設施內水旱輪作對土壤理化性質的影響

徐 媛， 陶 笑， 周增輝

(1.江蘇省張家港市蔬菜辦公室，江蘇張家港 215600； 2.揚州大學水生蔬菜研究室，江蘇揚州 225009)

近年來，江蘇省張家港市的設施蔬菜發展迅速，設施蔬菜的發展對發展張家港市蔬菜產業和提高農民收入水平作出了重要貢獻。但是，設施栽培環境中，復種指數高，施肥、灌溉、耕作頻率高，長期得不到雨淋，使土壤理化性狀發生了很大改變，造成土壤連作障礙日趨嚴重，制約了設施蔬菜產業化的發展[1-4]。水旱輪作有利于降低作物發病率，提高作物產量和經濟效益[5-10]。本試驗比較了該市設施同一地塊水旱輪作、旱作后的土壤理化性質，為水旱輪作的蔬菜茬口安排提供理論依據，以期改善土壤理化性質，緩解土壤連作障礙，促進設施蔬菜可持續發展。

1 材料與方法

2016年6月在江蘇省張家港市楊舍鎮善港設施蔬菜大棚內高密度種植蕹菜，大棚一半蕹菜淹水栽培，一半蕹菜旱作，8月接茬種植辣椒，整個試驗過程中除淹水、旱作外其他栽培方式相同，即2個處理，處理1水旱輪作(水蕹菜—旱辣椒)，處理2旱作(旱蕹菜—旱辣椒)，于辣椒定植1.5個月后取樣，按對角線法取5個點，每個點再分0～10、10～20、20～30、30～40 cm 4個層次，分別裝袋。鮮土樣用泡沫箱加冰袋冷藏，當天運回揚州大學水生蔬菜研究室實驗室，部分保存于4 ℃冰箱中，剩余土樣自然風干后過篩待測。按周增輝等的方法[11]測定土壤的可溶性鹽濃度(EC值)，土壤主要離子(NO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+和K+)、土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀的含量和土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、堿性磷酸酶的活性[12]。所有數據均為5個測定值的平均值，并用Excel分析作圖。

2 結果與分析

2.1 設施水旱輪作、旱作對土壤EC值的影響

從圖1可知，0～10 cm土壤水旱輪作EC值明顯低于旱作土壤，降低了75.8%，旱作土壤EC值大大超過作物的生育障礙臨界點(500 μS/cm)[13]，10～40 cm土層旱作和水旱輪作EC值相差不大，說明水旱輪作能較好緩解耕作層土壤的鹽漬化，對深層土壤EC值的影響不大。從土層剖面來看，2種處理下，0～10 cm土層EC值都高于10～40 cm土層，說明土壤鹽漬化主要在表層土壤。

2.2 設施水旱輪作、旱作對土壤陰離子含量的影響

從圖2可知，水旱輪作0～10 cm土層主要陰離子(NO3-、SO42-、Cl-)含量比旱作含量低，其中NO3-含量比旱作土壤下降83.18%，SO42-含量比旱作土壤下降70.85%，Cl-含量比旱作土壤下降77.64%；10～40 cm土層主要陰離子含量相差不大，說明水旱輪作能明顯降低0～10 cm土層主要陰離子含量。從土層剖面來看，2種處理下0～10 cm土層主要陰離子含量都高于10～40 cm土層，可能表層土壤由于施用化肥等原因使陰離子含量比深層土壤高。

2.3 設施水旱輪作、旱作對土壤陽離子含量的影響

從圖3可知，水旱輪作0～10 cm土層主要陽離子(Ca2+、Mg2+、Na+、K+)含量比旱作含量低，其中Ca2+含量比旱作土壤下降89.71%，Mg2+含量比旱作土壤下降81.5%，Na+含量比旱作土壤下降75.33%，其中各個土層Na+含量水旱輪作土壤都低于旱作土壤，K+含量比旱作土壤下降36.26%；10～40 cm土層主要陽離子含量相差不大，說明水旱輪作能明顯降低0～10 cm土層主要陽離子含量。從土層剖面來看，2種處理下0～10 cm土層主要陽離子含量都高于10～40 cm土層，可能表層土壤由于施用化肥等原因陽離子含量比深層土壤高。

