淹水栽培與土表充分濕潤對(duì)蕹菜產(chǎn)量品質(zhì)和土壤的影響

劉 野，張 昊，江解增，張永仙，錢佳宇

(揚(yáng)州大學(xué) 水生蔬菜研究室，江蘇 揚(yáng)州 225009)

夏季大棚內(nèi)溫度可達(dá)40 ℃以上，導(dǎo)致許多蔬菜無法在棚內(nèi)正常生長[1]，部分農(nóng)民就將棚空閑[2]。余海英等[3]認(rèn)為棚內(nèi)高溫高蒸發(fā)的環(huán)境驅(qū)使水分往表層運(yùn)動(dòng)，底層土壤鹽分伴隨著水分上升至上層土壤且設(shè)施菜地在栽培過程中，農(nóng)民超量使用化肥，隨著種植年限的不斷增加，養(yǎng)分不斷積聚于表層土壤，最終造成了設(shè)施土壤鹽漬化，輕則抑制當(dāng)季蔬菜產(chǎn)量，重則導(dǎo)致蔬菜無法生長[4]。劉野等[5]研究發(fā)現(xiàn)淹水栽培與土表充分濕潤對(duì)土壤鹽漬化均有延緩作用。因此，本試驗(yàn)采用耐高溫的蕹菜(IpomoeaaquaticaForsk.)作為試驗(yàn)材料。蕹菜為速生性蔬菜，在淹水、土表充分濕潤和旱栽條件下均能生長[6]。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部最新發(fā)布的《農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展技術(shù)導(dǎo)則(2018～2030年)》中提出：重點(diǎn)研發(fā)“鹽漬化及酸化瘠薄土壤治理與地力提升技術(shù)、土壤連作障礙綜合治理及修復(fù)技術(shù)等”。本試驗(yàn)在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上，比較了淹水栽培、土表充分濕潤及常規(guī)旱栽蕹菜后土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)移情況，以期為水(濕)旱輪作緩解設(shè)施土壤鹽漬化提供理論支持。

1 材料方法

試驗(yàn)于2014年3～9月在揚(yáng)州大學(xué)水生蔬菜田大棚用劉野[5]試驗(yàn)的封底塑料栽培桶(橫截面積=34 cm×22.5 cm)進(jìn)行。供試蕹菜品種為泰國柳葉蕹菜，2014年3月條播蕹菜育苗，待長至10 cm左右，于4月28日按750 kg/hm2施45%三元復(fù)合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)作基肥，選取長勢一致的蕹菜，按2行4列移栽8株至栽培桶。設(shè)置淹水栽培(始終保持3 cm水層)、土表充分濕潤(土壤表面濕潤不發(fā)白)和常規(guī)旱栽3種不同栽培方式，以不種蕹菜為空茬對(duì)照。不同栽培方式每個(gè)處理重復(fù)6次。分別于5月28日、6月21日、7月17日、8月9日、9月5日采收5次，每次采收后按225 kg/hm2追施尿素1次。每次采收時(shí)統(tǒng)一測量株高和莖粗，株高為離地3 cm處到頂芽的距離，用直尺測定，莖粗為離地3 cm處的莖粗，用電子游標(biāo)卡尺測定，每個(gè)桶隨機(jī)測3株。割除地上3 cm以上部分，清除枯黃葉片分裝按桶計(jì)產(chǎn)。每桶隨機(jī)選取蕹菜植株按鮮樣指標(biāo)需求摘取葉片、紗布包樣，液氮處理15 min，于-40 ℃冰箱保存待測，剩余植株選取全株裝于紙袋，分別稱其鮮重，置烘箱內(nèi)105 ℃殺青30 min，然后75 ℃烘至恒重，并稱其干重，室內(nèi)保存待測。結(jié)束試驗(yàn)后，按張娜等[7]的方法分層取土用于分析相關(guān)土壤指標(biāo)。按劉野[5]的方法測定土壤硝態(tài)氮、速效磷、鉀含量，以及植株的氮、磷、鉀含量。

養(yǎng)分轉(zhuǎn)移總量/(kg/hm2)=∑[每次采收產(chǎn)量(kg/hm2)×當(dāng)次養(yǎng)分含量(mg/g)(N或P或K)/1000]

