灌溉與有機(jī)氮替代對濱海鹽土萵筍產(chǎn)量和土壤性狀的影響

馬寧， 徐君言， 劉琛， 郭彬， 傅慶林， 林義成， 裘高揚(yáng)*

(1.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 311302； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021；3.中國計(jì)量大學(xué) 質(zhì)量與安全工程學(xué)院，浙江 杭州 310018)

濱海鹽土作為潛在的后備耕地資源，其合理開發(fā)利用對增補(bǔ)耕地資源、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。濱海鹽土具有鹽分高、肥力低、結(jié)構(gòu)差的特點(diǎn)，土壤高鹽分對植物造成離子毒害，降低植物對養(yǎng)分的吸收和水分的利用效率，從而危害植物的存活和生長，是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土地生產(chǎn)力的重要脅迫因子[1-3]。浙江南部的濱海鹽土，質(zhì)地黏重，是由新海相沉積物鹽漬化作用形成，成土歷史短，土壤熟化程度低，鹽分含量高，剖面土壤呈強(qiáng)石灰反應(yīng)，pH高，Ca、Mg含量高，S、Fe、Cu、Zn、Mn、Mo等元素和有機(jī)質(zhì)含量低[4-5]。針對濱海鹽土存在的問題，許多學(xué)者開展了濱海鹽土降鹽研究，如張?zhí)m亭等[6]利用暗管排水增加濱海粉砂壤土排水量，降低潛水位，提高土壤排蒸比，加速土體脫鹽和潛水淡化，增產(chǎn)糧棉。王遵親等[7]認(rèn)為,治理鹽堿地排水并不是防治土壤鹽演化的唯一措施，但排水是主導(dǎo)措施。

萵筍是一種忌氯作物，但被廣泛栽培于浙南濱海鹽土地區(qū)。因此，在濱海鹽土種植萵筍，如何降低土壤鹽分、提高萵筍品質(zhì)與產(chǎn)量是亟待解決的技術(shù)關(guān)鍵[8]。萵筍品質(zhì)和產(chǎn)量提高的關(guān)鍵在于土壤地力提升和肥料科學(xué)施用[8]，在當(dāng)下的蔬菜生產(chǎn)中，農(nóng)民盲目大量施用化肥，造成土壤養(yǎng)分比例失調(diào)，成本增加，養(yǎng)分不平衡，從而脅迫蔬菜生長、降低其產(chǎn)量和品質(zhì)，引起一系列的生態(tài)和環(huán)境問題。氮素是促進(jìn)作物生長和產(chǎn)量形成的大量營養(yǎng)元素之一，作物對土壤中有效氮的吸收量是反映其生長狀況的重要指標(biāo)[9-10]。萵筍作為綠葉蔬菜，對氮素的需求量較大，但存在化肥過量施用、盲目施用等問題，導(dǎo)致成本增加和環(huán)境污染。因此，推進(jìn)有機(jī)肥替代化肥，結(jié)合科學(xué)種植管理技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展至關(guān)重要。大量研究表明，氮肥有機(jī)替減，減少化學(xué)氮肥用量，提高蔬菜產(chǎn)量，是實(shí)現(xiàn)菜田土壤可持續(xù)發(fā)展的有效措施，而長期大量施用化肥氮導(dǎo)致氮肥利用率降低、土壤質(zhì)量下降；單施有機(jī)肥雖然能夠培肥地力，但是不能滿足作物快速生長對氮素的需求[11-16]，開發(fā)高效的有機(jī)-無機(jī)配施技術(shù)是解決化肥過量施用問題的關(guān)鍵。因此，本研究以露地萵筍為對象，研究灌溉和不同水平氮肥有機(jī)替代對濱海鹽土萵筍產(chǎn)量和土壤理化性狀的影響，探索最優(yōu)改良方案，為濱海鹽土改良和萵筍提質(zhì)增效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)在臺州市農(nóng)墾場(121° 58′31″E，28°50′91″N)進(jìn)行，土壤屬濱海鹽土，地處亞熱帶濕潤氣候區(qū)，四季分明。年均溫度17.1 ℃，年降水量1 632 mm，年日照時數(shù)為1 950 h。試驗(yàn)田0～20 cm耕層土壤pH 8.0，有機(jī)質(zhì)(OM)含量為18.65 g·kg-1，全氮(TN)含量為0.91 g·kg-1，堿解氮(AN)含量為57.974 mg·kg-1，有效磷(AP)含量為55.55 mg·kg-1，速效鉀(AK)含量為240.7 mg·kg-1。

