CN109618589A - 一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，包括以下步骤：选取试验小区，在所述试验小区的四周种植保护行，之后在所述试验小区内采用条播方式进行播种植物并施肥，播种量为250‑350kg/hm²，灌水至土壤湿润，覆膜保湿，种子萌芽出土后揭膜，苗高达30‑40cm后进行刈割，整个生产周期进行刈割6‑8次，每次刈割后不追肥，且整个生产周期不防治病虫害；所述施肥的肥料为微生物菌肥或稻糠菌基质肥。本发明的改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，能够明显提高土壤的pH值和CEC值、能提高土壤的保肥作用，降低土壤中硝酸盐的含量；采用种植蕹菜，能够降低土壤中氮素的残留量，达到减少土壤盐分含量、缓解土壤次生盐渍化的目的。

Description

一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法

技术领域

本发明涉及农业土地治理与农业利用技术领域，特别涉及一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法。

背景技术

次生盐渍化是指由于不合理的耕作灌溉而引起的土壤盐渍化过程。设施栽培因复种指数高、长期使用化肥和相对封闭的环境使其缺乏自然淋洗等原因导致土壤次生盐渍化的状况，成为限制设施蔬菜发展的主要土壤障碍因子，阻碍了设施农业生产的可持续发展。次生盐渍化不仅直接危害作物的正常生长，而且容易引发其他相关的生产问题。

研究表明，水旱轮作可以使土壤中的盐分随水的下渗加上作物的吸收利用，达到洗盐、压盐的效果。但受水资源及设施建设的限制，有些地块要进行长时间的淹水难度较大。

微生物肥料中有机碳源含量丰富，增加有机碳源可以促进土壤生物多样性的恢复，有助于抑制病原菌种群数量的增长。前人在通过添加有机物料改良土壤、优化土壤微生物区系来克服次生盐渍化方面做了大量有益的尝试，但效果不尽一致。探讨不同农艺调控措施结合对设施栽培土壤控制盐分、改良土壤、提高蔬菜产量和品质具有重要的实践意义。

据统计，2015年太仓蔬菜播种面积为1.60万hm²，在太仓社会经济发展中起着十分重要的作用。近年来，由于生产中化肥、农药的超量使用，耕作制度的不科学，生产环境微生态遭到不同程度的破坏，蔬菜连作障碍现象普遍发生，土壤次生盐渍化现象普遍及其导致菜农绝收等问题尤为突出。土壤次生盐渍化是限制大棚作物连作的主要障碍因子。已有研究表明，太仓典型设施蔬菜地土壤全盐含量平均值为3.38g/kg，已达轻度盐化水平，主要致盐离子为NO^3-。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题以及克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，对土壤次生盐渍化有显著缓解作用，且能有效提高植物产量。

为达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，包括以下步骤：选取试验小区，在所述试验小区的四周种植保护行，之后在所述试验小区内采用条播方式进行播种植物并施肥，播种量为250-350kg/hm²，灌水至土壤湿润，覆膜保湿，种子萌芽出土后揭膜，苗高达30-40cm后进行刈割，整个生产周期进行刈割6-8次，每次刈割后不追肥，且整个生产周期不防治病虫害；所述施肥的肥料为微生物菌肥或稻糠菌基质肥。

优选地，所述试验小区的面积为26m²，所述播种量为300kg/hm²。

优选地，所述播种的植物为蕹菜。

更加优选地，苗高达36cm后进行刈割，整个生产周期进行刈割7次。

优选地，所述稻糠菌基质肥包括粉碎后的米糠和有机物料腐熟剂，所述粉碎后的米糠与有机物料腐熟剂的质量比为8-12:1。

更加优选地，所述粉碎后的米糠与有机物料腐熟剂的质量比为10:1。

优选地，所述稻糠菌基质肥一次性基施16500kg/hm²。

优选地，所述微生物菌肥一次性基施7500kg/hm²。

优选地，所述微生物菌肥为粉剂，其有效活菌数≥2亿/g，有机质≥55％，总养分≥5％。

优选地，所述试验小区的土壤为水稻土，土种为沙夹垄，土壤基础化学指标为pH4.33，有机质26.6g/kg，总氮1.50g/kg，硝态氮46.4mg/kg，全盐量5.04g/kg。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，能够明显提高土壤的pH值和CEC值、能提高土壤的保肥作用，降低土壤中硝酸盐的含量；

