有機物料改良土壤對小白菜生長及其抗旱效果的影響

劉 方，朱 健，劉元生，何騰兵

(貴州大學 環境與資源研究所，貴州 貴陽 550025)

小白菜是中國南方常年種植的重要蔬菜之一，由于生產上偏施、重施化學氮肥，以及與磷、鉀、有機肥配比不當，小白菜出現了品質下降、硝酸鹽含量超標等問題[1-3]。土壤中保持適宜的水分及營養元素含量有利于改善小白菜的品質。在優質蔬菜生產中，有機肥增施與秸稈還田、水肥耦合等農藝節水技術措施日益受到重視[1-6]。蚯蚓糞作為一種新型有機肥，具有良好的孔隙度、通氣性、排水性和高持水量，富含腐殖酸、有益微生物、氨基酸、微量元素、植物生長調節物質和有效的氮、磷、鉀，在多種蔬菜育苗及生產中得到廣泛的應用[7-10]。生物質炭作為土壤改良劑，可以改善土壤理化性質，提高土壤孔隙度和比表面積，降低土壤容重，提高土壤保水能力，調節土壤通透性，提高植物養分的有效性，促進作物生長及改善作物品質[11-15]。近年來，在有機肥對耕地土壤性質影響方面開展了較多的研究工作，就蚯蚓糞及生物質炭對蔬菜產量及品質的影響方面也進行了一些研究[7-13]，但在蚯蚓糞及生物質炭對蔬菜地土壤的保水及抗旱效果影響方面還缺乏系統性的研究。本研究以蚯蚓糞、生物質炭為土壤改良劑，探討有機物料對小白菜生長及其抗旱效果的影響，以期為蔬菜地土壤培肥及蔬菜產業的可持續發展提供科學依據。

1 研究材料與方法

1.1 供試材料

以奶牛養殖場的牛糞作為原料，將新鮮牛糞經過堆放發酵后，加入引種蚯蚓(大平2號)，蚯蚓飼養過程中牛糞含水量維持在75%～85%，待牛糞被蚯蚓徹底消化成蚯蚓顆粒糞便時，過篩將蚯蚓分離取出，得到粒度均勻的蚯蚓糞。同時，以牛糞與作物秸稈混合物(1 ∶1)為原料，通過燒制炭化過程，制備生物質炭。試驗土壤為石灰巖發育的旱作土，土壤pH值7.74、有機質38.6 g/kg、堿解氮172 mg/kg、速效磷7.5 mg/kg、速效鉀159 mg/kg。小白菜品種為上海青。

1.2 試驗設計

選取旱作土表層0—15 cm的土壤，帶回實驗室過2 mm的土篩后，混合均勻待用。試驗設4個處理，分別為對照處理(未施用土壤改良劑)、吸水劑處理(5%土壤保水劑，珠海農神)、生物質炭處理(5%牛糞-秸稈炭)、蚯蚓糞處理(5%干蚯蚓糞)。小白菜種植采用大孔育苗盤(12孔)，1個盤上每個處理重復3次，一共種植6盤。種植時，先將土與改良劑混合均勻，再分別裝入育苗盤孔穴中，于2013年6月20日播種(每穴播5粒小白菜種子)，待小白菜發芽出苗至三葉后，保留3棵健壯苗，進行日常澆水管理。選擇3盤觀察小白菜生長情況及測定不同時期的株高，40 d后收獲小白菜植株，從根頸處將其分為地上部分和地下部分，對地上部分進行稱量(鮮質量)。收獲小白菜時，采用烘干法測定其對應孔穴中土壤的含水率。各種測定數據均采用3次重復的平均值。

1.3 萎蔫程度的觀察

選擇另外3盤，待小白菜生長40 d后，澆水使土壤水分飽和，然后停止澆水，在持續高溫干旱(7月中旬)的條件下，觀察自然失水過程中各處理小白菜植株出現萎蔫的時間、株數及嚴重程度。根據植株莖葉失水情況進行萎蔫程度分級，記錄及計算相應等級的萎蔫率。共分4級：0級，植株生長正常，無任何缺水萎蔫現象；1級，部分(15%以下)植株葉片開始出現輕度失水癥狀，葉尖下垂、皺縮，但莖干直立；2級，大部分(85%以上)植株葉片出現中度失水癥狀，植株莖葉開始出現下垂現象；3級，大部分(85%以上)植株重度失水，莖葉出現倒伏及死亡現象。同時，采用烘干法測定對應孔穴中土壤的含水率。

2 結果與分析

2.1 有機物料改土對小白菜生長的影響

從播種后10 d測定的株高來看(表1)，生物質炭、蚯蚓糞、吸水劑處理小白菜平均株高比對照處理(未施用改良劑)分別增加14.29%、54.29%和20.00%；到播種后20 d時，3個處理的小白菜平均株高分別比對照增加18.75%、42.19%和14.06%；到播種后30 d時，3個處理的小白菜平均株高分別比對照增加8.75%、43.75%和7.50%；到播種后40 d時，3個處理的小白菜平均株高分別比對照增加9.89%、81.32%和4.40%?？梢姡诤档赝寥郎鲜┯蒙镔|炭、蚯蚓糞、吸水劑后，小白菜的株高都呈現一定程度的增加，其中以蚯蚓糞處理小白菜的生長狀況最好。