供試萵筍品種為永安飛橋萵筍，于2001年引進(jìn)臺州[17]。

供試肥料購自臺州市路橋區(qū)本地某肥料廠，其中，商品有機(jī)肥養(yǎng)分含量(以干物質(zhì)計(jì))為N 19.6 g·kg-1、P2O515.1 g·kg-1、K2O 17.3 g·kg-1，復(fù)合肥養(yǎng)分含量(以干物質(zhì)計(jì))為N 200 g·kg-1、P2O5100 g·kg-1、K2O 120 g·kg-1，硫酸銨養(yǎng)分含量(以干物質(zhì)計(jì))為N 210 g·kg-1、S 240 g·kg-1。

1.2 處理設(shè)計(jì)

采用二因素區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，灌溉和有機(jī)肥替代化肥氮為2個因素，即灌溉(I)和不灌溉(F)2個水平，常規(guī)施化肥(NPK)、有機(jī)肥替代基肥中25%化肥N(25% O)和有機(jī)肥替代基肥中50%化肥N(50% O)等3個有機(jī)肥替代化肥氮水平，以不施肥為對照(CK)，每個處理3次重復(fù)，每個小區(qū)100 m2。常規(guī)施化肥(NPK)按當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施基肥，各處理養(yǎng)分水平一致，其中N 225 kg·hm-2，P2O5169 kg·hm-2，K2O 169 kg·hm-2。

2021年9月5日播種，播種前種子進(jìn)行低溫冷藏2～3 d，施基肥，1 m2用敵克松10 g兌水將苗床潑濕、浸透，約7～10 d出苗。20～25 d苗具有4～5片真葉時定植。中間間隔7 d左右追肥，其中在定植后20 d左右施1次重肥。9月26日整地、施基肥。10月4日移栽，下午定植后，及時澆壓蔸水，并利用大棚、小拱棚覆蓋遮陽網(wǎng)，緩苗后撤去。定植時苗齡4～5葉，定植行距50 cm，株距25 cm，每667 m2栽植5 300株，采用膜下滴灌，12月上旬采收。定植后，第1次每667 m2硫酸銨2 kg兌水300 kg澆施；移植后15 d，第2次每667 m2硫酸銨4 kg兌水600 kg澆施；在立春后，植株開始迅速生長，第3次每667 m2硫酸銨2 kg兌水500 kg，結(jié)合中耕澆施；在植株封壟并開始抽莖時，第4次每667 m2硫酸銨10 kg兌水500 kg澆施。

1.3 樣品采集與測定

于收獲前每個小區(qū)取連續(xù)10株萵筍測定株高和莖粗，并利用SPAD-502 Plus葉綠素儀測定每個小區(qū)連續(xù)10株萵筍頂部第1片葉子中部葉綠素SPAD值。成熟期將每個小區(qū)的萵筍全部收獲，除去爛葉，稱量莖葉鮮重，測定產(chǎn)量。

在萵筍收獲后采取5點(diǎn)采樣法隨機(jī)采集各小區(qū)0～20 cm耕層土壤樣品，土壤全鹽含量用烘干殘?jiān)y定，土壤pH用玻璃電極測定(土水比1∶2.5)，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮通過元素分析儀(Elementar vario EL cube)測定，土壤堿解氮用堿解擴(kuò)散法測定，土壤有效磷用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定，土壤速效鉀用NH4OAc浸提-火焰光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有土壤指標(biāo)數(shù)據(jù)均采用3次重復(fù)的平均值,利用IBM SPSS Statistics軟件進(jìn)行雙因素方差分析(two-way ANOVA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 萵筍產(chǎn)量

萵筍產(chǎn)量結(jié)果(表1)表明，與FCK和ICK相比，有機(jī)肥替代化肥氮處理下萵筍產(chǎn)量顯著增加。有機(jī)肥替代化肥氮處理萵筍產(chǎn)量顯著高于灌溉不施肥(ICK)處理。與ICK相比，25%有機(jī)肥替代(I+25%O、F+25%O)處理分別增產(chǎn)17.81%、18.81%，50%有機(jī)肥替代(I+50%O、F+50%O)處理分別增產(chǎn)23.88%、25.47%，I+NPK處理增產(chǎn)15.77%，所有處理中，萵筍產(chǎn)量以F+50%O的增幅最大。

