淹水栽培与土表充分湿润对蕹菜产量品质和土壤的影响

刘 野，张 昊，江解增，张永仙，钱佳宇

(扬州大学 水生蔬菜研究室，江苏 扬州 225009)

夏季大棚内温度可达40 ℃以上，导致许多蔬菜无法在棚内正常生长[1]，部分农民就将棚空闲[2]。余海英等[3]认为棚内高温高蒸发的环境驱使水分往表层运动，底层土壤盐分伴随着水分上升至上层土壤且设施菜地在栽培过程中，农民超量使用化肥，随着种植年限的不断增加，养分不断积聚于表层土壤，最终造成了设施土壤盐渍化，轻则抑制当季蔬菜产量，重则导致蔬菜无法生长[4]。刘野等[5]研究发现淹水栽培与土表充分湿润对土壤盐渍化均有延缓作用。因此，本试验采用耐高温的蕹菜(IpomoeaaquaticaForsk.)作为试验材料。蕹菜为速生性蔬菜，在淹水、土表充分湿润和旱栽条件下均能生长[6]。农业农村部最新发布的《农业绿色发展技术导则(2018～2030年)》中提出：重点研发“盐渍化及酸化瘠薄土壤治理与地力提升技术、土壤连作障碍综合治理及修复技术等”。本试验在前期试验基础上，比较了淹水栽培、土表充分湿润及常规旱栽蕹菜后土壤养分转移情况，以期为水(湿)旱轮作缓解设施土壤盐渍化提供理论支持。

1 材料方法

试验于2014年3～9月在扬州大学水生蔬菜田大棚用刘野[5]试验的封底塑料栽培桶(横截面积=34 cm×22.5 cm)进行。供试蕹菜品种为泰国柳叶蕹菜，2014年3月条播蕹菜育苗，待长至10 cm左右，于4月28日按750 kg/hm2施45%三元复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)作基肥，选取长势一致的蕹菜，按2行4列移栽8株至栽培桶。设置淹水栽培(始终保持3 cm水层)、土表充分湿润(土壤表面湿润不发白)和常规旱栽3种不同栽培方式，以不种蕹菜为空茬对照。不同栽培方式每个处理重复6次。分别于5月28日、6月21日、7月17日、8月9日、9月5日采收5次，每次采收后按225 kg/hm2追施尿素1次。每次采收时统一测量株高和茎粗，株高为离地3 cm处到顶芽的距离，用直尺测定，茎粗为离地3 cm处的茎粗，用电子游标卡尺测定，每个桶随机测3株。割除地上3 cm以上部分，清除枯黄叶片分装按桶计产。每桶随机选取蕹菜植株按鲜样指标需求摘取叶片、纱布包样，液氮处理15 min，于-40 ℃冰箱保存待测，剩余植株选取全株装于纸袋，分别称其鲜重，置烘箱内105 ℃杀青30 min，然后75 ℃烘至恒重，并称其干重，室内保存待测。结束试验后，按张娜等[7]的方法分层取土用于分析相关土壤指标。按刘野[5]的方法测定土壤硝态氮、速效磷、钾含量，以及植株的氮、磷、钾含量。

养分转移总量/(kg/hm2)=∑[每次采收产量(kg/hm2)×当次养分含量(mg/g)(N或P或K)/1000]

2 结果与分析

2.1 不同栽培方式下蕹菜产量构成和土壤养分转移量的比较

由表1可以看出，在相同生长时间内，淹水栽培处理的蕹菜平均株高、茎粗明显高于常规旱栽，土表充分湿润栽培处理虽低于淹水栽培，但也远高于常规旱栽。淹水栽培、土表充分湿润较常规旱栽分别增产176.7%和102.8%，说明水作能明显提高蕹菜产量。本试验共施入225 kg/hm245%三元复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)作基肥，900 kg/hm2尿素作追肥，折合有效N-P-K总量为570 kg/hm2。淹水栽培、土表充分湿润处理的蕹菜N-P-K总量分别转移2745.75、4319.12 kg/hm2，均远高于常规旱栽，认为淹水、湿润栽培可以促进蕹菜的生长和分蘖，从而使得当季产量较高，进而转移较多的N、P、K。叶菜类蔬菜生长过程中对土壤养分吸收会因养分含量而调整，水栽能吸收较多的P、K。

