不同品種玉米對(duì)蔬菜大棚土壤次生鹽漬化的改良效應(yīng)

雷菲 譚皓 肖彤斌 符傳良 劉國(guó)彪 張冬明 吳宇佳 張文

1. 海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與土壤研究所，海南?？? 571100;2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海南耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，海南海口? 571100;3. 海南省耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南?？? 571100;4. 海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，海南?？? 571100

摘? 要：為了解玉米對(duì)蔬菜大棚土壤次生鹽漬化的改良效應(yīng)，以‘鮮玉糯2號(hào)、‘泰系2號(hào)、‘泰系3號(hào)、‘伯洪5號(hào)和‘美蘭16號(hào)5種玉米為研究對(duì)象，對(duì)其養(yǎng)分積累情況、不同土層養(yǎng)分和次生鹽漬化的變化情況進(jìn)行研究。結(jié)果表明：（1）‘鮮玉糯2號(hào)的總生物量、吸氮量、吸磷量、吸鈣量和吸鎂量最高，分別為714.94、12.30、2.70、6.11、1.13 kg/667 m2;（2）與不種植任何填閑作物的對(duì)照相比，各品種玉米對(duì)土壤0～20 cm的堿解氮、速效磷、速效鉀、交換性鈣和交換性鎂含量均有一定的消減作用，其中‘鮮玉糯2號(hào)對(duì)堿解氮、速效磷、交換性鈣和交換性鎂含量消減能力最佳;（3）種植玉米使土壤0～20?cm的電導(dǎo)率下降15.18%～35.43%，其中‘鮮玉糯2號(hào)下降幅度最大。蔬菜大棚在休閑期種植玉米，能有效降低養(yǎng)分的積累，緩解土壤次生鹽漬化。

關(guān)鍵詞：蔬菜大棚;玉米;土壤次生鹽漬化

中圖分類號(hào)：S513????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： In order to understand the improvement effects of Zea mays on the secondary salinization of vegetable greenhouse soil， five cultivars of Z. mays （Xianyunuo 2， Taixi 2， Taixi 3， Bohong 5 and Meilan 16） were selected to study the nutrient accumulation of maize and the variation of soil nutrient， secondary salinization in different soil layers. The total biomass， nitrogen uptake， phosphorus uptake， calcium uptake and magnesium uptake of Xianyunuo 2 were the highest， which was 714.94， 12.30， 2.70， 6.11 and 1.13 kg/667 m2， respectively. Compared with no catch crop， maize palnting could reduce the content of soil available N， available P， available K， exchangeable calcium， exchangeable magnesium in the 0–20 cm soil layer， and the reduction of soil available N， available P， exchangeable calcium， exchangeable magnesium content of Xianyunuo 2 were bigger than those of the other cultivars. Soil EC of the 0–20 cm soil layer dropped by 15.18% to 35.43% after the five cultivars planted， and Xianyunuo 2 showed the largest decline. Therefore， in the interim period of vegetable greenhouse， planting maize could reduce soil nutrient accumulation and remit soil secondary salinization.

Keywords： vegetable greenhouse; Zea mays; secondary salinization

溫室大棚長(zhǎng)期處于缺少雨水淋洗和高集約化、高復(fù)種指數(shù)、高肥料施用量的生產(chǎn)狀態(tài)下，特殊的生態(tài)環(huán)境與不合理的水肥管理措施極易導(dǎo)致溫室大棚土壤次生鹽漬化[1]。次生鹽漬化使得土壤養(yǎng)分主要集中在表層，表層中可溶性鹽離子主要為鈣和硝酸根離子[2]。因此，次生鹽漬化的發(fā)生不僅會(huì)導(dǎo)致蔬菜中硝酸鹽含量增加，蔬菜品質(zhì)下降，且會(huì)引起地下水體污染及NO和N2O排放增加等問(wèn)題[3]。次生鹽漬化土壤的改良措施主要包括調(diào)控灌溉、施肥措施、種植填閑作物和耐鹽作物及利用土壤動(dòng)物和微生物進(jìn)行改良[4-5]。這些措施各具優(yōu)勢(shì)，但種植填閑作物因操作簡(jiǎn)單而適合大面積推廣。

