盛夏季节短期淹水栽培蕹菜对设施盐渍化土壤的影响

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　　摘要：为了研究盛夏高温季节短期淹水栽培后断水降渍对土壤性质的影响，以蕹菜（Ipomoea aquatica Forsk）为试验材料，在盐渍化处理的封底栽培桶中开展为期40 d的淹水栽培试验，然后32 d断水降渍，探究其对0～40 cm各土层的EC值、土壤养分含量和土壤酶活性的影响。结果表明，盛夏高温季节短期淹水后断水降渍，结合种植速生性蕹菜，可明显降低盐渍化土壤表层盐分浓度并使0～40 cm各土层养分趋于均衡，认为通过短期淹水使盐分下渗，结合种植速生性水生蔬菜的吸收转移，可有效缓解因超量使用化肥而致的设施土壤盐渍化。
　　关键词：盐渍化;淹水栽培;蕹菜（Ipomoea aquatica Forsk）;土壤养分
　　中图分类号：S156.4+1;S626         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2020）04-0059-04
　　Abstract： In order to study the effects of short-term paddy and upland rotation on soil properties in midsummer high temperature season， taking Ipomoea aquatica Forsk as test material， a 40 d submerged cultivation test was carried out in the back-cover cultivation bucket of soil salinization treatment， and then 32 d of dry cultivation was used to explore its influence on the EC value， soil nutrient content and soil enzyme activity of 0～40 cm soil layer. The results showed that the water cut off after the short period of flooding in midsummer high temperature season， combined with the planting of fast-growing Ipomoea aquatica Forsk， it can obviously reduce the salinity of saline soil surface and equalize the nutrients in 0～40 cm soil layer. It is believed that the saline infiltration through short-term flooding， combined with the absorption and metastasis of fast-growing aquatic vegetables， it can effectively alleviate the soil salinization of the facilities caused by excessive use of chemical fertilizers.
　　Key words： salinization; submerged cultivation; Ipomoea aquatica Forsk; soil nutrients
　　设施栽培常处于密闭空间中，缺少雨水淋洗，温度、湿度、通气状况和水肥管理等均与露地栽培有较大差别[1]，加之设施栽培又长期处于高集约化、高复种指数、高肥料施用量的生产状态下，导致了次生盐渍化、养分失衡等诸多问题[2]。次生盐渍化状态下的土壤表层盐分积累明显，特别是硝酸盐积累已成为设施栽培蔬菜生理障碍的主导因子[3]，从而引发植被生理干旱，影响作物对养分的吸收[4]，极大地制约了作物的生长。因此，对土壤的次生盐渍化问题的探索已经刻不容缓。