表1 不同栽培方式下蕹菜产量构成和养分转移量的比较

2.2 不同栽培方式下土壤性质的差异

2.2.1 不同栽培方式下土壤EC值的比较 由表2可知，在0～10 cm土层，各处理种植蔬菜后土壤EC值均有所下降，而空茬上升了244.94%，淹水和湿润处理下降幅度明显高于常规旱栽，说明种植蔬菜比空茬可以有效地降低表层土壤EC值，而水作处理的又进一步降低，以淹水栽培处理效果最佳。由表1可知，淹水栽培、土表充分湿润处理前土壤EC值低于常规旱栽，但处理后蕹菜吸收转移养分含量显著高于常规旱栽，说明即使土壤养分含量不高甚至较低情况下，淹水、湿润栽培蕹菜仍能吸收转移较多养分。除此之外，本试验在封闭环境中实施，淹水栽培土壤各层次均趋于下降，可能是因为淹水栽培处理的蔬菜产量较高，吸收转移较多养分。另一方面可能是因为较大的水压使得养分向下渗漏至底部。湿润栽培表层0～10 cm土层土壤EC值下降最多、10～20 cm土层下降较少、20～30 cm上升、30～40 cm上升较多，可能是表土充分湿润维持了向下的水压力导致了部分养分的下渗。常规旱栽各土层则表现为养分向根系主要分布层集中的趋向。高温高蒸发的环境驱使水分往表层运动，而底层土壤盐分伴随着水分上升至上层土壤，空茬对照因未种植蔬菜，导致盐分在表层累积。

表2 不同栽培方式下土壤EC值的比较 μS/cm

2.2.2 不同栽培方式下土壤速效养分含量的比较 由表3可知，淹水、湿润栽培养分下降高于常规旱栽，且在各土层养分下降趋于平衡，而旱栽尤其是空茬对照的养分向表层聚集。在0～10 cm土层，淹水栽培、充分湿润和常规旱栽处理种植蔬菜后土壤硝酸盐含量下降，空茬对照上升180.05%。淹水栽培在10～40 cm土层上升不明显，可能是淹水水压较大，使得表层土壤硝酸盐下渗到底层。充分湿润处理在10～40 cm土层上升明显，可能是因为充分湿润水压不足以使硝酸盐下渗到底层，从而积聚在中间土层。淹水栽培、充分湿润、常规旱栽和空茬对照处理栽培处理土壤速效磷含量在耕作层分别上升26.33%、40.9%、16.42%和33.00%。种植蔬菜后各处理土壤速效钾含量比试验前下降。淹水栽培处理在0～30 cm土层土壤速效钾含量下降明显，充分湿润在0～20 cm土层呈现下降趋势，常规旱栽下降不明显，空茬对照速效钾在表层大量聚集。

表3 不同栽培处理种植蕹菜对不同土层土壤速效养分的影响

3 小结与讨论

淹水栽培和土表充分湿润栽培蕹菜产量显著高于常规旱栽。淹水栽培蕹菜吸收转移N-P-K量最多，充分湿润处理转移量虽低于淹水栽培但仍极显著优于常规旱栽处理。土表充分湿润和常规旱栽处理试验后耕作层土壤盐分分别下降49.87%、44.58%和14.52%，空茬对照上升273.07%。各处理土壤硝态氮含量在0～10 cm土层分别下降12.10%、11.51%、22.90%，空茬对照上升180.05%。说明淹水栽培对增加设施蔬菜产量和降低设施土壤盐分效果最好，土表充分湿润次之。但当水资源匮乏或土壤保水性较差时，淹水栽培不易实行，而湿润易实行，可在全国范围内设施蔬菜基地应用，因此认为湿润栽培是最佳选择。

水体富营养化一直是国内外环境科学领域关注的热点，农业生产活动中大量氮、磷等污染物进入地表水体，是引起湖泊、水库等水体富营养化的重要原因之一[8-10]。淹水栽培需要保持一定的水层，不适于在水资源匮乏地区施行且当土壤保水性较差时，水分易渗漏[11]，不易在土壤表层蓄存。淹水条件下有助于磷的溶解[12-13]，同时淹水增加了磷的扩散，使得地下水有一定量的磷累积[14]，地下水进一步汇入河流、湖泊从而造成面源污染。据估计，全球范围内30%～50%的地表水已受到不同程度面源污染的影响[15]。土表充分湿润需水较少，因此可以有效防止磷的外渗和流失而致的面源污染，而且养分下降较为缓慢，使得各土层养分含量趋于平衡，减少了养分的过度流失。本试验发现水栽叶菜能吸收转移更多的氮、磷、钾，尤其是磷、钾，这与马彦霞等[16]研究结果一致，因而土表充分湿润配合种植蕹菜能有效地避免富余的磷钾流入湖泊。

过量的施用速效化肥导致土壤中硝态氮大量积累，硝态氮累积是设施盐渍化的主要特征[17]。在常规旱栽下，根据“盐随水动”原理，土壤养分主要往土表聚集，而适当减少土壤水分的流失就可以在一定程度上减缓土壤盐分在表层表聚[18-19]。管永祥等[20]也提出了可以通过湿润栽培水生作物来吸收富余养分避免土壤盐分向土表积聚。在高温季节，蕹菜在土表充分湿润条件下生长快，产量高，吸收转移养分量大，即使土壤养分含量不高甚至较低的情况下仍能转移较多养分，因而可以有效地缓解设施土壤盐渍化。