表1 不同改良劑處理下小白菜的生長狀況

小白菜盆栽種植40 d后，不同處理之間小白菜的生物量出現較明顯的差異。由表1可以看出，各處理按小白菜地上部分鮮質量平均值的大小排序為蚯蚓糞>生物質炭>吸水劑>對照，生物質炭、蚯蚓糞及吸水劑處理的地上部分鮮質量分別比對照提高了42.06%、71.96%和30.84%?？梢姡“撞耸┯抿球炯S、生物質炭的產量明顯高于施用吸水劑。

2.2 有機物料改土對小白菜植株萎蔫時間的影響

根據持續干旱下植物的失水特點，可以把小白菜植株的萎焉過程分為兩個階段。階段Ⅰ(0—1萎蔫級別)：即小白菜種植40 d后，澆水使土壤水分飽和，然后停止澆水，至部分小白菜(15%以下)植株葉片開始出現輕度失水癥狀(葉尖下垂、皺縮，但莖干直立)階段。從表2看出，停止澆水后3 d，對照處理小白菜部分植株開始出現輕度失水癥狀，葉尖下垂；停止澆水后4 d，生物質炭、吸水劑處理小白菜部分植株開始出現輕度失水癥狀；而停止澆水后5 d，蚯蚓糞處理小白菜植株才開始出現輕度失水癥狀。

表2 持續高溫干旱下小白菜植株萎蔫狀況

階段Ⅱ(2—3萎蔫級別)：即小白菜大部分(85%以上)植株葉片出現中度失水癥狀(植株莖葉開始出現下垂現象)，至大部分(85%以上)植株出現重度失水癥狀(莖葉出現倒伏及死亡現象)階段。從表2看出，停止澆水后4 d，對照處理小白菜大部分植株葉片出現中度失水癥狀，植株莖葉開始出現下垂現象；停止澆水后5 d，生物質炭、吸水劑處理小白菜大部分植株開始出現中度失水癥狀，而此時對照處理小白菜大部分植株出現重度失水癥狀，莖葉倒伏，出現永久性萎蔫。但是，蚯蚓糞處理大部分植株在停止澆水后6 d才開始出現中度失水癥狀，而這時其他處理小白菜大部分植株已經出現永久性萎蔫；在連續干旱7 d后，蚯蚓糞處理小白菜植株才出現永久性萎蔫。可見，土壤施用蚯蚓糞后，小白菜植株出現永久萎蔫的時間推遲了2 d，蚯蚓糞對土壤有良好的保水作用；土壤分別施用生物質炭、吸水劑后，小白菜植株出現永久萎蔫的時間推遲了1 d，但從小白菜植株的萎蔫株數來看，生物質炭的保水效果優于吸水劑。

2.3 有機物料改土對土壤含水率及抗旱效果的影響

通過對各試驗處理小白菜不同生長時期(測定株高及生物量時)的土壤含水率進行測定，結果表明(表3)，不同處理之間土壤含水率出現明顯的差異，其總體的大小順序表現為蚯蚓糞>生物質炭>吸水劑>對照。施用生物質炭、蚯蚓糞及吸水劑處理的土壤平均含水率(5次測定值的平均數)分別比對照提高了16.15%、21.08%和9.63%，施用蚯蚓糞、生物質炭處理的土壤含水率明顯高于施用吸水劑處理，說明施用蚯蚓糞、生物質炭對土壤有明顯的保墑作用。

表3 不同改良劑處理下小白菜不同生長時期的土壤含水率

小白菜盆栽種植40 d后(7月10日)，澆水使土壤水分飽和，然后停止澆水，觀察持續高溫干旱條件下，不同處理土壤含水率的變化。從表2和表4看出，在持續高溫干旱的第4 d，對照處理小白菜大部分植株莖葉出現下垂現象，其土壤含水率為14.62%，但蚯蚓糞、生物質炭處理的土壤含水量仍然達20%以上；在持續高溫干旱的第5 d，對照處理小白菜大部分植株出現永久性萎蔫，此時其土壤含水率為9.12%，而蚯蚓糞、生物質炭處理的土壤含水率分別為15.74%和12.60%；在持續高溫干旱的第6 d，生物質炭和吸水劑處理小白菜大部分植株開始出現永久性萎蔫，其土壤含水率小于10%，而蚯蚓糞處理的土壤含水率為11.04%，大部分植株才開始出現失水及下垂現象；至第7 d，蚯蚓糞處理的小白菜植株出現永久性萎蔫，此時其土壤含水率為8.42%。這說明蚯蚓糞、生物質炭的施用明顯提高了土壤的保水能力，在持續高溫干旱條件下使小白菜的存活天數明顯延長，從而提高了小白菜的抗旱能力。

表4 不同處理下持續高溫干旱時的土壤含水率 %

3 結 語

(1)在土壤中施用生物質炭、蚯蚓糞的處理小白菜40 d后的平均株高比未施改良劑的處理分別增加了9.89%和81.32%，產量則提高了42.06%和71.96%。土壤施用蚯蚓糞、生物質炭有利于小白菜的生長，可以明顯地提高小白菜的產量。

(2)在持續高溫干旱脅迫下，土壤施用蚯蚓糞、生物質炭可以使小白菜植株出現永久性萎蔫的時間分別推遲2 d和1 d。蚯蚓糞及生物質炭可促進小白菜健壯生長，同時明顯延長了小白菜在干旱期的存活時間。

(3)施用蚯蚓糞、生物質炭后種植小白菜的土壤平均含水率分別比未施改良劑處理提高了21.08%和16.15%，蚯蚓糞、生物質炭對土壤有明顯的保墑作用，提高了小白菜的抗旱能力，特別是蚯蚓糞。

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