單棟大棚土壤養分、鹽分空間分布與茄子產量的關系

李元梅，張琪曉，劉晶磊，朱田香

(1.舟山市農業科學研究院，浙江 舟山 316000； 2.舟山市農產品營銷管理中心，浙江 舟山 316000；3.舟山市農業教育培訓中心，浙江 舟山 316000)

為適應浙江沿海地區早春多雨大風、倒春寒等災害性天氣，鋼制連棟大棚的應用面積日趨增大。大棚經多年使用后，棚內土壤出現不同程度的次生鹽漬化和酸化現象。設施大棚土壤出現次生鹽漬化后，對種植的農作物會產生不利影響，發生僵苗、生長遲緩、病害加劇[1]等現象，從而導致產量降低、產品品質下降，種植戶的經濟效益受到影響。研究表明，設施大棚進行揭膜淋雨、合理輪作、采用各種有機無機物料和土壤改良劑[2-3]等操作，可有效減輕土壤次生鹽漬化程度。

舟山市位于長江出海口，為海島型城市，亞熱帶季風氣候明顯，常年多大風，秋冬季多偏北風、春夏多偏南風。6、8月降水較多，冬季較少；降水時受風力影響，大棚南北出入口和通風口處的地塊比大棚中間地塊受到更多的雨水淋浸，土壤水分和鹽分交換較快。為防止臺風災害和土壤次生鹽漬化，單棟大棚在7—8月揭膜，進行休耕淋雨等操作，并實施輪作；但隨著使用年限增長，種植作物時，出現通風口處植株長勢和產量明顯優于大棚中間地塊的現象，土壤板結、干旱時出現白色結晶，同一大棚內中間地段僵苗現象嚴重[4]，說明已出現土壤次生鹽漬化。為找出同一大棚內作物長勢差異原因，本試驗將單棟大棚劃為12個區，種植同一個茄子品種，觀察各區茄子生長情況與產量，生長季結束后分區采集土壤樣品進行檢測，研究各項指標的差異與相關性，以及土壤養分和鹽分對作物產量的影響，探尋土壤鹽分與養分差異對作物生長的影響，為改善土壤對作物養分供應、提高作物產量和產品品質、延長設施大棚的使用年限提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

茄子品種為杭茄2010。選擇使用10 a以上并連續種植茄果類3季以上的8 m鋼制大棚，施肥種類以三元復合肥和尿素為主，灌溉方式為膜下滴灌。種植前大棚耕層(0～20 cm)土壤pH為5.06，電導率為2.44 mS·cm-1，有機質30.07 g·kg-1，全氮含量2.12 g·kg-1，土壤硝態氮含量為360.40 mg·kg-1，全P含量為4.88 g·kg-1，土壤水溶性鹽含量為6.25 g·kg-1。

1.2 處理設計

試驗大棚在翻耕后，條施復合肥5 kg后整地做畦，平均分為4畦(A、B、C和D)，畦上放置滴灌帶并覆蓋銀灰色地膜。于2019年3月14日定植，株距50 cm，以9.5 m×1.2 m為1小區，每畦為3個小區(1、2和3)。田間管理同常規管理一致。

記錄各小區茄子始花期、始收期、株高和產量，觀察各小區茄子長勢和病蟲害情況。在茄子開花結果期間，每小區隨機取樣10株，測量每株株高，取其平均值。小區每次采摘稱量，直至生長期結束，計算小區總產量。

生長期結束后，按小區進行土壤取樣，采用五點混合法取耕層(0～20 cm)混合土樣，晾干后檢測土壤pH、電導率、水溶性鹽含量、全氮含量、硝態氮含量和全磷含量，測定方法均參照現行土壤檢測標準。

1.3 數據處理

數據處理采用Excel和SPSS 19.0軟件處理。

2 結果與分析

2.1 茄子生長狀況

2.1.1 茄子開花期

以30%茄子開花為始花期，開花期隔天觀察記載。從表1可知，始花期整體相差較小，僅相差4 d，說明各小區始花期相對一致。始收期早晚相差10 d，其中B1、C1、A1小區最晚，這3個區為西北方位且在大棚門口通風處，春季早期溫度相對大棚中央較低，因此，開花和結果有一定延遲。

表1 各小區茄子始花期和始收期

2.1.2 茄子株高和產量

各小區在整個生長期內沒有死苗現象，無較重病害發生，有紅蜘蛛、夜蛾、薊馬等蟲害發生，在蟲害發生初期進行防治。從表2可知，大棚內各小區的植株生長差異明顯。西北方向的C1、B1、A1小區茄子株高較低，且生長前期有輕微的僵苗現象；位于東南的A3、D3小區株高明顯高于其他小區。C1、B1、A1 三個小區的總產量較低，每667 m2產量僅1 000～1 300 kg，僅為產量A3、D3小區的一半。D3小區產量最高，每667 m2產量接近2 500 kg，符合該品種的正常水平。同一品種在同一大棚內各區塊的植株生長水平和產量差異較大，且株高低的小區產量也低，符合植株生長量與產量的關系。

