不同施肥方式對設施土壤次生鹽漬化及蕹菜生產的影響

張緒美 管永祥 沈文忠 曹亞茹 曾曉萍 馬金駿 胡青青

摘要：為緩解蔬菜大棚土壤次生鹽漬化，通過添加土壤改良劑（微生物菌肥和稻糠菌基質肥），并在土壤中選種蕹菜，探討土壤改良劑對次生鹽漬化土壤理化性質及蕹菜生長的影響。結果表明，施用稻糠菌基質肥處理與對照不施任何肥料和改良劑處理相比，土壤硝酸鹽含量降幅高達26.68%，土壤容重降幅可達21.01%，孔隙度可增加38.38%;土壤有機質、全氮、速效鉀、有效磷等的含量分別增加20.68%、43.56%、22.17%、21.60%，差異達顯著水平（P<0.05）。施用微生物菌肥和稻糠菌基質肥均能促進蕹菜植株生長，提升蕹菜產量與品質，施用稻糠菌基質肥處理收益增幅可達35.35%。由此可見，稻糠菌基質肥和微生物菌肥均能有效改良次生鹽漬化土壤，稻糠菌基質肥效果更佳，可在設施蔬菜生產中推廣應用。

關鍵詞：設施土壤;次生鹽漬化;土壤改良劑;蕹菜;微生物菌肥;稻糠菌基質肥

中圖分類號： S156.4+4 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2019）23-0137-05

設施栽培因復種指數(shù)高、長期使用化肥和相對封閉的環(huán)境使其缺乏自然淋洗等原因導致土壤次生鹽漬化，成為限制設施蔬菜發(fā)展的主要土壤障礙因子，阻礙了設施農業(yè)生產的可持續(xù)發(fā)展[1-2]。次生鹽漬化不僅直接危害作物的正常生長，還容易引發(fā)其他相關的生產問題[3-6]。

研究表明，水旱輪作可以使土壤中的鹽分隨水的下滲加上作物的吸收利用，可以達到洗鹽、壓鹽的效果。但受水資源及設施建設的限制，有些田塊進行長時間淹水難度較大[7]。微生物肥料中有機碳源含量豐富，增加有機碳源可以促進土壤生物多樣性的恢復，有助于抑制病原菌種群數(shù)量的增長。前人在通過添加有機物料改良土壤、優(yōu)化土壤微生物區(qū)系來克服次生鹽漬化方面做了大量有益的嘗試，但效果不盡一致[8-11]。探討不同農藝調控措施結合對設施栽培土壤控制鹽分、改良土壤、提高蔬菜產量和品質具有重要的實踐意義。

據(jù)統(tǒng)計，2015年江蘇省太倉市蔬菜播種面積為1.60萬hm2[12]，在太倉市社會經濟發(fā)展中起著十分重要的作用。近年來，土壤次生鹽漬化是限制大棚作物連作的主要障礙因子[13]。已有研究表明，太倉典型設施蔬菜地土壤全鹽含量平均值為 3.38 g/kg，已達輕度鹽化水平[14-15]，主要致鹽離子為NO-3[15]。

本研究在太倉市郊選擇設施栽培前茬為旱作且土壤鹽漬化較嚴重的田塊，在充分濕潤栽培條件下，對比分析施加常規(guī)化肥、微生物菌肥、稻糠菌基質肥對土壤理化性狀及對蕹菜生長的影響，并探索有效的農藝組合模式，以期達到既能改良土壤，又能充分利用資源，取得良好的經濟、社會和環(huán)境效益的目的，為評價土壤改良劑和水（濕）旱輪作處理對次生鹽漬化土壤改良效果及對植株養(yǎng)分的利用效果提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試大棚種植年限為8年，供試蕹菜品種為火箭牌竹葉蕹菜。供試土壤為水稻土，土種為潮灰土，土壤基礎化學指標：pH值為4.33，有機質含量為26.6 g/kg，總氮含量為 1.50 g/kg，硝態(tài)氮含量為46.4 mg/kg，全鹽含量為 5.04 g/kg。

