土壤調理劑與有機肥減量對設施黏壤土有機蔬菜生長和鹽漬化改良的影響

趙懿 劉善江 趙靜 朱志剛 高媛 呂洋

摘要 在黏壤土背景下分析土壤調理劑與有機肥減量對設施黏壤土有機蔬菜生長和鹽漬化改良的影響，為改良土壤和提高產量提供依據。以黃瓜為供試材料，設置有機肥減量和有機肥減量情況下配施微生物菌劑、土壤改良劑的處理，分析有機肥減量和不同土壤調理劑及用量對土壤化學性質和黃瓜產量、品質的影響。結果表明，有機肥減量處理的黃瓜產量與常規施肥相比無顯著差異，同等用量下微生物菌劑處理與土壤改良劑處理黃瓜產量無顯著差異，隨著土壤改良劑用量的增加產量逐漸增加且達顯著水平。有機肥減量施肥并配施調理劑可顯著增加黃瓜的可溶性蛋白水平，但對黃瓜的硝態氮和還原性VC無顯著影響。減量施肥不能降低土壤全鹽水平，配施調理劑后全鹽含量顯著降低，微生物菌劑和土壤改良劑處理土壤全鹽含量無顯著差異。有機肥減量及配施土壤調理劑土壤養分無顯著差異。在土壤質地為黏壤土時，土壤調理劑的添加可改變表層土壤鹽分、增加蔬菜產量，但對土壤養分影響較小，需建立長期定位試驗進行基礎性研究。

關鍵詞 土壤調理劑；有機肥料；減量施肥；設施蔬菜；次生鹽漬化

中圖分類號 S156? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）13-0139-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.13.033

Effects of Soil Conditioner and Organic Fertilizer Reduction on Growth and Salinization? Improvement of Organic Vegetables in Greenhouse Clay Loam Soil

ZHAO Yi1，LIU Shan-jiang2，ZHAO Jing1 et? al

（1.Beijing Yanqing Agricultural Technology Integrated Service Center，Beijing? 102100；2.Institute of Plant Nutrition and Resources，Beijing Agricultural Forestry Academy，Beijing 100097）

Abstract The effects of soil conditioner and organic fertilizer on the growth and salinization improvement of organic vegetables in clay loam were analyzed under the background of clay loam， in order to provide basis for soil improvement and yield increase. Cucumber was used as tested materials， through applying microbial agents and soil amendments under organic fertilizer reduction and organic fertilizer reduction， effects of organic fertilizer reduction and different soil conditioners on soil chemical properties and cucumber yield and quality were studied. The test results showed that no significant difference in cucumber yield between organic fertilizer reduction treatment and conventional fertilization， there was no significant difference in cucumber yield between microbial agents and soil amendment under the same dosage. With the increase of soil amendment dosage， the yield gradually increased and reached a significant level. Organic fertilizer reduced fertilization combined with conditioner could significantly increase soluble protein level of cucumber， and there was no significant effect on nitrate nitrogen and reducing VC in cucumber. Reduced fertilization couldnt reduce soil total salt level， and there was significant decrease of total salt content after application of conditioner. There was no significant difference in soil total salt content between microbial agents and soil amendments. There was no significant difference in the effects of organic fertilizer reduction and soil conditioner application on soil nutrients. When the soil texture was clay loam， the addition of soil conditioner could change the surface soil salinity and increase vegetable yield， but the effect on soil nutrients was slow， so it was necessary to establish a long-term positioning test for basic research.

Key words Soil conditioner;Organic fertilizer;Reduced fertilization;Greenhouse vegetable;Secondary salinization

