設(shè)施土壤障礙分析與平衡肥施用效果研究

李小艷

（宿遷市宿城區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合服務(wù)中心，江蘇宿遷 223800）

0 引言

設(shè)施農(nóng)業(yè)因?yàn)椴皇軞夂驐l件制約，產(chǎn)量高、效益好，發(fā)展較為迅速[1-3]。由于土壤管理技術(shù)的研究嚴(yán)重滯后于設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的進(jìn)程，導(dǎo)致設(shè)施土壤障礙問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，且威脅到設(shè)施作物產(chǎn)量與品質(zhì)的提高[4-7]。弄清設(shè)施土壤障礙尤其是營(yíng)養(yǎng)障礙限制因子，合理補(bǔ)充所缺營(yíng)養(yǎng)元素是解決設(shè)施土壤障礙的基本方法[8-10]。采用喜肥作物進(jìn)行栽培，既可獲得較好的減少養(yǎng)分元素對(duì)環(huán)境的污染負(fù)荷，又可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益[11-12]。如選擇甜瓜等耐肥作物在次生鹽漬化土壤上進(jìn)行栽培，就是一種兼有經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益的次生鹽漬化污染土壤的修復(fù)方法。但由于設(shè)施土壤養(yǎng)分失衡等問(wèn)題的存在，往往影響甜瓜的正常生長(zhǎng)和產(chǎn)量的形成，從而制約對(duì)土壤的修復(fù)效果[13-15]。本研究擬通過(guò)對(duì)宿遷市宿城區(qū)部分設(shè)施土壤的測(cè)定結(jié)果，明確土壤有效養(yǎng)分的含量水平與限制因子，設(shè)計(jì)平衡肥并進(jìn)行用量試驗(yàn)，探討平衡肥施用對(duì)甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤水溶性氮素、鹽分的作用，為指導(dǎo)區(qū)域性設(shè)施土壤管理提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

（1）試驗(yàn)地點(diǎn)：選擇宿遷市宿城區(qū)典型設(shè)施農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體屠園鄉(xiāng)陳集村的宿城區(qū)西郊水果專(zhuān)業(yè)合作社作為試驗(yàn)地點(diǎn)。

（2）土壤：在合作社內(nèi)對(duì)10 個(gè)代表性大棚內(nèi)的土壤進(jìn)行采樣，對(duì)土壤基本化學(xué)性狀進(jìn)行測(cè)定，分析土壤可能存在的各種污染障礙因子。選擇其中污染問(wèn)題較為突出的1號(hào)大棚進(jìn)行土壤污染因子消除的植物修復(fù)試驗(yàn)。大棚規(guī)格8 m×60 m，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)7.50 m，寬2.67 m，面積20 m2。

（3）作物：甜瓜，品種‘海蜜5號(hào)’。行距1.20 m，株距37.5 cm，每小區(qū)2行，共定植40株。

（4）肥料：采用市售商品有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)含量42%、氮磷鉀總養(yǎng)分含量6%）和復(fù)合肥料(15-15-15)做底肥；試驗(yàn)用平衡肥根據(jù)設(shè)施土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行配方，磷酸二銨:酸鉀:酸鎂:酸亞鐵:酸鋅:酸錳:砂:酸銨的配比為150:200:150:100:30:20:10:1。

1.2 驗(yàn)處理內(nèi)容

對(duì)采集的土壤樣品進(jìn)行風(fēng)干、破碎、過(guò)篩，待測(cè)土壤基本化學(xué)性狀。土壤生物修復(fù)田間試驗(yàn)設(shè)6 個(gè)處理，小區(qū)肥料用量分別如下。處理A：平衡肥0 g；折合0 kg/hm2；處理B：平衡肥300 g，折合150 kg/hm2；處理C：平衡肥600 g，折合300 kg/hm2；處理D：平衡肥900 g，折合450 kg/hm2；處理E：平衡肥1200 g，折合600 kg/hm2；處理F：平衡肥1500 g，折合750 kg/hm2。

1.3 田間管理、觀(guān)察與分析測(cè)定

田間管理措施與一般生產(chǎn)保持一致。

對(duì)試驗(yàn)處理前采集的土壤樣品進(jìn)行酸堿度、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)，速效氮磷鉀、水溶性鹽分組成離子含量等項(xiàng)目的測(cè)定。對(duì)試驗(yàn)大棚在采收后采集各處理土壤樣品，測(cè)定項(xiàng)目同處理前。

在田間試驗(yàn)過(guò)程中，記錄移栽密度、土壤墑情、灌溉水量；記錄供試作物不同生育期長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相、開(kāi)花結(jié)果數(shù)量，以及抗逆（抗病蟲(chóng)害、抗倒伏）情況等。作物收獲前采集各小區(qū)一半面積的甜瓜作為樣品進(jìn)行測(cè)產(chǎn)和品質(zhì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤基本化學(xué)性狀分析

