幾種土壤調(diào)理劑改良大棚種植草莓土壤的效果

戴 黎，杜延全，朱建強(qiáng)

［1.長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025；2.中化農(nóng)業(yè)（臨沂）研發(fā)中心有限公司，山東 臨沂 276000］

草莓是富有營(yíng)養(yǎng)的漿果類果品，具有多種營(yíng)養(yǎng)保健功能，經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較高［1］。在大棚多年種植草莓的生產(chǎn)過(guò)程中，由于大量使用化學(xué)肥料、忽視補(bǔ)充中微量元素肥和不科學(xué)的水肥管理，使得一系列問(wèn)題隨之出現(xiàn)，成為限制草莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素之一。大棚草莓連作障礙主要表現(xiàn)為病蟲(chóng)害發(fā)生和蔓延、土壤板結(jié)、鹽漬化、養(yǎng)分不平衡等［2-4］，這些變化影響了草莓生長(zhǎng)，增加了草莓鮮果質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)，制約了區(qū)域草莓產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。就糧食安全、環(huán)境發(fā)展及土壤養(yǎng)分循環(huán)來(lái)看，科學(xué)技術(shù)和必要的土壤改良才能使土壤持續(xù)發(fā)展［5］。土壤調(diào)理劑能有效地改良土壤理化性狀，增加土壤肥力，促進(jìn)微生物活性，從而提高障礙土壤的生產(chǎn)力［6］，土壤調(diào)理劑已經(jīng)是修復(fù)障礙土壤的重要手段之一。目前，市場(chǎng)上土壤調(diào)理劑種類繁多，但根據(jù)土壤調(diào)理劑的成分、功能和作用機(jī)理以及應(yīng)用的土壤類型不同，其使用效果差異較大［7］。因此，尋找更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保且有效的土壤調(diào)理劑，已成為目前連作障礙土壤改良研究的重要方向。本研究所采用的硅鈣鉀鎂土壤調(diào)理劑和鈣鎂磷土壤調(diào)理劑不僅能調(diào)節(jié)土壤理化性狀，而且可以為土壤補(bǔ)充鈣、鎂、硅等中微量元素，并且廣泛的應(yīng)用于南方酸性土壤的改良中，免申耕土壤調(diào)理劑（月桂醇乙氧基硫酸銨）可以降低土壤的容重，增加孔隙度和陽(yáng)離子交換量，改善土壤生態(tài)環(huán)境［8］，聚丙烯酰胺可以改善無(wú)鹽土壤結(jié)構(gòu)、保持水分和防止肥料流失［9］。但是，上述土壤調(diào)理劑改良大棚草莓連作障礙土壤的效果如何，目前的研究相對(duì)較少。對(duì)此，我們開(kāi)展了試驗(yàn)研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

種植草莓的大棚試驗(yàn)地位于山東省臨沂市莒南縣蘭墩官莊村，大棚內(nèi)種植的草莓為當(dāng)?shù)刂髟云贩N“久香”，草莓連作已有5年。草莓每年9月下旬種植，從12月中下旬開(kāi)始收獲，收獲期至來(lái)年5月上旬。草莓收獲后每個(gè)種植棚（950 m2）施用鮮豬糞10 m3，用石灰氮進(jìn)行殺毒、殺菌。7月至8月覆膜封棚，利用夏季高溫天氣自然熱量進(jìn)行鮮豬糞發(fā)酵和殺菌。

試驗(yàn)地內(nèi)的大棚呈東西走向布置，面積為95 m×10 m；棚內(nèi)沿南北向起壟，壟寬為0.8 m。試驗(yàn)前取土樣檢測(cè)，得到耕層土壤（0～20 cm）的基本理化性質(zhì)指標(biāo)為：pH 5.98，有機(jī)質(zhì)24.45 g·kg-1，堿解氮139.84 mg·kg-1，有效磷（P）133.25 mg·kg-1，速效鉀（K）568.32 mg·kg-1；耕層土壤的鹽分含量如表1所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用5種土壤調(diào)理劑用于試驗(yàn)，品名和主要成分為：硅鈣鉀鎂土壤調(diào)理劑，粉末狀，含SiO230%、CaO 28%、K2O 3%、MgO 4%；鈣鎂磷土壤調(diào)理劑，含 CaO 35%、MgO 14%、P2O512%；免申耕土壤調(diào)理劑，含月桂醇乙氧基硫酸銨24%～26%；中潔土壤調(diào)理劑，主要成分為天然海洋萃取物碳酸鈣和椰子提取物；聚丙烯酰胺調(diào)理劑。

