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        灌溉方式對(duì)溫室土壤理化性狀的影響

        2021-07-20 06:23:10趙麗霞
        蔬菜 2021年7期

        趙麗霞

        (北京市延慶區(qū)農(nóng)機(jī)化技術(shù)推廣服務(wù)站,北京 102100)

        我國(guó)自20世紀(jì)80年代開(kāi)始大面積推廣設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以來(lái),設(shè)施農(nóng)業(yè)面積迅速擴(kuò)大,目前已居世界第1位,但設(shè)施配套灌溉設(shè)備相對(duì)比較落后,大多采用“大水畦灌”的傳統(tǒng)灌溉方式。我國(guó)灌溉水資源匱乏,傳統(tǒng)灌溉方式水資源利用率低,且會(huì)導(dǎo)致水資源浪費(fèi)和地下水污染的問(wèn)題[1]。據(jù)研究,在大田栽培條件下,油菜等葉類蔬菜畦灌的水分利用率不足40%[2]。近幾年,我國(guó)開(kāi)始推廣應(yīng)用以滴灌和噴灌為主的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù),其節(jié)水效果十分顯著[3]。目前已有大量關(guān)于設(shè)施農(nóng)業(yè)灌溉方法的研究,例如滲灌與溝灌相比,土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒增加81.4%,土壤溫度提高1.1~1.7 ℃,節(jié)約灌溉用水36.7%[4]。滲灌、滴灌能提高土壤溫度,在低溫條件下非常有利于作物根系的生長(zhǎng)發(fā)育,促進(jìn)根系對(duì)水分、養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)[5]。但灌溉方法對(duì)土壤容重、土壤含水量、土壤硬度等物理性質(zhì)及土壤速效養(yǎng)分的研究鮮有報(bào)道,探究不同灌溉方式對(duì)溫室內(nèi)土壤環(huán)境的影響,對(duì)探索有益于設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的灌溉模式具有重要意義。

        1 材料和方法

        1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

        試驗(yàn)在延慶綠富隆蔬菜種植合作社日光溫室中進(jìn)行。根據(jù)土壤理化性質(zhì)測(cè)定方法[6],采集油菜播種前土壤并進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果見(jiàn)表1。播種前每667 m2施腐熟雞糞4 500 kg(N、P、K≥4%,有機(jī)質(zhì)總量≥30%)、氮磷鉀三元復(fù)合肥130 kg(15-10-15,總養(yǎng)分≥51%)。

        1.2 試驗(yàn)材料

        試驗(yàn)選用“春油5號(hào)”油菜(國(guó)家蔬菜工程技術(shù)研究中心培育)為材料。春茬使用普通聚乙烯透明農(nóng)用地膜,秋茬試驗(yàn)選用聚乙烯黑色有孔地膜,均為南京天達(dá)潤(rùn)豐農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)。微噴帶直徑為28.6 mm,5孔,孔徑0.1 mm;主水管為直徑50 mm的硬膠管。

        1.3 試驗(yàn)方法

        試驗(yàn)分為春茬和秋茬2個(gè)季節(jié)進(jìn)行,秋茬油菜于9月7日播種,11月10日收獲,歷時(shí)64 d;春茬于翌年3月13日播種,5月9日收獲,歷時(shí)57 d。采用平畦栽培,每畦播種4行。

        試驗(yàn)設(shè)畦灌、微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴帶4個(gè)處理,以常規(guī)畦灌為對(duì)照,每個(gè)處理為1畦(畦長(zhǎng)3.6 m,畦寬1.0 m,小區(qū)面積3.6 m2),重復(fù)3次。為了防止水分橫向側(cè)漏,各小區(qū)間50 cm土層用塑料薄膜隔開(kāi)。

        1.4 調(diào)查項(xiàng)目及方法

        分別于春、秋2茬油菜播種前、收獲后,采用五點(diǎn)取樣法對(duì)各試驗(yàn)小區(qū)分別采集0~10、10~20、20~30 cm土壤樣品,每層土壤分別混合均勻,自然風(fēng)干、壓碎、過(guò)篩,供后續(xù)使用。土壤容重測(cè)定采用烘干法(0~10 cm),pH值采用酸度計(jì)測(cè)定,EC值采用電導(dǎo)儀測(cè)定[7]。土壤礦質(zhì)元素的測(cè)定(0~10 cm):土壤全氮含量采用半微量蒸餾法測(cè)定,有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗吸光光度法測(cè)定;速效鉀采用1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法測(cè)定[8]。

        1.5 數(shù)據(jù)處理

        試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS 13.0軟件進(jìn)行處理分析和LSD多重比較檢驗(yàn)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 灌溉方式對(duì)土壤容重的影響