　　前期试验主要研究大棚内2013年12月至2014年4月期间淹水栽培豆瓣菜的效果，发现冬春季设施中开展较长时间淹水栽培水生蔬菜可明显降低表层0～20 cm土壤耕层盐分含量[5]。江淮流域夏季高温导致旱生蔬菜难以正常生长，致使不少大棚和日光温室选择休耕，因此，本试验针对常规大棚春提前和秋延后两个主茬中间的盛夏高温期间，选用既能水栽、湿栽，又能常规旱栽的蕹菜开展了40 d的淹水栽培继而断水降渍栽培至常规土壤湿度、可以耕翻接茬种植旱生蔬菜时结束，比较了不同时期土壤EC（电导率）值、硝态氮等养分含量和土壤酶活性的变化情况，旨在探究其对缓解土壤盐渍化的效果，以期进一步为缓解设施盐渍化土壤和水（濕）旱轮作生态新模式提供技术支持。
　　1  材料与方法
　　试验于2014年6—10月在扬州大学水生蔬菜试验田大棚内利用封底塑料栽培桶（34.0 cm×22.5 cm×43.0 cm）进行，埋箱、填土方法按潘瑞瑞等[5]方法操作，供试蕹菜品种为泰国柳叶蕹菜。6月16日按1 125 kg/hm2的量施尿素和等量的三元复合肥，于6月23日、7月1日按1 500 kg/hm2的量施复合肥，于7月12日按750 kg/hm2的量施尿素与表层10 cm土壤充分混合并适当浇水以获得盐渍化土壤。7月22日取土作对照，于7月23日将7月5日另田播种育苗的蕹菜按2行、4穴移栽8株长势一致的蕹菜到栽培桶中，并向栽培桶内灌水，淹水栽培期间保持2～3 cm水层，40 d后结束淹水栽培、断水降渍，至32 d时土壤湿度适宜耕翻时结束试验。每处理设置重复3次。蕹菜移栽并缓苗6 d后，每隔5 d用直径1 cm的自制土壤取样器取土1次，测定土壤EC值后将土壤回填到栽培桶。10月4日结束试验后取土用于分析相关土壤指标。具体分层取土和测定同张娜等[6]的方法。 　　2  结果与分析
　　2.1  淹水栽培和断水降渍时间对土壤EC值的影响
　　由图1可见，0～10 cm土层EC值降幅波动较小，在淹水栽培期间，EC值降幅逐渐增大，在断水降渍后，又随断水降渍时间延长降幅先继续增大再逐渐减小，但仍大于淹水栽培时的降幅。10～20 cm土层EC值在淹水栽培期间升幅呈先减小，在30 d时小幅上升，至35 d后下降的趋势，在断水降渍后，升幅仍逐渐减小几近于0，断水降渍7 d时土壤EC值已经下降到600 μs/cm以下，此时土壤EC值较适宜植物生长需要。20～30 cm和30～40 cm土层EC值的变化趋势相似，在淹水栽培过程中，升幅呈先增后减再增又减的变化趋势，断水降渍后，升幅呈先大幅减小后小幅升高的趋势。在断水降渍后，10～40 cm土层EC值均低于600 μs/cm，说明水旱轮作不仅能明显降低土壤表层（0～10 cm）盐分含量，同时有助于植株根系吸收层的生长。
　　由表1可知，淹水处理40 d后，0～10 cm土层EC值显著下降，降幅在52%左右，10～40 cm土层EC值大幅上升，可能与盐分下渗积累有关。断水降渍32 d后，0～20 cm土层EC值较淹水后无明显差异，与对照仍存在显著差异，且接近蔬菜正常生长的临界值600 μs/cm。20～40 cm土层EC值大幅下降，但仍高于对照，可见淹水栽培后，盐分随水分下渗移动，能明显降低0～10 cm表层土壤EC值，断水降渍后下层土壤养分又向表层土积聚，但与淹水栽培蕹菜前相比，各土层养分含量分布均匀度明显优于试验前，能有效缓解土壤盐渍化，且主要根系吸收层（10～30 cm土壤）EC值更接近于生长临界值，有利于植物生长。
　　2.2  淹水栽培和断水降渍时间对土壤养分的影响
　　由表2可见，淹水40 d后，硝态氮含量在0～10 cm土层降幅75%左右，在10～40 cm土层均有显著上升;速效磷含量在0～30 cm土层均有所下降，在30～40 cm土层有小幅上升;速效钾含量在0～10 cm土层含量降幅55%左右，在10～20 cm土层有小幅下降，在20～40 cm土层变化差异不显著;有机碳的含量在0～10 cm土层变化不显著，在10～40 cm土层均有显著上升，可能与蕹菜根系未完全清理干净有关。断水降渍32 d后，0～10 cm土层硝态氮含量显著上升，但与对照相比，仍下降69%左右，在10～40 cm土层，硝态氮含量有小幅下降;速效磷含量在各土层较淹水40 d后无明显差异，与对照相比，各土层均有小幅下降;速效钾含量在断水降渍32 d后，0～30 cm土层继续小幅下降，且与淹水40 d后差异显著，30～40 cm土层与对照差异不显著;有机碳含量较淹水栽培40 d后，各土层均有显著下降，与对照相比，除0～10 cm土层略有下降外，10～40 cm土层均无明显差异。可见经过40 d淹水栽培蕹菜后，各土层养分含量大致呈表层下降、下层上升的趋势，断水降渍后，各层养分含量总体持续下降、上层有所回升，但与淹水前相比，表层土壤养分含量仍有显著下降，说明淹水后养分随水流下渗、使各层养分含量趋于平均，也充分反映了速生性蕹菜较强的吸收养分能力。
