充分湿润和淹水栽培后设施土壤盐分变化差异分析

张 娜，潘瑞瑞，周增辉,3，刘 野，江解增*，田秋芳，石如琼

(1.扬州大学 水生蔬菜研究室，江苏 扬州 225009；2.浙江仙璟梅林果业有限公司，浙江 舟山 316100；3.浙江省舟山市定海区人民政府双桥街道办事处，浙江 舟山 316100)



充分湿润和淹水栽培后设施土壤盐分变化差异分析

张 娜1,2，潘瑞瑞1，周增辉1,3，刘 野1，江解增1*，田秋芳1，石如琼1

(1.扬州大学 水生蔬菜研究室，江苏 扬州 225009；2.浙江仙璟梅林果业有限公司，浙江 舟山 316100；3.浙江省舟山市定海区人民政府双桥街道办事处，浙江 舟山 316100)

摘要：比较了不同水作方式的水旱轮作对设施土壤盐分影响的差异，在相邻2个大棚中分别设置表土充分湿润和淹水栽培蕹菜，以10 cm为单位分4层分别取土，测定了水作前、水作2个月、改旱作2个月后0～40 cm各土层的土壤EC值和主要盐分离子含量变化。结果表明：土壤EC值经充分湿润和淹水栽培水作2个月处理后均下降，并在改旱作后出现不同程度的回升，但仍都低于各水作处理前相应土层的盐分含量。水作处理后NO3-和SO42-的下渗效果明显，且SO42-的降幅较大；充分湿润处理土壤NO3-的降幅较淹水栽培处理小，而改旱作2个月回升幅度比淹水栽培处理大；充分湿润处理根系吸收层K+含量降幅小于淹水栽培的。由此可知，表土充分湿润和淹水栽培2个月再常规旱作2个月后，耕作层盐分浓度均仍低于水作前，淹水栽培总体效果优于充分湿润栽培，但充分湿润栽培对K+和NO3-有较好的滞留作用。

关键词：充分湿润栽培；淹水栽培；土壤盐分

随着我国农业产业结构的调整，设施栽培面积不断扩大，设施盐渍化问题日益严重[1]，设施蔬菜连作后土壤盐分含量上升，pH降低，且随种植年限延长，盐分表聚速度越快[2]。设施盐渍化问题已严重制约了我国设施园艺产业的可持续发展。目前已有很多学者致力于设施盐渍化的发生机理与防治措施方面的研究。有研究认为水旱轮作具有降低盐分、调养地力、改良土壤、防除病虫草害等作用，并可提高作物品质和经济效益，是促进园艺产业可持续发展的一个重要技术[3-5]。江解增等[6]结合水生蔬菜栽培特性提出了设施蔬菜水旱轮作生态栽培新模式对土壤盐分进行治理。袁建树等[7]调查发现设施水旱轮作可明显降低0～20 cm土层土壤盐分含量，缓解土壤酸化，对设施土壤盐渍的治理具有明显效果。前期试验发现充分湿润栽培湿栽水芹和淹水栽培豆瓣菜都能降低土壤总盐分，且两者效果相当[3]。但一茬水作以后继续种植常规旱生蔬菜土壤盐分的提升情况尚无报道，且因前期调查不同水作方式种植不同种类的水生蔬菜，对土壤养分的吸收存在差异，因此，本试验统一种植既能水栽，也能常规旱栽和表土充分湿润栽培的蕹菜，在比较充分湿润与淹水栽培降低土壤盐分效果差异的基础上，进一步比较接茬旱作后土壤盐分回升的差异，期望为进一步设施蔬菜水旱轮作生态新模式的开发提供参考。

1材料与方法

1.1试验设计

试验于2012年5～10月下旬在扬州大学水生蔬菜试验田相邻的2个大棚中进行。大棚规格宽6 m、长35 m，架棚3年。2个大棚的土壤基本一致，均为多年水生蔬菜试验田。之前2年每年秋季至翌年春季种植湿栽水芹、空茬期旱作种植小青菜，施肥以腐熟鸡粪等有机肥为主、化肥为辅。由于难以找到典型的盐渍化设施，既能同时实施淹水和湿润栽培，又能开展随机区组设计并多次重复，因此，本试验首先在学校试验田的设施内开展试验。

