充分濕潤和淹水栽培后設施土壤鹽分變化差異分析

張 娜，潘瑞瑞，周增輝,3，劉 野，江解增*，田秋芳，石如瓊

(1.揚州大學 水生蔬菜研究室，江蘇 揚州 225009；2.浙江仙璟梅林果業有限公司，浙江 舟山 316100；3.浙江省舟山市定海區人民政府雙橋街道辦事處，浙江 舟山 316100)

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充分濕潤和淹水栽培后設施土壤鹽分變化差異分析

張 娜1,2，潘瑞瑞1，周增輝1,3，劉 野1，江解增1*，田秋芳1，石如瓊1

(1.揚州大學 水生蔬菜研究室，江蘇 揚州 225009；2.浙江仙璟梅林果業有限公司，浙江 舟山 316100；3.浙江省舟山市定海區人民政府雙橋街道辦事處，浙江 舟山 316100)

摘要：比較了不同水作方式的水旱輪作對設施土壤鹽分影響的差異，在相鄰2個大棚中分別設置表土充分濕潤和淹水栽培蕹菜，以10 cm為單位分4層分別取土，測定了水作前、水作2個月、改旱作2個月后0～40 cm各土層的土壤EC值和主要鹽分離子含量變化。結果表明：土壤EC值經充分濕潤和淹水栽培水作2個月處理后均下降，并在改旱作后出現不同程度的回升，但仍都低于各水作處理前相應土層的鹽分含量。水作處理后NO3-和SO42-的下滲效果明顯，且SO42-的降幅較大；充分濕潤處理土壤NO3-的降幅較淹水栽培處理小，而改旱作2個月回升幅度比淹水栽培處理大；充分濕潤處理根系吸收層K+含量降幅小于淹水栽培的。由此可知，表土充分濕潤和淹水栽培2個月再常規旱作2個月后，耕作層鹽分濃度均仍低于水作前，淹水栽培總體效果優于充分濕潤栽培，但充分濕潤栽培對K+和NO3-有較好的滯留作用。

關鍵詞：充分濕潤栽培；淹水栽培；土壤鹽分

隨著我國農業產業結構的調整，設施栽培面積不斷擴大，設施鹽漬化問題日益嚴重[1]，設施蔬菜連作后土壤鹽分含量上升，pH降低，且隨種植年限延長，鹽分表聚速度越快[2]。設施鹽漬化問題已嚴重制約了我國設施園藝產業的可持續發展。目前已有很多學者致力于設施鹽漬化的發生機理與防治措施方面的研究。有研究認為水旱輪作具有降低鹽分、調養地力、改良土壤、防除病蟲草害等作用，并可提高作物品質和經濟效益，是促進園藝產業可持續發展的一個重要技術[3-5]。江解增等[6]結合水生蔬菜栽培特性提出了設施蔬菜水旱輪作生態栽培新模式對土壤鹽分進行治理。袁建樹等[7]調查發現設施水旱輪作可明顯降低0～20 cm土層土壤鹽分含量，緩解土壤酸化，對設施土壤鹽漬的治理具有明顯效果。前期試驗發現充分濕潤栽培濕栽水芹和淹水栽培豆瓣菜都能降低土壤總鹽分，且兩者效果相當[3]。但一茬水作以后繼續種植常規旱生蔬菜土壤鹽分的提升情況尚無報道，且因前期調查不同水作方式種植不同種類的水生蔬菜，對土壤養分的吸收存在差異，因此，本試驗統一種植既能水栽，也能常規旱栽和表土充分濕潤栽培的蕹菜，在比較充分濕潤與淹水栽培降低土壤鹽分效果差異的基礎上，進一步比較接茬旱作后土壤鹽分回升的差異，期望為進一步設施蔬菜水旱輪作生態新模式的開發提供參考。

1材料與方法

1.1試驗設計

試驗于2012年5～10月下旬在揚州大學水生蔬菜試驗田相鄰的2個大棚中進行。大棚規格寬6 m、長35 m，架棚3年。2個大棚的土壤基本一致，均為多年水生蔬菜試驗田。之前2年每年秋季至翌年春季種植濕栽水芹、空茬期旱作種植小青菜，施肥以腐熟雞糞等有機肥為主、化肥為輔。由于難以找到典型的鹽漬化設施，既能同時實施淹水和濕潤栽培，又能開展隨機區組設計并多次重復，因此，本試驗首先在學校試驗田的設施內開展試驗。

