河沙加炉渣改良日光温室盐碱土后对小番茄生长的影响

2022-12-28陈立利郑明卫张同心宋成秀李圣文

农业开发与装备 2022年11期

陈立利，郑明卫，刘其，张同心，宋成秀，李圣文

（1.水发智慧农业科技有限公司，山东济南 250100；2.新疆东鲁水控农业发展有限公司，新疆喀什 844000；3.水发集团有限公司，山东济南 250100）

0 引言

新疆喀什疏勒县巴合齐乡，地处喀什噶尔河流域，由于地处亚欧大陆腹地，是典型的大陆性气候，气候干燥，降水稀少，蒸发强烈，地下水质较差，盐分通过毛管上升形成盐渍聚集在表层土壤，形成严重的盐碱土[1]。此地区土壤以盐化灌淤土和盐化潮土为主，由于土壤盐碱性及水的含盐量（EC=4400 µS/cm）较大，所以对当地农作物的产量和品质产生很大影响，尤其是对日光温室内的蔬菜种植影响更大。为了更好地发挥日光温室在当地的作用，有必要对日光温室内的土壤进行改良，以增加所种植作物的抗盐碱能力，增加产量的同时提高作物的商品性。

1 概述

国内针对设施农业土壤改良已做过多种探索，改良方法包括物理改良、化学改良、生物改良、穴土置换和科技措施等[2]。穴土置换成本较高，而生物改良和科技措施在降低投入成本的前提下只能起到锦上添花的作用。化学改良主要是指向土壤中加入化学物质，以达到降低土壤pH、碱化度以及改善土壤结构的目的，主要的化学改良剂包括石膏、磷石膏、脱硫石膏、硫磺、腐殖酸、糠醛渣等物质，以上物质的投入量较大，相对成本较高。

日常改良土壤的常用方法，主要是通过增施有机肥增加土壤有机质，改变团粒结构来改善土壤的理化性质改良土壤。此方法效果较好，但是对于未种植过作物的生茬土，此种方式改良效果较慢，一般需2～3年才能取得较好的改良效果。通过对盐碱土改良方法的初步分析结合当地可利用的资源，本试验采用物理方法来改良当地盐碱土，主要原理即增加盐碱土透水性，减少盐分毛细作用在地表的聚集，从而达到降低土壤盐碱的目的。为使土壤的改良效果更好，结合当地土壤盐碱较重、透气及渗水性较差的两大缺陷，在常规施用有机肥的同时，采用添加当地河沙混合炉渣的方式来改良当地土壤。有机肥可吸附盐离子，减弱盐离子对植物根系的胁迫。河沙和炉渣可增加土壤透气和透水性，利于灌溉后水分的及时下渗，同时阻断毛细作用，减少盐分上升在地表的聚集降低盐碱[3]。就地取材充分发挥物理改良方法，结合追施生物菌肥措施来改良温室内土壤，以探究疏勒地区盐碱土的改良方法，提高日光温室蔬菜种植经济效益。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验所用的小番茄品种为甜乐2号，改良日光温室内土壤的材料主要由有机肥、复合肥以及当地河沙加炉渣组成。

2.2 试验方法

本试验的地点在新疆喀什疏勒县巴合齐乡的新疆（山东）水发蔬菜产业园内，试验所用日光温室占地面积为1000 m2，基肥为有机肥和复合肥。有机肥为发酵后牛粪10 m3、羊粪14 m3，15-15-15的复合肥150 kg，均匀施撒全棚内；沙子和炉渣按照3：2的方式混合均匀后只施撒半个温室。将试验地块分为2个区，分别是加河沙和炉渣（3：2）的土壤改良区和未加河沙炉渣的未改良区。在温室内采用垄式种植小番茄，行距1.3 m，株距0.2 m，全棚共计66垄，其中33垄为土壤改良区，撒施混合均匀的沙子和炉渣（3：2），余下的33垄为未加河沙炉渣的未改良区。

每个小区用高垄隔开，进行一次大水压碱的农事操作，使盐离子溶解于大量的水中，然后随水渗透通过掺河沙和炉渣的土壤缝隙达到土壤耕作层以下，同时盐离子不容易通过土壤毛细作用聚集到表层。1个小区设计3个重复，1个重复为11垄，面积为165 m2；1小区随机选样10株，挂牌标记，定期进行观察记录。田间管理和病虫害防治按照正常进行。采用南北向单行种植，株距20 cm，1个小区定植550株，双杆整枝。于2021年9月15日定植，11月29日首次采收，次年2月上旬采收结束。

2.3 测定项目

2.3.1 植物学性状调查。统计10株小番茄的茎粗、单穗开花数、单穗果个数、单株结果数及其单株产量。茎粗为子叶上1 cm处的茎干直径，单穗开花数为整株所有花穗的花数量与花穗的数量比值，单穗果个数为整株结果数量与花穗数量的比值，单株结果数为整株所有具有商品性小番茄数量，单株产量为单株结果的总重量。同时，1个小区随机选取不同穗的10个果实测定其单果重，观察各区整体生长情况[4-5]。

