不同基肥、不同追肥施用量对设施叶菜产量和土壤盐渍化的影响试验初报

杨倩倩 江解增 吴桓锐 吕艳 蔡秀健 郑子健

（扬州大学水生蔬菜实验室，扬州 225009） *为通信作者

随着我国经济的快速发展和人口数量的增长，粮食、蔬菜的消费需求量在逐年提高。但是，当前我国人均耕地面积相对较少，田块利用率较低，田块连作现象十分普遍，这严重制约了我国农业尤其是设施蔬菜产业的可持续发展。

目前，我国设施大棚普遍出现了土壤次生盐渍化、土传病害加重、土壤养分失衡等一系列连作障碍问题[1]，受此影响，设施蔬菜表现出生长发育不良、品质变差、产量降低、病虫害发生严重等现象[2]。例如，周增辉等[3]调查发现，江苏中南部设施蔬菜产区的设施大棚内土壤呈现出不同程度的盐渍化，棚内各土层的土壤EC 值和主要盐分离子含量均明显高于棚外，并表现出明显的集聚性，同时，过量施肥导致棚内0～20 cm土层的土壤硝酸盐累积，且硝态氮积累是当地设施大棚土壤盐渍化的主要特征；吴艳霞等[4]调查发现，化肥超量施用会导致0～20 cm土层的土壤硝酸盐累积，进而造成土壤盐渍化。但是，由于农户欠缺相关知识，设施蔬菜生产往往会陷入“过量施肥-土壤次生盐渍化-影响蔬菜生长-再施肥-土壤盐渍化加重-抑制蔬菜生长”的恶性循环，这造成了设施大棚土壤盐渍化程度日趋严重并逐渐蔓延。在此背景下，笔者在设施叶菜生产中，研究分析了不同基肥、不同追肥和不施肥对设施叶菜的产量和不同土层土壤EC 值、硝态氮含量、硝酸盐含量的影响，以期为进一步缓解设施大棚土壤盐渍化提供理论参考。现将相关研究结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2020年8月至2021年1月设在扬州大学蔬菜设施大棚内进行，大棚前茬作物为芋头，土壤为沙壤土。供试大棚长为16 m、宽为5 m，在棚内作畦长为3 m、畦宽为1.2 m、沟宽为25 cm、沟深为35 cm 的畦（1 个畦即为1 个试验小区）。试验期间，大棚均采用喷淋方式进行灌溉，以喷淋至表面10 cm 深的土壤湿润为度。

供试叶菜为苗用型大白菜（品种为‘快菜’，沧州津科力丰种苗有限责任公司生产）和‘贝塔’甘蓝（市售）。

供试肥料为45%三元复合肥（N∶P∶K=15∶15∶15，质量分数，下同，江苏华昌化工股份有限公司生产）和尿素（N 含量为46%，山东润银生物化工股份有限公司生产）。

1.2 试验设计

1.2.1 不同追肥试验

2020 年8 月至9 月夏茬进行不同追肥试验。供试叶菜为苗用型大白菜，2020 年8 月14 日撒播，每667 m2播种量为500 g（折每小区播1 330粒种子）。试验依据追肥施用量不同，设处理：CK1，正常追肥，每667 m2追施尿素10 kg；ZA，过量追肥，每667 m2追施尿素20 kg；ZB，过量追肥，每667 m2追施尿素30 kg；ZC，过量追肥，每667 m2追施尿素40 kg。每处理重复3 次，随机区组设计。

试验大棚于8 月13 日进行整地作畦，并结合整地每667 m2撒施45%三元复合肥20 kg 作基肥。8月14日播种，并在播种前取土样。8月25日追施尿素。9 月15 日采收，并在采收后取土样。

1.2.2 不同基肥试验

2020年9月至10月继续在同一大棚进行不同基肥试验。供试叶菜为‘贝塔’甘蓝，于2020 年9 月24 日撒播，每667 m2播种量为500 g（折每小区播1 990粒种子）。试验依据基肥施用量不同，设处理：CK2，正常施用基肥，每667 m2施45%三元复合肥20 kg；JD，过量施用基肥，每667 m2施45%三元复合肥30 kg；JE，过量施用基肥，每667 m2施45%三元复合肥40 kg；JF，过量施用基肥，每667 m2施45%三元复合肥50 kg。每处理重复3 次，随机区组设计。