于2012年5月20日移栽蕹菜(泰国柳叶)期间，其中一个大棚充分湿润种植蕹菜要求畦沟经常有水、畦面充分湿润；另一相邻大棚淹水种植蕹菜要求畦面保持3～5 cm水层。2个处理均于7月20日同时改为常规旱作栽培，且按常规管理；并分别于移栽前(5月20日)、水作2个月(7月20日)、改旱2个月(9月20日)进行田间土壤分层取样。

1.2土壤取样

根据蔬菜作物的主要吸收根在土层中的分布情况，以每10 cm为单位进行分层取样，即0～10 cm表土层、10～20 cm和20～30 cm主要吸收层、30～40 cm深层土壤。土样采集按照“S”形线路用土壤取样器在畦面上各取5个土样，所取土样分层均匀混合。部分新鲜土样保存于4 ℃冰箱中，剩余土样自然风干后，过筛待测。

1.3测定方法

土壤水溶性盐总量测定采用电导法(水∶土=5∶1)，SO42-含量测定采用硫酸钡比浊法，Cl-含量测定采用硝酸银滴定法，HCO3-和CO32-含量测定采用双指示剂中和滴定法，Ca2+和Mg2+含量测定采用原子分光光度法，Na+和K+含量测定采用火焰光度法，以上指标测定均参照《土壤农化分析》中的方法[8]；NO3-含量(鲜样)测定采用紫外分光光度法[9]。

1.4数据处理

所有数据采用Excel 2007和SPASS 16.0分析软件进行处理分析。

2结果与分析

2.12种水旱轮作对土壤EC值的影响

由表1可知，充分湿润2个月处理的0～30 cm土层EC值均大幅下降，降幅均在40%左右，30～40 cm土层则小幅上升，可能与盐分下渗积累有关。改旱作2个月处理的0～30 cm土层EC值均有不同程度的回升，但仍低于处理前的相应值，尤其是0～10 cm土层回升幅度较小，而30～40 cm土层EC值有小幅下降。可见充分湿润栽培处理能降低表层(0～10 cm)和主要根系吸收层(10～30 cm)土壤可溶性盐分。

淹水2个月处理的各土层EC值变化与充分湿润处理0～30 cm各土层相似，30～40 cm土层变化与充分湿润处理相应土层相反，这可能与2种水作处理土壤表面水层压力不同有关。改旱作2个月处理的各土层均出现盐分回升现象，回升幅度相对充分湿润改旱作2个月处理小，这可能与土壤表面水压及土壤水分蒸发、盐分随水分上移有关。0～20 cm土层盐分回升幅度较20～40 cm土层大，这可能与土表温度较深层高、水分蒸发快使盐分向土表积聚有关。

表12种水作前后及改旱作后土壤EC值的变化

μS/cm

2.22种水旱轮作对土壤主要阴离子含量的影响

由表2可知，充分湿润2个月处理的0～10 cm和10～20 cm土层NO3-含量有所下降，20～30 cm和30～40 cm土层NO3-含量反而上升，可能与NO3-随水下移有关。改旱作2个月处理的0～20 cm土层NO3-含量有所回升，10～20 cm土层NO3-含量较充分湿润2个月处理的高；20～40 cm土层NO3-含量继续上升。说明改旱作后植物吸收利用较多的NO3-养分还可回升供旱作植物再利用。

充分湿润2个月处理的各土层SO42-和Cl-降幅较大，均在30%以上。改旱作2个月处理的SO42-含量在0～20 cm土层回升不明显，20～40 cm土层回升幅度较大；各土层Cl-回升幅度均较大，0～10 cm土层Cl-回升后甚至比充分湿润2个月处理前高。充分湿润2个月处理的0～30 cm土层HCO3-含量下降，30～40 cm土层升幅明显，达76.31%；改旱作2个月处理的各土层HCO3-含量不回升反而继续下降，降幅均较大，但30～40 cm土层HCO3-含量仍较充分湿润2个月处理前高，可能与土壤pH值变化及作物对HCO3-的吸收较少导致HCO3-下移积累有关。

淹水2个月处理的各土层NO3-含量均有所下降，其中0～30 cm土层NO3-降幅较大，降幅在34.27%～43.47%之间，30～40 cm土层降幅较小；改旱作2个月处理的0～40 cm各土层NO3-有所回升，0～10 cm回升幅度达30.26%，10～30 cm各土层回升幅度较小均在10%左右。说明淹水栽培对NO3-下渗作用较明显。淹水2个月及其改旱作2个月处理的各土层SO42-和Cl-含量的变化与充分湿润2个月处理及其改旱作2个月后的变化趋势一致，变化幅度相差不大。淹水2个月处理的各土层HCO3-含量均有不同程度上升，改旱作2个月处理的0～30 cm各土层HCO3-含量均下降，30～40 cm土层比淹水2个月处理前高。可见淹水栽培处理对HCO3-的下渗效果不如充分湿润栽培处理。