1.2 試驗設計

試驗于2017年4月10日至9月27日在太倉市沙溪鎮(zhèn)塘橋現(xiàn)代農業(yè)園區(qū)進行。共設置4個處理：（1）不施任何肥料和改良劑（記作CK）;（2）常規(guī)化肥（記作CF），一次性基施2 250 kg/hm2復合肥（N ∶ P2O5 ∶ K2O=12 ∶ 5 ∶ 8）;（3）微生物菌肥（記作OF），一次性基施7 500 kg/hm2微生物菌肥（粉劑，有效活菌數(shù)≥2億/g，有機質含量≥55%，總養(yǎng)分含量≥5%，購百句容藍天碧水生物科技有限公司）;（4）稻糠菌基質肥（記作ROF），一次性基施16 500 kg/hm2稻糠菌基質肥（其中含粉碎后的米糠15 000 kg/hm2，有機物料腐熟劑 1 500 kg/hm2）。

各處理設置3個重復小區(qū)，小區(qū)面積為26 m2，共計12個試驗小區(qū)，四周種植保護行，隨機區(qū)組排列。蕹菜種植采用條播方式，播種量為300 kg/hm2，播種后灌水至土壤濕潤，覆膜保濕，種子萌芽出土后揭膜，苗高達36 cm時刈割，整個生產周期共計刈割7次，每次刈割后均不追肥，且整個生產周期不防治病蟲害。

1.3 測定內容與方法

1.3.1 土壤測定 采集0～20 cm層土壤，混合均勻風干后測定土壤各項指標。采用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質含量[16];凱氏定氮法測定全氮含量[16];鉬銻抗比色法測定速效磷含量[16];火焰光度計法測定速效鉀含量[16];酸度計測定土壤pH值（水土質量比為2 ∶ 1）[16];醋酸鈉-火焰光度法測定土壤陽離子交換量（CEC）[16];分光光度法測定土壤SiO2、Al2O3、Fe2O3等的含量[16];酚二磺酸法測定土壤硝酸鹽含量[16];環(huán)刀法測定土壤容重、土壤孔隙度[17]。

1.3.2 植株測定 蕹菜每次刈割時，各處理隨機抽取蕹菜樣本（樣本量≥60），用蒸餾水洗凈、擦干。紫外分光光度法測定植株硝酸鹽含量[18]，用常規(guī)直尺測量株高、根系長度，用天平稱量法測定株質量、根質量、生物量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2009進行數(shù)據(jù)整理與分析，利用SPSS-Statistics 17.0對數(shù)據(jù)進行顯著性分析，采用Duncans法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤性質的影響

2.1.1 對土壤理化性狀的影響 由表1可知，ROF處理可明顯提高土壤的pH值和CEC，隨著取樣時間的延長，pH值由原來的4.33增加到6.10，增加40.88%;而CEC增加 16.20 cmol/kg，增幅達264.71%。OF、ROF處理土壤容重降低，土壤孔隙度增加。與CK相比，2017年9月27日的OF、ROF處理孔隙度分別增加11.62%、38.38%;容重分別下降7.97%、21.01%。與CF相比，OF、ROF孔隙度分別增加 10.84%、37.41%;容重分別下降7.30%、20.44%?？梢?，ROF處理效果優(yōu)于OF和CF處理。

土壤硅鋁率是土壤中SiO2與Al2O3含量的比值，固態(tài)的礦物鋁在酸性條件下極易被活化而易于被植物吸收，土壤酸化能夠加速土壤中鋁的活化，使得土壤溶液中活性鋁明顯增加，鋁被認為是酸化土壤中引起農作物減產的重要原因之一[19]。而土壤中的SiO2含量是穩(wěn)定的，變化較小，因此可用硅鋁率的變化來反映酸性土壤結構的改變，硅鋁率越高，表明土壤中活性鋁含量越低，植物生長受影響越小;硅鋁率越低，表明土壤中活性鋁含量越高，植物生長受影響越大[20]。與CK相比，2017年9月27日的OF和ROF處理的土壤硅鐵率、硅鋁率及硅鐵鋁率均明顯增高;OF處理土壤中硅鐵率、硅鋁率及硅鐵鋁率分別提高20.44%、12.04%、15.22%;ROF處理的土壤硅鐵率、硅鋁率及硅鐵鋁率分別提高151.82%、97.08%、12935%，差異達顯著水平（P<0.05）。與CK相比，CF處理對土壤硅鐵率、硅鋁率及硅鐵鋁率沒有顯著影響（表1）。說明OF與ROF處理均能提高土壤的保肥作用，而ROF效果更優(yōu)。