试验大棚于9 月23 日进行整地作畦，并结合整地施基肥。9 月24 日播种，并在播种前取土样。10月31 日采收，并在采收后取土样。

1.2.3 不施肥试验

2020 年12 月至2021 年1 月冬茬进行不施肥试验。供试叶菜为‘贝塔’甘蓝，2020 年12 月2 日撒播，每667 m2播种量为500 g（折每小区播1 990粒种子）。试验继续使用1.2.2试验的小区，不使用任何肥料，不重新划分小区。试验设处理：CK3，1.2.2 试验中的CK2；BG，1.2.2 试验中的处理JD；BH，1.2.2 试验中的处理JE；BI，1.2.2 试验中的处理JF。

2020年12月2日播种，并在播种前取土样。2021年1 月15 日采收，并在采收后取土样。

1.3 测定内容及方法

1.3.1 产量调查

在设施叶菜达到采收标准后进行测产，每小区测产面积为3.6 m2。

1.3.2 土样检测

根据设施叶菜主要吸收根在土层中的分布情况进行分层取样，即取畦面0～10 cm土层、畦面10～20 cm 土层、畦沟0～10 cm 土层的土样，测定土壤电导率(EC 值)、土壤硝酸盐含量和土壤硝态氮含量。具体为：试验期间每个处理不定期在各土层随机取5 个100 g 左右的土样，剔除植株根系及石块，其中30 g 左右鲜样保存于 4 ℃冰箱，其余风干磨细待测。土壤电导率(EC 值)采用电导法（水土比1∶5）进行测定；土壤硝酸盐含量采用酚二磺酸比色法进行测定；硝态氮含量测定：取30 g 新鲜土样，加入100 mL 浓度为2 mol/L 的KCl 溶液，以220 r/min进行振荡浸提1 h，过滤，滤液采用AA3 连续流动分析仪进行硝态氮含量测定，待测定完毕后，导出测定结果。

1.3.3 数据统计分析

用Excel 2007 和DPS 7.05 软件进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同追肥试验

2.1.1 不同追肥对苗用型大白菜产量的影响

由表1 可知，处理ZC 的苗用型大白菜产量显著高于CK1和处理ZA，高于处理ZB，每667 m2产量可达2 577.24 kg。处理ZB 增施化肥的效益最好，与CK1相比，每增施1 kg 化肥，可增收28.14 kg苗用型大白菜。以上结果表明，由于设施叶菜生长周期短、复种指数高、茬数多，农户为了追求设施叶菜的高产量、高效益，超量施用化肥具有一定的依据。

表1 不同追肥对苗用型大白菜产量的影响

2.1.2 不同追肥对土壤EC 值、硝酸盐含量和硝态氮含量的影响

由表2、表3、表4 可知，各处理的畦面0～10 cm 土层土壤EC 值波动幅度均较大，其中处理ZC 的畦面0～10 cm 土层土壤EC 值采收后较播种前增长12.84%。同时，在播种后9 d，各处理的畦面0～10 cm 土层土壤EC 值均大幅上升，这可能是追肥后土壤养分溶解所致。各处理的畦面10～20 cm 土层土壤EC 值波动幅度均较小，其中处理ZA 的畦面10～20 cm 土层土壤EC 值采收后较播种前有所降低，其他处理的畦面10～20 cm 土层土壤EC 值则均是采收后较播种前有所上升。各处理的畦沟0～10 cm 土层土壤EC 值波动幅度均较大，其中处理ZB 和处理ZC 的畦沟0～10 cm 土层土壤EC 值在播种后16 d 分别快速上升至2 667.37 μS/cm 和2 986.13 μS/cm，表现为随着追肥量的增加，土壤可溶性盐分浓度也随之增加。在播种后16 d，各处理的畦面0～10 cm 土层土壤EC 值有所下降，而畦沟0～10 cm 土层土壤EC 值仍在上升，这可能是因为苗用型大白菜的主要吸收根分布在10～20 cm 土层，故畦面10～20 cm 土层的部分养分被苗用型大白菜的根系吸收，而畦面上一部分盐分在喷淋时被冲入畦沟，在畦沟内土壤集聚。在播种后16 d之后，各处理的畦沟0～10 cm 土层土壤EC 值均有所下降，这可能是因为供试大棚出现了养分下渗的情况。各处理的0～10 cm 土层土壤EC 值均高于蔬菜正常生长的临界值（500 μS/cm）[5]，表明供试大棚的土壤盐渍化问题严重，其中，各土层土壤EC 值均以处理ZC 为最高。以上结果表明，超量使用化肥会加剧设施大棚的土壤盐渍化程度，且以畦沟的土壤盐渍化程度最为严重。