基金項目 現代農業產業技術體系北京市創新團隊（BAIC08-2022）。

作者簡介 趙懿（1980—），男，北京人，高級農藝師，碩士，從事土壤肥料試驗、示范和推廣工作。

通信作者，研究員，從事土壤質量監測與評價、土壤改良與施肥、有機廢棄物資源循環利用研究。

收稿日期 2022-11-03

設施蔬菜作為北京都市現代農業最有代表性的產業［1］，要保證設施蔬菜高產量、高品質的供應，有一個良好的土壤環境必不可少。近年來，北京市推廣有機肥替代化肥和廢棄物循環利用工作使設施蔬菜種植主體得到了大量的有機肥補貼，此時有機肥的施用量也超過了農業部門的推薦施肥量。劉衎等［2］調查發現北京市設施蔬菜養分超標率大于72%，設施蔬菜養分主要來源于有機肥基施，對日光溫室和塑料大棚養分投入總量的貢獻分別為 66%和52%。由于設施蔬菜施肥量過大，養分的投入超過了蔬菜生長所需要的量［3］，導致土壤的養分積累、次生鹽漬化和土壤酸化［4-5］，也導致土壤酶活性、微生物功能多樣性下降［6］，其中設施土壤次生鹽漬化在連續種植3或4年就會出現［7］，嚴重威脅設施蔬菜的可持續發展［8］，因此改良利用鹽漬土、提高有機蔬菜產量是一個重要且需要長期堅持的課題。

土壤鹽分可以通過多種方式影響植物生長［9］。鹽分對植物產生不利的影響包括滲透效應［10］、離子毒性［11］和養分失衡等［12］，也會導致光合作用速率下降、延遲開花和降低產量［13］，對蔬菜表觀的影響是葉片損傷和數量減少，生長速度較慢等。另外，連續種植也會導致設施菜地鹽分含量顯著升高［14］。在實際生產中，鹽脅迫和缺乏鹽脅迫之間沒有明顯的區別，從低鹽到高鹽是逐漸的連續過程［15］。鹽脅迫不僅取決于鹽脅迫的強度，還取決于鹽分基質的化學成分［15］，當鹽分過高時，土壤會出現聚集性，有機質不易被微生物分解［16-17］。在這種情況下，需要進行土壤改良來減少高鹽度對植物生長造成的傷害。

常見的土壤質地分類標準有美國制、國際制、卡慶斯基制等，美國制中黏粒＞20%為黏壤土，黏壤土又由于自身陽離子交換量大、比表面積大、通透性差的特點，進而影響作物根系生長發育以及對有效養分的吸收利用，通過灌溉淋洗鹽分總量和部分鹽基離子會由于黏土的特性而下降較慢或者氮磷進入地下水而導致面源污染的風險。

土壤調理劑包括微生物菌劑與土壤改良劑，兩者均是緩解與改良土壤鹽漬化的重要工具之一［18-19］，它可以降低土壤鹽漬化危害，提高植物對養分的吸收、減少肥料施用量，從而改善土壤環境［20］，提高設施菜地的產量。利用生物菌劑與土壤改良劑對溫室蔬菜土壤進行改良已經有大量的研究［21-22］，均能降低表層土壤鹽漬化水平，同時也能提高蔬菜產量。但目前在黏壤土背景下通過有機肥減量對設施有機蔬菜土壤鹽漬化改良研究較少，筆者根據北京市設施菜地施肥現狀，選取有機肥施用量較大園區的設施蔬菜棚作為研究對象，開展有機肥減施配合土壤調理劑對設施黏壤質土次生鹽漬化的改良試驗，探究黏壤土背景下設施土壤改良效果，為北京市有機基地設施蔬菜次生鹽漬化的改良提供一定的數據和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于北京市延慶區舊縣鎮現代農業產業園，試驗于2022年6—10月在園區19號溫室大棚進行，棚齡15年，該區域屬于溫帶大陸性季風氣候，平均海拔500 m左右，平均氣溫8 ℃。試驗地理化性狀：全氮4.47 g/kg，有機質63.30 g/kg，堿解氮403.00 mg/kg，有效銨態氮22.80 mg/kg，有效硝態氮152.00 mg/kg，有效磷444.00 mg/kg，全鹽3.92 mg/kg，pH 7.72，速效鉀1 308.00 mg/kg，土壤容重1.48 g/cm3。0～20 cm土層土壤質地結構：<0.002 mm 21.04%，0.002～0.050 mm 19.08%，0.050～2.000 mm 59.88%，土壤質地砂質黏壤土［23］，采用美國制方法判定。