2.1.1 土壤pH、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)和土壤有效養(yǎng)分 土壤pH、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)和土壤有效氮磷鉀養(yǎng)分測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。從表中數(shù)據(jù)可以看出，土壤pH 7.72，與前幾年土壤相比略有下降。土壤電導(dǎo)率從0.15～2.49 mS/cm，平均達(dá)到了0.93 mS/cm，半數(shù)土壤電導(dǎo)率明顯高于一般作物的需要水平（1 mS/cm 左右），需要明確過(guò)多施用的養(yǎng)分種類(lèi)以便加以控肥；同時(shí)也有少數(shù)土壤電導(dǎo)率在0.3 mS/cm左右或以下，養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度偏低，總體上仍需加強(qiáng)肥料施用，尤其是相對(duì)缺乏養(yǎng)分元素肥料的施用。土壤有機(jī)質(zhì)含量介于16.48～20.06 g/kg，對(duì)于高產(chǎn)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)來(lái)說(shuō)顯然偏低。從土壤速效氮含量看，平均為227.5 mg/kg，少數(shù)土壤達(dá)到了700 mg/kg以上，高于一般作物對(duì)氮素供應(yīng)指標(biāo)的需求，速效氮含量的變異系數(shù)達(dá)到101.7%，不同大棚間差異很大。土壤速效磷含量介于17.0～48.3 mg/kg，平均30.1 mg/kg，對(duì)高產(chǎn)蔬菜作物栽培來(lái)說(shuō)略有偏低。土壤速效鉀含量介于267.6～535.1 mg/kg，平均達(dá)到了357.4 mg/kg。因此，總體上說(shuō)土壤速效氮、速效鉀含量偏高，速效磷水平略顯不足，在適當(dāng)加強(qiáng)磷肥施用的前提下，注意氮素施用在不同棚間削高填低，平衡施用。

表1 土壤pH、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)和土壤有效養(yǎng)分

2.1.2 土壤水溶性鹽分離子含量 土壤鹽分及其組成離子含量見(jiàn)表2。從表中數(shù)據(jù)可以看出，土壤水溶性鉀含量介于38.5～303.7 mg/kg，平均158.9 mg/kg，鈉離子含量介于11.3～193.8 mg/kg，平均71.1 mg/kg，鈣離子含量介于185.6～2569.7 mg/kg，平均1063.2 mg/kg，鎂離子含量介于40.4～223.0 mg/kg，平均107.7 mg/kg。從幾種陽(yáng)離子的絕對(duì)含量看都不算很低，但從離子相對(duì)含量比例看卻有一些土壤因?yàn)镵+/Mg2偏高可能導(dǎo)致相對(duì)缺鎂，或K+/Mg2偏低導(dǎo)致相對(duì)缺鉀，K+/Mg2變異系數(shù)高達(dá)74.8%。Mg2+/Ca2+變異系數(shù)40.0%雖然不是很大，但Mg2+/Ca2+小于0.1或在0.1左右，有可能造成作物相對(duì)缺鎂的問(wèn)題。

表2 土壤水溶性鹽陽(yáng)離子組成

土壤水溶性陰離子含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。從表中看出，土壤NO3-含量介于65.1～3104.4 mg/kg，平均971.0 mg/kg，變異系數(shù)高達(dá)103.5%，其中超過(guò)2000 mg/kg 的有2 個(gè)土樣，其N(xiāo)O3-含量不僅超出一般作物對(duì)氮素供應(yīng)強(qiáng)度的需求，還極易隨水移動(dòng)引起水體污染或反硝化脫氮污染大氣環(huán)境。土壤硫酸根含量介于46.5～1138.3 mg/kg，平均414.9 mg/kg，遠(yuǎn)高于作物對(duì)硫酸根供應(yīng)強(qiáng)度的需求。土壤碳酸氫根和氯離子平均水平分別為139.3、178.3 mg/kg，一般不會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)造成障礙。

表3 土壤水溶性鹽陰離子組成 mg/kg

土壤電導(dǎo)率與總鹽量之間的關(guān)系可以直線(xiàn)方程(1)加以擬合，見(jiàn)圖1?？傷}量0.5%對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)率大約為1.5 mS/cm，在此以上水平時(shí)一般會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著的不良影響。速測(cè)土壤電導(dǎo)率后，將數(shù)值(mS/cm)除以3，可以粗略估算土壤水溶性總鹽含量(%)，將數(shù)值(mS/cm)×1137.6，可以估算土壤硝酸根含量(mg/kg)，可以為削減土壤硝酸根數(shù)量時(shí)精準(zhǔn)推薦秸稈等高碳氮比物質(zhì)施用數(shù)量提供參考依據(jù)。