表2 茄子的株高和總產量

2.2 土壤理化性質

2.2.1 pH

由圖1可知，設施大棚土壤總體偏酸性，pH介于4.3～6.3，為酸性土壤。隨著使用年限的增加，大棚土壤酸化加重[5]。大棚西北向與中部靠邊膜地塊A2、D2、D1、B1、A1的pH在4.5及以下，為極強酸性；大棚中部地塊B2、C1、C2、B3的pH介于4.5～5.5，屬于強酸性[6]。大棚東南方向的pH相對較西北方向高，呈酸性，與本地區露天菜地pH相近。說明隨著使用年限增長，大棚pH下降，土壤酸化明顯，部分區域甚至為強酸性，與曾路生等[7]的研究結果相同。

圖1 大棚各小區土壤的pH

2.2.2 土壤電導率和水溶性鹽含量

大棚內各區域土壤的電導率和水溶性鹽含量見圖2，大棚內各區塊土壤的電導率為0.6～2.0 mS·cm-1，均在作物生育障礙點之上。表明所有地塊電導率均超標，總體上大棚北側高于南側。土壤水溶性總鹽含量為1.4～4.7 g·kg-1，各區塊水溶性總鹽含量相差較大。西北側靠大棚門口的地塊含量較高，達到4.5 g·kg-1以上；東南偏南方向地塊較低，在1.5 g·kg-1左右。土壤水溶性總鹽含量高低分布與土壤電導率大小一致。

圖2 大棚各小區土壤水溶性總鹽含量和電導率

2.2.3 土壤養分含量

如圖3所示，土壤所含養分為一季種植結束后，作物未吸收而殘留在土壤中的養分，其中各區塊土壤全氮含量在1.7～2.2 g·kg-1，在正常水平范圍內；西北方向和中間地塊全氮含量較高，南側靠近大棚邊膜的地塊全氮含量相對較低，在1.7 g·kg-1左右。土壤全磷含量為4.2～5.6 g·kg-1，處于磷含量較高水平。有機質含量為24.8～34.1 g·kg-1，在正常水平范圍內。全磷和有機質含量的高低分布與全氮含量的分布大致相同，南面靠近大棚邊膜的地塊含量低，北面和中間地塊含量較高。

圖3 大棚各小區土壤有機質、全氮、全磷含量

2.4 各土壤理化性質與產量的相關性

茄子生長季結束后，大棚土壤有機質、全氮含量均與產量呈顯著負相關(表3)，說明生長期內植株對有機質和全氮吸收越高，它們在土壤的殘留量越低，茄子產量越高；茄子產量與土壤pH呈正相關關系，但相關性不顯著；茄子產量與土壤電導率、水溶性總鹽含量、硝態氮含量、全磷含量呈負相關，相關性沒有達到顯著水平。全氮含量和土壤有機質含量呈極顯著正相關，即作物收獲后土壤殘留的全氮含量越高，土壤有機質含量也越高，說明茄子生長發育對土壤的氮元素和有機質的吸收呈正相關。土壤全磷含量和有機質、全氮含量呈現極顯著正相關，說明茄子對磷的吸收受到土壤有機質、全氮含量的影響。土壤pH與土壤有機質含量呈顯著負相關，這與朱金糴[8]等的研究結果一致。土壤水溶性鹽含量和土壤電導率、硝態氮含量呈極顯著正相關，土壤水溶性鹽含量越高，土壤電導率和硝態氮含量越高。

表3 土壤理化性質與產量相關性分析

3 小結與討論

3.1 設施土壤養分與鹽分含量變化

設施土壤經常處于封閉半封閉狀態，缺少雨水淋洗、肥料投入大，經多年使用后，土壤狀況與露地相比發生了變化，形成了一個特殊的生態系統[9]。通過本試驗研究，作物種植結束后，土壤的有機質、全氮含量在正常水平范圍內，沒有顯著升高，這與吳忠紅等[10]的研究結果一致。土壤的全磷含量偏高，說明設施大棚使用過程中，P元素是一個不斷累積的過程。土壤的pH下降，呈酸化狀態，部分區域甚至為強酸性。土壤水溶性鹽總含量和電導率偏高，土壤缺水時呈現次生鹽漬化狀態。

3.2 設施大棚土壤養分空間分布

設施大棚土壤的養分和鹽分含量總體升高，pH下降，養分和鹽分的空間變異較大。土壤電導率、水溶性鹽分、有機質、硝酸鹽含量、全磷和全氮含量在西北方向靠近大棚開口處升高較多，而東南偏南地塊含量相對升高較少，pH分布則相反。這種地理差異性可能與設施方位、本地氣候有關，包括降水與風向。通風口處雨水浸潤是否加速離子交換、降低土壤鹽分含量，需要進一步研究。

3.3 茄子產量與土壤養分、鹽分的關系

茄子產量和生長季結束后土壤殘留的有機質、全氮、全磷、土壤電導率、硝酸鹽含量、水溶性鹽含量呈負相關，其中與有機質、全氮含量的相關性達到顯著水平。單棟大棚一個生長季種植同一種作物，肥水管理同步；但本實驗中各區塊出現同一養分的差異分布，說明各小區作物對養分吸收量不同，吸收的養分越多，土壤殘留越少，茄子產量越高，即茄子產量與吸收的有機質、全氮含量呈顯著正相關。棚內有機質、全氮含量空間變異較小，引起的產量差異顯著。棚內土壤電導率、水溶性鹽含量等因素是否影響作物對有機質、氮磷鉀等營養元素的吸收，還需要進一步研究。