灌溉與有機氮替代對濱海鹽土萵筍產量和土壤性狀的影響

馬寧， 徐君言， 劉琛， 郭彬， 傅慶林， 林義成， 裘高揚*

(1.浙江農林大學 環境與資源學院，浙江 杭州 311302； 2.浙江省農業科學院 環境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021；3.中國計量大學 質量與安全工程學院，浙江 杭州 310018)

濱海鹽土作為潛在的后備耕地資源，其合理開發利用對增補耕地資源、促進農業可持續發展具有重要的現實意義。濱海鹽土具有鹽分高、肥力低、結構差的特點，土壤高鹽分對植物造成離子毒害，降低植物對養分的吸收和水分的利用效率，從而危害植物的存活和生長，是影響農業生產和土地生產力的重要脅迫因子[1-3]。浙江南部的濱海鹽土，質地黏重，是由新海相沉積物鹽漬化作用形成，成土歷史短，土壤熟化程度低，鹽分含量高，剖面土壤呈強石灰反應，pH高，Ca、Mg含量高，S、Fe、Cu、Zn、Mn、Mo等元素和有機質含量低[4-5]。針對濱海鹽土存在的問題，許多學者開展了濱海鹽土降鹽研究，如張蘭亭等[6]利用暗管排水增加濱海粉砂壤土排水量，降低潛水位，提高土壤排蒸比，加速土體脫鹽和潛水淡化，增產糧棉。王遵親等[7]認為,治理鹽堿地排水并不是防治土壤鹽演化的唯一措施，但排水是主導措施。

萵筍是一種忌氯作物，但被廣泛栽培于浙南濱海鹽土地區。因此，在濱海鹽土種植萵筍，如何降低土壤鹽分、提高萵筍品質與產量是亟待解決的技術關鍵[8]。萵筍品質和產量提高的關鍵在于土壤地力提升和肥料科學施用[8]，在當下的蔬菜生產中，農民盲目大量施用化肥，造成土壤養分比例失調，成本增加，養分不平衡，從而脅迫蔬菜生長、降低其產量和品質，引起一系列的生態和環境問題。氮素是促進作物生長和產量形成的大量營養元素之一，作物對土壤中有效氮的吸收量是反映其生長狀況的重要指標[9-10]。萵筍作為綠葉蔬菜，對氮素的需求量較大，但存在化肥過量施用、盲目施用等問題，導致成本增加和環境污染。因此，推進有機肥替代化肥，結合科學種植管理技術，進一步促進農業綠色發展至關重要。大量研究表明，氮肥有機替減，減少化學氮肥用量，提高蔬菜產量，是實現菜田土壤可持續發展的有效措施，而長期大量施用化肥氮導致氮肥利用率降低、土壤質量下降；單施有機肥雖然能夠培肥地力，但是不能滿足作物快速生長對氮素的需求[11-16]，開發高效的有機-無機配施技術是解決化肥過量施用問題的關鍵。因此，本研究以露地萵筍為對象，研究灌溉和不同水平氮肥有機替代對濱海鹽土萵筍產量和土壤理化性狀的影響，探索最優改良方案，為濱海鹽土改良和萵筍提質增效提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在臺州市農墾場(121° 58′31″E，28°50′91″N)進行，土壤屬濱海鹽土，地處亞熱帶濕潤氣候區，四季分明。年均溫度17.1 ℃，年降水量1 632 mm，年日照時數為1 950 h。試驗田0～20 cm耕層土壤pH 8.0，有機質(OM)含量為18.65 g·kg-1，全氮(TN)含量為0.91 g·kg-1，堿解氮(AN)含量為57.974 mg·kg-1，有效磷(AP)含量為55.55 mg·kg-1，速效鉀(AK)含量為240.7 mg·kg-1。

供試萵筍品種為永安飛橋萵筍，于2001年引進臺州[17]。

供試肥料購自臺州市路橋區本地某肥料廠，其中，商品有機肥養分含量(以干物質計)為N 19.6 g·kg-1、P2O515.1 g·kg-1、K2O 17.3 g·kg-1，復合肥養分含量(以干物質計)為N 200 g·kg-1、P2O5100 g·kg-1、K2O 120 g·kg-1，硫酸銨養分含量(以干物質計)為N 210 g·kg-1、S 240 g·kg-1。

1.2 處理設計

采用二因素區組試驗設計，灌溉和有機肥替代化肥氮為2個因素，即灌溉(I)和不灌溉(F)2個水平，常規施化肥(NPK)、有機肥替代基肥中25%化肥N(25% O)和有機肥替代基肥中50%化肥N(50% O)等3個有機肥替代化肥氮水平，以不施肥為對照(CK)，每個處理3次重復，每個小區100 m2。常規施化肥(NPK)按當地農民習慣施基肥，各處理養分水平一致，其中N 225 kg·hm-2，P2O5169 kg·hm-2，K2O 169 kg·hm-2。

2021年9月5日播種，播種前種子進行低溫冷藏2～3 d，施基肥，1 m2用敵克松10 g兌水將苗床潑濕、浸透，約7～10 d出苗。20～25 d苗具有4～5片真葉時定植。中間間隔7 d左右追肥，其中在定植后20 d左右施1次重肥。9月26日整地、施基肥。10月4日移栽，下午定植后，及時澆壓蔸水，并利用大棚、小拱棚覆蓋遮陽網，緩苗后撤去。定植時苗齡4～5葉，定植行距50 cm，株距25 cm，每667 m2栽植5 300株，采用膜下滴灌，12月上旬采收。定植后，第1次每667 m2硫酸銨2 kg兌水300 kg澆施；移植后15 d，第2次每667 m2硫酸銨4 kg兌水600 kg澆施；在立春后，植株開始迅速生長，第3次每667 m2硫酸銨2 kg兌水500 kg，結合中耕澆施；在植株封壟并開始抽莖時，第4次每667 m2硫酸銨10 kg兌水500 kg澆施。