圖1 土壤電導(dǎo)率與總鹽含量之間的關(guān)系

圖2 土壤硝酸根含量與電導(dǎo)率之間的關(guān)系

2.2 平衡肥用量對(duì)甜瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

2.2.1 對(duì)甜瓜產(chǎn)量的影響 平衡肥用量對(duì)甜瓜產(chǎn)量的影響情況可用二次方程(2)擬合，見(jiàn)圖3。施肥量為450 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量達(dá)到最高，繼續(xù)增加肥料用量反而引起甜瓜產(chǎn)量下降。平衡肥用量對(duì)甜瓜單果重的影響情況可用二次方程(3)擬合，見(jiàn)圖4。施肥量為300～450 kg/hm2時(shí)甜瓜單果重較大，繼續(xù)增加肥料用量反而引起甜瓜單果重下降。

圖3 施肥量對(duì)甜瓜產(chǎn)量的影響

圖4 施肥量對(duì)甜瓜綜合評(píng)分的影響

2.2.2 對(duì)甜瓜品質(zhì)的影響 平衡肥用量對(duì)甜瓜可溶性固形物含量的影響情況可用二次方程(4)擬合，見(jiàn)圖5。在試驗(yàn)中平衡肥施用量范圍內(nèi)甜瓜可溶性固形物含量隨著施肥量的增加而增加。平衡肥用量對(duì)甜瓜可溶性糖含量的影響情況可用直線(xiàn)方程(5)擬合，見(jiàn)圖6。在試驗(yàn)中平衡肥施用量范圍內(nèi)甜瓜可溶性糖含量隨著施肥量的增加而增加。

圖5 平衡肥施用對(duì)甜瓜可溶性固形物含量的影響

圖6 平衡肥施用對(duì)甜瓜可溶性糖含量的影響

平衡肥用量對(duì)甜瓜可溶性蛋白含量的影響情況可用二次方程(6)擬合，見(jiàn)圖7。在試驗(yàn)中平衡肥施用量在0～300 kg/hm2范圍內(nèi)可溶性蛋白含量隨著施肥量的增加而銳減。施肥量在300 kg/hm2及以上范圍內(nèi)，甜瓜可溶性蛋白含量受平衡肥施用量的影響不明顯。平衡肥用量對(duì)甜瓜Vc含量的影響情況可用二次方程(7)擬合，見(jiàn)圖8。在試驗(yàn)中平衡肥施用量范圍內(nèi)可溶性蛋白含量隨著施肥量的增加而銳減。施肥量在300 kg/hm2及以上范圍內(nèi)，甜瓜Vc含量隨著施肥量的增加而有所提高。

圖7 平衡肥施用對(duì)甜瓜可溶性蛋白含量的影響

圖8 平衡肥施用對(duì)甜瓜Vc含量的影響

2.3 平衡肥用量對(duì)土壤硝酸鹽與總鹽濃度的影響

平衡肥用量對(duì)土壤的硝酸鹽含量具有非常明顯的影響，見(jiàn)圖9。與處理前土壤硝酸鹽含量3104.4 mg/kg相比，種植后土壤硝酸鹽含量普遍下降，施用量在0～450 kg/hm2范圍內(nèi)，不同處理間差異明顯，施肥量在450 kg/hm2以上范圍內(nèi)，土壤硝酸鹽含量所受影響不明顯。平衡肥用量對(duì)土壤總鹽量的影響情況與對(duì)硝酸鹽的影響情況較為一致?？梢?jiàn)，平衡肥的施用有助于減輕土壤氮素以及其他一些養(yǎng)分離子對(duì)環(huán)境的污染負(fù)荷。

圖9 平衡肥施用對(duì)種植后土壤硝酸鹽含量的影響

3 結(jié)論

（1）宿城區(qū)設(shè)施土壤速效氮、速效鉀含量總體偏高，但變異較大，少數(shù)土壤仍需適量補(bǔ)充氮素和鉀素肥料；土壤速效磷水平總體略顯不足，大多數(shù)土壤需要加強(qiáng)磷肥施用。

圖10 平衡肥施用對(duì)種植后土壤電導(dǎo)率的影響

（2）土壤水溶性陽(yáng)離子的相對(duì)含量比例不夠平衡，部分土壤因?yàn)镵+/Mg2偏高可能導(dǎo)致相對(duì)缺鎂，或K+/Mg2偏低導(dǎo)致相對(duì)缺鉀；多數(shù)土壤Mg2+/Ca2+小于0.1或在0.1左右，作物相對(duì)缺鎂問(wèn)題明顯。

（3）根據(jù)土壤養(yǎng)分、鹽分狀況配制的平衡肥，推薦用量為450 kg/hm2，既能保持作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，又能明顯降低土壤水溶性氮素及其他離子對(duì)環(huán)境的污染負(fù)荷，有利于改良土壤，消除土壤多種障礙因子。