2.1.2 對土壤養(yǎng)分及鹽分含量的影響 土壤有機質是評價土壤肥力的重要指標之一，也是影響土壤結構、土壤保水保肥、供肥性、養(yǎng)分有效性和土壤通氣性等理化性狀的關鍵因子[21]。由表2可知，與CK相比，OF和ROF處理土壤有機質含量在第1次、第7次刈割時分別增加12.78%、11.95%和20.30%、20.68%。而CF處理的有機質含量與CK相比明顯減少，在第1次、第7次刈割時分別減少3.08%、7.33%。與CK相比，CF、OF、ROF處理土壤全氮、有效磷、速效鉀等的含量均有不同程度的提高。在第1次和第7次刈割時，ROF處理的土壤全氮含量增幅最大，分別達38.05%、43.56%;CF、OF、ROF處理2次刈割的有效磷含量分別增加12.72%和14.50%、5.61% 和7.45%、20.8%和21.6%;速效鉀含量分別增加12.86%和14.78%、11.25%和11.53%、15.45%和22.17%。此外，與CK相比，各處理第1次和第7次刈割在不同程度上降低了土壤中硝酸鹽含量，CF、OF、ROF處理2次刈割的硝酸鹽含量分別降低2.49%和2.82%、7.48%和 23.43%、14.92% 和26.68%，ROF處理緩解土壤鹽漬化的效果最明顯。硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是氮肥在土壤中存在的2種主要無機氮形態(tài)，作物對它們均能吸收利用[22]。對比第1次刈割與第7次刈割結果可以看出，土壤中硝酸鹽氮含量明顯降低，說明蕹菜能夠通過根系吸咐土壤中原有氮素，將無機氮素轉化為有機氮素[23-24]，從而降低土壤中氮素的殘留量，達到減少土壤鹽分含量、緩解土壤次生鹽漬化的目的。

2.2 不同處理對蕹菜植株性狀的影響

2.2.1 對蕹菜生長的影響 由表3和表4可知，第1次刈割，CF、OF、ROF處理的蕹菜高度比CK分別增加0.56%、9.62%、7.91%，根系長度分別增加2.11%、17.05%、20.74%。第7次刈割時，CF和OF處理蕹菜的高度比CK分別增加 6.83%、31.64%，而ROF處理的植株高度略有降低;OF和ROF處理的根系長度比CK分別增加10.27%、0.17%，而CF處理的根系長度降低9.43%。表明CF、OF、ROF處理在一定程度上均可以促進蕹菜根系生長和植株長高，但結果不盡相同。第1次刈割時，與CK相比，CF、ROF處理單株質量分別降低 6.31%、4.85%，而OF處理單株質量增加11.41%。第7次刈割時，CF、OF、ROF處理的單株質量均明顯增加，增幅分別達 18.04%、139.05%、43.14%。OF處理的蕹菜單株質量第7次刈割增質量趨勢最明顯。第1次刈割時，與CK相比，CF處理單根質量增加10.00%，OF處理保持不變，ROF處理減少5.00%;第7次刈割時，CF、OF、ROF處理的單株質量均增加，增幅分別達6.25%、28.35%、15.58%。表明OF處理能促進蕹菜植株生長和根系增長，而ROF處理對蕹菜生長的影響有待進一步研究。

不同處理下蕹菜植株性狀相關性分析結果（表5至表8）表明，蕹菜地上生物量與植株高度、地下生物量關系密切。隨著地上生物量增加，植株高度、根系長度呈增加趨勢（CK處理第1次刈割除外）;相反，隨地下生物量降低，植株高度、根系長度呈下降趨勢（CK處理第1次刈割除外），說明根系對地上生物量有決定作用。

2.2.2 對蕹菜品質的影響 由表9可知，在第1次和第7次刈割時，CF處理蕹菜的硝酸鹽含量比CK分別增加 25.82%、73.34%;OF處理硝酸鹽含量比CK分別減少626、1 409 mg/kg，降幅分別達13.07%、46.78%;ROF處理硝酸鹽含量分別減少698、988 mg/kg，降幅分別達14.57%、32.80%。ROF處理的可溶性蛋白含量在第1次和第7次刈割均最高，與CK相比，分別增加26.32%、21.74%;OF處理的可溶性蛋白含量與CK相比分別減少5.26%、8.70%。可見，ROF處理可以降低硝酸鹽含量，增加可溶性蛋白含量，進而提升蕹菜品質?？赡芘c稻糠菌基質肥施入土壤后，改善了土壤性狀，促進土壤釋放出有效養(yǎng)分，進而促進植株對養(yǎng)分的吸收利用有關[25]。

