每次刈割时，各处理随机抽取蕹菜样本（样本量），用蒸馏水洗净、擦干。紫外分光光度法测定植株硝酸盐含量，用常规直尺测量株高、根系长度，用天平称量法测定株质量、根质量、生物量。 数据处理使用进行数据整理与分析，利用对数据进行显著性分析，采用法进行多重比较。 结果与分析 不同处理对土壤性质的影响 对土壤理化性状的影响 由表可知，处理可明显提高土壤的值和，随着取样时间的延长，值由原来的增加到，增加；而增加，增幅达。、处理土壤容重降低，土壤孔隙度增加。与相比，年月日的、处理孔隙度分别增加、；容重分别下降、。与相比，、孔隙度分别增加、；容重分别下降、。可见，处理效果优于和处理。土壤硅铝率是土壤中与含量的比值，固态的矿物铝在酸性条件下极易被活化而易于被植物吸收，土壤酸化能够加速土壤中铝的活化，使得土壤溶液中活性铝明显增加，铝被认为是酸化土壤中引起农作物减产的重要原因之一。而土壤中的含量是稳定的，变化较小，因此可用硅铝率的变化来反映酸性土壤结构的改变，硅铝率越高，表明土壤中活性铝含量越低，植物生长受影响越小；硅铝率越低，表明土壤中活性铝含量越高，植物生长受影响越大。与相比，年月日的和处理的土壤硅铁率、硅铝率及硅铁铝率均明显增高；处理土壤中硅铁率、硅铝率及硅铁铝率分别提高、；处理的土壤硅铁率、硅铝率及硅铁铝率分别提高、，差异达显著水平（）。与相比，处理对土壤硅铁率、硅铝率及硅铁铝率没有显著影响（表）。说明与处理均能提高土壤的保肥作用，而效果更优。表 不同处理对土壤理化性状的影响取样时间处理值孔隙度（）容重（）硅铝率硅铁率硅铁铝率（）年月日年月日注：表中数据为平均值标准差，同列数据后不同小写字母表示在水平上差异显著。表表同。 对土壤养分及盐分含量的影响 土壤有机质是评价土壤肥力的重要指标之一，也是影响土壤结构、土壤保水保肥、供肥性、养分有效性和土壤通气性等理化性状的关键因子。由表可知，与相比，和处理土壤有机质含量在第次、第次刈割时分别增加、和、。而处理的有机质含量与相比明显减少，在第次、第次刈割时分别减少、。与相比，、处理土壤全氮、有效磷、速效钾等的含量均有不同程度的提高。在第次和第次刈割时，处理的土壤全氮含量增幅最大，分别达、；、处理次刈割的有效磷含量分别增加和、和、和；速效钾含量分别增加和、和、和。此外，与相比，各处理第次和第次刈割在不同程度上降低了土壤中硝酸盐含量，、处理次刈割的硝酸盐含量分别降低和、和、和，处理缓解土壤盐渍化的效果最明显。硝态氮和铵态氮是氮肥在土壤中存在的种主要无机氮形态，作物对它们均能吸收利用。对比第次刈割与第次刈割结果可以看出，土壤中硝酸盐氮含量明显降低，说明蕹菜能够通过根系吸咐土壤中原有氮素，将无机氮素转化为有机氮素，从而降低土壤中氮素的残留量，达到减少土壤盐分含量、缓解土壤次生盐渍化的目的。 不同处理对蕹菜植株性状的影响 对蕹菜生长的影响 由表和表可知，第次刈割，、处理的蕹菜高度比分别增加、，根系长度分别增加、。第次刈割时，和处理蕹菜的高度比分别增加、，而处理的植株高度略有降低；和处理的根系长度比分别增加、，而处理的根系长度降低。表明、处理在一定程度上均可以促进蕹菜根系生长和植株长江苏农业科学 年第卷第期表 不同处理对土壤养分及盐分含量的影响处理有机质含量（）全氮含量（）有效磷含量（）速效钾含量（）硝酸盐含量（）第次刈割第次刈割第次刈割第次刈割第次刈割第次刈割第次刈割第次刈割第次刈割第次刈割表 不同处理对蕹菜生长和产量的影响（第次刈割）处理植株高度（）根系长度（）单株质量（）单根质量（）（）（）（）（）注：表示样本量。