灌溉方式對溫室土壤理化性狀的影響

趙麗霞

（北京市延慶區(qū)農(nóng)機(jī)化技術(shù)推廣服務(wù)站，北京 102100)

我國自20世紀(jì)80年代開始大面積推廣設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以來，設(shè)施農(nóng)業(yè)面積迅速擴(kuò)大，目前已居世界第1位，但設(shè)施配套灌溉設(shè)備相對比較落后，大多采用“大水畦灌”的傳統(tǒng)灌溉方式。我國灌溉水資源匱乏，傳統(tǒng)灌溉方式水資源利用率低，且會導(dǎo)致水資源浪費(fèi)和地下水污染的問題[1]。據(jù)研究，在大田栽培條件下，油菜等葉類蔬菜畦灌的水分利用率不足40%[2]。近幾年，我國開始推廣應(yīng)用以滴灌和噴灌為主的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)，其節(jié)水效果十分顯著[3]。目前已有大量關(guān)于設(shè)施農(nóng)業(yè)灌溉方法的研究，例如滲灌與溝灌相比，土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒增加81.4%，土壤溫度提高1.1～1.7 ℃，節(jié)約灌溉用水36.7%[4]。滲灌、滴灌能提高土壤溫度，在低溫條件下非常有利于作物根系的生長發(fā)育，促進(jìn)根系對水分、養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)[5]。但灌溉方法對土壤容重、土壤含水量、土壤硬度等物理性質(zhì)及土壤速效養(yǎng)分的研究鮮有報(bào)道，探究不同灌溉方式對溫室內(nèi)土壤環(huán)境的影響，對探索有益于設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的灌溉模式具有重要意義。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)在延慶綠富隆蔬菜種植合作社日光溫室中進(jìn)行。根據(jù)土壤理化性質(zhì)測定方法[6]，采集油菜播種前土壤并進(jìn)行測定，結(jié)果見表1。播種前每667 m2施腐熟雞糞4 500 kg（N、P、K≥4%，有機(jī)質(zhì)總量≥30%）、氮磷鉀三元復(fù)合肥130 kg（15-10-15，總養(yǎng)分≥51%）。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用“春油5號”油菜（國家蔬菜工程技術(shù)研究中心培育）為材料。春茬使用普通聚乙烯透明農(nóng)用地膜，秋茬試驗(yàn)選用聚乙烯黑色有孔地膜，均為南京天達(dá)潤豐農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)。微噴帶直徑為28.6 mm，5孔，孔徑0.1 mm；主水管為直徑50 mm的硬膠管。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)分為春茬和秋茬2個(gè)季節(jié)進(jìn)行，秋茬油菜于9月7日播種，11月10日收獲，歷時(shí)64 d；春茬于翌年3月13日播種，5月9日收獲，歷時(shí)57 d。采用平畦栽培，每畦播種4行。

試驗(yàn)設(shè)畦灌、微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴帶4個(gè)處理，以常規(guī)畦灌為對照，每個(gè)處理為1畦（畦長3.6 m，畦寬1.0 m，小區(qū)面積3.6 m2），重復(fù)3次。為了防止水分橫向側(cè)漏，各小區(qū)間50 cm土層用塑料薄膜隔開。

1.4 調(diào)查項(xiàng)目及方法

分別于春、秋2茬油菜播種前、收獲后，采用五點(diǎn)取樣法對各試驗(yàn)小區(qū)分別采集0～10、10～20、20～30 cm土壤樣品，每層土壤分別混合均勻，自然風(fēng)干、壓碎、過篩，供后續(xù)使用。土壤容重測定采用烘干法（0～10 cm），pH值采用酸度計(jì)測定，EC值采用電導(dǎo)儀測定[7]。土壤礦質(zhì)元素的測定（0～10 cm）：土壤全氮含量采用半微量蒸餾法測定，有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗吸光光度法測定；速效鉀采用1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法測定[8]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS 13.0軟件進(jìn)行處理分析和LSD多重比較檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉方式對土壤容重的影響