試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)處理：CK為對(duì)照，按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)習(xí)慣，于5月草莓收獲后向草莓種植棚施入鮮豬糞105 m3·hm-2（即每棚10 m3），在9月下旬草莓種植前基施復(fù)合肥（N-P2O5-K2O 16-7-8）1050 kg·hm-2和金能佳菌劑1684 kg·hm-2（即每棚160 kg）；其余5個(gè)處理分別為在CK基礎(chǔ)上使用土壤調(diào)理劑硅鈣鉀鎂1125 kg·hm-2（T1）、鈣鎂磷1125 kg·hm-2（T2）、免申耕30 kg·hm-2（T3）、中潔45 kg·hm-2（T4）、聚丙烯酰胺 22.5 kg·hm-2（T5）。由于用量較少，施用前與20～30 kg 細(xì)干土充分混均，通過(guò)多次翻耕與耕層土壤混勻，再灌水，之后進(jìn)行起壟、定植、覆膜。

每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)為3壟，隨機(jī)區(qū)組排列。每小區(qū)面積為24 m2，草莓株距20 cm，雙行定植，每壟定植110株。試驗(yàn)棚的日常生產(chǎn)管理與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生產(chǎn)習(xí)慣一致。

1.3 樣品采集與測(cè)定

1.3.1 土壤樣品的采集與測(cè)定

在草莓的開(kāi)花期、掛果期和收獲后期每小區(qū)各取0～20 cm耕層混合土壤樣品，按現(xiàn)行方法測(cè)定有關(guān)指標(biāo)［10］：土壤的pH值用酸度計(jì)法（土∶水=1∶2.5），有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀容量法，堿解氮用堿解擴(kuò)散法，有效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀用中性 NH4AcO 浸提-火焰光度法；土壤脲酶測(cè)定采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法，蔗糖酶用3，5-二硝基水楊酸比色法，過(guò)氧化氫酶用高錳酸鉀滴定法。離子組成的具體測(cè)定方法為：HCO3-用雙指示劑鹽酸滴定法；Cl-用AgNO3滴定法；NO3-釆用2 mol·L-1KCl浸提-紫外分光光度法；SO42-用 EDTA 間接滴定法；Ca2+、Mg2+用原子吸收分光光度法；K+、Na+用火焰光度法；總鹽含量采用質(zhì)量差法。

1.3.2 草莓樣品采集與測(cè)定

在草莓進(jìn)入收獲期后，隨機(jī)進(jìn)行3次草莓樣品的采集，每小區(qū)選擇5株，采集成熟草莓帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定主要品質(zhì)指標(biāo)。其中，可溶性糖采用蒽酮比色法測(cè)定；維生素C含量用高效液相色譜法測(cè)定；可滴定酸含量采用0.05 mol·L-1NaOH滴定法測(cè)定；花色苷采用紫外分光光度法測(cè)定。

1.3.3 產(chǎn)量數(shù)據(jù)的采集

草莓的收獲期比較長(zhǎng)，本試驗(yàn)分別在草莓收獲的早期、中期和尾期按小區(qū)隨機(jī)進(jìn)行3次完全收獲，每次隨機(jī)選擇5株測(cè)定草莓單果重，以每小區(qū)3次收獲量作為每小區(qū)的總產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

應(yīng)用DPS 15.10高級(jí)版進(jìn)行方差分析，Duncan法進(jìn)行處理間多重比較，利用Excel 2010作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理土壤的養(yǎng)分含量

草莓開(kāi)花期、掛果期和收獲后期的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量如表2所示。可以看出，開(kāi)花期至掛果期是土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量迅速下降的時(shí)期。與開(kāi)花期相比，掛果期土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別減少了9%、60%、20%和35%，因?yàn)榇穗A段草莓結(jié)果需養(yǎng)分量較大，且灌溉水相對(duì)后期較頻繁。

對(duì)表2試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步分析表明，草莓開(kāi)花期后T1、T5處理下土壤的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均高于CK，但是T5土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量與CK差異不顯著。表明施用土壤調(diào)理劑硅鈣鉀鎂和聚丙烯酰胺可有效提高土壤速效養(yǎng)分含量。