2.本发明改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法中采用种植蕹菜，能够通过根系吸咐土壤中原有N素，将无机氮素转化为有机氮素，从而降低土壤中氮素的残留量，达到减少土壤盐分含量、缓解土壤次生盐渍化的目的；

3.本发明改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，可以降低硝酸盐含量、增加可溶性蛋白含量，进而有效的提升种植植物的品质。

4.本发明改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，既能改良土壤，又能充分利用资源，取得良好的经济、社会和环境效益。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

以下实施例和对比例中的供试大棚种植年限为8年，供试蕹菜品种为“火箭”牌竹叶蕹菜。供试土壤为水稻土，土种为沙夹垄，土壤基础化学指标：pH 4.33，有机质26.6g/kg，总氮1.50g/kg，硝态氮46.4mg/kg，全盐量5.04g/kg。试验于2017年4月10日-2017年9月27日在太仓市沙溪镇塘桥现代农业园区进行。

常规化肥(记作：CF)，一次性基施2250kg/hm²复混肥(12-5-8)；微生物菌肥(记作：OF)，粉剂，有效活菌数≥2亿/g，有机质≥55％，总养分≥5％，句容蓝天碧水生物科技有限公司生产；稻糠菌基质肥(记作：ROF)，其中含粉碎后的米糠和有机物料腐熟剂。

实施例一(ROF)

一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，具体包括以下步骤：选取三个试验小区，每个试验小区为26m²，在试验小区的四周种植保护行，之后在试验小区内采用条播方式进行播种蕹菜并施肥，播种量为300kg/hm²，灌水至土壤湿润，覆膜保湿，种子萌芽出土后揭膜，苗高达36cm后进行刈割，整个生产周期进行刈割7次，每次刈割后不追肥，且整个生产周期不防治病虫害。

本实施例中施肥的肥料为稻糠菌基质肥，一次性基施16500kg/hm²。稻糠菌基质肥由粉碎后的米糠和有机物料腐熟剂制备得到，其中粉碎后的米糠与有机物料腐熟剂的质量比为10:1，即稻糠菌基质肥中含粉碎后的米糠15000kg/hm²，有机物料腐熟剂1500kg/hm²。

本实施例中的有机物料腐熟剂为粉剂，载体为麸皮和米糠，有机物料腐熟剂包括枯草芽孢杆菌、米根霉、粉状毕赤酵母、戊糖片球菌，有机物料腐熟剂中有效活菌数总量(cfu)≥0.5亿/g。

实施例二(OF)

本实施例与实施例一相同，区别点在于本实施例中施肥的肥料为微生物菌肥，一次性基施7500kg/hm²，其为粉剂，有效活菌数≥2亿/g，有机质≥55％，总养分≥5％，句容蓝天碧水生物科技有限公司生产。

对比例一至二

对比例一和二与实施例一和二的区别在于：对比例一(CK)中不施加任何肥料和改良剂，对比例二(CF)中施加的肥料为常规化肥(复混肥12-5-8)，且一次性基施2250kg/hm²。

即以上实施例和对比例供设置4个处理：①不施任何肥料和改良剂(记作：CK)；②常规化肥(记作：CF)，一次性基施2250kg/hm²复混肥(12-5-8)；③微生物菌肥(记作：OF)，一次性基施7500kg/hm²微生物菌肥(粉剂，有效活菌数≥2亿/g，有机质≥55％，总养分≥5％，句容蓝天碧水生物科技有限公司生产)；④稻糠菌基质肥(记作：ROF)，一次性基施16500kg/hm²稻糠菌基质肥(其中含粉碎后的米糠15000kg/hm²，有机物料腐熟剂1500kg/hm²)。针对实施例一和二以及对比例一和二，各处理设置3个重复试验小区，共计12个试验小区。