于2012年5月20日移栽蕹菜(泰國柳葉)期間，其中一個大棚充分濕潤種植蕹菜要求畦溝經常有水、畦面充分濕潤；另一相鄰大棚淹水種植蕹菜要求畦面保持3～5 cm水層。2個處理均于7月20日同時改為常規旱作栽培，且按常規管理；并分別于移栽前(5月20日)、水作2個月(7月20日)、改旱2個月(9月20日)進行田間土壤分層取樣。

1.2土壤取樣

根據蔬菜作物的主要吸收根在土層中的分布情況，以每10 cm為單位進行分層取樣，即0～10 cm表土層、10～20 cm和20～30 cm主要吸收層、30～40 cm深層土壤。土樣采集按照“S”形線路用土壤取樣器在畦面上各取5個土樣，所取土樣分層均勻混合。部分新鮮土樣保存于4 ℃冰箱中，剩余土樣自然風干后，過篩待測。

1.3測定方法

土壤水溶性鹽總量測定采用電導法(水∶土=5∶1)，SO42-含量測定采用硫酸鋇比濁法，Cl-含量測定采用硝酸銀滴定法，HCO3-和CO32-含量測定采用雙指示劑中和滴定法，Ca2+和Mg2+含量測定采用原子分光光度法，Na+和K+含量測定采用火焰光度法，以上指標測定均參照《土壤農化分析》中的方法[8]；NO3-含量(鮮樣)測定采用紫外分光光度法[9]。

1.4數據處理

所有數據采用Excel 2007和SPASS 16.0分析軟件進行處理分析。

2結果與分析

2.12種水旱輪作對土壤EC值的影響

由表1可知，充分濕潤2個月處理的0～30 cm土層EC值均大幅下降，降幅均在40%左右，30～40 cm土層則小幅上升，可能與鹽分下滲積累有關。改旱作2個月處理的0～30 cm土層EC值均有不同程度的回升，但仍低于處理前的相應值，尤其是0～10 cm土層回升幅度較小，而30～40 cm土層EC值有小幅下降。可見充分濕潤栽培處理能降低表層(0～10 cm)和主要根系吸收層(10～30 cm)土壤可溶性鹽分。

淹水2個月處理的各土層EC值變化與充分濕潤處理0～30 cm各土層相似，30～40 cm土層變化與充分濕潤處理相應土層相反，這可能與2種水作處理土壤表面水層壓力不同有關。改旱作2個月處理的各土層均出現鹽分回升現象，回升幅度相對充分濕潤改旱作2個月處理小，這可能與土壤表面水壓及土壤水分蒸發、鹽分隨水分上移有關。0～20 cm土層鹽分回升幅度較20～40 cm土層大，這可能與土表溫度較深層高、水分蒸發快使鹽分向土表積聚有關。

表12種水作前后及改旱作后土壤EC值的變化

μS/cm

2.22種水旱輪作對土壤主要陰離子含量的影響

由表2可知，充分濕潤2個月處理的0～10 cm和10～20 cm土層NO3-含量有所下降，20～30 cm和30～40 cm土層NO3-含量反而上升，可能與NO3-隨水下移有關。改旱作2個月處理的0～20 cm土層NO3-含量有所回升，10～20 cm土層NO3-含量較充分濕潤2個月處理的高；20～40 cm土層NO3-含量繼續上升。說明改旱作后植物吸收利用較多的NO3-養分還可回升供旱作植物再利用。

充分濕潤2個月處理的各土層SO42-和Cl-降幅較大，均在30%以上。改旱作2個月處理的SO42-含量在0～20 cm土層回升不明顯，20～40 cm土層回升幅度較大；各土層Cl-回升幅度均較大，0～10 cm土層Cl-回升后甚至比充分濕潤2個月處理前高。充分濕潤2個月處理的0～30 cm土層HCO3-含量下降，30～40 cm土層升幅明顯，達76.31%；改旱作2個月處理的各土層HCO3-含量不回升反而繼續下降，降幅均較大，但30～40 cm土層HCO3-含量仍較充分濕潤2個月處理前高，可能與土壤pH值變化及作物對HCO3-的吸收較少導致HCO3-下移積累有關。