2.2 不同處理的土壤pH值和酶活性

草莓開(kāi)花期、掛果期和收獲后期的土壤pH值、過(guò)氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶活性如圖1所示?？梢钥闯?，開(kāi)花期時(shí)土壤的pH值顯著大于土壤背景pH值，主要是因?yàn)椴葺笈锴捌谑褂檬业陀袡C(jī)肥等進(jìn)行高溫悶棚處理，從開(kāi)花期-掛果期土壤pH值下降明顯，達(dá)到1個(gè)單位左右，從掛果期-收獲后期變化不大。其中，在開(kāi)花期時(shí)，只有T1處理和T5處理顯著高于CK 0.11和0.09個(gè)單位，其它處理差異不顯著；掛果期到收獲后期一直以T1和T2處理的pH值最大，且與CK差異顯著，其余處理對(duì)pH值影響不大。

土壤酶作為重要的土壤肥力指標(biāo)，可以催化土壤中微生物進(jìn)行的生物學(xué)和化學(xué)反應(yīng)。隨生育進(jìn)程，土壤的過(guò)氧化氫酶和脲酶活性呈逐漸降低的趨勢(shì)，但土壤蔗糖酶活性呈增加趨勢(shì)，主要是因?yàn)檫^(guò)氧化氫酶和脲酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷含量呈正相關(guān)關(guān)系，且酸性條件會(huì)導(dǎo)致過(guò)氧化氫酶和脲酶活性喪失，但是酸化會(huì)促進(jìn)，且蔗糖酶活性與施肥種類及種植方式有關(guān)。在草莓整個(gè)生育階段，土壤過(guò)氧化氫酶活性一直以T1處理最高，較CK高出25.8%～47.9%，且差異顯著，T5處理次之；土壤脲酶活性仍以T1處理含量最高，顯著高于CK 17.1%～40.5%，其次是T5處理高出5.9%～39.8%；土壤蔗糖酶活性最高的處理是T5，較CK高出30.2%～39.0%，T1處理次之。從各處理間的方差分析可以看出，T1處理可以顯著提高土壤過(guò)氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶的活性。

圖1 不同處理土壤的pH值和酶活性

2.3 不同處理土壤的鹽分

草莓開(kāi)花期、掛果期和收獲后期的土壤水溶性總鹽和水溶性陰陽(yáng)離子（HCO3-、SO42-、NO3-、Cl-、Na+、K+、Ca2+和Mg2+）含量如圖2所示?？梢钥闯?，除了NO3-以外，土壤總鹽和各陰陽(yáng)離子含量隨生育期的進(jìn)程呈下降趨勢(shì)，其中，開(kāi)花期-掛果期下降明顯，土壤總鹽含量在掛果期較開(kāi)花期下降了23%左右，主要是受灌溉水淋洗的影響，后期為了避免草莓果實(shí)沾水腐爛，減少了灌溉水的次數(shù)和水量。

圖2 不同處理土壤的鹽分含量

在草莓全生育期，與CK相比，施用不同土壤調(diào)理劑各處理土壤的陰陽(yáng)離子含量均發(fā)生了不同程度的變化：HCO3-的含量在開(kāi)花期和掛果期時(shí)除了T1處理有所增加外，其余處理均有不同程度的降低，其中T5處理的含量最低，且較CK達(dá)到顯著水平，在收獲后期，各處理HCO3-的含量均高于CK，除了T1和T3處理外均與CK無(wú)顯著差異；SO42-的含量以T5處理含量最低，較CK降低15.7%～48.7%，且差異顯著，其次是T3和T1處理含量較低；NO3-的含量在開(kāi)花期T5和T2含量最低，到掛果期和收獲后期T1和T2處理的含量顯著低于CK 22.3%～28.8%和6.8%～27.1%；Cl-的含量在開(kāi)花期和掛果期T5和T2處理含量最低，二者間無(wú)顯著差異，且與CK差異顯著，在收獲后期各處理的Cl-含量無(wú)顯著差異；Na+的含量在開(kāi)花期和掛果期T5處理顯著低于CK，到收獲后期各處理均與CK無(wú)顯著差異；K+的含量在開(kāi)花期時(shí)T5、T4、T3處理顯著低于CK，T1處理顯著高于對(duì)照，T2處理無(wú)顯著影響，在掛果期和收獲后期T5 含量最低，但與CK無(wú)顯著差異；Ca2+的含量在開(kāi)花期、掛果期和收獲后期均以T5處理最低，其次是T3和T4處理；Mg2+的含量綜合來(lái)看，T5處理均低于CK，且在開(kāi)花期和收獲后期時(shí)與CK差異顯著?？傷}含量在開(kāi)花期、掛果期和收獲后期均以T5處理最低，較CK降低了11.1%～35.4%，且差異顯著，表明聚丙烯酰胺可以在一定程度上有利于降低土壤鹽分。