        由表2可知,油菜播種前各處理土壤容重一致,收獲后各個(gè)處理土壤容重均有所增加,且增加幅度春、秋茬均表現(xiàn)為畦灌>微噴帶>膜上畦灌>膜下微噴。其中,春茬收獲后,膜上畦灌、膜下微噴處理土壤容重均與畦灌和微噴帶存在顯著性差異,與播種前相比,膜下微噴、膜上畦灌、微噴帶、畦灌分別增加3.00%、5.00%、7.00%、11.00%。秋茬收獲后,膜下微噴與其他3個(gè)處理存在顯著性差異,膜下微噴、膜上畦灌、微噴帶、畦灌比播種前分別增加3.88%、4.85%、6.80%、9.71%??梢?jiàn)膜下微噴處理效果最佳。

        表2 灌溉方式對(duì)土壤容重的影響 g/cm3

        2.2 灌溉方式對(duì)土壤pH值的影響

        土壤pH值是影響土壤氧化、還原性的重要因子,是反映土壤肥力的重要指標(biāo)。由表3可得,0~30 cm土層內(nèi),pH值隨土層的加深而升高,20~30 cm土層pH值最高,且播種前同一土層各個(gè)處理pH值均無(wú)顯著性差異,收獲后各土層pH值均有所升高。

        春茬油菜收獲后,0~10 cm土層pH值呈上升趨勢(shì),較播種前增加幅度表現(xiàn)為畦灌>微噴帶>膜上畦灌>膜下微噴,分別增加了0.30、0.27、0.12、0.10,10~20 cm、20~30 cm土層變化趨勢(shì)與0~10 cm土層基本一致,且膜上畦灌、膜下微噴兩處理均顯著小于畦灌、微噴帶處理。秋茬與春茬土壤pH值變化趨勢(shì)基本一致。微噴帶與畦灌處理差異不顯著,但較畦灌有所下降,這可能是由于微噴帶灌溉均勻,促進(jìn)了土壤中氮素釋放。與畦灌處理相比,膜上畦灌與其存在顯著性差異,這可能是由于膜上畦灌會(huì)提高土壤及地表溫濕度,促進(jìn)了氮素分解,增加了土壤中堿解氮含量,從而減小了pH值的升高(表3)。

        2.3 灌溉方式對(duì)土壤EC值的影響

        土壤EC值可有效反映土壤溶液中鹽離子濃度。由表3可得,春茬和秋茬種植前同一土層土壤EC值各處理間沒(méi)有顯著性差異。春茬收獲后,各土層土壤EC值均呈下降趨勢(shì)。0~10 cm土層,膜上畦灌、膜下微噴處理EC值均顯著低于畦灌處理。畦灌、微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴分別較種植前降低64.43%、60.00%、65.08%、72.49%;10~20 cm、20~30 cm土層與0~10 cm土層土壤EC值變化趨勢(shì)基本一致。經(jīng)比較可得,各個(gè)土層的膜上畦灌與畦灌處理均存在顯著性差異,說(shuō)明地膜能顯著降低土壤溶液中鹽離子濃度,有效抑制油菜根系周圍鹽離子濃度堆積,減少土壤鹽漬化程度。

        秋茬與春茬土壤EC值變化基本一致,種植前,秋茬各土層土壤EC值均低于春茬,這可能是由于施肥導(dǎo)致土壤肥力不同所造成的。除此之外,0~10 cm土層,畦灌、微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴分別較種植前降低了37.89%、45.83%、54.78%、56.94%,可見(jiàn)秋茬土壤EC值降低的幅度低于春茬土壤EC值降低幅度,這可能是由于春茬和秋茬油菜根系吸收了土壤中的鹽離子所造成的(表3)。

        表3 灌溉方式對(duì)土壤pH值和EC值的影響

        2.4 灌溉方式對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

        由表4可見(jiàn),各個(gè)處理種植前土壤中全氮、速效磷、速效鉀含量沒(méi)有顯著性差異,經(jīng)過(guò)一茬的油菜種植后,土壤中各礦質(zhì)元素含量明顯減少,這是由于油菜生長(zhǎng)過(guò)程中吸收了土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素所致。

        春茬油菜收獲后,畦灌、微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴處理全氮含量較播種前分別減少14.63%、16.22%、18.45%、18.60%,速效磷含量分別減少17.91%、20.82%、23.78%、24.32%,速效鉀含量較播種前分別減少了27.20%、34.70%、36.00%、50.50%。土壤中全氮、速效磷、速效鉀含量減少幅度均表現(xiàn)為膜下微噴>膜上畦灌>微噴帶>畦灌,說(shuō)明膜下微噴處理最能有效加快土壤礦質(zhì)元素的分解,提高營(yíng)養(yǎng)元素的利用效率。但從相同處理間全氮、速效磷、速效鉀的減小幅度來(lái)看,表現(xiàn)為速效鉀>速效磷>全氮,說(shuō)明油菜對(duì)速效鉀吸收利用率最高(表4)。

