秸稈源土壤調(diào)理劑對(duì)設(shè)施菜地次生鹽漬障礙的改良效果

摘 要 為探索設(shè)施菜地土壤次生鹽漬障礙的改良與修復(fù)方法，提升設(shè)施土壤的可持續(xù)發(fā)展性，在江蘇省蘇州市吳江區(qū)連續(xù)種植15年的葉菜類蔬菜生產(chǎn)基地開展土壤次生鹽漬障礙改良試驗(yàn)。試驗(yàn)以當(dāng)?shù)氐湫腿~菜品種香青菜為供試作物，在氮素施用量相同條件下（純N 12.5 kg/667 m2），以常規(guī)施用化肥處理為對(duì)照，用T0表示，設(shè)計(jì)了2種次生鹽漬障礙改良措施：有機(jī)無機(jī)肥配施處理、秸稈源土壤調(diào)理劑+常規(guī)化學(xué)施肥基礎(chǔ)上減量15%處理，分別用T1、T2表示。試驗(yàn)觀測(cè)了供試葉菜的產(chǎn)量、硝酸鹽含量、維生素C含量，并在葉菜收獲后檢測(cè)分析了土壤的pH值、EC值、土壤物理與肥力等指標(biāo)，結(jié)果表明：與常規(guī)施肥處理（T0）相比，采用秸稈源土壤調(diào)理劑耦合化肥減量措施（T2）可有效減輕設(shè)施菜地次生鹽漬化障礙程度（EC值降低了49.25%）、緩解土壤酸化程度（pH值提高了18.36%），促進(jìn)供試葉菜的正常生長(zhǎng)及產(chǎn)量的提高與品質(zhì)的提升，產(chǎn)量增加了84.82%、硝酸鹽含量降低了45.92%、維生素C含量提高了67.57%；T2處理的土壤密度、最大持水量、總孔隙體積、土壤通氣體積等物理性狀比T0、T1處理均有顯著的優(yōu)化提升，另外，T2處理的土壤中有機(jī)質(zhì)含量、速效鉀含量顯著高于T0、T1處理，而硝態(tài)氮含量則顯著低于T0、T1處理。該試驗(yàn)提出的秸稈源土壤調(diào)理劑耦合化肥減量措施對(duì)次生鹽漬化障礙土壤具有明顯的改良效果，對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)秸稈資源化利用、提升農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展水平、減輕化學(xué)肥料投入并減緩農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)壓力、服務(wù)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等具有重要意義。

關(guān)鍵詞 秸稈；土壤調(diào)理劑；設(shè)施土壤；次生鹽漬障礙；土壤改良

中圖分類號(hào)：S156 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.07.034

隨著我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的集約化與規(guī)模化快速發(fā)展，設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅猛，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)設(shè)施栽培面積達(dá)到463萬hm2，其中設(shè)施蔬菜種植面積達(dá)到413萬hm2，為城鄉(xiāng)居民提供了蔬菜產(chǎn)品的供應(yīng)與保障[1]，由于部分農(nóng)戶在生產(chǎn)過程中為追求產(chǎn)量的提升而盲目過量施用化肥，伴隨著設(shè)施栽培年限的增加和高溫高濕的栽培環(huán)境，肥料礦化速率快，使礦質(zhì)養(yǎng)分離子在土壤中不斷積累，土壤次生鹽漬化問題日益嚴(yán)重，從而改變了土壤性質(zhì)、影響土壤微生物活性、抑制作物生長(zhǎng)發(fā)育、降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)[2-3]，另外過量施用的氮肥在土壤礦化過程中會(huì)產(chǎn)生一定的H+，往往還會(huì)引起土壤pH值的下降，次生鹽漬化伴隨著土壤酸化同時(shí)發(fā)生[1]，次生鹽漬化土壤不僅影響著生態(tài)環(huán)境的平衡發(fā)展，而且還將制約經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，因此，次生鹽漬化改良迫在眉睫。目前，土壤次生鹽漬化改良方法有很多，如水分調(diào)控措施、生物改良措施、增施有機(jī)肥措施、表面覆蓋措施等[4-7]，這些方法或措施具有不同的改良效果，但也存在一些不足之處，如：利用灌水洗鹽法可以淋洗出土壤表層大部分鹽，但該項(xiàng)措施一方面會(huì)導(dǎo)致地下水污染，另一方面鹽分會(huì)通過蒸發(fā)而重聚土壤表層[8]；生物改良法投入成本較大，并且應(yīng)用效果存在不穩(wěn)定性[9]；表面覆蓋措施往往會(huì)影響當(dāng)季作物的正常生長(zhǎng)與生產(chǎn)[10]。進(jìn)入21世紀(jì)之后，施用土壤調(diào)理劑是一種新興的、區(qū)別于傳統(tǒng)的土壤改良方法，具體是在障礙土壤中加入用于改善土壤理化性狀、提高土壤生產(chǎn)力的有機(jī)物料組合，在改良土壤次生鹽漬障礙的過程中并不影響蔬菜的正常生長(zhǎng)與生產(chǎn)，是一種符合農(nóng)業(yè)生態(tài)循環(huán)與低碳綠色發(fā)展的土壤改良方法。