1.2 試驗材料

供試黃瓜品種為京研冬美5號，種植密度為37 500株/hm2，于2022年4月13日播種，7月20日拉秧，實際采收時間約45 d。

供試土壤調理劑包括農業微生物菌劑與土壤改良劑兩類。生物菌劑由中農綠康（北京）生物技術有限公司提供；土壤改良劑由北京市農林科學院植物營養與資源環境研究所研發并提供；有機肥料由北京大地聚龍生物技術有限公司提供；有機肥料的養分：

有機質42%，總養分4.2%，水分11%，pH 7.6，機械雜質0%，種子發芽指數80%，糞大腸桿菌陰性，蛔蟲卵未檢出。

1.3 試驗設計

采用隨機區組設計，設置5個處理，每個處理3次重復。T1常規習慣處理（底施有機肥75 t/hm2）；T2減量施肥（有機肥37.5 t/hm2）；T3減量施肥+微生物菌劑（有機肥37.5 t/hm2+微生物菌劑375 kg/hm2）；T4減量施肥+土壤改良劑（有機肥37.5 g/hm2+土壤改良劑375 kg/hm2）；T5減量施肥+2倍土壤改良劑（有機肥37.5 t/hm2+土壤改良劑750 kg/hm2）。

試驗于2022年4月10日開始，有機肥料、微生物菌劑、土壤改良劑均作底肥，將有機肥、土壤改良劑、微生物菌劑摻混底施于溫室土壤，隨后翻耕、起壟、覆膜、播種。追肥由煙臺泓源生物肥料有限公司提供的“果蜜樂”肥料（N+K2O≥200 g/L，腐殖酸≥30 g/L），自播種后40 d開始，每10 d施肥一次，用量為150 kg/hm2，共計追肥5次。

1.4 測定項目與方法

黃瓜樣品采集：每小區設3個采樣點，每個采樣點設置3株黃瓜，定期取樣稱重測定產量；土壤樣品采集：收獲后采集表層（0～20 cm）土壤樣品，使用土鉆按照每個小區5個點，“S”型線路采集一個混合土樣。

土壤樣品測定：全氮采用半微量凱氏法；有機質采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法；有效銨態氮與有效硝態氮采用連續流動分析法；有效磷采用碳酸氫鈉溶液提取-鉬銻抗比色法；全鹽含量采用重量法；pH采用酸度計法。

1.5 數據分析

試驗數據采用 Excel 2007 對數據進行統計和作圖，用SPSS 19.0單因素方差分析中LSD對數據進行顯著性驗證。

2 結果與分析

2.1 有機肥減量及配施土壤調理劑對黃瓜產量的影響

由圖1可知，有機肥常規處理的黃瓜產量為33 560.5 kg/hm2，有機肥減量處理的產量最低，較對照降低8.7%，差異不顯著；添加土壤調理劑后，處理T3、T4和T5的黃瓜產量較對照均有所提高，分別提高13.3%、2.6%和23.2%，處理T3和處理T4、T5差異不顯著。產量最高的是處理T5，與處理T1、T2和T4均差異顯著。說明隨著土壤調理劑用量的增加，產量逐漸上升。

2.2 有機肥減量及配施土壤調理劑對黃瓜品質的影響

從表1可以看出，對照處理的可溶性總糖含量最高，隨著土壤調理劑的添加可溶性糖逐漸下降，與對照差異顯著。可溶性蛋白是重要的滲透調節物質和營養物質，他們的增加和積累能提高細胞的保水能力，對細胞的生命物質及生物膜起保護作用，是重要的品質指標。有機肥減施與對照的可溶性蛋白含量無顯著差異，配施土壤調理劑后的土壤可溶性蛋白含量均顯著提高，其可能原因是菌落的形成，分解了較多的有機質、平衡了養分［15］。還原型Vc和硝態氮含量各處理間均無顯著差異。

2.3 有機肥減量及配施土壤調理劑對土壤全鹽含量的影響

土壤全鹽含量是土壤鹽漬化的指標，依據溫室蔬菜產地環境質量評價標準HJ/T 333—2006，全鹽含量應小于2 g/kg。由圖2可知，有機肥減量處理與對照無顯著差異，配施菌劑與土壤改良劑后全鹽含量顯著下降，隨著用量的增加下降幅度越大，但仍處于基本限值以上。