表22种水作前后及改旱作后土壤主要阴离子含量的变化

mg/kg

2.32种水旱轮作对土壤主要阳离子含量的影响

由表3可知，充分湿润2个月处理的0～20 cm土层K+含量小幅下降，20～40 cm土层K+含量明显上升；改旱作2个月处理的0～20 cm土层K+含量有所回升，回升后K+含量分别为处理前的98.39%、99.40%；20～40 cm土层K+含量比充分湿润2个月处理低，但仍比充分湿润处理前高。充分湿润2个月处理的0～40 cm各土层Ca2+、Na+和Mg2+含量均有所下降，降幅均在15.33%～46.60%之间。改旱作2个月处理基本上有所回升，但回升后各离子含量仍低于充分湿润2个月处理前相应土层。说明充分湿润栽培处理可以降低土壤Ca2+、Na+、Mg2+含量，对作物吸收较多的K+具有保留作用。

除改旱作2个月处理的30～40 cm土层K+含量有所上升外，淹水2个月处理的各土层K+、Ca2+、Na+和Mg2+变化趋势均是淹水2个月处理下降，改旱作2个月处理又回升，但回升后各离子含量仍低于淹水2个月处理前相应土层。淹水2个月处理及其改旱作2个月处理的0～40 cm各土层的K+、Ca2+降幅基本比充分湿润2个月处理及其改旱作2个月处理高。Na+含量变化与充分湿润2个月处理及其改旱作2个月处理相差不大。淹水2个月处理的各土层Mg2+降幅均较充分湿润2个月处理相应土层的小，改旱作2个月后Mg2+回升幅度与充分湿润2个月处理相差不大。说明淹水处理可以降低土壤阳离子含量，且对K+、Ca2+的降盐效果较好，对Mg2+的降盐效果不如充分湿润处理，对Na+的降压效果与充分湿润栽培相当。

表32种水作前后及改旱作后土壤主要阳离子含量变化

mg/kg

3结论与讨论

本试验发现充分湿润处理的0～30 cm土层和淹水处理的0～40 cm土层土壤EC值均出现明显下降，且降幅相差不大，改旱作2个月后有一定程度回升，但仍低于水作前相应土层的EC值。淹水栽培处理结果与潘瑞瑞等[10]的相似。充分湿润改旱作2个月处理的0～10 cm土层返盐幅度与淹水改旱作处理的相似，10～30 cm土层返盐幅度较淹水改旱处理的小，可能与土壤水分蒸发及盐随水移动有关。

2种水作处理对0～40 cm各土层的SO42-、Cl-、Ca2+、Na+和Mg2+变化趋势均是水作处理下降，其中淹水栽培降盐效果较好，改旱作2个月回升，但回升后各离子含量仍低于各水作处理前相应土层的含量，这与周增辉等[11]对淹水种植水蕹菜断水降渍后旱作菊花的调查结果一致。充分湿润处理的HCO3-含量在0～30 cm土层均下降，30～40 cm土层上升；淹水处理的0～40 cm土层HCO3-含量均有所上升，利于提高土壤的pH值[11-12]。2种水作改旱作2个月处理的HCO3-含量在0～10 cm有小幅增加，其他土层均下降。

充分湿润处理的0～20 cm NO3-和K+含量均有所下降，在20～40 cm土层出现滞留现象；淹水处理的0～40 cm各土层NO3-、K+含量均下降，其中0～30 cm土层的降幅明显。充分湿润改旱作2个月后回升较淹水改旱作明显。说明淹水栽培处理NO3-、K+的下渗效果较好，充分湿润栽培处理的NO3-、K+具有保留作用，改旱作后容易回升且被重新利用，从而避免养分随水分过度流失。充分湿润栽培处理时NO3-、K+在土壤养分离子含量正常的情况下有滞留作用，但若养分离子含量过高[13]，可能会有不同表现，有待进一步试验探讨。

综上所述，淹水栽培总体降盐效果较充分湿润栽培好，但充分湿润栽培不仅能有效降低无效离子含量，又能对植物吸收较多的养分离子NO3-和K+有滞留效应[3]，改旱作后盐分含量虽有一定回升，但回升后仍较水作前低。因此，有望在地下水位较低、水资源较匮乏、灌溉条件差等地区进行充分湿润栽培与常规旱作轮作来解决设施盐渍化问题或改善设施土壤性质。