表同。表 不同处理对蕹菜生长和产量的影响（第次刈割）处理植株高度（）根系长度（）单株质量（）单根质量（）（）（）（）（）高，但结果不尽相同。第次刈割时，与相比，、处理单株质量分别降低、，而处理单株质量增加。第次刈割时，、处理的单株质量均明显增加，增幅分别达、。处理的蕹菜单株质量第次刈割增质量趋势最明显。第次刈割时，与相比，处理单根质量增加，处理保持不变，处理减少；第次刈割时，、处理的单株质量均增加，增幅分别达、。表明处理能促进蕹菜植株生长和根系增长，而处理对蕹菜生长的影响有待进一步研究。不同处理下蕹菜植株性状相关性分析结果（表至表）表明，蕹菜地上生物量与植株高度、地下生物量关系密切。随着地上生物量增加，植株高度、根系长度呈增加趋势（处理第次刈割除外）；相反，随地下生物量降低，植株高度、根表 处理蕹菜植株性状相关性分析植株性状刈割次数相关系数根系长度地上生物量地下生物量植株高度根系长度地上生物量注：表示在水平显著相关，表示在水平显著相关。表至表同。系长度呈下降趋势（处理第次刈割除外），说明根系对地上生物量有决定作用。表 处理蕹菜植株性状相关性分析植株性状刈割次数相关系数根系长度地上生物量地下生物量植株高度根系长度地上生物量表 处理蕹菜植株性状相关性分析植株性状刈割次数相关系数根系长度地上生物量地下生物量植株高度根系长度地上生物量 对蕹菜品质的影响 由表可知，在第次和第次刈割时，处理蕹菜的硝酸盐含量比分别增加、；处理硝酸盐含量比分别减少、，降幅分别达、；处理硝酸盐江苏农业科学 年第卷第期表 处理蕹菜植株性状相关性分析植株性状相关系数根系长度地上生物量地下生物量植株高度根系长度地上生物量表 不同处理对蕹菜硝酸盐含量及可溶性蛋白含量的影响处理硝酸盐含量（）可溶性蛋白含量（）第次刈割第次刈割第次刈割第次刈割含量分别减少、，降幅分别达、。处理的可溶性蛋白含量在第次和第次刈割均最高，与相比，分别增加、；处理的可溶性蛋白含量与相比分别减少、。可见，处理可以降低硝酸盐含量，增加可溶性蛋白含量，进而提升蕹菜品质。可能与稻糠菌基质肥施入土壤后，改善了土壤性状，促进土壤释放出有效养分，进而促进植株对养分的吸收利用有关。 不同处理对蕹菜产量和经济效益的影响 与处理相比，、处理次刈割均能提高蕹菜产量，、处理总产量分别比处理增加、，、处理经济总收益与处理相比，增幅分别为、（表），明显增加了种植户的收入。 讨论目前，太仓市蔬菜生产中化肥、农药超量使用，耕作制度不科学，生产环境微生态遭到不同程度破坏，蔬菜连作障碍现表 不同处理对蕹菜产量及经济效益的影响处理刈割日期总产量（）总收益（万元）成本（万元）收益增幅（）注：表中总收益为以苏州地区同期市场平均批发价为参考计算的次刈割经济总收入；成本主要为各处理肥料成本及施肥时所用到的劳动力成本；收益增幅是与处理相比。象普遍发生，土壤次生盐渍化及其导致的菜农绝收等问题尤为突出。针对上述问题，本研究采用管永祥等提出的“轮、控、改、替”技术模式进行设施蔬菜土壤改良探索，以期从根本上破解阻碍太仓市设施蔬菜高效绿色生产的难题。“轮”指轮作换茬，用地养地相结合的一种重要栽培技术措施，是解决次生盐渍化最重要、最根本的技术。