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设施蔬菜水旱轮作前后耕作层土壤盐分和pH值的变化

2014-07-16袁建玉等

江苏农业科学 2014年3期
关键词:水旱轮作pH值设施

袁建玉等

摘要:选取江苏省张家港市设施连作5年、土壤盐渍化严重的田块,研究了设施水旱轮作前后耕作层土壤盐分及pH值的变化。结果表明:设施水旱轮作后耕作层土壤电导率(EC)降低了70.3%;NO3-、SO42-、Cl-含量分别下降了61.5%、52.3%、82.1%,HCO3-含量上升;Ca2+、Mg2+、Na+、K+含量分别下降了49.4%、69.6%、66.7%、79.5%;土壤pH值上升了0.37。说明设施水旱轮作可明显降低土壤盐分含量,缓解土壤酸化,水旱轮作对治理设施土壤盐渍化及土壤酸化具有明显效果。

关键词:设施;水旱轮作;土壤盐分;pH值

中图分类号:S151.9 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2014)03-0301-02

设施蔬菜栽培主要是利用塑料大棚和日光温室,进行反季节和跨地区种植[1]。近年来随着农业产业结构的调整,设施蔬菜规模化、专业化、工厂化迅速发展,连作障碍问题日益突出[2]。不合理施肥[3-4]、设施常年覆盖温度高、蒸发快、淋洗少等因素[5]导致设施土壤盐渍化及土壤酸化,对设施蔬菜生长发育造成不同程度的危害[6-7],是连作障碍的主要表现之一[8]。水旱轮作是传统生态栽培模式,旱生作物与水生作物轮作既能通过水生作物吸收土壤中多余的养分,又能通过灌水使表土养分下渗[9]。目前蔬菜生产上广泛应用的“设施蔬菜—水稻”水旱轮作模式对设施土壤盐渍化的治理效果明显,但模式单一,效益低[10],且操作麻烦,推广应用难度大。本研究根据江解增等提出的设施内蔬菜水旱轮作新模式[11],在设施内直接淹水种植豆瓣菜,研究设施蔬菜水旱轮作前后耕作层土壤盐分及pH值的变化,发掘设施水旱轮作在克服连作障碍中的作用,以期促进设施蔬菜可持续发展。

1 材料与方法

1.1 采样

2012年9月22日在江苏省张家港市锦丰镇南港设施蔬菜基地内取已经连作5年的耕作层(0~20 cm)土壤。前茬作物丝瓜。取土后淹水种植豆瓣菜,采收豆瓣菜后再取耕作层土壤。土样采集按照“S”形线路用土壤取样器分别在3条畦面上各取5个土样,将每条畦面所取土样分层均匀混合。鲜土样保存于4 ℃冰箱,其余土样自然风干后过筛待测。

1.2 测定方法

水溶性盐总量测定采用电导法[12];硫酸根测定采用硫酸钡比浊法[12];氯离子测定采用硝酸银滴定法[12];碳酸氢根测定采用双指示剂中和滴定法[12];pH值测定采用水土比5 ∶ 1定位法[12];硝酸根测定采用双波长分光光度法[13]。

2 结果与分析

2.1 水旱轮作前后耕作层土壤盐分的变化

由图1可知,本研究中水作前设施连作地的电导率(EC)达到671.0 μS/cm,已超过作物的生育障碍临界点(500 μS/cm)[14]。水作后土壤耕作层的EC值下降到 199 μS/cm,降低了70.3%,说明水旱轮作后土壤盐分随水分下渗而向下移动,盐分被淋洗到下层土壤,使耕作层形成脱盐区,能较好缓解耕作层土壤的盐渍化。

2.2 水旱轮作前后耕作层土壤主要阴离子含量变化情况

从图2可见,研究区域盐渍化耕作层土壤中主要阴离子(NO3-、SO42-、Cl-)含量在水旱轮作后均明显下降,NO3-含量从1 061 mg/kg降至408 mg/kg,下降了61.5%;SO42-含量从325 mg/kg降至155 mg/kg,下降了52.3%;Cl-含量从 173 mg/kg 降至31 mg/kg,下降了82.1%。土壤中HCO3-含量在水作前较低,水作后从16 mg/kg上升至 30 mg/kg,上升了87.5%,这可能是由于土壤pH值改变后引起的[15]。

2.3 水旱轮作前后耕作层土壤主要阳离子含量变化情况

从图3可以看出,水作后土壤主要阳离子含量都有所下降。Ca2+含量从310 mg/kg降至157 mg/kg,下降了49.4%;Mg2+含量从46 mg/kg降至14 mg/kg,下降了69.6%;Na+含量从75 mg/kg下降至25 mg/kg,下降了66.7%;K+含量从44 mg/kg 下降至9 mg/kg,下降了79.5%。说明水旱轮作明显降低了耕作层土壤的阳离子含量。

2.4 水旱轮作前后耕作层土壤pH值的变化

土壤pH值影响蔬菜对土壤中一些离子的吸收,从而会影响蔬菜生长[16]。从图4可知,水旱轮作前后土壤pH值由6.93增加到7.30,说明水旱轮作有利于改良土壤酸性环境。

3 结论与讨论

关于设施栽培土壤盐分离子组成的研究较多,除HCO3-外,设施土壤中Ca2+、Mg2+、Na+、K+、SO42-、NO3-、Cl-含量

均比露地高,且差异达显著或极显著水平[16]。本研究发现,通过设施水旱轮作耕作层土壤中上述主要盐分离子SO42-、NO3-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+含量均有不同程度降低,降幅分别为52.3%、61.5%、82.1%、49.4%、69.6%、66.7%、79.5%,说明设施水旱轮作能明显降低土壤盐分,是治理设施土壤盐渍化的有效措施,这与种植水稻等大田作物的效果类似[9]。水旱轮作后土壤pH值提高了0.37,说明水旱轮作对缓解土壤酸化具有一定效果。南港设施蔬菜基地水作豆瓣菜产值达36.2万元/hm2,效益达23.8万元/hm2,经济效益较高,说明水旱轮作具有很好的生态效益、经济效益。

本研究表明,水旱轮作能显著降低土壤盐分,缓解土壤酸化。水旱轮作既有利于治理设施土壤盐渍化和土壤酸化等问题,缓解土壤连作障碍,又能提高经济效益,本研究为设施蔬菜的可持续发展提供了理论基础。下一步将深入研究水作后茬返盐情况,探讨轮作间隔时间,开发蔬菜水旱轮作新模式等,形成水旱轮作治理连作障碍的技术体系。endprint

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