有机物料改良土壤对小白菜生长及其抗旱效果的影响

刘 方，朱 健，刘元生，何腾兵

(贵州大学 环境与资源研究所，贵州 贵阳 550025)

小白菜是中国南方常年种植的重要蔬菜之一，由于生产上偏施、重施化学氮肥，以及与磷、钾、有机肥配比不当，小白菜出现了品质下降、硝酸盐含量超标等问题[1-3]。土壤中保持适宜的水分及营养元素含量有利于改善小白菜的品质。在优质蔬菜生产中，有机肥增施与秸秆还田、水肥耦合等农艺节水技术措施日益受到重视[1-6]。蚯蚓粪作为一种新型有机肥，具有良好的孔隙度、通气性、排水性和高持水量，富含腐殖酸、有益微生物、氨基酸、微量元素、植物生长调节物质和有效的氮、磷、钾，在多种蔬菜育苗及生产中得到广泛的应用[7-10]。生物质炭作为土壤改良剂，可以改善土壤理化性质，提高土壤孔隙度和比表面积，降低土壤容重，提高土壤保水能力，调节土壤通透性，提高植物养分的有效性，促进作物生长及改善作物品质[11-15]。近年来，在有机肥对耕地土壤性质影响方面开展了较多的研究工作，就蚯蚓粪及生物质炭对蔬菜产量及品质的影响方面也进行了一些研究[7-13]，但在蚯蚓粪及生物质炭对蔬菜地土壤的保水及抗旱效果影响方面还缺乏系统性的研究。本研究以蚯蚓粪、生物质炭为土壤改良剂，探讨有机物料对小白菜生长及其抗旱效果的影响，以期为蔬菜地土壤培肥及蔬菜产业的可持续发展提供科学依据。

1 研究材料与方法

1.1 供试材料

以奶牛养殖场的牛粪作为原料，将新鲜牛粪经过堆放发酵后，加入引种蚯蚓(大平2号)，蚯蚓饲养过程中牛粪含水量维持在75%～85%，待牛粪被蚯蚓彻底消化成蚯蚓颗粒粪便时，过筛将蚯蚓分离取出，得到粒度均匀的蚯蚓粪。同时，以牛粪与作物秸秆混合物(1 ∶1)为原料，通过烧制炭化过程，制备生物质炭。试验土壤为石灰岩发育的旱作土，土壤pH值7.74、有机质38.6 g/kg、碱解氮172 mg/kg、速效磷7.5 mg/kg、速效钾159 mg/kg。小白菜品种为上海青。

1.2 试验设计

选取旱作土表层0—15 cm的土壤，带回实验室过2 mm的土筛后，混合均匀待用。试验设4个处理，分别为对照处理(未施用土壤改良剂)、吸水剂处理(5%土壤保水剂，珠海农神)、生物质炭处理(5%牛粪-秸秆炭)、蚯蚓粪处理(5%干蚯蚓粪)。小白菜种植采用大孔育苗盘(12孔)，1个盘上每个处理重复3次，一共种植6盘。种植时，先将土与改良剂混合均匀，再分别装入育苗盘孔穴中，于2013年6月20日播种(每穴播5粒小白菜种子)，待小白菜发芽出苗至三叶后，保留3棵健壮苗，进行日常浇水管理。选择3盘观察小白菜生长情况及测定不同时期的株高，40 d后收获小白菜植株，从根颈处将其分为地上部分和地下部分，对地上部分进行称量(鲜质量)。收获小白菜时，采用烘干法测定其对应孔穴中土壤的含水率。各种测定数据均采用3次重复的平均值。

1.3 萎蔫程度的观察

选择另外3盘，待小白菜生长40 d后，浇水使土壤水分饱和，然后停止浇水，在持续高温干旱(7月中旬)的条件下，观察自然失水过程中各处理小白菜植株出现萎蔫的时间、株数及严重程度。根据植株茎叶失水情况进行萎蔫程度分级，记录及计算相应等级的萎蔫率。共分4级：0级，植株生长正常，无任何缺水萎蔫现象；1级，部分(15%以下)植株叶片开始出现轻度失水症状，叶尖下垂、皱缩，但茎干直立；2级，大部分(85%以上)植株叶片出现中度失水症状，植株茎叶开始出现下垂现象；3级，大部分(85%以上)植株重度失水，茎叶出现倒伏及死亡现象。同时，采用烘干法测定对应孔穴中土壤的含水率。

2 结果与分析

2.1 有机物料改土对小白菜生长的影响

从播种后10 d测定的株高来看(表1)，生物质炭、蚯蚓粪、吸水剂处理小白菜平均株高比对照处理(未施用改良剂)分别增加14.29%、54.29%和20.00%；到播种后20 d时，3个处理的小白菜平均株高分别比对照增加18.75%、42.19%和14.06%；到播种后30 d时，3个处理的小白菜平均株高分别比对照增加8.75%、43.75%和7.50%；到播种后40 d时，3个处理的小白菜平均株高分别比对照增加9.89%、81.32%和4.40%。可见，在旱地土壤上施用生物质炭、蚯蚓粪、吸水剂后，小白菜的株高都呈现一定程度的增加，其中以蚯蚓粪处理小白菜的生长状况最好。