1.3 樣品采集與測定

于收獲前每個小區取連續10株萵筍測定株高和莖粗，并利用SPAD-502 Plus葉綠素儀測定每個小區連續10株萵筍頂部第1片葉子中部葉綠素SPAD值。成熟期將每個小區的萵筍全部收獲，除去爛葉，稱量莖葉鮮重，測定產量。

在萵筍收獲后采取5點采樣法隨機采集各小區0～20 cm耕層土壤樣品，土壤全鹽含量用烘干殘渣法測定，土壤pH用玻璃電極測定(土水比1∶2.5)，土壤有機質和全氮通過元素分析儀(Elementar vario EL cube)測定，土壤堿解氮用堿解擴散法測定，土壤有效磷用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定，土壤速效鉀用NH4OAc浸提-火焰光度法測定。

1.4 數據處理

所有土壤指標數據均采用3次重復的平均值,利用IBM SPSS Statistics軟件進行雙因素方差分析(two-way ANOVA)。

2 結果與分析

2.1 萵筍產量

萵筍產量結果(表1)表明，與FCK和ICK相比，有機肥替代化肥氮處理下萵筍產量顯著增加。有機肥替代化肥氮處理萵筍產量顯著高于灌溉不施肥(ICK)處理。與ICK相比，25%有機肥替代(I+25%O、F+25%O)處理分別增產17.81%、18.81%，50%有機肥替代(I+50%O、F+50%O)處理分別增產23.88%、25.47%，I+NPK處理增產15.77%，所有處理中，萵筍產量以F+50%O的增幅最大。

2.2 萵筍生物學性狀

萵筍的株高、莖粗和葉綠素含量(SPAD)統計分析如表2，其中F+25%O處理下，萵筍的莖粗達到最大，為15.7 cm。有機肥替代(F+50%O、I+50%O)處理和常規施肥(F+NPK、I+NPK)處理下，萵筍莖粗較ICK處理均有顯著增加。萵筍株高和SPAD處理間沒有顯著差異。

表1 灌溉與氮肥有機替代對萵筍產量的影響

2.3 灌溉與氮肥有機替代對土壤pH、鹽分和養分含量的影響

由表3可知，灌溉處理土壤pH和鹽分含量相比較非灌溉處理均有下降。與FCK、ICK處理相比，其他處理的土壤鹽分均有顯著下降，其中I+25%O與I+NPK處理對土壤表層鹽分的降低最為顯著，脫鹽率分別達到12.2%和13.9%。除了常規施化肥處理(F+NPK和I+NPK)外，其他灌溉施肥處理(I+CK、I+25%O、I+50%O)土壤有機質、全氮和堿解氮的含量均高于非灌溉施肥處理(F+CK、F+25%O、F+50%O)，但處理間土壤速效鉀含量沒有顯著差異。

表2 灌溉與氮肥有機替代對萵筍生物性狀的影響

表3 灌溉與氮肥有機替代對土壤化學性質的影響

3 小結與討論

增施有機肥是土壤培肥的重要措施[18]，長期單施化肥導致土壤養分不均。研究結果表明，在相同灌溉條件下，增加化肥氮的有機替代比例，萵筍產量增幅提高，植株長勢更佳，說明氮的有機替代有助于萵筍的生長，并且對萵筍有增產效應。另有研究證實，有機無機肥配施是提高增產穩定性的主要因素[19]；增施菜籽粕、泥炭不僅增加了萵筍產量，而且提高萵筍品質，降低其硝酸鹽含量[20]；配施有機肥處理與單施化肥處理相比，萵筍增產15.31%，并且土壤各養分含量均顯著提高[21]。也有研究[22]表明，在萵筍和白菜生產中施用有機肥，既能提高萵筍、白菜產量，又能有效提高土壤有機磷、無機磷含量。這是因為施用有機肥土壤有機質含量增加，促進微生物激發土壤中氮的礦化和細菌分解難溶態、固定態的磷、鉀元素[23]。因此，適量施用有機肥，可以增加作物產量，提高土壤肥力。

鹽分運動是鹽分離子層次間的傳遞過程，其中Cl-和Na+傳遞強度最大[24]。本研究表明，灌溉處理下土壤鹽分顯著降低，這是因為土壤中傳遞強度大的Cl-和Na+經過淋洗后更易流失，使得土壤鹽分含量下降。本研究還顯示，相同施肥條件下，灌溉處理的土壤有效磷、全氮含量高于非灌溉處理。這可能歸因于灌溉處理下土壤鹽分降低，減弱了鹽分對微生物的脅迫作用，從而促進了土壤中氮、磷的周轉[25]。而灌溉施肥處理土壤有機質、全氮和堿解氮的含量均高于非灌溉施肥處理，鹽分下降后施加有機肥，土壤腐殖化程度高，從而提高了土壤有機質、全氮和堿解氮的含量。也有研究[26]發現，有機肥與化肥氮配施可顯著降低土壤鹽分。這是因為有機肥降低了土壤中水溶性鈉和交換性鈉的含量[27]，并且有機肥對土壤具有抗鹽作用[28]，從而降低土壤鹽分。

綜上所述，針對大棚萵筍種植模式，灌溉+氮肥有機替代處理可以明顯改善濱海鹽土鹽漬化，顯著提高大棚萵筍產量，提高土壤肥力，是實現濱海鹽土改良和萵筍提質增產的有效途徑。