　　2.3  淹水栽培和降水断渍时间对土壤酶活性的影响
　　由表3可知，淹水栽培40 d后，土壤脲酶活性在0～20、30～40 cm土层均有显著下降，在20～30 cm土层差异不显著;酸性磷酸酶活性在0～10 cm土层有显著上升，在10～30 cm土层变化不显著，可能与淹水后植物根系加速分泌的酸性磷酸酶有关，通过水解释放土壤中的有机磷来供植物生长[7]，酸性磷酸酶活性的提高有利于促进有机磷向无机磷转化，形成有利于植物吸收的无机磷[8]，也可能与淹水后pH的变化、根际酸性磷酸酶活性提高有关[9]。蔗糖酶活性在0～10 cm土层显著下降，在10～40 cm土层均有大幅上升。斷水降渍32 d后，与对照相比，土壤脲酶活性在各土层均有所下降;酸性磷酸酶活性在0～30 cm土层较淹水40 d后有所下降，在30～40 cm土层无明显差异，但与对照相比，0～10 cm土层仍有明显上升，10～40 cm土层有小幅下降，蔗糖酶活性断水降渍32 d后与淹水40 d后相比，在0～10 cm土层有大幅回升，在10～40 cm土层均有所下降，与对照相比，0～20 cm土层无明显差异，20～40 cm土层有明显上升，可能与20～40 cm土层有机碳含量小幅上升有关。蔗糖酶活性的变化，可能由于淹水后，水热条件和通气状况不如淹水前，微生物活动减弱，呼吸强度减小，表层蔗糖酶活性必然随着微生物活动的减弱而下降，而蔗糖酶作为有机物分解的转化酶[10]，表层营养物质下渗，可能导致下层蔗糖酶活性的升高，而断水降渍后，水热条件恢复至从前，营养物质随水流回升再次向土表转移，蔗糖酶活性则趋于淹水前。
　　3  小结与讨论
　　本试验研究发现，与高温季节常规采用的休耕或高温闷棚等方法相比，采用短期40 d淹水栽培蕹菜后断水降渍具有很好的缓解盐渍化效果，短期淹水栽培使养分下渗，能显著降低表层0～10 cm土壤EC值，恢复旱作后，下层养分虽随水流回升而向土表积聚，但相比对照降幅仍高达47%，这与前期研究淹水栽培能有效降低土表EC值[5]相吻合，相比范浩定等[11]的休耕试验，大棚土壤的含盐量由原来的0.53%上升到0.56%具有更好的降盐效果。大棚土壤EC5∶1值小于600 μs/cm时，非敏感植物生长正常，超过600 μs/cm多数作物生长受阻[12]。本试验在淹水栽培前，上层土壤EC值远高于600 μs/cm，经较短的40 d淹水及断水降渍并栽培水生蔬菜后，土表EC值下降，下层土壤EC值有所上升，但各层土壤EC值均低于600 μs/cm，土壤养分含量分布也更为合理均匀，缓解了盐分在土壤表层积聚现象，有利于植物根部吸收生长，这与张娜等[6]研究一致。严吴炜等[13]的研究表明夏季淹水栽培速生性蕹菜3个月产量可达15万kg/hm2以上，高效高产的同时栽植水生作物还能吸收富余养分，避免土壤盐分向土表积聚，淹水栽培也能有效淹杀土壤中为害旱生作物的病菌与虫卵，降低病虫害发生率[14]，从而达到增产效应。通过短期淹水养分下渗和种植速生性蕹菜的养分转移，能促使土壤各层养分趋于均衡，是缓解盛夏高温季节由于超量施用化肥而致的设施土壤盐渍化的上佳途径。 　　本试验是对封底栽培桶内盐渍化土壤的初步研究，选用的试验材料为既可水作也可旱作的蕹菜，利用夏季空茬期短期淹水栽培40 d，然后断水至32 d土壤湿度适宜耕翻时结束试验，不仅可有效降低土壤表层盐分含量，缓解盐渍化状况，而且可以增加产值，提高大棚的利用率，同时也不影响秋菜的种植[15]。本试验中采用的是封底栽培桶栽培，若以大田盐渍化土壤为研究对象开展淹水栽培和断水降渍时间试验，其养分渗漏可能更为明显，断水降渍后，土壤表层养分回升积聚应更少，缓解盐渍化效果则更为持久和明显，且更方便于推广利用，具有一定的探究意义。可根据各地不同的土壤性质、保水能力、后茬旱生蔬菜栽植时间，以及封底栽培桶栽培与自然大田栽培之间的差异，不同地方可因地适当调整断水降渍时间，例如黏性土壤降渍时间应适当延长，而偏沙性土壤则可以从适当缩短降渍时间而延长淹水栽培时间等多方面出发设计试验，以期获得更好的缓解盐渍化效果。
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