淹水2個月處理的各土層NO3-含量均有所下降，其中0～30 cm土層NO3-降幅較大，降幅在34.27%～43.47%之間，30～40 cm土層降幅較小；改旱作2個月處理的0～40 cm各土層NO3-有所回升，0～10 cm回升幅度達30.26%，10～30 cm各土層回升幅度較小均在10%左右。說明淹水栽培對NO3-下滲作用較明顯。淹水2個月及其改旱作2個月處理的各土層SO42-和Cl-含量的變化與充分濕潤2個月處理及其改旱作2個月后的變化趨勢一致，變化幅度相差不大。淹水2個月處理的各土層HCO3-含量均有不同程度上升，改旱作2個月處理的0～30 cm各土層HCO3-含量均下降，30～40 cm土層比淹水2個月處理前高。可見淹水栽培處理對HCO3-的下滲效果不如充分濕潤栽培處理。

表22種水作前后及改旱作后土壤主要陰離子含量的變化

mg/kg

2.32種水旱輪作對土壤主要陽離子含量的影響

由表3可知，充分濕潤2個月處理的0～20 cm土層K+含量小幅下降，20～40 cm土層K+含量明顯上升；改旱作2個月處理的0～20 cm土層K+含量有所回升，回升后K+含量分別為處理前的98.39%、99.40%；20～40 cm土層K+含量比充分濕潤2個月處理低，但仍比充分濕潤處理前高。充分濕潤2個月處理的0～40 cm各土層Ca2+、Na+和Mg2+含量均有所下降，降幅均在15.33%～46.60%之間。改旱作2個月處理基本上有所回升，但回升后各離子含量仍低于充分濕潤2個月處理前相應土層。說明充分濕潤栽培處理可以降低土壤Ca2+、Na+、Mg2+含量，對作物吸收較多的K+具有保留作用。

除改旱作2個月處理的30～40 cm土層K+含量有所上升外，淹水2個月處理的各土層K+、Ca2+、Na+和Mg2+變化趨勢均是淹水2個月處理下降，改旱作2個月處理又回升，但回升后各離子含量仍低于淹水2個月處理前相應土層。淹水2個月處理及其改旱作2個月處理的0～40 cm各土層的K+、Ca2+降幅基本比充分濕潤2個月處理及其改旱作2個月處理高。Na+含量變化與充分濕潤2個月處理及其改旱作2個月處理相差不大。淹水2個月處理的各土層Mg2+降幅均較充分濕潤2個月處理相應土層的小，改旱作2個月后Mg2+回升幅度與充分濕潤2個月處理相差不大。說明淹水處理可以降低土壤陽離子含量，且對K+、Ca2+的降鹽效果較好，對Mg2+的降鹽效果不如充分濕潤處理，對Na+的降壓效果與充分濕潤栽培相當。

表32種水作前后及改旱作后土壤主要陽離子含量變化

mg/kg

3結論與討論

本試驗發現充分濕潤處理的0～30 cm土層和淹水處理的0～40 cm土層土壤EC值均出現明顯下降，且降幅相差不大，改旱作2個月后有一定程度回升，但仍低于水作前相應土層的EC值。淹水栽培處理結果與潘瑞瑞等[10]的相似。充分濕潤改旱作2個月處理的0～10 cm土層返鹽幅度與淹水改旱作處理的相似，10～30 cm土層返鹽幅度較淹水改旱處理的小，可能與土壤水分蒸發及鹽隨水移動有關。

2種水作處理對0～40 cm各土層的SO42-、Cl-、Ca2+、Na+和Mg2+變化趨勢均是水作處理下降，其中淹水栽培降鹽效果較好，改旱作2個月回升，但回升后各離子含量仍低于各水作處理前相應土層的含量，這與周增輝等[11]對淹水種植水蕹菜斷水降漬后旱作菊花的調查結果一致。充分濕潤處理的HCO3-含量在0～30 cm土層均下降，30～40 cm土層上升；淹水處理的0～40 cm土層HCO3-含量均有所上升，利于提高土壤的pH值[11-12]。2種水作改旱作2個月處理的HCO3-含量在0～10 cm有小幅增加，其他土層均下降。