2.2.3 不同處理對蕹菜產量和經濟效益的影響 與CK處理相比，CF、OF、ROF處理7次刈割均能提高蕹菜產量，CF、OF、ROF處理總產量分別比CK處理增加4.51%、35.06%、43.34%，OF、ROF處理經濟總收益與CF處理相比，增幅分別為22.64%、30.48%（表10），明顯增加了種植戶的收入。

3 討論

目前，太倉市蔬菜生產中化肥、農藥超量使用，耕作制度不科學，生產環(huán)境微生態(tài)遭到不同程度破壞，蔬菜連作障礙現(xiàn)象普遍發(fā)生，土壤次生鹽漬化及其導致的菜農絕收等問題尤為突出。針對上述問題，本研究采用管永祥等提出的“輪、控、改、替”技術模式[26]進行設施蔬菜土壤改良探索，以期從根本上破解阻礙太倉市設施蔬菜高效綠色生產的難題?！拜啞敝篙喿鲹Q茬，用地養(yǎng)地相結合的一種重要栽培技術措施，是解決次生鹽漬化最重要、最根本的技術?！翱亍敝缚夭】佧}，降低土壤鹽漬化水平和控制病蟲害發(fā)生;“改”指生物改良，通過有益微生物和生物刺激素等新型物質的應用，生態(tài)活化土壤養(yǎng)分，重構土壤微生物菌群平衡及修復土壤團粒結構等?！疤妗敝柑娲?，包括蔬菜品種、肥料、土壤、植保、人工等5個方面的替代升級[26]。本研究通過種植蕹菜改茬輪作，吸附土壤中原有氮素，將無機氮素轉化為有機氮素，從而降低土壤中氮素的殘留量，改善土壤次生鹽漬化狀況，達到控制鹽分的目的;施用微生物菌肥和稻糠菌基質肥，替代了部分化肥，改善土壤理化性質;最終形成了“輪、控、改、替”設施蔬菜防治土壤鹽漬化技術模式。

微生物菌肥和稻糠菌基質肥既能提高土壤pH值、增加土壤有機質和養(yǎng)分含量，又能降低土壤表層鹽分含量，達到改良土壤的目的，這與前人研究結論[27-29]相一致。王婧等通過大田試驗，研究了微生物菌肥（菌劑）對鹽漬土壤微生物、土壤含鹽量及食葵產量的影響發(fā)現(xiàn)，微生物菌肥可降低0～40 cm 土層鹽分含量，同時可改善土壤微生態(tài)系統(tǒng)，促進土壤微生物繁殖，提高細菌和放線菌的數(shù)量，并提高細菌優(yōu)勢菌多樣性，且極顯著提高食葵產量[30]。顧金鳳研究發(fā)現(xiàn)，微生物菌肥中含有大量有益微生物和有機質，有機質在分解過程中產生有機酸，能夠改善鹽漬化土壤理化性質和提高微生物活性，增強土壤肥力，對改良鹽漬化土壤起到積極作用[31]。

稻糠菌基質肥施用效果顯著，可能與其改善土壤微生物環(huán)境、提升土壤有機質含量有關[32]。劉杰等將生物稻糠作為土壤調理劑對冷浸田土壤進行改良試驗發(fā)現(xiàn)，稻糠處理對土壤速效養(yǎng)分、土壤還原性物質及微生物活性改善效果明顯，并認為稻糠的施用增加了土壤通透性，同時補充有機碳，不僅可消減土壤還原性物質毒害，還能增加微生物活性并培肥土壤[33]。稻糠菌基質肥能夠更好地發(fā)揮微生物菌對土壤有害物質的改良作用，達到培肥土壤、改善土壤性質的目的。另一方面，增施含功能型微生物的有機物料，在改善土壤理化性狀的同時，能促進植株生長并實現(xiàn)增產作用，還能提高作物品質，大幅減少化肥投入，具有較好的經濟、社會和生態(tài)效益。因此選用微生物菌肥與稻糠菌基質肥等作為土壤培肥改良基質，對設施土壤肥力提升、次生鹽漬化防治以及作物增產增收有很大的開發(fā)潛力、研究空間和推廣價值。

