盐碱地设施蔬菜土壤淋盐培肥研究进展
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作者:董晓霞 马征 刘盛林 郑福丽 杨正涛 田慎重 王学君 高建伟
摘要：盐碱土壤水溶性全盐含量高、有机质含量低、结构不良等缺点严重降低蔬菜产量。设施蔬菜通过膜下滴灌可以显著降低表层土壤含盐量，形成淡化脱盐土层，提高灌溉水分的利用率。施用盐碱土壤调理剂在一定程度上能够改善土壤理化性状，改变土壤盐离子组成，降低土壤含盐量。施用有机物料能够增加盐碱土壤有机质，促进团粒结构形成，降低土壤pH值，提高盐碱地的养分含量，减缓蔬菜盐渍胁迫。
关键词：盐碱地;设施蔬菜;膜下滴灌;土壤调理剂;有机物料
中图分类号：S156.4：S625.5+4-1 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2020）11-0150-04
Research Progress of Salt Leaching and Fertility Improvement
of Facility Vegetable Soil in Saline-Alkali Lands
Dong Xiaoxia1， Ma Zheng1， Liu Shenglin1， Zheng Fuli1， Yang Zhengtao1，
Tian Shenzhong1， Wang Xuejun1， Gao Jianwei2
（1. Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of
Agricultural Sciences/ Shandong Provincial Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer/
Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation （Shandong），
Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Jinan 250100， China;
2. Institute of Vegetable and Flowers， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China）
Abstract High salinity， low organic matter content and poor soil structure severely limited vegetable production in saline-alkali area. In facility vegetable production， drip irrigation could significantly reduce salt content in topsoil and improve water and nutrition utilization rate though forming desalinized soil layer. Application of conditioner in saline-alkali soil could partly improve soil physicochemical properties， change the composition of salt ions， and decrease salt content. Application of organic manure could alleviate salt stress by increasing soil organic matter content， promoting the formation of soil aggregate structure， decreasing pH value and increasing nutrients in saline-alkali soil， so relieved the salt stress to vegetables.
Keywords Saline-alkali soil; Facility vegetables; Drip irrigation; Soil conditioner; Organic manure