        表4 灌溉方式對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響 mg/kg

        秋茬與春茬土壤中各礦質(zhì)元素變化趨勢(shì)與春茬基本一致,各處理種植前土壤中N、P、K含量較春茬高,這與施肥效果有關(guān)。秋茬油菜收獲后,畦灌、微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴處理全氮含量較播種前分別減少14.49%、15.89%、21.85%、22.33%,速效磷分別減少22.55%、25.10%、26.98%、28.64%,速效鉀分別減少29.46%、32.12%、37.69%、42.65%。其中,膜上畦灌和膜下微噴處理全氮、速效磷含量減少幅度大于春茬,說(shuō)明秋季更適合油菜對(duì)土壤中氮、磷的吸收利用,且地膜和微噴帶處理效果較好(表4)。

        3 結(jié)論與討論

        本試驗(yàn)通過(guò)比較油菜種植前后不同灌溉方式下的土壤理化性質(zhì),可有效反映土壤環(huán)境的變化,為合理選擇油菜灌溉方式提供了依據(jù)。

        土壤容重可以反映土壤的緊實(shí)度和結(jié)構(gòu)狀況。容重越小,說(shuō)明土壤孔隙度大,透氣性好[9]。本試驗(yàn)中,播種前各處理土壤容重基本一致,經(jīng)過(guò)一茬油菜種植后,各個(gè)處理土壤容重均有所增加,其中膜上畦灌和膜下微噴處理增加幅度均小于畦灌,且膜上畦灌、膜下微噴均與畦灌和微噴帶有顯著性差異,說(shuō)明膜下微噴和膜上畦灌可有效減緩?fù)寥廊葜氐脑黾?,減少土壤理化性質(zhì)惡化,維持土壤結(jié)構(gòu),為植株的生長(zhǎng)提供適宜的土壤條件。這與陳淑蘭等[9]關(guān)于地膜覆蓋下番茄栽培土壤理化性質(zhì)的研究結(jié)果一致。分析原因,可能是由于微噴帶灌水與畦灌相比,減少了水流對(duì)土壤的沖擊,從而有效維持了土壤結(jié)構(gòu);而膜上畦灌處理的土壤,有效了維持了土壤的溫、濕度,減少了外界不良環(huán)境對(duì)土壤的影響,有利于土壤微生物的存活[10]。

        土壤pH值直接影響土壤氧化還原性和土壤中養(yǎng)分的存在狀態(tài)、轉(zhuǎn)化速率和有效性,與微生物及其生理活性密切相關(guān),對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育有重要影響。pH值受土壤含水量、鹽離子濃度、土壤氧氣濃度等諸多因素影響[11]。本試驗(yàn)中,經(jīng)過(guò)一茬油菜種植,各個(gè)土層pH值均有所升高。這與前人對(duì)芹菜種植土壤的研究結(jié)果一致[11]。這可能是由于油菜在生長(zhǎng)過(guò)程中吸收土壤中陰離子數(shù)量高于陽(yáng)離子,也可能是由于根系對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收導(dǎo)致土壤中堿解氮含量降低,導(dǎo)致土壤pH值升高,土壤肥力下降[12]。

        土壤EC值越高,土壤溶液中鹽離子濃度越大[13]。本試驗(yàn)中,經(jīng)過(guò)一茬油菜種植后,各個(gè)土層EC值均降低。這可能是由于油菜在生長(zhǎng)過(guò)程中,吸收了土壤中的無(wú)機(jī)鹽離子,降低了土壤鹽離子濃度。其中膜下微噴和膜上畦灌處理與畦灌對(duì)照相比,EC值的降低幅度加大,有效抑制了土壤鹽分積累。

        氮、磷、鉀與植株的生長(zhǎng)密切相關(guān),直接影響著作物產(chǎn)量。經(jīng)過(guò)一茬的油菜種植后,土壤中各礦質(zhì)元素含量明顯減少,這可能與油菜生長(zhǎng)過(guò)程中吸收了土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素所致。其中全氮、速效磷、速效鉀含量各處理減少幅度均表現(xiàn)為膜下微噴和膜上畦灌大于對(duì)照畦灌,說(shuō)明膜下微噴和膜上畦灌措施可有效加快土壤礦質(zhì)元素的分解和吸收。綜上所述,膜下微噴對(duì)溫室內(nèi)種植油菜土壤的理化性狀改善效果最佳。

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