填閑作物是在設(shè)施栽培休閑期，種植耐鹽且生長(zhǎng)快、吸肥能力強(qiáng)的植物來(lái)降低土壤耕層的鹽基離子含量[4]，主要包括種植玉米、蘇丹草、莧菜和大蔥等。梁浩等[6]研究發(fā)現(xiàn)，以甜玉米為填閑作物對(duì)在京郊設(shè)施地土壤硝態(tài)氮的淋洗有明顯的阻控作用。文方芳等[7]在北京房山地區(qū)種植夏季填閑作物籽粒莧、蘇丹草、甜高粱和甜玉米后，土壤的各鹽分離子大幅度減少，土壤電導(dǎo)率（EC）降低，其中甜玉米的脫鹽效果最佳。玉米作為C4作物，吸肥能力強(qiáng)，在種植結(jié)束后還可以收獲玉米，獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，具有較高的推廣價(jià)值。海南夏秋渡淡蔬菜生產(chǎn)基地有1萬(wàn)hm2，夏秋季高溫多雨，蔬菜生產(chǎn)難度大，大棚配套設(shè)施不齊全，可用于夏秋蔬菜生產(chǎn)的設(shè)施大棚僅為0.2萬(wàn)hm2左右[8-9]，適合在大棚的休閑期種植玉米作為填閑作物。但在通過(guò)種植玉米改良蔬菜大棚次生鹽漬化土壤方面的研究較少，對(duì)不同玉米品種改良蔬菜大棚次生鹽漬化土壤的能力仍有待研究。為此，本研究通過(guò)開(kāi)展種植不同品種玉米改良蔬菜大棚的次生鹽漬化效果的試驗(yàn)，研究在不施肥條件下，不同品種玉米的養(yǎng)分積累情況及不同土壤層次養(yǎng)分和鹽漬化的變化情況，以期為蔬菜大棚土壤次生鹽漬化改良提供依據(jù)。

表4? 不同品種玉米吸鈣量和吸鎂量

Tab. 4? Calcium and magnesium uptake of different maize cultivars

品種

Cultivar?? 吸鈣量Calcium uptake/[kg·（667 m）?2]? 吸鎂量Magnesium uptake/[kg·（667 m）?2]

籽粒

Grains???? 空穗

Empty ears???? 秸稈

Straw????? 合計(jì)

Total?????? 籽粒

Grains???? 空穗

Empty ears???? 秸稈

Straw????? 合計(jì)

Total

鮮玉糯2號(hào)?? 0.15±0.01a??? 0.20±0.01b?? 5.76±0.29a??? 6.11±0.29a??? 0.12±0.02b?? 0.14±0.02a??? 0.87±0.05a?????? 1.13±0.06a

泰系3號(hào)?????? 0.14±0.01ab? 0.20±0.03b?? 3.63±0.17b?? 3.98±0.2b???? 0.15±0.02a??? 0.11±0.02a??? 0.72±0.02b?????? 0.98±0.01b

伯洪5號(hào)?????? 0.12±0.02b?? 0.15±0.02b?? 3.19±0.09b 3.46±0.08b 0.14±0.01b?? 0.12±0.02a??? 0.69±0.02bc?????? 0.94±0.02b

美蘭16號(hào)???? 0.15±0.02a??? 0.18±0.02b?? 2.53±0.14c??? 2.85±0.12c??? 0.14±0.01b?? 0.11±0.02a??? 0.59±0.03c?????? 0.84±0.02c

泰系2號(hào)?????? 0.09±0.01c??? 0.29±0.05a??? 2.24±0.06c??? 2.62±0.06c??? 0.09±0.01b?? 0.14±0.02a??? 0.46±0.03d?????? 0.69±0.03d

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示差異顯著（P<0.05）。

Note： Different lowercase letters in the same column indicate significant difference （P<0.05）.