中国盐渍土面积约有3 600×104 hm2，占全国可利用土地面积的4.88%，是重要的土地资源，但开发利用较困难[1]。其中，分布面积最广的为西北干旱区，总面积约1 300×104 hm2;其次为滨海盐碱土區，达800×104 hm2[2]。
滨海盐碱土水溶性盐分含量高，有机质含量低，结构粘滞、板结紧实、通气性差、容重高，易造成土温上升慢，水分释放慢、渗透系数低、毛细作用强和土壤中好气性微生物活动性差等问题，对蔬菜生产十分不利[3，4]。设施蔬菜品种耐盐碱能力均较差：当滨海盐碱区耕层土壤含盐量超过2 g/kg时，大多数蔬菜作物生长发育受到阻碍;含盐量在2～5 g/kg时，蔬菜的发芽率、缓苗时间、开花坐果率、产量品质都会受到不同程度的影响，且后期植株易早衰、生长点萎缩、叶面积小且光合作用差[5];含盐量升至6～10 g/kg时，将导致植株营养失调缺素、根系生长受到抑制等症状，严重时整个根系发黑腐烂，植株茎叶枯死;土壤盐渍化一般造成蔬菜减产20%～30%，严重的达50%以上[6]。
淡水资源缺乏是制约滨海盐碱地农业发展的另一个主要障碍因素。灌溉淋洗是防治土壤盐渍化的重要措施，但盐碱地区同样面临淡水资源短缺的局面[7]。环渤海中低产区制约粮食作物生产的主要因素是淡水资源匮乏和土壤瘠薄盐碱，该区人均、地均水资源量仅有190 m3/人和1 650 m3/hm2，分别是全国的1/12和1/16[8]。分析盐碱地治理改造最为有效的措施就是灌排为主的水利工程措施，通过抽提地下水，降低地下水位，发展灌溉，淡水淋盐，大面积的盐碱土地得到改良治理[9]。盐碱地设施蔬菜生产面临着土壤含盐量高、有机质含量低、淡水资源不足和盐渍胁迫蔬菜生长的问题。 1 盐碱地设施蔬菜灌溉洗盐
1.1 漫灌洗盐
室内土柱模拟试验表明，不同灌水量对0～40 cm土层盐分淋失影响较大，0～20 cm土层脱盐率最高，表现为灌水量400 mm>300 mm>200 mm;各处理在剖面上均出现积盐，灌水量200、300 mm在40～60 cm土层出现积盐，说明低灌水量对土壤表层盐分具有淋洗作用，但会造成底层土壤盐分累积[10]。土壤深翻整平，灌大水洗盐两次，每次每棚（约400 m2）灌水100 m3以上， 0～20 cm土层含盐量由0.630%下降到0.153%，20～40 cm土层含盐量由0.449%下降到0.113%，达到蔬菜正常生长要求的土壤水溶性全盐含量指标[11]。
1.2 膜下滴灌洗盐
膜下滴灌是指在地膜覆盖下应用滴灌技术，即在滴灌带或滴灌毛管上覆盖地膜[12]。多项研究表明盐碱地蔬菜通过滴灌或者微灌等灌溉技术能够有效淋洗耕层盐分，节水、节肥、高产。滴灌持续滴水，形成高频率小水量洗盐，脉冲式逐渐向外推进，可使盐分集中到湿润锋边沿，可使滨海重度盐渍土0～20 cm土层含盐量由7.10 g/kg降到1.64 g/kg，形成“脱盐淡化层”，可种植需水大的蔬菜作物（适宜土壤水势在20～40 kPa的作物）[13]。
长期膜下滴灌改变了传统肥料随水漫灌造成的土壤盐分累积现象，盐碱区土壤中Na+、Ca2+、Mg2+、SO2-4以及Cl-随滴灌年限延长呈负指数幂函数曲线降低，并提高盐碱地水分和养分的吸收利用率[14]。
1.3 膜下滴灌节水增产效应
与沟灌相比，膜下滴灌番茄和茄子分别节水64.2%和45.3%，分别增产5.5 t/hm2和2.7 t/hm2;膜下滴灌番茄的灌水利用效率比沟灌番茄高出11.9 kg/m3，膜下滴灌茄子比沟灌茄子高出3.1 kg/m3[15]。
2 盐碱土壤调理剂
土壤调理剂是指施入土壤中用于改善土壤物理、化学和生物性状的物料，用于改良土壤结构、降低土壤盐碱危害、调节土壤酸碱度、改善土壤水分状况或修复污染土壤等[16]。选择合适的土壤调节剂及用量是关系到农作物经济效益和生态效益能否提高的关键[17-19]。
2.1 化学类盐碱土壤调理剂
化学类盐碱土壤调理剂主要有腐植酸、氨基酸、硫磺、磷石膏等，能够改善土壤结构和离子置换土壤胶体吸附的Na+、Cl-等，并可结合灌溉将盐分离子高效淋洗出蔬菜根系生长区。
与单施化肥相比，在盐碱地上增施不同的腐植酸类物质，当季对土壤pH的影响不明显，但是生化腐植酸、氨化腐植酸、微生物活化腐植酸均表现出一定程度上降低0～40 cm土壤电导率、水溶性Na+和K+含量以及钠吸附比 （SAR） 的效果[20]。天津盐碱土壤施用一定比例的含硫型土壤调理剂，可以有效降低土壤板结、盐碱化，改善蔬菜生长的土壤环境，提高蔬菜产量，土壤调节剂施用量2 250 kg/hm2与3 000 kg/hm2效果较好，综合投入产出比 2 250 kg/hm2经济性比较高[21]。硝基腐殖酸+磷石膏（质量比3∶1配施，施用量5 625 kg/hm2）在沙质盐碱土淋洗过程中施用可有效降低土壤中Na+和Cl-含量，且土壤pH维持在较低水平[22]。