蘇州市吳江區(qū)地處我國(guó)長(zhǎng)三角一體化發(fā)展區(qū)域，蔬菜的周年生產(chǎn)對(duì)于區(qū)域“菜籃子”蔬菜保供具有重要的作用及不可替代性，各級(jí)政府高度重視蔬菜安全高效生產(chǎn)，蔬菜種植的產(chǎn)量和面積均呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)。但是近年來，隨著復(fù)種指數(shù)的提高，吳江區(qū)部分設(shè)施土壤已出現(xiàn)次生鹽漬化現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)厥卟水a(chǎn)業(yè)的良性循環(huán)發(fā)展。另外，吳江緊靠太湖，是我國(guó)環(huán)太湖城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物資源化處理利用示范區(qū)的重要組成區(qū)域之一，秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物還田難、處置去向不清晰，如何有效處理秸稈等廢棄物是吳江區(qū)域面臨的又一項(xiàng)生態(tài)環(huán)境治理新問題。為此，本研究以江蘇省蘇州市吳江區(qū)葉菜生產(chǎn)基地的次生鹽漬化土壤為研究對(duì)象，采用項(xiàng)目組自主研發(fā)創(chuàng)制的秸稈源土壤調(diào)理劑為供試材料，將廢棄秸稈制備成為菜地次生鹽漬化土壤的改良材料，以期為區(qū)域生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)模式的構(gòu)建提供科學(xué)依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。

1 "材料與方法

1.1 "試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于江蘇省蘇州市吳江區(qū)太湖綠洲農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與示范基地，試驗(yàn)實(shí)施地前茬作物為香青菜，土壤肥沃，設(shè)施大棚種植。

1.2 "試驗(yàn)材料

供試品種為當(dāng)?shù)叵闱嗖酥髟云贩N齊心黃。供試有機(jī)肥料由太倉綠豐有機(jī)肥料公司生產(chǎn)提供（氮、五氧化二磷、氧化鉀養(yǎng)分總和≥5%、有機(jī)質(zhì)≥45%）；無機(jī)肥主要為45%復(fù)合肥（氮、五氧化二磷、氧化鉀養(yǎng)分比例為15∶15∶15）；秸稈源土壤調(diào)理劑由蘇州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究中心自主研發(fā)，主要由稻麥秸稈經(jīng)破碎揉絲、調(diào)節(jié)C/N及水分好氧發(fā)酵腐熟，再添加相關(guān)生物酶、稀釋劑等制備。

1.3 "試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，以常規(guī)施用化肥為對(duì)照（T0），以有機(jī)無機(jī)肥配施（T1）、秸稈源土壤調(diào)理劑+常規(guī)化學(xué)施肥基礎(chǔ)上減量15%（T2）為處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)排列。試驗(yàn)氮素總施用量[11]為12.5 kg/667 m2，其中T1處理有機(jī)無機(jī)配施比例為50%∶50%[12]；T2處理中秸稈源土壤調(diào)理劑施用量為800 kg/667 m2、化學(xué)氮肥施用量為10.625 kg/667 m2（化肥減量15%）。