由表2可知，油菜播種前各處理土壤容重一致，收獲后各個(gè)處理土壤容重均有所增加，且增加幅度春、秋茬均表現(xiàn)為畦灌＞微噴帶＞膜上畦灌＞膜下微噴。其中，春茬收獲后，膜上畦灌、膜下微噴處理土壤容重均與畦灌和微噴帶存在顯著性差異，與播種前相比，膜下微噴、膜上畦灌、微噴帶、畦灌分別增加3.00%、5.00%、7.00%、11.00%。秋茬收獲后，膜下微噴與其他3個(gè)處理存在顯著性差異，膜下微噴、膜上畦灌、微噴帶、畦灌比播種前分別增加3.88%、4.85%、6.80%、9.71%?？梢娔は挛娞幚硇Ч罴选?/p>

表2 灌溉方式對土壤容重的影響 g/cm3

2.2 灌溉方式對土壤pH值的影響

土壤pH值是影響土壤氧化、還原性的重要因子，是反映土壤肥力的重要指標(biāo)。由表3可得，0～30 cm土層內(nèi)，pH值隨土層的加深而升高，20～30 cm土層pH值最高，且播種前同一土層各個(gè)處理pH值均無顯著性差異，收獲后各土層pH值均有所升高。

春茬油菜收獲后，0～10 cm土層pH值呈上升趨勢，較播種前增加幅度表現(xiàn)為畦灌＞微噴帶＞膜上畦灌＞膜下微噴，分別增加了0.30、0.27、0.12、0.10，10～20 cm、20～30 cm土層變化趨勢與0～10 cm土層基本一致，且膜上畦灌、膜下微噴兩處理均顯著小于畦灌、微噴帶處理。秋茬與春茬土壤pH值變化趨勢基本一致。微噴帶與畦灌處理差異不顯著，但較畦灌有所下降，這可能是由于微噴帶灌溉均勻，促進(jìn)了土壤中氮素釋放。與畦灌處理相比，膜上畦灌與其存在顯著性差異，這可能是由于膜上畦灌會提高土壤及地表溫濕度，促進(jìn)了氮素分解，增加了土壤中堿解氮含量，從而減小了pH值的升高（表3）。

2.3 灌溉方式對土壤EC值的影響

土壤EC值可有效反映土壤溶液中鹽離子濃度。由表3可得，春茬和秋茬種植前同一土層土壤EC值各處理間沒有顯著性差異。春茬收獲后，各土層土壤EC值均呈下降趨勢。0～10 cm土層，膜上畦灌、膜下微噴處理EC值均顯著低于畦灌處理。畦灌、微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴分別較種植前降低64.43%、60.00%、65.08%、72.49%；10～20 cm、20～30 cm土層與0～10 cm土層土壤EC值變化趨勢基本一致。經(jīng)比較可得，各個(gè)土層的膜上畦灌與畦灌處理均存在顯著性差異，說明地膜能顯著降低土壤溶液中鹽離子濃度，有效抑制油菜根系周圍鹽離子濃度堆積，減少土壤鹽漬化程度。

秋茬與春茬土壤EC值變化基本一致，種植前，秋茬各土層土壤EC值均低于春茬，這可能是由于施肥導(dǎo)致土壤肥力不同所造成的。除此之外，0～10 cm土層，畦灌、微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴分別較種植前降低了37.89%、45.83%、54.78%、56.94%，可見秋茬土壤EC值降低的幅度低于春茬土壤EC值降低幅度，這可能是由于春茬和秋茬油菜根系吸收了土壤中的鹽離子所造成的（表3）。

表3 灌溉方式對土壤pH值和EC值的影響

2.4 灌溉方式對土壤養(yǎng)分含量的影響

由表4可見，各個(gè)處理種植前土壤中全氮、速效磷、速效鉀含量沒有顯著性差異，經(jīng)過一茬的油菜種植后，土壤中各礦質(zhì)元素含量明顯減少，這是由于油菜生長過程中吸收了土壤中的營養(yǎng)元素所致。

春茬油菜收獲后，畦灌、微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴處理全氮含量較播種前分別減少14.63%、16.22%、18.45%、18.60%，速效磷含量分別減少17.91%、20.82%、23.78%、24.32%，速效鉀含量較播種前分別減少了27.20%、34.70%、36.00%、50.50%。土壤中全氮、速效磷、速效鉀含量減少幅度均表現(xiàn)為膜下微噴＞膜上畦灌＞微噴帶＞畦灌，說明膜下微噴處理最能有效加快土壤礦質(zhì)元素的分解，提高營養(yǎng)元素的利用效率。但從相同處理間全氮、速效磷、速效鉀的減小幅度來看，表現(xiàn)為速效鉀＞速效磷＞全氮，說明油菜對速效鉀吸收利用率最高（表4）。