“控”指控病控盐，降低土壤盐渍化水平和控制病虫害发生；“改”指生物改良，通过有益微生物和生物刺激素等新型物质的应用，生态活化土壤养分，重构土壤微生物菌群平衡及修复土壤团粒结构等。“替”指替代升级，包括蔬菜品种、肥料、土壤、植保、人工等个方面的替代升级。本研究通过种植蕹菜改茬轮作，吸附土壤中原有氮素，将无机氮素转化为有机氮素，从而降低土壤中氮素的残留量，改善土壤次生盐渍化状况，达到控制盐分的目的；施用微生物菌肥和稻糠菌基质肥，替代了部分化肥，改善土壤理化性质；最终形成了“轮、控、改、替”设施蔬菜防治土壤盐渍化技术模式。微生物菌肥和稻糠菌基质肥既能提高土壤值、增加土壤有机质和养分含量，又能降低土壤表层盐分含量，达到改良土壤的目的，这与前人研究结论相一致。王婧等通过大田试验，研究了微生物菌肥（菌剂）对盐渍土壤微生物、土壤含盐量及食葵产量的影响发现，微生物菌肥可降低土层盐分含量，同时可改善土壤微生态系统，促进土壤微生物繁殖，提高细菌和放线菌的数量，并提高细菌优势菌多样性，且极显著提高食葵产量。顾金凤研究发现，微生物菌肥中含有大量有益微生物和有机质，有机质在分解过程中产生有机酸，能够改善盐渍化土壤理化性质和提高微生物活性，增强土壤肥力，对改良盐渍化土壤起到积极作用。稻糠菌基质肥施用效果显著，可能与其改善土壤微生物环境、提升土壤有机质含量有关。刘杰等将生物稻糠作为土壤调理剂对冷浸田土壤进行改良试验发现，稻糠处理对土壤速效养分、土壤还原性物质及微生物活性改善效果明显，并认为稻糠的施用增加了土壤通透性，同时补充有机碳，不仅可消减土壤还原性物质毒害，还能增加微生物活性并培肥土壤。稻糠菌基质肥能够更好地发挥微生物菌对土壤有害物质的改良作用，达到培肥土壤、改善土壤性质的目的。另一方面，增施含功能型微生物的有机物料，在改善土壤理化性状的同时，能促进植株生长并实现增产作用，还能提高作物品质，大幅减少化肥投入，具有较好的经济、社会和生态效益。因此选用微生物菌肥与稻糠菌基质肥等作为土壤培肥改良基质，对设施土壤肥力提升、次生盐渍化防治以及作物增产增收有很大的开发潜力、研究空间和推广价值。选择合适的蔬菜品种进行轮作，通过作物吸盐、降盐等减少土壤含盐量，达到控盐的目的，最终降低土壤盐渍化水平。研究表明，湿润栽培水芹可使土壤值升高、值下降，有效地缓解了土壤酸化和盐分积累。在甘肃省靖远县盐渍化湿地种植茭白，可有效改良县域土地盐渍化状况，随着茭白种植年限的增加，盐渍化湿地土壤盐分离子含量均明显减少，其中以表层土壤（）盐分离子（和江苏农业科学 年第卷第期）含量减少最为明显。有研究表明，密植较疏植能更能有效地减少土壤盐分离子含量，主要由于密植增加了根系在土壤中的分布密度，增加了土壤孔隙度和导水性，进而促进了盐分向下淋溶。而蕹菜性喜高温多湿的环境，在长江沿岸及以南地区种植更为适宜，因其具有耐高温的特性，可保障当地市场的蔬菜正常供应；其生长周期长、需肥量大、耐盐吸肥能力强，通过根系吸咐土壤中原有氮素，将无机氮素转化为有机氮素，从而降低土壤中氮素的残留量，改善土壤次生盐渍化状况，选择在次生盐渍化较严重的土壤上种植具有耐盐、降盐、省肥效果。冯均科等研究表明，淹水栽培蕹菜后土壤耕作层的水溶性盐总量从下降到，降低，说明淹水栽培能较好地缓解耕作层土壤的盐渍化。本研究中蕹菜可以缓解土壤盐渍化的结果与之相一致。研究表明，蕹菜在生长过程中只要保持土壤充分湿润，其栽培操作相对容易、生产成本较低，在水利资源较的差地块也可以有较好的表现。