灌溉与有机氮替代对滨海盐土莴笋产量和土壤性状的影响

马宁， 徐君言， 刘琛， 郭彬， 傅庆林， 林义成， 裘高扬*

(1.浙江农林大学 环境与资源学院，浙江 杭州 311302； 2.浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021；3.中国计量大学 质量与安全工程学院，浙江 杭州 310018)

滨海盐土作为潜在的后备耕地资源，其合理开发利用对增补耕地资源、促进农业可持续发展具有重要的现实意义。滨海盐土具有盐分高、肥力低、结构差的特点，土壤高盐分对植物造成离子毒害，降低植物对养分的吸收和水分的利用效率，从而危害植物的存活和生长，是影响农业生产和土地生产力的重要胁迫因子[1-3]。浙江南部的滨海盐土，质地黏重，是由新海相沉积物盐渍化作用形成，成土历史短，土壤熟化程度低，盐分含量高，剖面土壤呈强石灰反应，pH高，Ca、Mg含量高，S、Fe、Cu、Zn、Mn、Mo等元素和有机质含量低[4-5]。针对滨海盐土存在的问题，许多学者开展了滨海盐土降盐研究，如张兰亭等[6]利用暗管排水增加滨海粉砂壤土排水量，降低潜水位，提高土壤排蒸比，加速土体脱盐和潜水淡化，增产粮棉。王遵亲等[7]认为,治理盐碱地排水并不是防治土壤盐演化的唯一措施，但排水是主导措施。

莴笋是一种忌氯作物，但被广泛栽培于浙南滨海盐土地区。因此，在滨海盐土种植莴笋，如何降低土壤盐分、提高莴笋品质与产量是亟待解决的技术关键[8]。莴笋品质和产量提高的关键在于土壤地力提升和肥料科学施用[8]，在当下的蔬菜生产中，农民盲目大量施用化肥，造成土壤养分比例失调，成本增加，养分不平衡，从而胁迫蔬菜生长、降低其产量和品质，引起一系列的生态和环境问题。氮素是促进作物生长和产量形成的大量营养元素之一，作物对土壤中有效氮的吸收量是反映其生长状况的重要指标[9-10]。莴笋作为绿叶蔬菜，对氮素的需求量较大，但存在化肥过量施用、盲目施用等问题，导致成本增加和环境污染。因此，推进有机肥替代化肥，结合科学种植管理技术，进一步促进农业绿色发展至关重要。大量研究表明，氮肥有机替减，减少化学氮肥用量，提高蔬菜产量，是实现菜田土壤可持续发展的有效措施，而长期大量施用化肥氮导致氮肥利用率降低、土壤质量下降；单施有机肥虽然能够培肥地力，但是不能满足作物快速生长对氮素的需求[11-16]，开发高效的有机-无机配施技术是解决化肥过量施用问题的关键。因此，本研究以露地莴笋为对象，研究灌溉和不同水平氮肥有机替代对滨海盐土莴笋产量和土壤理化性状的影响，探索最优改良方案，为滨海盐土改良和莴笋提质增效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在台州市农垦场(121° 58′31″E，28°50′91″N)进行，土壤属滨海盐土，地处亚热带湿润气候区，四季分明。年均温度17.1 ℃，年降水量1 632 mm，年日照时数为1 950 h。试验田0～20 cm耕层土壤pH 8.0，有机质(OM)含量为18.65 g·kg-1，全氮(TN)含量为0.91 g·kg-1，碱解氮(AN)含量为57.974 mg·kg-1，有效磷(AP)含量为55.55 mg·kg-1，速效钾(AK)含量为240.7 mg·kg-1。

供试莴笋品种为永安飞桥莴笋，于2001年引进台州[17]。

供试肥料购自台州市路桥区本地某肥料厂，其中，商品有机肥养分含量(以干物质计)为N 19.6 g·kg-1、P2O515.1 g·kg-1、K2O 17.3 g·kg-1，复合肥养分含量(以干物质计)为N 200 g·kg-1、P2O5100 g·kg-1、K2O 120 g·kg-1，硫酸铵养分含量(以干物质计)为N 210 g·kg-1、S 240 g·kg-1。

1.2 处理设计

采用二因素区组试验设计，灌溉和有机肥替代化肥氮为2个因素，即灌溉(I)和不灌溉(F)2个水平，常规施化肥(NPK)、有机肥替代基肥中25%化肥N(25% O)和有机肥替代基肥中50%化肥N(50% O)等3个有机肥替代化肥氮水平，以不施肥为对照(CK)，每个处理3次重复，每个小区100 m2。常规施化肥(NPK)按当地农民习惯施基肥，各处理养分水平一致，其中N 225 kg·hm-2，P2O5169 kg·hm-2，K2O 169 kg·hm-2。

2021年9月5日播种，播种前种子进行低温冷藏2～3 d，施基肥，1 m2用敌克松10 g兑水将苗床泼湿、浸透，约7～10 d出苗。20～25 d苗具有4～5片真叶时定植。中间间隔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，及时浇压蔸水，并利用大棚、小拱棚覆盖遮阳网，缓苗后撤去。定植时苗龄4～5叶，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硫酸铵2 kg兑水300 kg浇施；移植后15 d，第2次每667 m2硫酸铵4 kg兑水600 kg浇施；在立春后，植株开始迅速生长，第3次每667 m2硫酸铵2 kg兑水500 kg，结合中耕浇施；在植株封垄并开始抽茎时，第4次每667 m2硫酸铵10 kg兑水500 kg浇施。