下文中实施例一记作ROF，实施例二记作OF，对比例一记做CK，对比例二记作CF。

实施例三 测试与结果分析

(一)测试内容和方法

1.1土壤测定

采集0～20cm深土壤，混合均匀风干后测定土壤各项指标。采用重铬酸钾容量法测定土壤有机质含量，凯氏定氮法测定全氮含量，钼锑抗比色法测定速效磷含量，火焰光度计法测定速效钾含量，酸度计测定土壤pH值(水土重量比2：1)，醋酸钠-火焰光度法测定土壤CEC含量(阳离子交换量，Cation Exchange Capacity)，分光光度法测定土壤SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃含量，酚二磺酸法测定土壤硝酸盐含量，环刀法测定土壤容重、土壤孔隙度。

1.2植株测定

蕹菜每次刈割时，各处理随机抽取蕹菜样本(n≧60)，用蒸馏水洗净、擦干。紫外分光光度法测定植株硝酸盐含量，常规直尺测量测定株高、根系长度，天平称量法测定株重、根重、生物量。

1.3数据处理

使用Excel 2009进行数据整理与分析，利用SPSS-Statistics17.0进行显著性分析，采用Duncan法进行多重比较。

(二)结果与分析

2.1对土壤理化性状的影响

对实施例一和二以及对比例一和二中的土壤进行一系列土壤理化性状的测试，结果见表1。

表1不同处理对土壤理化性状的影响

注：表中数据为平均值±标准偏差，同列数据后不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。下表同。

从表1中国可以看出，ROF处理明显提高土壤的pH值和CEC值，随着取样时间的延长，pH值由原来的4.33增加到6.10，增加了40.88％；而CEC值增加了16.20cmol(+)/kg，增幅达264.71％。OF、ROF处理均降低了土壤容重，增加了土壤孔隙度。与CK相比，OF、ROF孔隙度增加了11.62％、38.38％；容重下降了7.97％、21.01％。与CF相比，OF、ROF孔隙度增加了10.84％、37.41％；容重下降了7.30％、20.44％。可见，ROF处理效果优于OF和CF。

土壤硅铝率是土壤中SiO₂和Al₂O₃含量的比值，固态的矿物铝在酸性条件下极易被活化而易于被植物吸收，土壤酸化能够加速土壤中铝的活化，使得土壤溶液中活性铝明显增加，铝被认为是酸化土壤上引起农作物减产的重要原因之一。而土壤中的SiO₂含量是稳定的、变化较小，因此可用硅铝率的变化来表达酸性土壤结构的改变，硅铝率越高，表明土壤中活性铝含量越低，植物生长受影响越小；硅铝率越低，表明土壤中活性铝含量越高，植物生长受影响越大。如表1所示，与CK相比，OF和ROF土壤硅铁率、硅铝率及硅铁铝率都呈现出明显的增高；OF土壤中硅铁率、硅铝率及硅铁铝率分别提高20.44％、12.04％、15.22％；ROF对土壤硅铁率、硅铝率及硅铁铝率提高了151.82％、97.08％、129.35％，差异达显著水平(P<0.05)。与CK相比，CF对土壤硅铁率、硅铝率及硅铁铝率没有显著影响。说明OF与ROF处理均能提高土壤的保肥作用，而ROF效果更优。

2.2对土壤养分及盐分含量的影响

土壤有机质是评价土壤肥力的重要指标之一，也是影响土壤结构、土壤保水保肥、供肥性、养分有效性和土壤通气性等理化性状的关键因子。对实施例一和二以及对比例一和二进行土壤养分及盐分含量的测试，结果见表2。