另一方面在高温条件下蕹菜可以正常生长，避免了高温季设施蔬菜空茬或绝收的问题。 结论（）施用稻糠菌基质肥和微生物菌肥对土壤理化性状产生明显影响。处理土壤值提高，增加，增幅达。与相比，、处理孔隙度分别增加、，容重分别下降、。处理硅铁率、硅铝率及硅铁铝率分别提高、，处理分别提高、，而处理对土壤硅铁率、硅铝率及硅铁铝率几乎没有影响。（）施用稻糠菌基质肥和微生物菌肥可以有效供给蕹菜生长所需的氮、磷、钾养分。第次刈割时，与相比，处理全氮含量增幅高达；、处理有效磷含量增幅分别高达、；速效钾含量增幅分别高达、。、处理有机质含量在第次、第次刈割时分别增加、和、；处理有机质含量平均减少、。（）稻糠菌基质肥和微生物菌肥对土壤次生盐渍化均有明显的缓解作用，但稻糠菌基质肥缓解效果更佳。与相比，和处理硝酸盐含量显著下降，下降幅度分别高达、。（）施用稻糠菌基质肥和微生物菌肥均能提高蕹菜产量，、处理与处理相比，总收益增幅分别为、，明显增加了种植户的收入。参考文献：余海英，李廷轩，周健民设施土壤次生盐渍化及其对土壤性质的影响土壤，（）：王金龙，阮维斌种填闲作物对天津黄瓜温室土壤次生盐渍化改良作用的初步研究农业环境科学学报，（）： 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涛（），男，福建福州人，硕士，研究实习员，研究方向为设施农业。：。通信作者：陈永快，硕士，助理研究员，主要从事设施农业、循环农业方面的研究。：。黄瓜（），又名胡瓜、青瓜等，为葫芦科植物，广泛分布于我国，是我国设施栽培的主要蔬菜种类之一。黄瓜原产于温带和热带地区，性喜温，不耐寒冷和高温，生长适温为，超过会导致伤害。在夏秋季节，尤其在我国南方利用日光温室和塑料大棚进行栽培时，午后室内温度常常高于，容易造成植株生理代谢失调、光合作用下降、生长发育不良，从而使黄瓜的产量和品质受到显著影响。因此，提高黄瓜的耐热性对于设施栽培具有重要的意义。壳聚糖是一种通过甲壳素脱乙酰化得到的聚葡萄糖胺。甲壳素在自然界中含量丰富，是地球上除了纤维素外的第二大可再生资源，是一种非常经济的化学物质，被认为是一种很有前景的非生物胁迫抗性诱导剂。研究发现，外源壳聚糖处理可以提高盐胁迫下黄瓜、豇豆的超氧化物歧化酶（）和过氧化物酶（）活性，并可显著减轻盐害症状。曲丹阳等研究发现，壳聚糖可以促进镉胁迫下玉米幼苗的根系生长和叶片光合作用，增加根系抗氧化酶活性和提高内源激素水平，还可以调控镉胁迫下玉米幼苗叶片中的抗坏血酸谷胱甘肽（）循环。朱云林等研究发现，在水稻苗期喷洒壳聚糖可以提高水稻幼苗的抗寒性，减少或避免低温对水稻幼苗的伤害。王聪等研究表明，外源壳聚糖可减缓胁迫下菜用大豆干质量的下降，显著降低叶绿体含量，显著提高抗氧化酶活性，促进菜用大豆叶绿体内的循环。此外，壳聚糖还可作为作物的生长调节剂，促进大豆、玉米、小麦等作物种子的萌发、幼苗的生长发育，从而提高农作物的产量。目前，壳聚糖诱导植物抵抗低温、干旱、重金属、盐害等非生物胁迫的研究已有大量报道，而对高温胁迫的抗性研究较少。本试验以夏之光黄瓜为材料，在高温条件下研究壳聚糖对黄瓜幼苗生长、生理代谢的影响，探讨外源壳聚糖对黄瓜抵抗高温逆境的生理作用，以期为壳聚糖在设施栽培中的应用提供理论依据。 材料与方法 试验地点本试验在福建省农业科学院玻璃温室及生理生化实验室内进行。 试验方法试验时间为年月日。试验黄瓜品种为夏江苏农业科学 年第卷第期