不同小寫(xiě)字母表示差異顯著（P<0.05）。

Different lowercase letters indicate significant difference （P<0.05）.

圖1? 種植不同品種玉米土壤中堿解氮、速效磷和速效鉀的含量

Fig. 1? Soil available N， available P and available K content after planted different maize cultivars

‘伯洪5號(hào)處理的土壤速效鉀含量顯著小于其他品種和對(duì)照，而其他4個(gè)品種與對(duì)照處理間差異不顯著?？梢?jiàn)，各品種玉米對(duì)土壤中的堿解氮、速效磷和速效鉀均有一定的消減作用，特別是‘鮮玉糯2號(hào)，其對(duì)堿解氮和速效磷的消減能力最強(qiáng)，‘伯洪5號(hào)對(duì)速效鉀的消減能力最強(qiáng)。

2.5? 不同品種玉米對(duì)土壤中交換性鈣、交換性鎂和電導(dǎo)率的影響

玉米收獲后的土壤和對(duì)照土壤的交換性鈣、交換性鎂含量和EC見(jiàn)圖2。由圖2A可知，與不種植填閑作物的對(duì)照土壤相比，種植5個(gè)品種玉米均能顯著降低0～20?cm土層中的交換性鈣含量，降低幅度為10.68%～19.10%?！r玉糯2號(hào)和‘泰系3號(hào)能顯著降低20～40?cm土層的交換性鈣含量，但其他品種玉米種植的消減效果不顯著。由圖2B可知，‘鮮玉糯2號(hào)0～20?cm土層中的交換性鎂的消減能力最佳，消減量為43.00?mg/kg。與對(duì)照相比，各品種玉米20～40?cm土層中的交換性鎂含量差異不顯著。對(duì)由圖2C可見(jiàn)，種植玉米后0～20?cm土層的EC顯著降低，下降幅度為15.18%～35.43%，其中‘鮮玉糯2號(hào)下降幅度最大，而種植玉米雖然可降低20～40?cm土層的EC，但差異不顯著。

3? 討論

種植填閑作物是一種容易操作的次生鹽漬化改良方式，很多設(shè)施菜地每年都有休閑期，在此期間種植填閑作物可有效消減土壤氮素和可溶性鹽基離子以及改善土壤微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)等[10-13]。玉米作為一種C4類作物，不僅能在短時(shí)間內(nèi)快速生長(zhǎng)，具有生物量大、根系深、耐高溫的特點(diǎn)[6]，還具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是理想的填閑作物之一。尹興等[11]發(fā)現(xiàn)，與白菊花、牛膝相比，間作甜玉米的總吸氮量最高，對(duì)土壤剖面的硝態(tài)氮消解能力也是最強(qiáng)的。本研究表明，與不種植任何填閑作物的對(duì)照相比，‘鮮玉糯2號(hào)、‘泰系2號(hào)、‘泰系3號(hào)、‘伯洪5號(hào)和‘美蘭16號(hào)5種玉米均能降低0～20?cm土層中的堿解氮、速效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂含量及EC，但20～40?cm土層中的養(yǎng)分含量及EC下降幅度不及0～20?cm土層，這與玉米的大部分根系主要分布在0～20?cm淺層土壤中，其對(duì)20～40 cm土層中的養(yǎng)分吸收有限相關(guān)。研究結(jié)果說(shuō)明，種植玉米能緩解淺層土壤次生鹽漬化，但深層土壤效果不佳，這與其他的研究結(jié)果一致[14]。本研究還發(fā)現(xiàn)，與其他品種相比，‘鮮玉糯2號(hào)對(duì)0～20?cm土層中堿解氮、速效磷、交換性鈣和交換性鎂含量消減能力最佳，降低量分別為33.30、36.40、411.00、43.00?mg/kg。這與‘鮮玉糯2號(hào)的總生物量最大，其吸氮量、吸磷量、吸鈣量及吸鎂量也最高有著密切的關(guān)系。