1.3 样品采集与测定

于收获前每个小区取连续10株莴笋测定株高和茎粗，并利用SPAD-502 Plus叶绿素仪测定每个小区连续10株莴笋顶部第1片叶子中部叶绿素SPAD值。成熟期将每个小区的莴笋全部收获，除去烂叶，称量茎叶鲜重，测定产量。

在莴笋收获后采取5点采样法随机采集各小区0～20 cm耕层土壤样品，土壤全盐含量用烘干残渣法测定，土壤pH用玻璃电极测定(土水比1∶2.5)，土壤有机质和全氮通过元素分析仪(Elementar vario EL cube)测定，土壤碱解氮用碱解扩散法测定，土壤有效磷用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定，土壤速效钾用NH4OAc浸提-火焰光度法测定。

1.4 数据处理

所有土壤指标数据均采用3次重复的平均值,利用IBM SPSS Statistics软件进行双因素方差分析(two-way ANOVA)。

2 结果与分析

2.1 莴笋产量

莴笋产量结果(表1)表明，与FCK和ICK相比，有机肥替代化肥氮处理下莴笋产量显著增加。有机肥替代化肥氮处理莴笋产量显著高于灌溉不施肥(ICK)处理。与ICK相比，25%有机肥替代(I+25%O、F+25%O)处理分别增产17.81%、18.81%，50%有机肥替代(I+50%O、F+50%O)处理分别增产23.88%、25.47%，I+NPK处理增产15.77%，所有处理中，莴笋产量以F+50%O的增幅最大。

2.2 莴笋生物学性状

莴笋的株高、茎粗和叶绿素含量(SPAD)统计分析如表2，其中F+25%O处理下，莴笋的茎粗达到最大，为15.7 cm。有机肥替代(F+50%O、I+50%O)处理和常规施肥(F+NPK、I+NPK)处理下，莴笋茎粗较ICK处理均有显著增加。莴笋株高和SPAD处理间没有显著差异。

表1 灌溉与氮肥有机替代对莴笋产量的影响

2.3 灌溉与氮肥有机替代对土壤pH、盐分和养分含量的影响

由表3可知，灌溉处理土壤pH和盐分含量相比较非灌溉处理均有下降。与FCK、ICK处理相比，其他处理的土壤盐分均有显著下降，其中I+25%O与I+NPK处理对土壤表层盐分的降低最为显著，脱盐率分别达到12.2%和13.9%。除了常规施化肥处理(F+NPK和I+NPK)外，其他灌溉施肥处理(I+CK、I+25%O、I+50%O)土壤有机质、全氮和碱解氮的含量均高于非灌溉施肥处理(F+CK、F+25%O、F+50%O)，但处理间土壤速效钾含量没有显著差异。

表2 灌溉与氮肥有机替代对莴笋生物性状的影响

表3 灌溉与氮肥有机替代对土壤化学性质的影响

3 小结与讨论

增施有机肥是土壤培肥的重要措施[18]，长期单施化肥导致土壤养分不均。研究结果表明，在相同灌溉条件下，增加化肥氮的有机替代比例，莴笋产量增幅提高，植株长势更佳，说明氮的有机替代有助于莴笋的生长，并且对莴笋有增产效应。另有研究证实，有机无机肥配施是提高增产稳定性的主要因素[19]；增施菜籽粕、泥炭不仅增加了莴笋产量，而且提高莴笋品质，降低其硝酸盐含量[20]；配施有机肥处理与单施化肥处理相比，莴笋增产15.31%，并且土壤各养分含量均显著提高[21]。也有研究[22]表明，在莴笋和白菜生产中施用有机肥，既能提高莴笋、白菜产量，又能有效提高土壤有机磷、无机磷含量。这是因为施用有机肥土壤有机质含量增加，促进微生物激发土壤中氮的矿化和细菌分解难溶态、固定态的磷、钾元素[23]。因此，适量施用有机肥，可以增加作物产量，提高土壤肥力。

盐分运动是盐分离子层次间的传递过程，其中Cl-和Na+传递强度最大[24]。本研究表明，灌溉处理下土壤盐分显著降低，这是因为土壤中传递强度大的Cl-和Na+经过淋洗后更易流失，使得土壤盐分含量下降。本研究还显示，相同施肥条件下，灌溉处理的土壤有效磷、全氮含量高于非灌溉处理。这可能归因于灌溉处理下土壤盐分降低，减弱了盐分对微生物的胁迫作用，从而促进了土壤中氮、磷的周转[25]。而灌溉施肥处理土壤有机质、全氮和碱解氮的含量均高于非灌溉施肥处理，盐分下降后施加有机肥，土壤腐殖化程度高，从而提高了土壤有机质、全氮和碱解氮的含量。也有研究[26]发现，有机肥与化肥氮配施可显著降低土壤盐分。这是因为有机肥降低了土壤中水溶性钠和交换性钠的含量[27]，并且有机肥对土壤具有抗盐作用[28]，从而降低土壤盐分。

综上所述，针对大棚莴笋种植模式，灌溉+氮肥有机替代处理可以明显改善滨海盐土盐渍化，显著提高大棚莴笋产量，提高土壤肥力，是实现滨海盐土改良和莴笋提质增产的有效途径。