設施蔬菜水旱輪作前后耕作層土壤鹽分和pH值的變化

袁建玉等

摘要：選取江蘇省張家港市設施連作5年、土壤鹽漬化嚴重的田塊，研究了設施水旱輪作前后耕作層土壤鹽分及pH值的變化。結果表明：設施水旱輪作后耕作層土壤電導率（EC）降低了70.3%；NO3-、SO42-、Cl-含量分別下降了61.5%、52.3%、82.1%，HCO3-含量上升；Ca2+、Mg2+、Na+、K+含量分別下降了49.4%、69.6%、66.7%、79.5%；土壤pH值上升了0.37。說明設施水旱輪作可明顯降低土壤鹽分含量，緩解土壤酸化，水旱輪作對治理設施土壤鹽漬化及土壤酸化具有明顯效果。

關鍵詞：設施；水旱輪作；土壤鹽分；pH值

中圖分類號：S151.9 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2014）03-0301-02

設施蔬菜栽培主要是利用塑料大棚和日光溫室，進行反季節和跨地區種植[1]。近年來隨著農業產業結構的調整，設施蔬菜規模化、專業化、工廠化迅速發展，連作障礙問題日益突出[2]。不合理施肥[3-4]、設施常年覆蓋溫度高、蒸發快、淋洗少等因素[5]導致設施土壤鹽漬化及土壤酸化，對設施蔬菜生長發育造成不同程度的危害[6-7]，是連作障礙的主要表現之一[8]。水旱輪作是傳統生態栽培模式，旱生作物與水生作物輪作既能通過水生作物吸收土壤中多余的養分，又能通過灌水使表土養分下滲[9]。目前蔬菜生產上廣泛應用的“設施蔬菜—水稻”水旱輪作模式對設施土壤鹽漬化的治理效果明顯，但模式單一，效益低[10]，且操作麻煩，推廣應用難度大。本研究根據江解增等提出的設施內蔬菜水旱輪作新模式[11]，在設施內直接淹水種植豆瓣菜，研究設施蔬菜水旱輪作前后耕作層土壤鹽分及pH值的變化，發掘設施水旱輪作在克服連作障礙中的作用，以期促進設施蔬菜可持續發展。

1 材料與方法

1.1 采樣

2012年9月22日在江蘇省張家港市錦豐鎮南港設施蔬菜基地內取已經連作5年的耕作層（0～20 cm）土壤。前茬作物絲瓜。取土后淹水種植豆瓣菜，采收豆瓣菜后再取耕作層土壤。土樣采集按照“S”形線路用土壤取樣器分別在3條畦面上各取5個土樣，將每條畦面所取土樣分層均勻混合。鮮土樣保存于4 ℃冰箱，其余土樣自然風干后過篩待測。

1.2 測定方法

水溶性鹽總量測定采用電導法[12]；硫酸根測定采用硫酸鋇比濁法[12]；氯離子測定采用硝酸銀滴定法[12]；碳酸氫根測定采用雙指示劑中和滴定法[12]；pH值測定采用水土比5 ∶ 1定位法[12]；硝酸根測定采用雙波長分光光度法[13]。

2 結果與分析

2.1 水旱輪作前后耕作層土壤鹽分的變化

由圖1可知，本研究中水作前設施連作地的電導率（EC）達到671.0 μS/cm，已超過作物的生育障礙臨界點（500 μS/cm）[14]。水作后土壤耕作層的EC值下降到 199 μS/cm，降低了70.3%，說明水旱輪作后土壤鹽分隨水分下滲而向下移動，鹽分被淋洗到下層土壤，使耕作層形成脫鹽區，能較好緩解耕作層土壤的鹽漬化。

2.2 水旱輪作前后耕作層土壤主要陰離子含量變化情況

從圖2可見，研究區域鹽漬化耕作層土壤中主要陰離子（NO3-、SO42-、Cl-）含量在水旱輪作后均明顯下降，NO3-含量從1 061 mg/kg降至408 mg/kg，下降了61.5%；SO42-含量從325 mg/kg降至155 mg/kg，下降了52.3%；Cl-含量從 173 mg/kg 降至31 mg/kg，下降了82.1%。土壤中HCO3-含量在水作前較低，水作后從16 mg/kg上升至 30 mg/kg，上升了87.5%，這可能是由于土壤pH值改變后引起的[15]。

2.3 水旱輪作前后耕作層土壤主要陽離子含量變化情況

從圖3可以看出，水作后土壤主要陽離子含量都有所下降。Ca2+含量從310 mg/kg降至157 mg/kg，下降了49.4%；Mg2+含量從46 mg/kg降至14 mg/kg，下降了69.6%；Na+含量從75 mg/kg下降至25 mg/kg，下降了66.7%；K+含量從44 mg/kg 下降至9 mg/kg，下降了79.5%。說明水旱輪作明顯降低了耕作層土壤的陽離子含量。

2.4 水旱輪作前后耕作層土壤pH值的變化

土壤pH值影響蔬菜對土壤中一些離子的吸收，從而會影響蔬菜生長[16]。從圖4可知，水旱輪作前后土壤pH值由6.93增加到7.30，說明水旱輪作有利于改良土壤酸性環境。

3 結論與討論

關于設施栽培土壤鹽分離子組成的研究較多，除HCO3-外，設施土壤中Ca2+、Mg2+、Na+、K+、SO42-、NO3-、Cl-含量

均比露地高，且差異達顯著或極顯著水平[16]。本研究發現，通過設施水旱輪作耕作層土壤中上述主要鹽分離子SO42-、NO3-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+含量均有不同程度降低，降幅分別為52.3%、61.5%、82.1%、49.4%、69.6%、66.7%、79.5%，說明設施水旱輪作能明顯降低土壤鹽分，是治理設施土壤鹽漬化的有效措施，這與種植水稻等大田作物的效果類似[9]。水旱輪作后土壤pH值提高了0.37，說明水旱輪作對緩解土壤酸化具有一定效果。南港設施蔬菜基地水作豆瓣菜產值達36.2萬元/hm2，效益達23.8萬元/hm2，經濟效益較高，說明水旱輪作具有很好的生態效益、經濟效益。

本研究表明，水旱輪作能顯著降低土壤鹽分，緩解土壤酸化。水旱輪作既有利于治理設施土壤鹽漬化和土壤酸化等問題，緩解土壤連作障礙，又能提高經濟效益，本研究為設施蔬菜的可持續發展提供了理論基礎。下一步將深入研究水作后茬返鹽情況，探討輪作間隔時間，開發蔬菜水旱輪作新模式等，形成水旱輪作治理連作障礙的技術體系。endprint