2.4 有機肥減量及配施土壤調理劑對土壤養分的影響

設施蔬菜的土壤養分普遍積累嚴重，這與農民大水大肥的不正確種植有直接關系，在生產中大量有機肥的使用，造成了土壤營養的富集。由表2可知，各處理間全氮、有機質、堿解氮、氨態氮、硝態氮、有效磷、速效鉀均無顯著差異。可能原

因是該溫室大棚土壤的養分積累較高，黏質壤土又導致吸附的離子不容易被淋洗和吸收，因此僅憑1年的減量施肥并不能對土壤養分產生影響。說明在使用土壤調理劑條件下，土壤的保肥能力增強。

3 討論

3.1 有機肥減量對設施蔬菜土壤的改良效果

有機蔬菜的生產過程中不施用化肥，底肥只施有機肥，后期追肥施用有機可溶性肥料進行補充營養，由于有機蔬菜可使用的肥料較為單一，且常年大量施用，造成有機質等養分積累和鹽漬化的發生。該試驗通過有機肥減量的方法，調查對設施有機蔬菜土壤鹽漬化水平和土壤養分水平的影響，發現土壤鹽漬化水平和土壤養分與對照無顯著差異。可能的原因是北京北部地區獨特的地理環境，屬于冷涼地區，冬季溫度低，光照強度低，土壤溫度低，有機質礦化速度較慢，使植物吸收的養分慢，生長速度慢，僅1個生育期的有機肥減量試驗很難減掉因農民的習慣施肥讓棚內的土壤養分積累的效果。另外，由于黏壤土本身容重較大，有機質并不容易被微生物所分解［24］，當年施入田間的有機肥大部分并未被吸收而是作為肥料積累到土壤里。因此在有機肥施用過高的有機蔬菜基地可以通過減量施肥來減少種植投入。

3.2 土壤調理劑的添加對設施蔬菜土壤的改良效果

土壤調理劑中的微生物在土壤有機質的降解和分解、養分的礦化和土壤團聚體的穩定中起著核心作用［16］，鹽濃度的增加使微生物和農作物的可用水減少，當超過植物的耐受能力，導致植物組織的退化和死亡。接種微生物后能否在土壤中的存活取決土壤環境，并需要與本地微生物進行競爭，除非環境支持引入微生物的生長和存活，否則有益微生物的土壤接種不會產生顯著影響，從該試驗結果看處理T3、T4和T5中隨著土壤調理劑用量的增加土壤全鹽含量顯著降低，可能原因是外源微生物在黏壤土中更容易存活，增加了生物多樣性，提高了植株產量，增強了養分的吸收能力。同時土壤調理劑的處理中黃瓜的可溶性蛋白含量顯著增加，說明使用調理劑也有提高黃瓜品質的作用，并增加了黃瓜在鹽漬土中的抗逆性。通過土壤調理劑進行次生鹽漬化改良的研究較多［25-26］，能夠顯著降低鹽漬化的水平，該研究和前人研究結果基本一致。

3.3 設施蔬菜黏壤土土壤改良的建議

土壤質地是影響土壤持水性、微生物活動及農作物生長的重要因素之一，黏壤土具有黏粒較多，透氣性差，根系生長易受阻，容易造成土壤板結，從而影響作物的生長。在設施栽培條件下，土壤鹽分的波動也取決于灌溉水的用量和灌溉頻率，由于黏壤土的保水性較強和質地等特性，植物的根系和土壤較活躍的層次均在表層，深層次的土壤得不到土壤調理劑的改良，土壤鹽分也會向表層集中，導致微生物多樣性降低。另外農戶在灌溉過程中蔬菜定植水的灌溉量較大，黏壤土會讓大量水分集中到表層不能下滲，灌溉后通氣情況也會不良。該試驗土壤調理劑可以改變蔬菜產量和品質，但對土壤養分無顯著影響。因此，黏壤土的改良時應首先著眼于土壤結構的改良，來提高土壤養分的利用效率和土壤入滲能力［27］；其次對黏壤土進行改良時引入含有微生物的土壤調理劑也是較為普遍的方法，但應加大微生物菌劑的投入量；質地黏重的土壤改良不是短時間能完成的，需要設置定位試驗與長期施用土壤調理劑，為土壤改良與設施蔬菜的高產穩產、提質增效開展應用基礎研究。

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