選擇合適的蔬菜品種進行輪作，通過作物吸鹽、降鹽等減少土壤含鹽量，達到控鹽的目的，最終降低土壤鹽漬化水平。研究表明，濕潤栽培水芹可使土壤pH值升高、EC值下降，有效地緩解了土壤酸化和鹽分積累[34]。在甘肅省靖遠縣鹽漬化濕地種植53.3 hm2茭白，可有效改良縣域土地鹽漬化狀況，隨著茭白種植年限的增加，鹽漬化濕地土壤鹽分離子含量均明顯減少，其中以表層土壤（0～10 cm）鹽分離子（Na+和Cl-）含量減少最為明顯[35]。有研究表明，密植較疏植能更能有效地減少土壤鹽分離子含量，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導水性，進而促進了鹽分向下淋溶[36]。而蕹菜性喜高溫多濕的環(huán)境，在長江沿岸及以南地區(qū)種植更為適宜，因其具有耐高溫的特性，可保障當?shù)厥袌龅氖卟苏９?其生長周期長、需肥量大、耐鹽吸肥能力強，通過根系吸咐土壤中原有氮素，將無機氮素轉化為有機氮素，從而降低土壤中氮素的殘留量，改善土壤次生鹽漬化狀況[37]，選擇在次生鹽漬化較嚴重的土壤上種植具有耐鹽、降鹽、省肥效果。馮均科等研究表明，淹水栽培蕹菜后土壤耕作層的水溶性鹽總量從2.1 mg/kg下降到0.4 mg/kg，降低80.9%，說明淹水栽培能較好地緩解耕作層土壤的鹽漬化[38]。本研究中蕹菜可以緩解土壤鹽漬化的結果與之相一致。研究表明，蕹菜在生長過程中只要保持土壤充分濕潤，其栽培操作相對容易、生產成本較低，在水利資源較的差地塊也可以有較好的表現(xiàn)。另一方面在高溫條件下蕹菜可以正常生長，避免了高溫季設施蔬菜空茬或絕收的問題[39]。

4 結論

（1）施用稻糠菌基質肥和微生物菌肥對土壤理化性狀產生明顯影響。ROF處理土壤pH值提高40.88%，CEC增加16.20 cmol/kg，增幅達264.71%。與CK相比，OF、ROF處理孔隙度分別增加11.62%、38.38%，容重分別下降7.97%、21.01%。OF處理硅鐵率、硅鋁率及硅鐵鋁率分別提高 20.44%、12.04%、15.22%，ROF處理分別提高151.82%、97.08%、129.35%，而CF處理對土壤硅鐵率、硅鋁率及硅鐵鋁率幾乎沒有影響。

（2）施用稻糠菌基質肥和微生物菌肥可以有效供給蕹菜生長所需的氮、磷、鉀養(yǎng)分。第7次刈割時，與CK相比，ROF處理全氮含量增幅高達43.56%;CF、OF、ROF處理有效磷含量增幅分別高達14.50%、7.45%、21.6%;速效鉀含量增幅分別高達14.78%、11.53%、22.17%。OF、ROF處理有機質含量在第1次、第7次刈割時分別增加17.78%、11.95%和20.30%、20.68%;CF處理有機質含量平均減少308%、7.33%。

（3）稻糠菌基質肥和微生物菌肥對土壤次生鹽漬化均有明顯的緩解作用，但稻糠菌基質肥緩解效果更佳。與CK相比，OF和ROF處理硝酸鹽含量顯著下降，下降幅度分別高達23.43%、26.68%。

（4）施用稻糠菌基質肥和微生物菌肥均能提高蕹菜產量，OF、ROF處理與CF處理相比，總收益增幅分別為 22.64%、30.48%，明顯增加了種植戶的收入。

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收稿日期：2018-09-04

基金項目：2017年江蘇省重點研發(fā)計劃（現(xiàn)代農業(yè)）（編號：BE2017380）。

作者簡介：張緒美（1977—），女，山東德州人，博士，高級農藝師，主要從事土壤改良與修復治理、新型肥料研究與推廣。E-mail：xmzhang09@126.com。

通信作者：管永祥，推廣研究員，主要從事生態(tài)農業(yè)、新型農業(yè)技術研究與推廣。E-mail：gyx5598@126.com。