表1 不同改良剂处理下小白菜的生长状况

小白菜盆栽种植40 d后，不同处理之间小白菜的生物量出现较明显的差异。由表1可以看出，各处理按小白菜地上部分鲜质量平均值的大小排序为蚯蚓粪>生物质炭>吸水剂>对照，生物质炭、蚯蚓粪及吸水剂处理的地上部分鲜质量分别比对照提高了42.06%、71.96%和30.84%。可见，小白菜施用蚯蚓粪、生物质炭的产量明显高于施用吸水剂。

2.2 有机物料改土对小白菜植株萎蔫时间的影响

根据持续干旱下植物的失水特点，可以把小白菜植株的萎焉过程分为两个阶段。阶段Ⅰ(0—1萎蔫级别)：即小白菜种植40 d后，浇水使土壤水分饱和，然后停止浇水，至部分小白菜(15%以下)植株叶片开始出现轻度失水症状(叶尖下垂、皱缩，但茎干直立)阶段。从表2看出，停止浇水后3 d，对照处理小白菜部分植株开始出现轻度失水症状，叶尖下垂；停止浇水后4 d，生物质炭、吸水剂处理小白菜部分植株开始出现轻度失水症状；而停止浇水后5 d，蚯蚓粪处理小白菜植株才开始出现轻度失水症状。

表2 持续高温干旱下小白菜植株萎蔫状况

阶段Ⅱ(2—3萎蔫级别)：即小白菜大部分(85%以上)植株叶片出现中度失水症状(植株茎叶开始出现下垂现象)，至大部分(85%以上)植株出现重度失水症状(茎叶出现倒伏及死亡现象)阶段。从表2看出，停止浇水后4 d，对照处理小白菜大部分植株叶片出现中度失水症状，植株茎叶开始出现下垂现象；停止浇水后5 d，生物质炭、吸水剂处理小白菜大部分植株开始出现中度失水症状，而此时对照处理小白菜大部分植株出现重度失水症状，茎叶倒伏，出现永久性萎蔫。但是，蚯蚓粪处理大部分植株在停止浇水后6 d才开始出现中度失水症状，而这时其他处理小白菜大部分植株已经出现永久性萎蔫；在连续干旱7 d后，蚯蚓粪处理小白菜植株才出现永久性萎蔫。可见，土壤施用蚯蚓粪后，小白菜植株出现永久萎蔫的时间推迟了2 d，蚯蚓粪对土壤有良好的保水作用；土壤分别施用生物质炭、吸水剂后，小白菜植株出现永久萎蔫的时间推迟了1 d，但从小白菜植株的萎蔫株数来看，生物质炭的保水效果优于吸水剂。

2.3 有机物料改土对土壤含水率及抗旱效果的影响

通过对各试验处理小白菜不同生长时期(测定株高及生物量时)的土壤含水率进行测定，结果表明(表3)，不同处理之间土壤含水率出现明显的差异，其总体的大小顺序表现为蚯蚓粪>生物质炭>吸水剂>对照。施用生物质炭、蚯蚓粪及吸水剂处理的土壤平均含水率(5次测定值的平均数)分别比对照提高了16.15%、21.08%和9.63%，施用蚯蚓粪、生物质炭处理的土壤含水率明显高于施用吸水剂处理，说明施用蚯蚓粪、生物质炭对土壤有明显的保墒作用。

表3 不同改良剂处理下小白菜不同生长时期的土壤含水率

小白菜盆栽种植40 d后(7月10日)，浇水使土壤水分饱和，然后停止浇水，观察持续高温干旱条件下，不同处理土壤含水率的变化。从表2和表4看出，在持续高温干旱的第4 d，对照处理小白菜大部分植株茎叶出现下垂现象，其土壤含水率为14.62%，但蚯蚓粪、生物质炭处理的土壤含水量仍然达20%以上；在持续高温干旱的第5 d，对照处理小白菜大部分植株出现永久性萎蔫，此时其土壤含水率为9.12%，而蚯蚓粪、生物质炭处理的土壤含水率分别为15.74%和12.60%；在持续高温干旱的第6 d，生物质炭和吸水剂处理小白菜大部分植株开始出现永久性萎蔫，其土壤含水率小于10%，而蚯蚓粪处理的土壤含水率为11.04%，大部分植株才开始出现失水及下垂现象；至第7 d，蚯蚓粪处理的小白菜植株出现永久性萎蔫，此时其土壤含水率为8.42%。这说明蚯蚓粪、生物质炭的施用明显提高了土壤的保水能力，在持续高温干旱条件下使小白菜的存活天数明显延长，从而提高了小白菜的抗旱能力。

表4 不同处理下持续高温干旱时的土壤含水率 %

3 结 语

(1)在土壤中施用生物质炭、蚯蚓粪的处理小白菜40 d后的平均株高比未施改良剂的处理分别增加了9.89%和81.32%，产量则提高了42.06%和71.96%。土壤施用蚯蚓粪、生物质炭有利于小白菜的生长，可以明显地提高小白菜的产量。

(2)在持续高温干旱胁迫下，土壤施用蚯蚓粪、生物质炭可以使小白菜植株出现永久性萎蔫的时间分别推迟2 d和1 d。蚯蚓粪及生物质炭可促进小白菜健壮生长，同时明显延长了小白菜在干旱期的存活时间。

(3)施用蚯蚓粪、生物质炭后种植小白菜的土壤平均含水率分别比未施改良剂处理提高了21.08%和16.15%，蚯蚓粪、生物质炭对土壤有明显的保墒作用，提高了小白菜的抗旱能力，特别是蚯蚓粪。

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