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培方式下蕹菜產(chǎn)量構(gòu)成和土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)移量的比較

由表1可以看出，在相同生長時(shí)間內(nèi)，淹水栽培處理的蕹菜平均株高、莖粗明顯高于常規(guī)旱栽，土表充分濕潤栽培處理雖低于淹水栽培，但也遠(yuǎn)高于常規(guī)旱栽。淹水栽培、土表充分濕潤較常規(guī)旱栽分別增產(chǎn)176.7%和102.8%，說明水作能明顯提高蕹菜產(chǎn)量。本試驗(yàn)共施入225 kg/hm245%三元復(fù)合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)作基肥，900 kg/hm2尿素作追肥，折合有效N-P-K總量為570 kg/hm2。淹水栽培、土表充分濕潤處理的蕹菜N-P-K總量分別轉(zhuǎn)移2745.75、4319.12 kg/hm2，均遠(yuǎn)高于常規(guī)旱栽，認(rèn)為淹水、濕潤栽培可以促進(jìn)蕹菜的生長和分蘗，從而使得當(dāng)季產(chǎn)量較高，進(jìn)而轉(zhuǎn)移較多的N、P、K。葉菜類蔬菜生長過程中對(duì)土壤養(yǎng)分吸收會(huì)因養(yǎng)分含量而調(diào)整，水栽能吸收較多的P、K。

表1 不同栽培方式下蕹菜產(chǎn)量構(gòu)成和養(yǎng)分轉(zhuǎn)移量的比較

2.2 不同栽培方式下土壤性質(zhì)的差異

2.2.1 不同栽培方式下土壤EC值的比較 由表2可知，在0～10 cm土層，各處理種植蔬菜后土壤EC值均有所下降，而空茬上升了244.94%，淹水和濕潤處理下降幅度明顯高于常規(guī)旱栽，說明種植蔬菜比空茬可以有效地降低表層土壤EC值，而水作處理的又進(jìn)一步降低，以淹水栽培處理效果最佳。由表1可知，淹水栽培、土表充分濕潤處理前土壤EC值低于常規(guī)旱栽，但處理后蕹菜吸收轉(zhuǎn)移養(yǎng)分含量顯著高于常規(guī)旱栽，說明即使土壤養(yǎng)分含量不高甚至較低情況下，淹水、濕潤栽培蕹菜仍能吸收轉(zhuǎn)移較多養(yǎng)分。除此之外，本試驗(yàn)在封閉環(huán)境中實(shí)施，淹水栽培土壤各層次均趨于下降，可能是因?yàn)檠退耘嗵幚淼氖卟水a(chǎn)量較高，吸收轉(zhuǎn)移較多養(yǎng)分。另一方面可能是因?yàn)檩^大的水壓使得養(yǎng)分向下滲漏至底部。濕潤栽培表層0～10 cm土層土壤EC值下降最多、10～20 cm土層下降較少、20～30 cm上升、30～40 cm上升較多，可能是表土充分濕潤維持了向下的水壓力導(dǎo)致了部分養(yǎng)分的下滲。常規(guī)旱栽各土層則表現(xiàn)為養(yǎng)分向根系主要分布層集中的趨向。高溫高蒸發(fā)的環(huán)境驅(qū)使水分往表層運(yùn)動(dòng)，而底層土壤鹽分伴隨著水分上升至上層土壤，空茬對(duì)照因未種植蔬菜，導(dǎo)致鹽分在表層累積。

表2 不同栽培方式下土壤EC值的比較 μS/cm

2.2.2 不同栽培方式下土壤速效養(yǎng)分含量的比較 由表3可知，淹水、濕潤栽培養(yǎng)分下降高于常規(guī)旱栽，且在各土層養(yǎng)分下降趨于平衡，而旱栽尤其是空茬對(duì)照的養(yǎng)分向表層聚集。在0～10 cm土層，淹水栽培、充分濕潤和常規(guī)旱栽處理種植蔬菜后土壤硝酸鹽含量下降，空茬對(duì)照上升180.05%。淹水栽培在10～40 cm土層上升不明顯，可能是淹水水壓較大，使得表層土壤硝酸鹽下滲到底層。充分濕潤處理在10～40 cm土層上升明顯，可能是因?yàn)槌浞譂駶櫵畨翰蛔阋允瓜跛猁}下滲到底層，從而積聚在中間土層。淹水栽培、充分濕潤、常規(guī)旱栽和空茬對(duì)照處理栽培處理土壤速效磷含量在耕作層分別上升26.33%、40.9%、16.42%和33.00%。種植蔬菜后各處理土壤速效鉀含量比試驗(yàn)前下降。淹水栽培處理在0～30 cm土層土壤速效鉀含量下降明顯，充分濕潤在0～20 cm土層呈現(xiàn)下降趨勢，常規(guī)旱栽下降不明顯，空茬對(duì)照速效鉀在表層大量聚集。