2.4 不同處理草莓果實(shí)的品質(zhì)

草莓收獲期果實(shí)的可溶性糖、可滴定酸、維生素C和花色苷含量如表3所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，草莓可溶性糖的含量在收獲前期-中期明顯下降，中期-后期差異不大，主要是因?yàn)橥寥乐锈浽睾康慕档?，從而影響果?shí)中可溶性糖的積累，同時(shí)也受到了光照和溫度等的影響；可滴定酸的含量從收獲前期到后期有所增加，這主要是因?yàn)槭斋@后期，光照時(shí)間延長(zhǎng)，棚內(nèi)溫度升高，有利于果實(shí)酸的累積；維生素C含量隨收獲期延長(zhǎng)而呈降低趨勢(shì)，花色苷含量呈“V”型趨勢(shì)。在草莓收獲期，與CK相比，T2和T1處理可以提高草莓的可溶性糖含量，T1處理草莓可滴定酸含量最高，維生素C含量最高的是T2處理，花色苷含量最高的是T5處理；各處理間差異顯著性分析表明，T1處理的草莓可溶性糖、可滴定酸、維生素C和花色苷含量顯著提高，T2處理的草莓可溶性糖和維生素C含量顯著增加，T5處理的草莓花色苷含量顯著提升，說(shuō)明硅鈣鉀鎂和鈣鎂磷2種土壤調(diào)理劑可以改善草莓的品質(zhì)。

表3 不同處理對(duì)草莓果實(shí)品質(zhì)的影響

2.5 不同處理對(duì)草莓產(chǎn)量的影響

表4 為施用不同土壤調(diào)理劑對(duì)草莓的產(chǎn)量及其單果重的影響，可以看出，從收獲前期到收獲后期，草莓的產(chǎn)量呈“倒V”趨勢(shì)，而草莓單果重呈降低趨勢(shì)，說(shuō)明在草莓收獲前期影響草莓產(chǎn)量的主要因素是草莓果實(shí)的大小，收獲中期影響草莓產(chǎn)量的限制因子是草莓?dāng)?shù)量。在整個(gè)收獲期，T1和T5處理的產(chǎn)量最高，較對(duì)照分別高出6.6%～32.6%和10.2%～40.8%，3次產(chǎn)量總計(jì)來(lái)看，T1和T5處理分別增加19.5%和19.1%；草莓單果重以T5處理最大，重達(dá)58.83 g，平均單果重超出CK 14.51 g，其次是T1處理，平均超出對(duì)照7.35 g；各處理間差異顯著性顯示，T1和T5處理產(chǎn)量較CK差異達(dá)到顯著水平，且二者間無(wú)顯著差異，說(shuō)明硅鈣鉀鎂土壤調(diào)理劑和聚丙烯酰胺可以一定程度提高草莓的產(chǎn)量。

3 討論

3.1 土壤調(diào)理劑對(duì)土壤pH值的影響

在草莓大棚多年連續(xù)種植的模式下，化學(xué)肥料的不合理施用，會(huì)通過(guò)土壤的硝化等一系列作用產(chǎn)生

表4 不同處理對(duì)草莓產(chǎn)量的影響

大量的NO3-，同時(shí)不合理的灌溉方式［11］，導(dǎo)致部分陰離子如NO3-有可能淋溶出根區(qū)，而H+則留在表層土壤中，導(dǎo)致土壤酸化。冀建華等［12］研究發(fā)現(xiàn)，硅鈣鉀鎂可以顯著提高土壤pH值，有效促進(jìn)土壤交換性酸的消耗。本研究表明，硅鈣鉀鎂土壤調(diào)理劑有提高土壤pH值的趨勢(shì)，主要是因?yàn)楣桠}鉀鎂土壤調(diào)理劑（pH為9～11）呈堿性，可以部分中和土壤中的H+，而且含有大量鈣鎂鉀等陽(yáng)離子，可以取代原本吸附在土壤膠體表面的H+和Al3+，導(dǎo)致土壤膠體表面鹽基離子含量增多，土壤pH上升。