表2不同处理对土壤养分及盐分含量的影响

表2表明，与CK相比，OF、ROF处理土壤有机质含量在第一次、第七次刈割时分别增加了17.78％、11.95％和20.30％、20.68％。而CF处理明显减少，在第一次、第七次刈割时分别减少了3.08％、7.33％。与CK相比，CF、OF、ROF处理土壤中的全氮、有效磷、速效钾的含量均有不同程度的提高。ROF对土壤全氮含量增加幅度最大，在第一次和第七次刈割时，全氮含量分别增加了38.05％、43.56％。在第一次和第七次刈割时，CF、OF、ROF的有效磷含量分别增加了12.72％和14.50％、5.61％和7.45％、20.8％和21.6％；速效钾含量分别增加了12.86％和14.78％、11.25％和11.53％、15.45％和22.17％。此外，与CK相比，各处理第一次和第七次刈割在不同程度上降低了土壤中硝酸盐含量，CF、OF和ROF硝酸盐含量分别降低了2.49％和2.82％、7.48％和23.43％、14.92％和26.68％，ROF处理缓解土壤盐渍化的效果最明显。硝态氮和铵态氮是氮肥在土壤中存在的2种主要无机氮形态，作物对它们均能吸收利用。对比第一次刈割和第七次刈割时的结果可以看出，土壤中硝酸盐氮明显降低，说明了蕹菜能够通过根系吸咐土壤中原有N素，将无机氮素转化为有机氮素，从而降低土壤中氮素的残留量，达到减少土壤盐分含量、缓解土壤次生盐渍化的目的。

2.3对蕹菜生长的影响

对实施例一和二以及对比例一和二进行土壤养分及盐分含量的测试，结果见表2。

表3不同处理对蕹菜生长和产量的影响(第一次刈割)

表4不同处理对蕹菜生长和产量的影响(第七次刈割)

如表3和表4所示，第一次刈割时，CF、OF和ROF处理蕹菜的高度比CK分别增高了0.56％、9.62％、7.91％；根系长度增加了2.11％、17.05％、20.74％。第七次刈割时，CF和OF蕹菜的高度比CK分别增高了6.83％、31.64％，而ROF的植株高度略有降低；OF和ROF的根系长度比CK分别增加了10.27％、0.17％，而CF的根系长度降低了9.43％。由此可以看出，CF、OF和ROF处理在一定程度上均可以促进蕹菜根系生长和植株长高，但结果不尽相同。在第一次刈割时，与CK相比，CF、ROF的单株重分别降低了6.31％、4.85％，而OF的单株重增加了11.41％。在第七次刈割时，CF、OF、ROF与CK相比单株重都明显增加，分别增加了18.04％、139.05％、43.14％。在第一次和第七次刈割时，OF的蕹菜单株重均在增加，且第七次刈割时优势更为显著。在第一次刈割时，与CK相比，CF的单根重增加了10.00％，OF保持不变，ROF略减少了5.00％；而在第七次刈割时，CF、OF、ROF的单株重均增加，分别增加了6.25％、28.35％、15.58％。表明OF处理能促进蕹菜植株生长和根系增长，而ROF处理对蕹菜生长的影响有待进一步研究。

表5 CK处理条件下蕹菜植株性状相关性分析

注：每一项内两个相关性数值分别为第一次刈割(上)和第七次刈割(下)，下表同。

表6 CF处理条件下蕹菜植株性状相关性分析

表7 OF处理条件下蕹菜植株性状相关性分析

表8 ROF处理条件下蕹菜植株性状相关性分析

如表5至表8所示，不同处理下蕹菜植株性状相关性分析的结果表明，蕹菜的地上生物量与植株高度以及地下生物量的关系密切。地上生物量越大，植株高度、根系长度也呈增加趋势；相反，地下生物量小，植株高度、根系长度呈下降趋势，说明根系好坏对地上生物量有很大的决定作用。