鈣是次生鹽漬化土壤中陽(yáng)離子的主要組成部分，有別于濱海鹽漬化土和內(nèi)陸鹽堿土。楊靜等[2]研究發(fā)現(xiàn)，在江蘇省某次生鹽漬化嚴(yán)重的土壤中，鈣占陽(yáng)離子總量的59.71%。因此，鈣是次生鹽漬化土壤評(píng)價(jià)的重要參數(shù)[15]。本研究的供試大棚為多年蔬菜大棚，因次生鹽漬化問(wèn)題而荒廢，其交換性鈣含量高達(dá)2171.60 mg/kg。有研究表明[16-17]，土壤中過(guò)量的鈣對(duì)磷素有效性有影響，還會(huì)抑制作物對(duì)鉀素的吸收，從而使作物生長(zhǎng)受到抑制。文方芳等發(fā)現(xiàn)[7]，與籽粒莧、蘇丹草和甜高粱相比，種植甜玉米后土壤交換性鈣離子下降幅度最高，本研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，5個(gè)品種玉米種植后，0～20?cm土層中的交換性鈣含量均顯著降低，降低幅度達(dá)10.68%～19.10%，其中‘鮮玉糯2號(hào)效果最為顯著。這說(shuō)明在海南夏秋季，以玉米作為填閑作物對(duì)大棚土壤次生鹽漬化的改良是可行的，同時(shí)，玉米品種的選擇也十分重要。

EC是評(píng)價(jià)土壤鹽漬化的另一個(gè)重要參數(shù)[18]，土壤的電導(dǎo)率和水溶性鹽存在極顯著相關(guān)性，電導(dǎo)率法也被廣泛應(yīng)用于土壤鹽漬化研究中[19-20]。研究發(fā)現(xiàn)[21-23]，多年大棚生產(chǎn)蔬菜土壤的EC顯著高于露地蔬菜土壤，土壤EC超過(guò)500?μS/cm，作物生長(zhǎng)容易受阻。本研究對(duì)照土壤0～20?cm的EC為1455.33?μS/cm，遠(yuǎn)高于500?μS/cm。代立蘭等[24]研究發(fā)現(xiàn)，栽培甜菜和籽粒莧使土壤的EC下降，下降幅度為12.8%～30.9%。Gabriel等[25]研究發(fā)現(xiàn)，比休耕處理相比，在休閑期種植大麥和野豌豆，土壤鹽分淋溶減少了6?mg/667 m2。張春蘭等[26]發(fā)現(xiàn)，與檉麻、黃瓜相比，玉米降低EC效果最佳。本研究發(fā)現(xiàn)，種植玉米后，EC下降了15.18%～35.43%，但因土壤EC本底值較高，玉米收獲后EC仍高于900?μS/cm，如需使用大棚，還需進(jìn)一步改良。

綜上可知，本研究中所選的5種玉米，‘鮮玉糯2號(hào)的生物量和吸氮量、吸磷量、吸鈣量及吸鎂量最大，‘伯洪5號(hào)的鉀吸收量最大。供試5種玉米對(duì)海南地區(qū)蔬菜大棚的次生鹽漬化均具有一定的改良作用，‘鮮玉糯2號(hào)對(duì)堿解氮、速效磷以及交換性鈣鎂離子的消減效果和EC降低效果最佳，但對(duì)速效鉀的消減效果不及‘伯洪5號(hào)。從土層分布來(lái)看，5種玉米品種對(duì)0～20?cm土層中的速效養(yǎng)分、鈣鎂離子消減效果及EC的降低效果較20～40?cm土層更佳。總體來(lái)看，種植玉米不僅能實(shí)現(xiàn)海南次生鹽漬化蔬菜大棚土壤養(yǎng)分的快速消減，還能獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益，其中‘鮮玉糯2號(hào)是所選擇5種玉米中對(duì)次生鹽漬化改良效應(yīng)最好的品種。

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