2.4 設施水旱輪作、旱作對土壤養分的影響

從圖4可知，水旱輪作各土層的有機質含量高于旱作土壤，其中0～10 cm高出21.05%，這可能與水作條件下植物殘體分解變慢、有機質腐殖化指數增加有關。水旱輪作各土層堿解氮含量低于旱作土壤，其中0～10 cm降低7.2%，說明水旱輪作適當降低了土壤堿解氮含量。水旱輪作0～30 cm土壤速效磷含量低于旱作土壤，其中0～10 cm降低11.54%，說明水旱輪作能使表層土壤速效磷含量降低。水旱輪作各土層土壤速效鉀含量均低于旱作土壤，其中0～10 cm降低 7.77%，說明水旱輪作能使土壤速效鉀含量降低。從土層剖面來看，2個處理有機質、堿解氮、速效鉀、速效磷含量都隨著土層加深呈遞減趨勢，這可能與表層土壤施用肥料有關。

2.5 設施水旱輪作、旱作對土壤酶活性的影響

從圖5可知，水旱輪作各土層的土壤蔗糖酶活性高于旱作土壤，其中0～10 cm高出33.74%，說明水旱輪作能提高土壤蔗糖酶活性。水旱輪作各土層土壤脲酶的活性高于旱作土壤，其中0～10 cm高出3.67%，說明水旱輪作能適當提高土壤脲酶的活性。水旱輪作0～20 cm土層土壤酸性磷酸酶活性高于旱作土壤，其中0～10 cm高出19.65%，但20 cm以下土層土壤酸性磷酸酶活性要稍微低于旱作土壤，說明水旱輪作能使0～20 cm土層的土壤酸性磷酸酶活性提高。水旱輪作各土層土壤堿性磷酸酶活性高于旱作土壤，其中0～10 cm高出22.79%，說明水旱輪作能提高土壤堿性磷酸酶的活性。從土層剖面來看，2個處理蔗糖酶、酸性磷酸酶、堿性磷酸酶活性都隨著土層的深度加深呈遞減趨勢，這可能跟土壤有機質、微生物含量有關，其中脲酶在0～30 cm有同樣趨勢，30 cm深度后活性增強。

3 結論與討論

0～10 cm土壤水旱輪作EC值比旱作土壤下降75.8%，10～40 cm土壤EC值相差不大；0～10 cm土層NO3-、SO42-、Cl-含量分別比旱作土壤下降83.18%、70.85%、77.64%，10～40 cm土層主要陰離子含量相差不大；0～10 cm土層Ca2+、Mg2+、Na+、K+含量分別比旱作土壤下降 89.71%、81.5%、75.33%、36.26%，10～40 cm土層主要陽離子含量變化不大。說明水旱輪作比旱作更有利于降低土壤耕作層鹽分含量，這與袁建玉等的研究[14]一致。水旱輪作各土層的有機質含量均高于旱作土壤，0～10 cm高出21.05%，水旱輪作0～10 cm土層堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別比旱作土壤低7.2%、11.54%、7.77%，這與趙海濤等的研究[15]一致；水旱輪作0～20 cm土層的土壤酶活性都高于旱作土壤，其中0～10 cm土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、堿性磷酸酶分別高出33.74%、3.67%、19.65%、22.79%，這與時唯偉等的研究[16-17]一致。

從土層剖面來看，水旱輪作和旱作2個處理下，0～10 cm土層EC值、主要陰離子、陽離子含量都高于10～40 cm土層，有機質、堿解氮、速效鉀、速效磷含量都隨著土層加深呈遞減趨勢，這與趙風艷等的研究[18]一致；0～30 cm土層中蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、堿性磷酸酶活性都隨著土層深度的加深呈遞減趨勢，與陶寶先等的研究[19]一致，這可能是因為表層土壤中養分分布較多，土壤結構疏松，通氣狀況良好，微生物密集其生化系統活躍。

本研究表明，水旱輪作與連續旱作相比，能降低同一地塊的土壤鹽分含量，提高土壤有機質含量，提高土壤酶活性，緩解土壤連作障礙，改善土壤理化性質，水旱輪作比長期旱作的土壤更適合于下茬作物的生長；同時，在生產上應該合理控制化肥的施用，保護耕作層土壤，有條件的應當測土配方施肥。下一步將根據江解增等提出的設施內水旱輪作各種新模式[20]在張家港市連作障礙嚴重的設施基地進行示范種植。