2.4对蕹菜品质的影响

对实施例一和二以及对比例一和二种植得到的蕹菜进行硝酸盐及可溶性蛋白含量的测试，结果见表9。

表9不同处理对蕹菜硝酸盐及可溶性蛋白含量的影响

表9表明，在第一次和第七次刈割时，CF处理蕹菜的硝酸盐含量比CK分别增加了25.82％、73.34％；OF和ROF蕹菜的硝酸盐含量比CK减少，在第一次和第七次刈割时，OF中硝酸盐含量比CK减少了625mg/kg、1409mg/kg，降幅分别达13.07％、46.78％；ROF中硝酸盐含量减少698mg/kg、988kg/kg，降幅分别达14.57％、32.80％。ROF处理可溶性蛋白含量在第一次和第七次刈割均最高，与CK相比，分别增加了26.32％、21.74％；OF可溶性蛋白含量与CK相比有所减少，分别减少了5.26％、8.70％。可见，ROF处理可以降低硝酸盐含量、增加可溶性蛋白含量，进而有效的提升蕹菜的品质。稻糠菌基质肥施入土壤后，其所含的成分改善了土壤性状，从而促进土壤释放出的有效养分，进而促进了植株对养分的吸收利用率，因此，有利于蕹菜品质的提高。

2.5不同处理对蕹菜产量和经济效益的影响

对实施例一和二以及对比例一和二种植得到的蕹菜产量和经济效益进行整理，结果见表10。

表10不同处理下对蕹菜产量及经济效益的影响

注：表中“总收益”为以苏州地区同期市场平均批发价为参考计算的7次刈割经济总收入，“成本”主要为各处理肥料成本及施肥时所用到的劳动力成本。

表10表明，与CK处理相比，CF、OF、ROF处理七次刈割时，均能提高蕹菜产量，CF、OF、ROF总产量分别比CK处理增加了4.51％、35.06％、43.34％，OF、ROF经济总收益与CF相比，增幅分别为22.64％、30.48％，增加了种植户的收入。

(三)讨论

实施例一和二通过种植蕹菜改茬轮作，吸附土壤中的原有氮素，将无机氮素转化为有机氮素，从而降低土壤中氮素的残留量，改善土壤次生盐渍化状况，达到控制盐分的目的；施用微生物菌肥和稻糠菌基质肥，替代了部分化肥，改善土壤理化性质；最终形成了“轮、控、改、替”设施蔬菜防治土壤盐渍化技术模式。结果表明使用微生物菌肥和稻糠菌基质肥可以有效改善土壤环境与营养状况，既有利于提高土壤pH、增加土壤有机质和养分含量，又可以降低土壤表层盐分含量，达到改良土壤的目的。

本发明中的一系列测试数据表明稻糠菌基质肥施用效果显著，稻糠的施用增加了土壤通透性，同时补充有机碳，不仅可消减土壤还原性物质毒害，还能增加微生物活性并培肥土壤。稻糠菌基质肥能够更好地发挥微生物菌对土壤有害物质的改良作用，达到培肥土壤、改善土壤性质的目的。另一方面，在土壤中增施含功能型微生物的有机物料，在改善土壤理化性状的同时，对植株生长具有较好的促进作用和显著的增产作用，还能提高作物的品质，大幅减少化肥的投入，所以具有较好的经济、社会和生态效益。稻糠菌基质肥对设施土壤肥力的提升、次生盐渍化的防治以及作物的增产增收有很大的开发潜力、研究空间和推广价值。

选择合适的蔬菜品种进行轮作，通过作物吸盐、降盐等作用减少土壤中的含盐量，达到控盐的目的，最终可降低土壤盐渍化水平。蕹菜性喜高温多湿的环境，在长江沿岸及以南地区种植更为适宜，因其具有耐高温的特性，可保障当地市场的蔬菜正常供应；其生长周期长，需肥量大，耐盐吸肥能力强，通过根系吸咐土壤中原有氮素，将无机氮素转化为有机氮素，从而降低土壤中氮素的残留量，改善土壤次生盐渍化状况，选择在发生次生盐渍化较重土壤上种植具有耐盐、降盐、省肥效果。淹水栽培蕹菜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，淹水栽培能较好地缓解耕作层土壤的盐渍化。研究表明蕹菜在生长过程中只需要保持土壤充分湿润，栽培操作相对容易、生产成本较低，在水利资源较差地块也可有较好的表现。同时另一方面在高温条件下蕹菜可正常生长，避免了高温季设施蔬菜空茬或绝收的问题。