表2 不同追肥对畦面0～10 cm 土层土壤EC 值的影响（单位：μS/cm）

表3 不同追肥对畦面10～20 cm 土层土壤EC 值的影响（单位：μS/cm）

表4 不同追肥对畦沟0～10 cm 土层土壤EC 值的影响（单位：μS/cm）

由表5 可知，各处理的土壤硝态氮含量在畦面0～10 cm 土层和畦沟0～10 cm 土层中，采收后较播种前均明显增加，其中处理ZC 的畦沟0～10 cm土层土壤硝态氮含量在采收后可达123.67 mg/kg，表明过量施肥会导致土壤硝态氮含量增加，从而导致土壤盐渍化程度加剧。各处理的土壤硝态氮含量在畦面10～20 cm 土层中，采收后较播种前的变化均不明显，这可能是因为苗用型大白菜的灌水量小，水压不足以使硝酸盐下降到深层土壤，从而集聚在表层土壤，表现出了明显的表聚性。

表5 不同追肥对土壤硝态氮含量的影响（单位：mg/kg）

由表6可知，各处理的土壤硝酸盐含量在各土层中，采收后较播种前均有所上升，各处理采收后的土壤硝酸盐含量，在各土层均表现为处理ZC 最高，处理ZB 次之，CK1最低，表明随着追肥量的增加，土壤硝酸盐含量也随之增加。同时，各处理均表现为畦沟0～10 cm 土层土壤硝酸盐含量变化幅度大，畦面0～10 cm 土层次之，畦面10～20 cm 土层土壤硝酸盐含量变化幅度小，这可能是因为畦面土层中的养分被苗用型大白菜吸收，但仍有部分硝酸盐在喷淋时从畦面被冲入畦沟，导致土壤硝酸盐在畦沟土壤中集聚。

表6 不同追肥对土壤硝酸盐含量的影响（单位：mg/kg）

2.2 不同基肥试验

2.2.1 不同基肥对‘贝塔’甘蓝产量的影响

由表7 可知，处理JF 的‘贝塔’甘蓝产量显著高于其他处理，每667 m2产量可达2 118.21 kg。与CK2相比，处理JD 增施化肥的效益最好，每增施1 kg 化肥，可增收‘贝塔’甘蓝34.56 kg；处理JE 和处理JF 增施化肥的效益比处理JD 低，表明过量施肥不能达到增产的目的，反而会导致‘贝塔’甘蓝的产量下降，且由于肥料得不到充分吸收利用，还会造成盐分在土壤中大量累积，产生土壤次生盐渍化等问题。

表7 不同基肥对‘贝塔’甘蓝产量的影响

2.2.2 不同基肥对土壤EC 值、硝酸盐含量和硝态氮含量的影响

由表8、表9、表10 可知，各处理的土壤EC值在畦沟0～10 cm 土层和畦面10～20 cm 土层中，采收后较播种前均明显增加，例如，处理JF的畦沟0～10 cm 土层土壤EC 值在采收后达1 396.44 μS/cm，已达高盐度甚至是超高盐度水平，表明表层土壤的盐渍化程度严重。同时，各处理的畦沟0～10 cm 土层和畦面10～20 cm 土层土壤EC 值均表现为在播种后9 d 快速上升，在播种后16 d 达到最大值，此后开始下降，这是因为肥料在播种后于土壤中开始溶解，即表现为土壤EC 值上升，而随着养分逐渐被‘贝塔’甘蓝所吸收，即表现为土壤EC值逐渐下降，而畦沟0～10 cm 土层土壤EC 值骤减的原因则可能是畦沟没有种植‘贝塔’甘蓝，在喷淋过程中，由于水压过大，导致盐分往更深层的土壤渗透。各处理的土壤EC 值在畦面10～20 cm 土层中，采收后较播种前的变化均不明显，但也表现出逐渐上升的趋势。