2.2 生物类盐碱土壤调理剂
从盐碱地土壤中筛选出具有耐盐促生或腐熟秸秆等功能的环境安全微生物菌种，将其制备成复配菌剂，可对盐碱土进行一定程度改良。盐碱土混入5∶1 的有机肥后，施加0.5%的1∶3∶3∶1的地衣芽孢杆菌、假单胞菌、黄杆菌和鞘氨醇单胞菌菌液的复合微生物能快速增强土壤有机质的利用能力，显著提高土壤微生物数量和多样性指数，青菜栽培50 d后的生物量比单纯施加有机肥的产量增加30.2%[23]。既分解秸秆又分泌胞外多糖的枯草芽胞杆菌显著促进了大团聚体的形成，分解秸秆并产胞外聚合物的耐盐碱细菌配施未腐熟秸秆对盐碱土团聚体形成的促进作用最显著[24]。
2.3 复合类土壤调理剂
生物有机型盐碱土调理剂能够改善盐碱土理化性质。以植物源有机肥、生物炭和耐酸耐盐功能微生物为原料研制的生物有机类复合调理剂，在苏南大棚苋菜和鸡毛菜上施用，显著增产达11.7%～24.5%，土壤电导率降低7.2%～12.9%;土壤酶活性和有益微生物数量及微生物活性、多样性显著增加，土壤细菌数量增加7.8%～30.2%，土壤真菌数量减少8.0%～45.2%[25]。施用土壤调理剂（由膨润土、有机物及生防菌等材料复合制成，产品含生物菌约为8×1012个/kg）和酵素可促进甘蓝生长，缩短品种生育期，使其提早成熟，并显著提高净菜产量[26]。生物有机型调理剂9 t/hm2用量效果好，能显著降低0～20 cm土壤EC值（降低0.08～0.14 dS/m），提高土壤有效养分含量，pH降低0.23～0.29个单位[27]。
3 盐碱地设施蔬菜有机物料培肥
盐碱地增施作物秸秆、畜禽粪便堆肥、有机肥和生物有机肥能够提高土壤有机质，促进团粒结构形成，提高盐碱土壤养分含量，减缓蔬菜盐害。施用有机肥，可以降低土壤pH[28]，改善土壤结构[29]，是一种改善土壤盐碱化的有效措施。田间与盆栽模拟试验表明，苏打盐碱土施用有机肥后土壤pH显著下降，土壤盐基离子组分发生显著变化，土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量显著增加[30]。长期施用有机肥能够改变土壤不同粒级的组成，促进土壤团粒结构的形成，改善土壤的理化性質[31]。鸡粪堆肥+秸秆覆盖组合措施的土壤含水量高、土壤电导率与pH值低，为调控措施中的优化处理，大麦-玉米周年增产率达100%以上[32]。添加蚯蚓粪降低土壤全盐含量，降低pH值，显著增加土壤中的微生物量碳和微生物量氮[33]。盐碱土壤微生物数量随着生物有机肥施用量的增加而增加，施用1.0%生物有机肥的土壤细菌和放线菌数量比对照显著增加，继而可改善土壤微生态环境、提高土壤肥力[34]。 4 盐碱地设施蔬菜土壤控盐培肥研究展望
盐碱地改良能够增加耕地面积，满足人口日益增长的食品需求，值得长期系统地研究开发。盐碱地设施蔬菜通过短供水周期的膜下滴灌使耕层土壤脱盐，配合施用含矿质营养或有益微生物的土壤调理剂、有机物料等，可提高耕层有机质、改善土壤通气性、促进团粒结构形成、降低pH，进而提高盐碱地设施蔬菜产量。目前，盐碱地发展设施蔬菜仍然需要开展以下两个方面的研究。
4.1 研发盐碱地设施蔬菜水肥一体化技术
膜下滴灌通过可控管道系统供水，将加压的水经过滤设施滤清后，将水溶性肥料充分溶解，形成肥水溶液，进入输水干管-支管-毛管（铺设在地膜下的灌溉带），再由毛管上的滴孔定时定量、连续地浸润作物根系发育区，供根系吸收。但是基于盐碱土壤特点，滴灌施肥需要根据不同种类蔬菜的需水需肥规律进行，不同的蔬菜种类、土壤盐渍化程度、养分供应状况，需选择适宜的微灌量、频率、施肥量、时期等技术模式，以达到土壤控盐培肥和蔬菜高产优质目标。盐碱地设施蔬菜控盐培肥的水肥一体化农艺措施需要进一步研究。
4.2 筛选培育耐盐蔬菜品种
不同蔬菜品种耐盐能力不同，耐盐性强的蔬菜有菠菜、大白菜、茄子等;耐盐性中等的有西红柿、胡萝卜、辣椒等。利用现有的蔬菜品种研究盐碱地设施蔬菜合理轮作制，以及培育耐盐性更强的蔬菜品种对于中重度盐碱地设施蔬菜开发极其必要。
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