灌溉方式对温室土壤理化性状的影响

赵丽霞

（北京市延庆区农机化技术推广服务站，北京 102100)

我国自20世纪80年代开始大面积推广设施农业生产以来，设施农业面积迅速扩大，目前已居世界第1位，但设施配套灌溉设备相对比较落后，大多采用“大水畦灌”的传统灌溉方式。我国灌溉水资源匮乏，传统灌溉方式水资源利用率低，且会导致水资源浪费和地下水污染的问题[1]。据研究，在大田栽培条件下，油菜等叶类蔬菜畦灌的水分利用率不足40%[2]。近几年，我国开始推广应用以滴灌和喷灌为主的现代农业节水灌溉技术，其节水效果十分显著[3]。目前已有大量关于设施农业灌溉方法的研究，例如渗灌与沟灌相比，土壤水稳性团粒增加81.4%，土壤温度提高1.1～1.7 ℃，节约灌溉用水36.7%[4]。渗灌、滴灌能提高土壤温度，在低温条件下非常有利于作物根系的生长发育，促进根系对水分、养分的吸收和转运[5]。但灌溉方法对土壤容重、土壤含水量、土壤硬度等物理性质及土壤速效养分的研究鲜有报道，探究不同灌溉方式对温室内土壤环境的影响，对探索有益于设施蔬菜生产的灌溉模式具有重要意义。

1 材料和方法

1.1 试验地点

试验在延庆绿富隆蔬菜种植合作社日光温室中进行。根据土壤理化性质测定方法[6]，采集油菜播种前土壤并进行测定，结果见表1。播种前每667 m2施腐熟鸡粪4 500 kg（N、P、K≥4%，有机质总量≥30%）、氮磷钾三元复合肥130 kg（15-10-15，总养分≥51%）。

1.2 试验材料

试验选用“春油5号”油菜（国家蔬菜工程技术研究中心培育）为材料。春茬使用普通聚乙烯透明农用地膜，秋茬试验选用聚乙烯黑色有孔地膜，均为南京天达润丰农业科技有限公司生产。微喷带直径为28.6 mm，5孔，孔径0.1 mm；主水管为直径50 mm的硬胶管。

1.3 试验方法

试验分为春茬和秋茬2个季节进行，秋茬油菜于9月7日播种，11月10日收获，历时64 d；春茬于翌年3月13日播种，5月9日收获，历时57 d。采用平畦栽培，每畦播种4行。

试验设畦灌、微喷带、膜上畦灌、膜下微喷带4个处理，以常规畦灌为对照，每个处理为1畦（畦长3.6 m，畦宽1.0 m，小区面积3.6 m2），重复3次。为了防止水分横向侧漏，各小区间50 cm土层用塑料薄膜隔开。

1.4 调查项目及方法

分别于春、秋2茬油菜播种前、收获后，采用五点取样法对各试验小区分别采集0～10、10～20、20～30 cm土壤样品，每层土壤分别混合均匀，自然风干、压碎、过筛，供后续使用。土壤容重测定采用烘干法（0～10 cm），pH值采用酸度计测定，EC值采用电导仪测定[7]。土壤矿质元素的测定（0～10 cm）：土壤全氮含量采用半微量蒸馏法测定，有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗吸光光度法测定；速效钾采用1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法测定[8]。

1.5 数据处理

试验数据采用Excel 2007和SPSS 13.0软件进行处理分析和LSD多重比较检验。

2 结果与分析

2.1 灌溉方式对土壤容重的影响

由表2可知，油菜播种前各处理土壤容重一致，收获后各个处理土壤容重均有所增加，且增加幅度春、秋茬均表现为畦灌＞微喷带＞膜上畦灌＞膜下微喷。其中，春茬收获后，膜上畦灌、膜下微喷处理土壤容重均与畦灌和微喷带存在显著性差异，与播种前相比，膜下微喷、膜上畦灌、微喷带、畦灌分别增加3.00%、5.00%、7.00%、11.00%。秋茬收获后，膜下微喷与其他3个处理存在显著性差异，膜下微喷、膜上畦灌、微喷带、畦灌比播种前分别增加3.88%、4.85%、6.80%、9.71%。可见膜下微喷处理效果最佳。

表2 灌溉方式对土壤容重的影响 g/cm3

2.2 灌溉方式对土壤pH值的影响

土壤pH值是影响土壤氧化、还原性的重要因子，是反映土壤肥力的重要指标。由表3可得，0～30 cm土层内，pH值随土层的加深而升高，20～30 cm土层pH值最高，且播种前同一土层各个处理pH值均无显著性差异，收获后各土层pH值均有所升高。

春茬油菜收获后，0～10 cm土层pH值呈上升趋势，较播种前增加幅度表现为畦灌＞微喷带＞膜上畦灌＞膜下微喷，分别增加了0.30、0.27、0.12、0.10，10～20 cm、20～30 cm土层变化趋势与0～10 cm土层基本一致，且膜上畦灌、膜下微喷两处理均显著小于畦灌、微喷带处理。秋茬与春茬土壤pH值变化趋势基本一致。微喷带与畦灌处理差异不显著，但较畦灌有所下降，这可能是由于微喷带灌溉均匀，促进了土壤中氮素释放。与畦灌处理相比，膜上畦灌与其存在显著性差异，这可能是由于膜上畦灌会提高土壤及地表温湿度，促进了氮素分解，增加了土壤中碱解氮含量，从而减小了pH值的升高（表3）。