表3 不同栽培處理種植蕹菜對(duì)不同土層土壤速效養(yǎng)分的影響

3 小結(jié)與討論

淹水栽培和土表充分濕潤栽培蕹菜產(chǎn)量顯著高于常規(guī)旱栽。淹水栽培蕹菜吸收轉(zhuǎn)移N-P-K量最多，充分濕潤處理轉(zhuǎn)移量雖低于淹水栽培但仍極顯著優(yōu)于常規(guī)旱栽處理。土表充分濕潤和常規(guī)旱栽處理試驗(yàn)后耕作層土壤鹽分分別下降49.87%、44.58%和14.52%，空茬對(duì)照上升273.07%。各處理土壤硝態(tài)氮含量在0～10 cm土層分別下降12.10%、11.51%、22.90%，空茬對(duì)照上升180.05%。說明淹水栽培對(duì)增加設(shè)施蔬菜產(chǎn)量和降低設(shè)施土壤鹽分效果最好，土表充分濕潤次之。但當(dāng)水資源匱乏或土壤保水性較差時(shí)，淹水栽培不易實(shí)行，而濕潤易實(shí)行，可在全國范圍內(nèi)設(shè)施蔬菜基地應(yīng)用，因此認(rèn)為濕潤栽培是最佳選擇。

水體富營養(yǎng)化一直是國內(nèi)外環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中大量氮、磷等污染物進(jìn)入地表水體，是引起湖泊、水庫等水體富營養(yǎng)化的重要原因之一[8-10]。淹水栽培需要保持一定的水層，不適于在水資源匱乏地區(qū)施行且當(dāng)土壤保水性較差時(shí)，水分易滲漏[11]，不易在土壤表層蓄存。淹水條件下有助于磷的溶解[12-13]，同時(shí)淹水增加了磷的擴(kuò)散，使得地下水有一定量的磷累積[14]，地下水進(jìn)一步匯入河流、湖泊從而造成面源污染。據(jù)估計(jì)，全球范圍內(nèi)30%～50%的地表水已受到不同程度面源污染的影響[15]。土表充分濕潤需水較少，因此可以有效防止磷的外滲和流失而致的面源污染，而且養(yǎng)分下降較為緩慢，使得各土層養(yǎng)分含量趨于平衡，減少了養(yǎng)分的過度流失。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水栽葉菜能吸收轉(zhuǎn)移更多的氮、磷、鉀，尤其是磷、鉀，這與馬彥霞等[16]研究結(jié)果一致，因而土表充分濕潤配合種植蕹菜能有效地避免富余的磷鉀流入湖泊。

過量的施用速效化肥導(dǎo)致土壤中硝態(tài)氮大量積累，硝態(tài)氮累積是設(shè)施鹽漬化的主要特征[17]。在常規(guī)旱栽下，根據(jù)“鹽隨水動(dòng)”原理，土壤養(yǎng)分主要往土表聚集，而適當(dāng)減少土壤水分的流失就可以在一定程度上減緩?fù)寥利}分在表層表聚[18-19]。管永祥等[20]也提出了可以通過濕潤栽培水生作物來吸收富余養(yǎng)分避免土壤鹽分向土表積聚。在高溫季節(jié)，蕹菜在土表充分濕潤條件下生長快，產(chǎn)量高，吸收轉(zhuǎn)移養(yǎng)分量大，即使土壤養(yǎng)分含量不高甚至較低的情況下仍能轉(zhuǎn)移較多養(yǎng)分，因而可以有效地緩解設(shè)施土壤鹽漬化。