(四)结论

(1)施用稻糠菌基质肥和微生物菌肥对土壤理化性状产生显著影响。ROF处理土壤的pH值提高了40.88％，CEC值增加了16.20cmol(+)/kg，增幅达到264.71％。与CK相比，OF、ROF孔隙度增加了11.62％、38.38％；容重下降了7.97％、21.01％。OF硅铁率、硅铝率及硅铁铝率分别提高20.44％、12.04％、15.22％；ROF分别提高了151.82％、97.08％、129.35％；而CF对土壤硅铁率、硅铝率及硅铁铝率几乎没有影响。

(2)施用稻糠菌基质肥和微生物菌肥可以有效供给蕹菜生长所需的氮磷钾养分。与CK相比，ROF全氮含量增幅高达43.56％；CF、OF、ROF的有效磷含量增幅可高达14.50％、7.45％、21.6％；速效钾含量增幅可高达14.78％、11.53％、22.17％。OF、ROF有机质含量在第一次、第七次刈割时分别增加了17.78％、11.95％和20.30％、20.68％；CF有机质含量明显减少，平均减少了3.08％、7.33％。

(3)稻糠菌基质肥和微生物菌肥对土壤次生盐渍化有显著缓解作用，稻糠菌基质肥缓解效果更佳。与CK相比，OF和ROF硝酸盐含量显著下降，下降幅度高达23.43％和26.68％。

(4)施用稻糠菌基质肥和微生物菌肥均能提高蕹菜产量，OF、ROF与CF处理相比，总收益增幅分别为22.64％、30.48％，增加了种植户的收入。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，其特征在于，包括以下步骤：选取试验小区，在所述试验小区的四周种植保护行，之后在所述试验小区内采用条播方式进行播种植物并施肥，播种量为250-350kg/hm²，灌水至土壤湿润，覆膜保湿，种子萌芽出土后揭膜，苗高达30-40cm后进行刈割，整个生产周期进行刈割6-8次，每次刈割后不追肥，且整个生产周期不防治病虫害；所述施肥的肥料为微生物菌肥或稻糠菌基质肥。

2.根据权利要求1所述的一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，其特征在于，所述试验小区的面积为26m²，所述播种量为300kg/hm²。

3.根据权利要求1所述的一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，其特征在于，所述播种的植物为蕹菜。

4.根据权利要求3所述的一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，其特征在于，苗高达36cm后进行刈割，整个生产周期进行刈割7次。

5.根据权利要求1所述的一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，其特征在于，所述稻糠菌基质肥包括粉碎后的米糠和有机物料腐熟剂，所述粉碎后的米糠与有机物料腐熟剂的质量比为8-12:1。

6.根据权利要求5所述的一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，其特征在于，所述粉碎后的米糠与有机物料腐熟剂的质量比为10:1。

7.根据权利要求1所述的一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，其特征在于，所述稻糠菌基质肥一次性基施16500kg/hm²。

8.根据权利要求1所述的一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，其特征在于，所述微生物菌肥一次性基施7500kg/hm²。

9.根据权利要求1所述的一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，其特征在于，所述微生物菌肥为粉剂，其有效活菌数≥2亿/g，有机质≥55%，总养分≥5%。

10.根据权利要求1所述的一种改善设施栽培中土壤次生盐渍化的方法，其特征在于，所述试验小区的土壤为水稻土，土种为沙夹垄，土壤基础化学指标为pH 4.33，有机质26.6g/kg，总氮1.50g/kg，硝态氮46.4mg/kg，全盐量5.04g/kg。