充分濕潤處理的0～20 cm NO3-和K+含量均有所下降，在20～40 cm土層出現滯留現象；淹水處理的0～40 cm各土層NO3-、K+含量均下降，其中0～30 cm土層的降幅明顯。充分濕潤改旱作2個月后回升較淹水改旱作明顯。說明淹水栽培處理NO3-、K+的下滲效果較好，充分濕潤栽培處理的NO3-、K+具有保留作用，改旱作后容易回升且被重新利用，從而避免養分隨水分過度流失。充分濕潤栽培處理時NO3-、K+在土壤養分離子含量正常的情況下有滯留作用，但若養分離子含量過高[13]，可能會有不同表現，有待進一步試驗探討。

綜上所述，淹水栽培總體降鹽效果較充分濕潤栽培好，但充分濕潤栽培不僅能有效降低無效離子含量，又能對植物吸收較多的養分離子NO3-和K+有滯留效應[3]，改旱作后鹽分含量雖有一定回升，但回升后仍較水作前低。因此，有望在地下水位較低、水資源較匱乏、灌溉條件差等地區進行充分濕潤栽培與常規旱作輪作來解決設施鹽漬化問題或改善設施土壤性質。

要在同一個設施土壤鹽漬化區域同時開展充分濕潤栽培和淹水栽培，且設置重復，難度較大，本試驗首先在學校內尚未鹽漬化的設施中開展調查性比較試驗，沒有設置重復；又因2種水作時統一種植蕹菜、接茬旱作時則統一種植小青菜，試驗過程中處理間蕹菜及小青菜的長勢及產量幾乎無差異，因此沒有測定各處理蕹菜及小青菜的產量及養分含量等差異。因此，應在后續研究中，選擇不同鹽漬化程度、不同保水能力土壤的設施開展相關試驗并應設置重復，同時，應增加養分離子的植物吸收和向下滲漏的測定，以保證試驗的完整性及其對設施蔬菜生產的實際指導作用。

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(責任編輯：曾小軍)

Difference Analysis of Soil Salinity after Full Wettish and Waterlogging Cultivation in Greenhouse

ZHANG Na1,2, PAN Rui-rui1, ZHOU Zeng-hui1,3, LIU Ye1,JIANG Jie-zeng1*, TIAN Qiu-fang1, SHI Ru-qiong1

(1. Lab of Aquatic Vegetables, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2. Zhejiang Provincial Xianjing Meilin Fruit Industrial Limited Company, Zhoushan 316100, China; 3. Office of Shuangqiao Street, People’s Government of Dinghai District, Zhoushan City, Zhejiang Province, Zhoushan 316100, China)

Abstract：The experiment was conducted to compare the effect of full wettish and waterlogging cultivation on soil salinity, full wettish and water logging with ipomoea(IpamoeaaquaticForstk)planted in 2 facilities next to each other, sampled 4 layers of soil with 10 cm as a unit, soil EC values and the main saltions content in 0～40 cm soil layers were determined before water-submerging-cultivation, 2 months later and changed as upland cultivation for 2 months. The results showed that soil EC values of full wettish and water logging cultivation decreased after water-submerging treatment for 2 months, and there were different degrees of recovery after changed as upland cultivation, but still lower than that of corresponding soil layers. The infiltration effect of NO3-and SO42-of two water-submerging-cultivation treatments was obvious, and the decline degree of SO42-content was larger than NO3-content in the corresponding soil. The decline degree of NO3-content of full wettish cultivation treatment was smaller compared with water logging cultivated treatment, but the recovery was more significant than that of water logging cultivation changed as upland cultivation for 2 months. The decline degree of K+ content in main root absorption layer of full wettish treatment was smaller than water logging cultivation. Therefore, it was considered tillage layer of salt concentration were still lower after full wettish and water logging cultivation 2 months and then conventional upland crop 2 months later than before water-submerging cultivation, the overall effect of water logging cultivation was better than full wettish cultivation, but wettish cultivation had a good retention effect on K+and NO3-.

Key words：Full wettish cultivation; Water logging cultivation; Soil salinity

收稿日期：2015-12-15

基金項目：江蘇省農業三新工程項目[SXGC(2014)314]；國家科技支撐計劃項目(2012BAD27B02)。

作者簡介：張娜(1989─)，女，碩士研究生，主要從事蔬菜栽培生理研究。*通訊作者：江解增。

中圖分類號：S156.4

文獻標志碼：A

文章編號：1001-8581(2016)06-0055-05