淹水栽培與土表充分濕潤對蕹菜產量品質和土壤的影響

劉 野，張 昊，江解增，張永仙，錢佳宇

(揚州大學 水生蔬菜研究室，江蘇 揚州 225009)

夏季大棚內溫度可達40 ℃以上，導致許多蔬菜無法在棚內正常生長[1]，部分農民就將棚空閑[2]。余海英等[3]認為棚內高溫高蒸發(fā)的環(huán)境驅使水分往表層運動，底層土壤鹽分伴隨著水分上升至上層土壤且設施菜地在栽培過程中，農民超量使用化肥，隨著種植年限的不斷增加，養(yǎng)分不斷積聚于表層土壤，最終造成了設施土壤鹽漬化，輕則抑制當季蔬菜產量，重則導致蔬菜無法生長[4]。劉野等[5]研究發(fā)現(xiàn)淹水栽培與土表充分濕潤對土壤鹽漬化均有延緩作用。因此，本試驗采用耐高溫的蕹菜(IpomoeaaquaticaForsk.)作為試驗材料。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]。農業(yè)農村部最新發(fā)布的《農業(yè)綠色發(fā)展技術導則(2018～2030年)》中提出：重點研發(fā)“鹽漬化及酸化瘠薄土壤治理與地力提升技術、土壤連作障礙綜合治理及修復技術等”。本試驗在前期試驗基礎上，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)分轉移情況，以期為水(濕)旱輪作緩解設施土壤鹽漬化提供理論支持。

1 材料方法

試驗于2014年3～9月在揚州大學水生蔬菜田大棚用劉野[5]試驗的封底塑料栽培桶(橫截面積=34 cm×22.5 cm)進行。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照。不同栽培方式每個處理重復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，用電子游標卡尺測定，每個桶隨機測3株。割除地上3 cm以上部分，清除枯黃葉片分裝按桶計產。每桶隨機選取蕹菜植株按鮮樣指標需求摘取葉片、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105 ℃殺青30 min，然后75 ℃烘至恒重，并稱其干重，室內保存待測。結束試驗后，按張娜等[7]的方法分層取土用于分析相關土壤指標。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)分轉移總量/(kg/hm2)=∑[每次采收產量(kg/hm2)×當次養(yǎng)分含量(mg/g)(N或P或K)/1000]

2 結果與分析

2.1 不同栽培方式下蕹菜產量構成和土壤養(yǎng)分轉移量的比較

由表1可以看出，在相同生長時間內，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176.7%和102.8%，說明水作能明顯提高蕹菜產量。本試驗共施入225 kg/hm245%三元復合肥(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總量分別轉移2745.75、4319.12 kg/hm2，均遠高于常規(guī)旱栽，認為淹水、濕潤栽培可以促進蕹菜的生長和分蘗，從而使得當季產量較高，進而轉移較多的N、P、K。葉菜類蔬菜生長過程中對土壤養(yǎng)分吸收會因養(yǎng)分含量而調整，水栽能吸收較多的P、K。

表1 不同栽培方式下蕹菜產量構成和養(yǎng)分轉移量的比較

2.2 不同栽培方式下土壤性質的差異

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移較多養(yǎng)分。除此之外，本試驗在封閉環(huán)境中實施，淹水栽培土壤各層次均趨于下降，可能是因為淹水栽培處理的蔬菜產量較高，吸收轉移較多養(yǎng)分。另一方面可能是因為較大的水壓使得養(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)境驅使水分往表層運動，而底層土壤鹽分伴隨著水分上升至上層土壤，空茬對照因未種植蔬菜，導致鹽分在表層累積。

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，可能是因為充分濕潤水壓不足以使硝酸鹽下滲到底層，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，空茬對照速效鉀在表層大量聚集。

表3 不同栽培處理種植蕹菜對不同土層土壤速效養(yǎng)分的影響

3 小結與討論

淹水栽培和土表充分濕潤栽培蕹菜產量顯著高于常規(guī)旱栽。淹水栽培蕹菜吸收轉移N-P-K量最多，充分濕潤處理轉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)旱栽處理試驗后耕作層土壤鹽分分別下降49.87%、44.58%和14.52%，空茬對照上升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%，空茬對照上升180.05%。說明淹水栽培對增加設施蔬菜產量和降低設施土壤鹽分效果最好，土表充分濕潤次之。但當水資源匱乏或土壤保水性較差時，淹水栽培不易實行，而濕潤易實行，可在全國范圍內設施蔬菜基地應用，因此認為濕潤栽培是最佳選擇。

水體富營養(yǎng)化一直是國內外環(huán)境科學領域關注的熱點，農業(yè)生產活動中大量氮、磷等污染物進入地表水體，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)施行且當土壤保水性較差時，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]，同時淹水增加了磷的擴散，使得地下水有一定量的磷累積[14]，地下水進一步匯入河流、湖泊從而造成面源污染。據估計，全球范圍內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。本試驗發(fā)現(xiàn)水栽葉菜能吸收轉移更多的氮、磷、鉀，尤其是磷、鉀，這與馬彥霞等[16]研究結果一致，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致土壤中硝態(tài)氮大量積累，硝態(tài)氮累積是設施鹽漬化的主要特征[17]。在常規(guī)旱栽下，根據“鹽隨水動”原理，土壤養(yǎng)分主要往土表聚集，而適當減少土壤水分的流失就可以在一定程度上減緩土壤鹽分在表層表聚[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，產量高，吸收轉移養(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移較多養(yǎng)分，因而可以有效地緩解設施土壤鹽漬化。