设施内水旱轮作对土壤理化性质的影响

徐 媛， 陶 笑， 周增辉

(1.江苏省张家港市蔬菜办公室，江苏张家港 215600； 2.扬州大学水生蔬菜研究室，江苏扬州 225009)

近年来，江苏省张家港市的设施蔬菜发展迅速，设施蔬菜的发展对发展张家港市蔬菜产业和提高农民收入水平作出了重要贡献。但是，设施栽培环境中，复种指数高，施肥、灌溉、耕作频率高，长期得不到雨淋，使土壤理化性状发生了很大改变，造成土壤连作障碍日趋严重，制约了设施蔬菜产业化的发展[1-4]。水旱轮作有利于降低作物发病率，提高作物产量和经济效益[5-10]。本试验比较了该市设施同一地块水旱轮作、旱作后的土壤理化性质，为水旱轮作的蔬菜茬口安排提供理论依据，以期改善土壤理化性质，缓解土壤连作障碍，促进设施蔬菜可持续发展。

1 材料与方法

2016年6月在江苏省张家港市杨舍镇善港设施蔬菜大棚内高密度种植蕹菜，大棚一半蕹菜淹水栽培，一半蕹菜旱作，8月接茬种植辣椒，整个试验过程中除淹水、旱作外其他栽培方式相同，即2个处理，处理1水旱轮作(水蕹菜—旱辣椒)，处理2旱作(旱蕹菜—旱辣椒)，于辣椒定植1.5个月后取样，按对角线法取5个点，每个点再分0～10、10～20、20～30、30～40 cm 4个层次，分别装袋。鲜土样用泡沫箱加冰袋冷藏，当天运回扬州大学水生蔬菜研究室实验室，部分保存于4 ℃冰箱中，剩余土样自然风干后过筛待测。按周增辉等的方法[11]测定土壤的可溶性盐浓度(EC值)，土壤主要离子(NO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+和K+)、土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾的含量和土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶的活性[12]。所有数据均为5个测定值的平均值，并用Excel分析作图。

2 结果与分析

2.1 设施水旱轮作、旱作对土壤EC值的影响

从图1可知，0～10 cm土壤水旱轮作EC值明显低于旱作土壤，降低了75.8%，旱作土壤EC值大大超过作物的生育障碍临界点(500 μS/cm)[13]，10～40 cm土层旱作和水旱轮作EC值相差不大，说明水旱轮作能较好缓解耕作层土壤的盐渍化，对深层土壤EC值的影响不大。从土层剖面来看，2种处理下，0～10 cm土层EC值都高于10～40 cm土层，说明土壤盐渍化主要在表层土壤。

2.2 设施水旱轮作、旱作对土壤阴离子含量的影响

从图2可知，水旱轮作0～10 cm土层主要阴离子(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土层主要阴离子含量相差不大，说明水旱轮作能明显降低0～10 cm土层主要阴离子含量。从土层剖面来看，2种处理下0～10 cm土层主要阴离子含量都高于10～40 cm土层，可能表层土壤由于施用化肥等原因使阴离子含量比深层土壤高。

2.3 设施水旱轮作、旱作对土壤阳离子含量的影响

从图3可知，水旱轮作0～10 cm土层主要阳离子(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%，其中各个土层Na+含量水旱轮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土层主要阳离子含量相差不大，说明水旱轮作能明显降低0～10 cm土层主要阳离子含量。从土层剖面来看，2种处理下0～10 cm土层主要阳离子含量都高于10～40 cm土层，可能表层土壤由于施用化肥等原因阳离子含量比深层土壤高。

2.4 设施水旱轮作、旱作对土壤养分的影响

从图4可知，水旱轮作各土层的有机质含量高于旱作土壤，其中0～10 cm高出21.05%，这可能与水作条件下植物残体分解变慢、有机质腐殖化指数增加有关。水旱轮作各土层碱解氮含量低于旱作土壤，其中0～10 cm降低7.2%，说明水旱轮作适当降低了土壤碱解氮含量。水旱轮作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%，说明水旱轮作能使表层土壤速效磷含量降低。水旱轮作各土层土壤速效钾含量均低于旱作土壤，其中0～10 cm降低 7.77%，说明水旱轮作能使土壤速效钾含量降低。从土层剖面来看，2个处理有机质、碱解氮、速效钾、速效磷含量都随着土层加深呈递减趋势，这可能与表层土壤施用肥料有关。

2.5 设施水旱轮作、旱作对土壤酶活性的影响

从图5可知，水旱轮作各土层的土壤蔗糖酶活性高于旱作土壤，其中0～10 cm高出33.74%，说明水旱轮作能提高土壤蔗糖酶活性。水旱轮作各土层土壤脲酶的活性高于旱作土壤，其中0～10 cm高出3.67%，说明水旱轮作能适当提高土壤脲酶的活性。水旱轮作0～20 cm土层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以下土层土壤酸性磷酸酶活性要稍微低于旱作土壤，说明水旱轮作能使0～20 cm土层的土壤酸性磷酸酶活性提高。水旱轮作各土层土壤碱性磷酸酶活性高于旱作土壤，其中0～10 cm高出22.79%，说明水旱轮作能提高土壤碱性磷酸酶的活性。从土层剖面来看，2个处理蔗糖酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶活性都随着土层的深度加深呈递减趋势，这可能跟土壤有机质、微生物含量有关，其中脲酶在0～30 cm有同样趋势，30 cm深度后活性增强。

3 结论与讨论

0～10 cm土壤水旱轮作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土层NO3-、SO42-、Cl-含量分别比旱作土壤下降83.18%、70.85%、77.64%，10～40 cm土层主要阴离子含量相差不大；0～10 cm土层Ca2+、Mg2+、Na+、K+含量分别比旱作土壤下降 89.71%、81.5%、75.33%、36.26%，10～40 cm土层主要阳离子含量变化不大。说明水旱轮作比旱作更有利于降低土壤耕作层盐分含量，这与袁建玉等的研究[14]一致。水旱轮作各土层的有机质含量均高于旱作土壤，0～10 cm高出21.05%，水旱轮作0～10 cm土层碱解氮、速效磷、速效钾含量分别比旱作土壤低7.2%、11.54%、7.77%，这与赵海涛等的研究[15]一致；水旱轮作0～20 cm土层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、碱性磷酸酶分别高出33.74%、3.67%、19.65%、22.79%，这与时唯伟等的研究[16-17]一致。

从土层剖面来看，水旱轮作和旱作2个处理下，0～10 cm土层EC值、主要阴离子、阳离子含量都高于10～40 cm土层，有机质、碱解氮、速效钾、速效磷含量都随着土层加深呈递减趋势，这与赵风艳等的研究[18]一致；0～30 cm土层中蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶活性都随着土层深度的加深呈递减趋势，与陶宝先等的研究[19]一致，这可能是因为表层土壤中养分分布较多，土壤结构疏松，通气状况良好，微生物密集其生化系统活跃。

本研究表明，水旱轮作与连续旱作相比，能降低同一地块的土壤盐分含量，提高土壤有机质含量，提高土壤酶活性，缓解土壤连作障碍，改善土壤理化性质，水旱轮作比长期旱作的土壤更适合于下茬作物的生长；同时，在生产上应该合理控制化肥的施用，保护耕作层土壤，有条件的应当测土配方施肥。下一步将根据江解增等提出的设施内水旱轮作各种新模式[20]在张家港市连作障碍严重的设施基地进行示范种植。