表4 灌溉方式對土壤養(yǎng)分含量的影響 mg/kg

秋茬與春茬土壤中各礦質(zhì)元素變化趨勢與春茬基本一致，各處理種植前土壤中N、P、K含量較春茬高，這與施肥效果有關(guān)。秋茬油菜收獲后，畦灌、微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴處理全氮含量較播種前分別減少14.49%、15.89%、21.85%、22.33%，速效磷分別減少22.55%、25.10%、26.98%、28.64%，速效鉀分別減少29.46%、32.12%、37.69%、42.65%。其中，膜上畦灌和膜下微噴處理全氮、速效磷含量減少幅度大于春茬，說明秋季更適合油菜對土壤中氮、磷的吸收利用，且地膜和微噴帶處理效果較好（表4）。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)通過比較油菜種植前后不同灌溉方式下的土壤理化性質(zhì)，可有效反映土壤環(huán)境的變化，為合理選擇油菜灌溉方式提供了依據(jù)。

土壤容重可以反映土壤的緊實(shí)度和結(jié)構(gòu)狀況。容重越小，說明土壤孔隙度大，透氣性好[9]。本試驗(yàn)中，播種前各處理土壤容重基本一致，經(jīng)過一茬油菜種植后，各個(gè)處理土壤容重均有所增加，其中膜上畦灌和膜下微噴處理增加幅度均小于畦灌，且膜上畦灌、膜下微噴均與畦灌和微噴帶有顯著性差異，說明膜下微噴和膜上畦灌可有效減緩?fù)寥廊葜氐脑黾?，減少土壤理化性質(zhì)惡化，維持土壤結(jié)構(gòu)，為植株的生長提供適宜的土壤條件。這與陳淑蘭等[9]關(guān)于地膜覆蓋下番茄栽培土壤理化性質(zhì)的研究結(jié)果一致。分析原因，可能是由于微噴帶灌水與畦灌相比，減少了水流對土壤的沖擊，從而有效維持了土壤結(jié)構(gòu)；而膜上畦灌處理的土壤，有效了維持了土壤的溫、濕度，減少了外界不良環(huán)境對土壤的影響，有利于土壤微生物的存活[10]。

土壤pH值直接影響土壤氧化還原性和土壤中養(yǎng)分的存在狀態(tài)、轉(zhuǎn)化速率和有效性，與微生物及其生理活性密切相關(guān)，對作物生長發(fā)育有重要影響。pH值受土壤含水量、鹽離子濃度、土壤氧氣濃度等諸多因素影響[11]。本試驗(yàn)中，經(jīng)過一茬油菜種植，各個(gè)土層pH值均有所升高。這與前人對芹菜種植土壤的研究結(jié)果一致[11]。這可能是由于油菜在生長過程中吸收土壤中陰離子數(shù)量高于陽離子，也可能是由于根系對土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收導(dǎo)致土壤中堿解氮含量降低，導(dǎo)致土壤pH值升高，土壤肥力下降[12]。

土壤EC值越高，土壤溶液中鹽離子濃度越大[13]。本試驗(yàn)中，經(jīng)過一茬油菜種植后，各個(gè)土層EC值均降低。這可能是由于油菜在生長過程中，吸收了土壤中的無機(jī)鹽離子，降低了土壤鹽離子濃度。其中膜下微噴和膜上畦灌處理與畦灌對照相比，EC值的降低幅度加大，有效抑制了土壤鹽分積累。

氮、磷、鉀與植株的生長密切相關(guān)，直接影響著作物產(chǎn)量。經(jīng)過一茬的油菜種植后，土壤中各礦質(zhì)元素含量明顯減少，這可能與油菜生長過程中吸收了土壤中的營養(yǎng)元素所致。其中全氮、速效磷、速效鉀含量各處理減少幅度均表現(xiàn)為膜下微噴和膜上畦灌大于對照畦灌，說明膜下微噴和膜上畦灌措施可有效加快土壤礦質(zhì)元素的分解和吸收。綜上所述，膜下微噴對溫室內(nèi)種植油菜土壤的理化性狀改善效果最佳。