表8 不同基肥对畦面0～10 cm 土层土壤EC 值的影响（单位：μS/cm）

表9 不同基肥对畦面10～20 cm 土层土壤EC 值的影响（单位：μS/cm）

表10 不同基肥对畦沟0～10 cm 土层土壤EC 值的影响（单位：μS/cm）

由表11可知，各处理的土壤硝态氮含量在畦面0～10 cm 土层和畦沟0～10 cm 土层中，采收后较播种前均明显增加，其中处理JF 的畦沟0～10 cm土层土壤硝态氮含量在采收后可达137.57 mg/kg，这可能是因为过量施肥，部分硝态氮在喷淋时从畦面被冲入畦沟，导致土壤硝态氮在畦沟土壤中集聚。各处理的土壤硝态氮含量在畦面10～20 cm土层中，采收后较播种前的变化均不明显，这可能是因为‘贝塔’甘蓝的根系吸收了部分硝态氮。

表11 不同基肥对土壤硝态氮含量的影响（单位：mg/kg）

由表12 可知，过量施肥3 个处理的土壤硝酸盐含量在各土层中，采收后较播种前均明显增加，CK2的土壤硝酸盐含量在畦面10～20 cm 土层和畦沟0～10 cm 土层中，采收后较播种前均有所下降，但降幅较小。表明过量施肥后，供试大棚的土壤盐渍化程度严重。同时，各处理的采收后土壤硝酸盐含量在各土层中，均表现为处理JF 最高，处理JE 次之，处理JD 再次，CK2最低，表明土壤硝酸盐含量随着施肥量的增加而增加。

表12 不同基肥对土壤硝酸盐含量的影响（单位：mg/kg）

2.3 不施肥试验

2.3.1 不施肥对‘贝塔’甘蓝产量的影响

由表13可知，‘贝塔’甘蓝对肥料的需求比较旺盛，在不施肥情况下，‘贝塔’甘蓝的产量较不同基肥试验显著下降，处理BI 的‘贝塔’甘蓝每667 m2产量最高，为1 068.59 kg，显著高于其他处理，这可能是因为在上茬‘贝塔’甘蓝采收后，供试大棚土壤未进行耕翻，土壤里仍有上茬残留的养分。

表13 不施肥对‘贝塔’甘蓝产量的影响

2.3.2 不施肥对土壤EC 值、硝酸盐含量和硝态氮含量的影响

由表14、表15、表16 可知，在不施肥情况下，各处理的土壤EC 值在畦面0～10 cm 土层和畦沟0～10 cm 土层中，均变化较大，且各处理的土壤EC值在各土层中均高于蔬菜正常生长的临界值（500 μS/cm）。各处理的土壤EC 值在畦面10～20 cm土层和畦沟0～10 cm土层中，采收后较播种前均有所上升，表明供试大棚可能出现了盐分下渗的现象，导致盐分在畦面10～20 cm 土层和畦沟0～10 cm土层中集聚。以上结果表明，由于在上茬‘贝塔’甘蓝采收后，供试大棚土壤未进行耕翻，导致养分有所残留，故在设施大棚蔬菜生产中，解决土壤盐渍化问题不能光靠减少化肥施用。

表14 不施肥对畦面0～10 cm 土层土壤EC 值的影响（单位：μS/cm）

表15 不施肥对畦面10～20 cm 土层土壤EC 值的影响（单位：μS/cm）

表16 不施肥对畦沟0～10 cm 土层土壤EC 值的影响（单位：μS/cm）

由表17 可知，在不施肥情况下，各处理的土壤硝态氮含量在畦面0～10 cm 土层和畦面10～20 cm土层中，采收后较播种前均有所下降，其中以畦面10～20 cm 土层土壤硝态氮含量下降幅度较大，这可能是因为畦面土壤中的硝态氮一部分被‘贝塔’甘蓝所吸收，一部分随淋洗从畦面被冲入畦沟，也可能是因为‘贝塔’甘蓝灌溉的水压过大，导致硝态氮向更深层土壤渗透，导致土壤盐渍化现象向更深层土壤发展。各处理的土壤硝态氮含量在畦沟0～10 cm 土层中，采收后较播种前均有所增加，这可能是因为畦沟内没有种植‘贝塔’甘蓝，无法吸收硝态氮，且部分硝态氮随喷淋从畦面被冲入畦沟。