2.3 灌溉方式对土壤EC值的影响

土壤EC值可有效反映土壤溶液中盐离子浓度。由表3可得，春茬和秋茬种植前同一土层土壤EC值各处理间没有显著性差异。春茬收获后，各土层土壤EC值均呈下降趋势。0～10 cm土层，膜上畦灌、膜下微喷处理EC值均显著低于畦灌处理。畦灌、微喷带、膜上畦灌、膜下微喷分别较种植前降低64.43%、60.00%、65.08%、72.49%；10～20 cm、20～30 cm土层与0～10 cm土层土壤EC值变化趋势基本一致。经比较可得，各个土层的膜上畦灌与畦灌处理均存在显著性差异，说明地膜能显著降低土壤溶液中盐离子浓度，有效抑制油菜根系周围盐离子浓度堆积，减少土壤盐渍化程度。

秋茬与春茬土壤EC值变化基本一致，种植前，秋茬各土层土壤EC值均低于春茬，这可能是由于施肥导致土壤肥力不同所造成的。除此之外，0～10 cm土层，畦灌、微喷带、膜上畦灌、膜下微喷分别较种植前降低了37.89%、45.83%、54.78%、56.94%，可见秋茬土壤EC值降低的幅度低于春茬土壤EC值降低幅度，这可能是由于春茬和秋茬油菜根系吸收了土壤中的盐离子所造成的（表3）。

表3 灌溉方式对土壤pH值和EC值的影响

2.4 灌溉方式对土壤养分含量的影响

由表4可见，各个处理种植前土壤中全氮、速效磷、速效钾含量没有显著性差异，经过一茬的油菜种植后，土壤中各矿质元素含量明显减少，这是由于油菜生长过程中吸收了土壤中的营养元素所致。

春茬油菜收获后，畦灌、微喷带、膜上畦灌、膜下微喷处理全氮含量较播种前分别减少14.63%、16.22%、18.45%、18.60%，速效磷含量分别减少17.91%、20.82%、23.78%、24.32%，速效钾含量较播种前分别减少了27.20%、34.70%、36.00%、50.50%。土壤中全氮、速效磷、速效钾含量减少幅度均表现为膜下微喷＞膜上畦灌＞微喷带＞畦灌，说明膜下微喷处理最能有效加快土壤矿质元素的分解，提高营养元素的利用效率。但从相同处理间全氮、速效磷、速效钾的减小幅度来看，表现为速效钾＞速效磷＞全氮，说明油菜对速效钾吸收利用率最高（表4）。

表4 灌溉方式对土壤养分含量的影响 mg/kg

秋茬与春茬土壤中各矿质元素变化趋势与春茬基本一致，各处理种植前土壤中N、P、K含量较春茬高，这与施肥效果有关。秋茬油菜收获后，畦灌、微喷带、膜上畦灌、膜下微喷处理全氮含量较播种前分别减少14.49%、15.89%、21.85%、22.33%，速效磷分别减少22.55%、25.10%、26.98%、28.64%，速效钾分别减少29.46%、32.12%、37.69%、42.65%。其中，膜上畦灌和膜下微喷处理全氮、速效磷含量减少幅度大于春茬，说明秋季更适合油菜对土壤中氮、磷的吸收利用，且地膜和微喷带处理效果较好（表4）。

3 结论与讨论

本试验通过比较油菜种植前后不同灌溉方式下的土壤理化性质，可有效反映土壤环境的变化，为合理选择油菜灌溉方式提供了依据。

土壤容重可以反映土壤的紧实度和结构状况。容重越小，说明土壤孔隙度大，透气性好[9]。本试验中，播种前各处理土壤容重基本一致，经过一茬油菜种植后，各个处理土壤容重均有所增加，其中膜上畦灌和膜下微喷处理增加幅度均小于畦灌，且膜上畦灌、膜下微喷均与畦灌和微喷带有显著性差异，说明膜下微喷和膜上畦灌可有效减缓土壤容重的增加，减少土壤理化性质恶化，维持土壤结构，为植株的生长提供适宜的土壤条件。这与陈淑兰等[9]关于地膜覆盖下番茄栽培土壤理化性质的研究结果一致。分析原因，可能是由于微喷带灌水与畦灌相比，减少了水流对土壤的冲击，从而有效维持了土壤结构；而膜上畦灌处理的土壤，有效了维持了土壤的温、湿度，减少了外界不良环境对土壤的影响，有利于土壤微生物的存活[10]。

土壤pH值直接影响土壤氧化还原性和土壤中养分的存在状态、转化速率和有效性，与微生物及其生理活性密切相关，对作物生长发育有重要影响。pH值受土壤含水量、盐离子浓度、土壤氧气浓度等诸多因素影响[11]。本试验中，经过一茬油菜种植，各个土层pH值均有所升高。这与前人对芹菜种植土壤的研究结果一致[11]。这可能是由于油菜在生长过程中吸收土壤中阴离子数量高于阳离子，也可能是由于根系对土壤中营养物质的吸收导致土壤中碱解氮含量降低，导致土壤pH值升高，土壤肥力下降[12]。

土壤EC值越高，土壤溶液中盐离子浓度越大[13]。本试验中，经过一茬油菜种植后，各个土层EC值均降低。这可能是由于油菜在生长过程中，吸收了土壤中的无机盐离子，降低了土壤盐离子浓度。其中膜下微喷和膜上畦灌处理与畦灌对照相比，EC值的降低幅度加大，有效抑制了土壤盐分积累。

氮、磷、钾与植株的生长密切相关，直接影响着作物产量。经过一茬的油菜种植后，土壤中各矿质元素含量明显减少，这可能与油菜生长过程中吸收了土壤中的营养元素所致。其中全氮、速效磷、速效钾含量各处理减少幅度均表现为膜下微喷和膜上畦灌大于对照畦灌，说明膜下微喷和膜上畦灌措施可有效加快土壤矿质元素的分解和吸收。综上所述，膜下微喷对温室内种植油菜土壤的理化性状改善效果最佳。