1.4 "田間管理

試驗(yàn)于2022年10月中旬播種育苗，每667 m2用種量1 kg，播種后30～40 d進(jìn)行定植，株行距40 cm×40 cm，試驗(yàn)小區(qū)畦寬3 m，畦長(zhǎng)10 m，畦高約25 cm，小區(qū)面積30 m2。試驗(yàn)地周圍設(shè)1 m以上的保護(hù)行。各小區(qū)均設(shè)0.5 m走道。肥料或土壤調(diào)理劑全部一次性基施，香青菜定植前7 d左右對(duì)試驗(yàn)地進(jìn)行旋耕并施用底肥或土壤調(diào)理劑。定植后90 d左右采收與測(cè)定。試驗(yàn)過程中土壤墑情及病蟲草防治依據(jù)當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣進(jìn)行管理。

1.5 "測(cè)定指標(biāo)與方法

產(chǎn)量測(cè)定：采用小區(qū)全量采收法測(cè)定香青菜的產(chǎn)量。

品質(zhì)測(cè)定：針對(duì)采收的香青菜，采用水楊酸硝化法測(cè)定硝酸鹽含量，采用比色法測(cè)定維生素C含量。

土壤物理性狀測(cè)定：根據(jù)森林土壤水分-物理性質(zhì)的測(cè)定方法（LYT 1215—1999）分析檢測(cè)土壤的密度、最大持水量、總孔隙體積 、土壤通氣度體積。

土壤肥力性狀測(cè)定：根據(jù)《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》（魯如坤主編）的方法分析檢測(cè)了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量。

1.6 "數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2021軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)差異顯著性檢驗(yàn)（LSD法）。

2 "結(jié)果與分析

2.1 "施用秸稈源土壤調(diào)理劑對(duì)設(shè)施菜地土壤pH值與EC值的影響

測(cè)定設(shè)施菜地不同改良模式處理下土壤pH值與EC值T0（常規(guī)施用化肥）、T1（有機(jī)無機(jī)肥配施）、T2（秸稈源土壤調(diào)理劑+常規(guī)化學(xué)施肥基礎(chǔ)上減量15%）處理收獲后土壤的pH值分別為5.88、6.48、6.96，改變次生鹽漬化障礙菜地的肥料施用方式，有利于提高土壤的pH值，T1與T2處理較T0處理分別提高了10.20%、18.36%，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，T2處理的pH值顯著高于T0處理（p＜0.05），而T1與T0、T2處理間的pH值均無顯著差異（p＞0.05）。另外，T0、T1、T2處理的土壤EC值分別為6.68、4.78、3.39 "ms·cm-1，有機(jī)無機(jī)肥配施處理、秸稈源土壤調(diào)理劑與減肥耦合處理均可顯著降低土壤的EC值，其中施用秸稈源土壤調(diào)理劑同時(shí)化學(xué)氮肥減量處理的EC值最低，且統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明不同處理之間的EC值差異達(dá)顯著水平（p＜0.05）。

2.2 "施用秸稈源土壤調(diào)理劑對(duì)設(shè)施葉菜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

圖1為不同土壤改良處理?xiàng)l件下香青菜產(chǎn)量及硝酸鹽含量與維生素C含量的測(cè)定分析結(jié)果。由圖1可知，T0處理香青菜的產(chǎn)量為934.36 kg/667 m2、T1處理為1 198.72 kg/667 m2、T2處理為1 726.87 kg/667 m2，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明T0、T1、T2處理之間的香青菜產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平（p＜0.05）。

圖1結(jié)果顯示，T0、T1、T2處理的香青菜硝酸鹽含量分別為1 150.25、852.23、528.79 mg·kg-1，采用有機(jī)無機(jī)肥配施措施及施用秸稈源土壤調(diào)理劑有利于顯著降低香青菜的硝酸鹽含量，且施用秸稈源土壤調(diào)理劑處理對(duì)硝酸鹽的降低程度顯著大于有機(jī)無機(jī)肥配施處理（p＜0.05）；另外，T1、T2處理的香青菜維生素C含量較T0處理分別顯著提升了43.38%、67.57%（p＜0.05），雖然T2處理的香青菜維生素C含量大于T1處理，但T1、T2處理之間的差異未達(dá)顯著水平（p＞0.05）。