要在同一个设施土壤盐渍化区域同时开展充分湿润栽培和淹水栽培，且设置重复，难度较大，本试验首先在学校内尚未盐渍化的设施中开展调查性比较试验，没有设置重复；又因2种水作时统一种植蕹菜、接茬旱作时则统一种植小青菜，试验过程中处理间蕹菜及小青菜的长势及产量几乎无差异，因此没有测定各处理蕹菜及小青菜的产量及养分含量等差异。因此，应在后续研究中，选择不同盐渍化程度、不同保水能力土壤的设施开展相关试验并应设置重复，同时，应增加养分离子的植物吸收和向下渗漏的测定，以保证试验的完整性及其对设施蔬菜生产的实际指导作用。

参考文献:

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[2] 姜佰文，郑学东，王春红，等.蔬菜连作对保护地土壤盐分积累的影响[J].东北农业大学学报，2014，45(2)：35-39.

[3] 张娜，周增辉，江解增，等.充分湿润栽培与淹水栽培对设施土壤盐分影响的差异初探[J].中国蔬菜，2014(1)：37-41.

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[10] 潘瑞瑞，刘野，江解增，等.淹水栽培时间对土壤盐分及养分的影响[J].北方园艺，2015(21)：178-182.

[11] 周增辉,张娜,徐媛,等.设施水旱轮作对盐渍化土壤盐分的影响[J].扬州大学学报：农业与生命科学版，2015，36(2)：63-67.

[12] Abid Subhani，黄昌勇.施肥对土壤环境质量的影响[J].浙江大学学报：农业与生命科学版，1999，5(5)：505-506.

[13] 周增辉，张娜，韩成华，等.江苏中南部设施蔬菜盐渍化土壤盐分离子含量及其垂直分布调查[J].中国蔬菜，2013(20)：39-45.

(责任编辑：曾小军)

Difference Analysis of Soil Salinity after Full Wettish and Waterlogging Cultivation in Greenhouse

ZHANG Na1,2, PAN Rui-rui1, ZHOU Zeng-hui1,3, LIU Ye1,JIANG Jie-zeng1*, TIAN Qiu-fang1, SHI Ru-qiong1

(1. Lab of Aquatic Vegetables, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2. Zhejiang Provincial Xianjing Meilin Fruit Industrial Limited Company, Zhoushan 316100, China; 3. Office of Shuangqiao Street, People’s Government of Dinghai District, Zhoushan City, Zhejiang Province, Zhoushan 316100, China)

Abstract：The experiment was conducted to compare the effect of full wettish and waterlogging cultivation on soil salinity, full wettish and water logging with ipomoea(IpamoeaaquaticForstk)planted in 2 facilities next to each other, sampled 4 layers of soil with 10 cm as a unit, soil EC values and the main saltions content in 0～40 cm soil layers were determined before water-submerging-cultivation, 2 months later and changed as upland cultivation for 2 months. The results showed that soil EC values of full wettish and water logging cultivation decreased after water-submerging treatment for 2 months, and there were different degrees of recovery after changed as upland cultivation, but still lower than that of corresponding soil layers. The infiltration effect of NO3-and SO42-of two water-submerging-cultivation treatments was obvious, and the decline degree of SO42-content was larger than NO3-content in the corresponding soil. The decline degree of NO3-content of full wettish cultivation treatment was smaller compared with water logging cultivated treatment, but the recovery was more significant than that of water logging cultivation changed as upland cultivation for 2 months. The decline degree of K+ content in main root absorption layer of full wettish treatment was smaller than water logging cultivation. Therefore, it was considered tillage layer of salt concentration were still lower after full wettish and water logging cultivation 2 months and then conventional upland crop 2 months later than before water-submerging cultivation, the overall effect of water logging cultivation was better than full wettish cultivation, but wettish cultivation had a good retention effect on K+and NO3-.

Key words：Full wettish cultivation; Water logging cultivation; Soil salinity

收稿日期：2015-12-15

基金项目：江苏省农业三新工程项目[SXGC(2014)314]；国家科技支撑计划项目(2012BAD27B02)。

作者简介：张娜(1989─)，女，硕士研究生，主要从事蔬菜栽培生理研究。*通讯作者：江解增。

中图分类号：S156.4

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)06-0055-05