2.2 萵筍生物學(xué)性狀

萵筍的株高、莖粗和葉綠素含量(SPAD)統(tǒng)計(jì)分析如表2，其中F+25%O處理下，萵筍的莖粗達(dá)到最大，為15.7 cm。有機(jī)肥替代(F+50%O、I+50%O)處理和常規(guī)施肥(F+NPK、I+NPK)處理下，萵筍莖粗較ICK處理均有顯著增加。萵筍株高和SPAD處理間沒有顯著差異。

表1 灌溉與氮肥有機(jī)替代對萵筍產(chǎn)量的影響

2.3 灌溉與氮肥有機(jī)替代對土壤pH、鹽分和養(yǎng)分含量的影響

由表3可知，灌溉處理土壤pH和鹽分含量相比較非灌溉處理均有下降。與FCK、ICK處理相比，其他處理的土壤鹽分均有顯著下降，其中I+25%O與I+NPK處理對土壤表層鹽分的降低最為顯著，脫鹽率分別達(dá)到12.2%和13.9%。除了常規(guī)施化肥處理(F+NPK和I+NPK)外，其他灌溉施肥處理(I+CK、I+25%O、I+50%O)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮的含量均高于非灌溉施肥處理(F+CK、F+25%O、F+50%O)，但處理間土壤速效鉀含量沒有顯著差異。

表2 灌溉與氮肥有機(jī)替代對萵筍生物性狀的影響

表3 灌溉與氮肥有機(jī)替代對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

3 小結(jié)與討論

增施有機(jī)肥是土壤培肥的重要措施[18]，長期單施化肥導(dǎo)致土壤養(yǎng)分不均。研究結(jié)果表明，在相同灌溉條件下，增加化肥氮的有機(jī)替代比例，萵筍產(chǎn)量增幅提高，植株長勢更佳，說明氮的有機(jī)替代有助于萵筍的生長，并且對萵筍有增產(chǎn)效應(yīng)。另有研究證實(shí)，有機(jī)無機(jī)肥配施是提高增產(chǎn)穩(wěn)定性的主要因素[19]；增施菜籽粕、泥炭不僅增加了萵筍產(chǎn)量，而且提高萵筍品質(zhì)，降低其硝酸鹽含量[20]；配施有機(jī)肥處理與單施化肥處理相比，萵筍增產(chǎn)15.31%，并且土壤各養(yǎng)分含量均顯著提高[21]。也有研究[22]表明，在萵筍和白菜生產(chǎn)中施用有機(jī)肥，既能提高萵筍、白菜產(chǎn)量，又能有效提高土壤有機(jī)磷、無機(jī)磷含量。這是因?yàn)槭┯糜袡C(jī)肥土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，促進(jìn)微生物激發(fā)土壤中氮的礦化和細(xì)菌分解難溶態(tài)、固定態(tài)的磷、鉀元素[23]。因此，適量施用有機(jī)肥，可以增加作物產(chǎn)量，提高土壤肥力。

鹽分運(yùn)動是鹽分離子層次間的傳遞過程，其中Cl-和Na+傳遞強(qiáng)度最大[24]。本研究表明，灌溉處理下土壤鹽分顯著降低，這是因?yàn)橥寥乐袀鬟f強(qiáng)度大的Cl-和Na+經(jīng)過淋洗后更易流失，使得土壤鹽分含量下降。本研究還顯示，相同施肥條件下，灌溉處理的土壤有效磷、全氮含量高于非灌溉處理。這可能歸因于灌溉處理下土壤鹽分降低，減弱了鹽分對微生物的脅迫作用，從而促進(jìn)了土壤中氮、磷的周轉(zhuǎn)[25]。而灌溉施肥處理土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮的含量均高于非灌溉施肥處理，鹽分下降后施加有機(jī)肥，土壤腐殖化程度高，從而提高了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮的含量。也有研究[26]發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥與化肥氮配施可顯著降低土壤鹽分。這是因?yàn)橛袡C(jī)肥降低了土壤中水溶性鈉和交換性鈉的含量[27]，并且有機(jī)肥對土壤具有抗鹽作用[28]，從而降低土壤鹽分。

綜上所述，針對大棚萵筍種植模式，灌溉+氮肥有機(jī)替代處理可以明顯改善濱海鹽土鹽漬化，顯著提高大棚萵筍產(chǎn)量，提高土壤肥力，是實(shí)現(xiàn)濱海鹽土改良和萵筍提質(zhì)增產(chǎn)的有效途徑。