2.3 "施用秸稈源土壤調(diào)理劑對(duì)設(shè)施菜地土壤物理性狀的影響

表1為不同土壤改良措施條件下設(shè)施菜地土壤密度、最大持水量、總孔隙體積及土壤通氣度體積的分析測(cè)定結(jié)果。由表1可知，與常規(guī)施肥的T0處理相比，有機(jī)無機(jī)肥配施的T1處理、施用秸稈源土壤調(diào)理劑耦合化肥減量的T2處理的土壤密度分別顯著下降了15.65%、21.74%（p＜0.05），最大持水量分別顯著提高了35.59%、60.16%（p＜0.05），總孔隙體積分別顯著增加了8.60%、21.88%（p＜0.05），土壤通氣度體積分別顯著提升了19.09%、65.92%（p＜0.05），其中T2處理對(duì)土壤物理性狀的改良效果優(yōu)于T1處理。

2.4 "施用秸稈源土壤調(diào)理劑對(duì)設(shè)施菜地土壤肥力性狀的影響

表2為不同土壤改良措施下菜地土壤相關(guān)肥力性狀的測(cè)定分析結(jié)果。可知，供試的菜地土壤有機(jī)質(zhì)含量偏低，氮素養(yǎng)分特別是硝態(tài)氮含量偏高，養(yǎng)分結(jié)構(gòu)不平衡，采取土壤改良措施后，T1、T2處理的有機(jī)質(zhì)含量雖然顯著大于T0處理，但整體仍然偏低，其中不同處理之間全氮、銨態(tài)氮含量無顯著差異（p＜0.05），但T1、T2處理較T0處理顯著降低了土壤硝態(tài)氮含量（p＜0.05），且顯著提升了土壤速效鉀含量（p＜0.05），另外，土壤速效磷含量有下降趨勢(shì)，其中T2處理顯著低于T0處理（p＜0.05）。

3 "小結(jié)與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，與常規(guī)施肥處理（T0）相比，采用秸稈源土壤調(diào)理劑耦合化肥減量措施（T2）可有效減輕設(shè)施菜地次生鹽漬化障礙程度、緩解土壤酸化程度，從而促進(jìn)次生鹽漬障礙土壤中供試葉菜的正常生長(zhǎng)及產(chǎn)量的提高與品質(zhì)的提升，與有機(jī)無機(jī)肥配施改良處理（T1）相比，具有更優(yōu)的正向促進(jìn)作用。一般來說，土壤容重與孔隙度是表征土壤透氣性、強(qiáng)度、存儲(chǔ)和傳輸土壤水能力的基本指標(biāo)[13-14]，土壤有機(jī)質(zhì)含量越高，土壤容重越小，孔隙度越大，且土壤持水能力主要受土壤容重、孔隙度、有機(jī)質(zhì)等因素的影響[15-16]。T2處理的土壤密度、最大持水量、總孔隙體積、土壤通氣體積等物理性狀比T0、T1處理均有顯著的優(yōu)化提升，是土壤EC值降低的直接原因，也是促進(jìn)供試葉菜增產(chǎn)的主要原因；另外，T2處理的土壤中有機(jī)質(zhì)含量、速效鉀含量顯著高于T0、T1處理，而硝態(tài)氮含量則顯著低于T0、T1處理，也進(jìn)一步佐證了T2處理對(duì)次生鹽漬障土壤的改良效果，也證明了T2處理提升了供試葉菜的生長(zhǎng)品質(zhì)。上述試驗(yàn)結(jié)果表明，本試驗(yàn)提出的秸稈源土壤調(diào)理劑耦合化肥減量措施對(duì)次生鹽漬化障礙土壤具有明顯的改良效果，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)秸稈資源化利用、提升農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展水平、減少化學(xué)肥料投入并減緩農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)壓力、服務(wù)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等具有重要的意義。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）