3.2 土壤調(diào)理劑對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

魏嵐等［13］在辣椒上的研究表明，堿性土壤調(diào)理劑能提高土壤pH、有機(jī)質(zhì)、速效氮磷鉀。黎慶芬等［14］發(fā)現(xiàn)，施用鈣鎂磷、硅鈣等土壤調(diào)理劑，可提高酸性稻田土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀和pH。譚青濤等［15］在煙田上的研究表明，硅鈣鉀鎂土壤調(diào)理劑能有效提高土壤的pH值、速效鉀、有效磷含量，但對(duì)堿解氮無(wú)顯著效果。

本研究表明，硅鈣鉀鎂土壤調(diào)理劑可以有效提高土壤的有效磷、速效鉀含量，同時(shí)也可提高土壤的堿解氮含量，這可能是因?yàn)樵谠O(shè)施大棚的種植模式下，會(huì)減少土壤中銨態(tài)氮的揮發(fā)，大量施用氮肥，導(dǎo)致土壤中硝態(tài)氮的積累。同時(shí)，由于硅鈣鉀鎂土壤調(diào)理劑可以提高土壤脲酶的活性，從而增加土壤堿解氮的含量。

硅鈣鉀鎂土壤調(diào)理劑引起土壤pH值升高，間接使土壤氧化還原電位降低、還原物質(zhì)增加。在還原條件下，土壤中還原出的鐵錳等離子會(huì)使一部分原被吸附的鈣鉀鈉離子變成速效性，使土壤速效養(yǎng)分增加。

3.3 土壤調(diào)理劑對(duì)土壤鹽分的影響

土壤鹽漬化是引起設(shè)施栽培連作障礙的主要原因之一。員學(xué)鋒［16］的研究表明，聚丙烯酰胺可以有效抑制土壤淋溶損失，提高肥料的利用率。本研究表明，聚丙烯酰胺可以有效降低土壤中可溶性鹽分的含量。這是因?yàn)槠渚咚芤赫扯却蠛碗x子吸附、凝絮作用等特性［17］，且其分子鏈上的酰胺基、羥基可與土壤顆粒相互吸附，形成穩(wěn)定的土壤團(tuán)聚體［18］，吸附鹽分離子，降低土壤中可溶性鹽分的含量，從而降低鹽分對(duì)草莓植株的影響。

3.4 土壤調(diào)理劑對(duì)草莓產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

涂玉婷等［19］發(fā)現(xiàn)硅鈣鉀鎂肥能顯著提高香蕉產(chǎn)量，并一定程度的增加果肉中維生素C、可溶性糖和可溶性固形物含量。栗方亮等［20］的研究表明硅鈣鉀鎂肥能提高蜜柚的產(chǎn)量以及Vc和可溶性糖含量。

本研究表明，硅鈣鉀鎂土壤調(diào)理劑可以增加草莓產(chǎn)量6.6%～32.6%，同時(shí)提高草莓果實(shí)的可溶性糖、可滴定酸和維生素C的含量，因?yàn)楣桠}鉀鎂土壤調(diào)理劑中含有大量的硅、鈣、鎂中微量元素，養(yǎng)分全面，能有效促進(jìn)作物生長(zhǎng)，同時(shí)，能夠調(diào)節(jié)土壤pH值，穩(wěn)定土壤養(yǎng)分狀況，改善土壤環(huán)境。聚丙烯酰胺也有一定的增產(chǎn)效果，主要是因?yàn)榫郾０房梢蕴岣卟葺膯喂兀瑥亩黾赢a(chǎn)量。

4 結(jié)論

向草莓連作5年的大棚土壤施入土壤調(diào)理劑硅鈣鉀鎂1125 kg·hm-2，可以提高土壤pH，顯著增加土壤的有機(jī)質(zhì)9.3%、堿解氮21.8%、有效磷19.7%和速效鉀22.8%，一定程度上可改善土壤酶活性，草莓產(chǎn)量提高19.5%左右，草莓果實(shí)的可溶性糖增加14.4%，可滴定酸增加15.1%，維生素C增加11.5%。

本試驗(yàn)土壤中鹽分含量最高的離子為SO42-和NO3-，施用聚丙烯酰胺22.5 kg·hm-2土壤水溶性總鹽含量可以降低11.1%～35.4%。