2.3.2 番茄的果实性状。在果实成熟期，1个小区随机选取不同穗的10个果实，测定果实果型指数、可溶性固形物含量、可溶性糖含量及可滴定酸含量。果型指数为果实的纵径与横径的比值，可溶性固形物含量采用数显折光仪（LH-B55）测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[6]，可滴定酸含量采用酸碱滴定法测定[7]。

2.3.3 产量测定。每次在果实采收时，按小区分别对挂牌标记的10株番茄的收获日期及重量进行记载，采摘结束后统计单株产量[8]。

3 结果与分析

3.1 改良区和未改良区小番茄植物学性状对比

盐碱对作物生长的影响主要体现为盐胁迫，盐胁迫主要分两个阶段影响作物的正常生长，根际环境的渗透势上升，进而产生渗透胁迫，影响作物对水分的吸收，导致作物体内盐分积累，作物养分失衡和产生特殊离子毒害。第一阶段为快速反应阶段，一般在数分钟或数小时后即出现水分胁迫；第二阶段为慢速反应阶段，一般在数天或数周后出现[9-10]。

在盐胁迫作用的第二个阶段即慢速反应阶段，也即番茄在定植至后期的开花结果期，经过漫长的适应，改良后土壤因盐离子浓度的降低，其土壤的胁迫作用低于未改良区，故在本试验统计的指标中得到了直接的体现。具体可通过表1中小番茄长势、茎粗、平均单穗花数、平均单果重、平均单穗结果数、平均单穗重等指标体现。通过对比，改良后的土壤种植的小番茄与未改良区相比，其长势较强，茎粗粗0.31 cm，平均单穗花数多3.3个，平均单果重多1.4 g，平均单穗结果数多2个，以上指标的优势最终形成了平均单穗重高出51.76 g的结果。种植的同品种小番茄，以上指标改良区均优于未改良区，表明改良后的土壤整体的理化性质更适合小番茄的生长。分析为沙子和炉渣的加入阻断了土壤毛细作用，减少了深层土壤中盐离子随地表蒸发而聚集的数量，从而达到了降低盐胁迫的作用，更适宜番茄生长。

另外，首次开花时间和首次采收时间作为关键的生物学指标，改良区小番茄开花比未改良区提早3天，而随着天气转凉及冬季光线变弱，导致的首次采收时间相差15天。分析为改良区因盐离子浓度的降低使番茄的抗逆性优于未改良区，所以在同等的低温寡照胁迫条件下，改良区番茄的开花时间和首次采收时间早于未改良区，且首次采收时间提前极明显。所以，在新疆喀什秋冬茬小番茄的种植中，此种土壤改良方法能显著缩短小番茄的成熟时间，具有较高的经济价值（表1）。

3.2 改良区和未改良区小番茄果实商品性对比

前期研究表明，盐胁迫条件下番茄果实的折光度（可溶性固形物）含量指标随着外界盐浓度（在一定范围内）的增加而增加，因此番茄果实品质会因盐的存在而有所提高[11-13]。对比改良区和未改良区同品种小番茄果实颜色、果形、耐裂性及口感方面两者一致，说明河沙加炉渣改良后的土壤，对同品种的小番茄外观商品性方面影响较小，这与在市场上优秀品种的稳定性是相一致的。同时说明，无论是改良区的土壤，还是未改良区的土壤，其对番茄根系的胁迫作用在番茄对各种大量元素及微量元素的吸收方面是均衡影响的，番茄未出现影响果实颜色及耐裂的缺素症状。

表1 不同小区小番茄植物学性状对比

试验结果表明：在折光度的对比上，改良区小番茄比未改良区小番茄低了0.14%，可溶性糖改良区小番茄比未改良区小番茄低0.2%，可滴定酸改良区小番茄比未改良区小番茄高0.02%。从糖酸比的对比，可看出未改良区生长的小番茄口感更偏甜一些。在同样水肥条件及光照下，这恰恰说明未改良区的土壤对小番茄生长的盐胁迫作用较大，也即在同样的水肥管理条件下，未改良区的土壤中能够对小番茄造成盐胁迫作用的盐离子浓度要高于改良区土壤。改良区由于更适宜小番茄根系的生长，所以无论是单果重还是单穗重，都优于未改良区（表2）。

表2 不同小区小番茄果实商品性对比

3.3 改良区和未改良区小番茄产量对比

刘胜尧等[14]的研究表明，番茄不同生育期耐盐能力差异明显，随着生育进程的推移，番茄耐盐能力增强。番茄花果期对土壤基质势与盐分胁迫比较敏感，采收期适应性最强。所以，土壤较高盐分的胁迫对番茄前期的营养生长及生殖生长具有较强的抑制作用，导致营养体番茄植株偏弱，造成产量的减少。

通过对比，改良区的小番茄长势较强，小番茄植株在吸收和利用养分方面优于未改良区，所以单株结果个数、单株产量均高于未改良区。单株产量改良区比未改良区高321.4 g，对于大面积的种植，改良区产量远高于未改良区，将统计数据折合成产量，改良区产量比未改良区高667.8 kg/667m2。所以，改良区土壤对小番茄的增产作用明显（表3）。