表17 不施肥对土壤硝态氮含量的影响（单位：mg/kg）

由表18 可知，在不施肥情况下，各处理的土壤硝酸盐含量在畦面0～10 cm土层中，采收后较播种前均有所下降。各处理的土壤硝酸盐含量在畦面10～20 cm 土层和畦沟0～10 cm 土层中，采收后较播种前均有所增加（CK3在畦沟0～10 cm 土层中的土壤硝酸盐含量除外）。虽然本试验没有施肥，但是畦面10～20 cm 土层和畦沟0～10 cm 土层的土壤硝酸盐含量还是有所上升，表明供试大棚的土壤盐渍化程度有所加剧。

表18 不施肥对土壤硝酸盐含量的影响（单位：mg/kg）

3 结论与讨论

研究结果表明，在不同追肥试验和不同基肥试验中，过量施肥3 个处理的设施叶菜产量均显著高于正常施肥对照，且设施叶菜的产量随着施肥量的增加而增加；在不施肥试验中，各处理的‘贝塔’甘蓝产量均较不同基肥试验显著下降。3个试验的结果表明，超量使用化肥可以显著提高设施叶菜的产量。但是，在不同基肥试验中，处理JE 和处理JF 增施化肥的效益比处理JD低，表明过量施肥不能达到增产增效的目的，反而会导致‘贝塔’甘蓝的产量下降，且由于肥料得不到充分吸收利用，还会造成盐分在土壤中大量累积，产生土壤次生盐渍化等问题，该结论与吕望等[6]的研究结论相似。

研究结果表明，在不同追肥和不同基肥试验中，各处理的土壤EC 值在采收后较播种前，均以畦沟0～10 cm 土层的增加幅度较大，其次是畦面0～10 cm 土层，畦面10～20 cm 土层的增加幅度较小，表明土壤盐分在畦面0～10 cm 土层和畦沟0～10 cm土层集聚，该结论与余海英等[7]的研究结论相一致；同时，在这两个试验中，供试大棚土壤中的盐分有向底层土壤迁移和向表层土壤集聚的现象。在不施肥试验中，在不施肥情况下，各处理的畦面10～20 cm 土层土壤EC 值在采收后较播种前均有所上升，表明供试大棚出现了土壤盐分下渗的现象；同时，各处理畦面0～10 cm 土层土壤EC 值在采收后较播种前虽然有所下降，但是仍高于蔬菜正常生长的临界值。

硝态氮是土壤氮素转化和迁移过程中最为活跃的氮素形态，但其只能存在于土壤溶液中，且随着土壤水分的运动而移动[8]。在本研究的不同追肥试验和不同基肥试验中，各处理均表现为土壤硝态氮在畦面0～10 cm 土层和畦沟0～10 cm 土层集聚，且采收后较播种前，畦沟0～10 cm土层土壤硝态氮含量的增长幅度高于畦面0～10 cm土层，这是因为畦面上的部分硝态氮被设施叶菜所吸收，并且供试大棚采用喷淋方式进行灌溉，在喷淋过程中，硝态氮随喷淋从畦面被冲入畦沟，该结论与周增辉等[3]的研究结论相似。在不同追肥试验和不同基肥试验中，过量施肥3个处理因施肥比较多，采收后较播种前，各土层土壤硝酸盐含量均有所上升，且连续施肥会导致土壤硝酸盐含量不断上升，即使后茬不进行肥料施用，也不能从根本上缓解土壤盐渍化。从本研究‘贝塔’甘蓝的两个试验的结果可以看出，设施叶菜过量施用肥料、生长周期短、生产环境封闭和复种指数高是导致设施大棚土壤次生盐渍化现象突出的主要原因，但从设施叶菜生产的经济效益考虑，减少肥料施用和降低种植茬数都不太现实。

相关研究[9]表明，水旱轮作能够改善土壤理化性质，增加土壤的团粒结构，有效阻止土壤酸化和次生盐渍化，但是，受水资源和设施环境等的限制，设施大棚长时间进行淹水的难度较大。而秸秆覆盖还田是秸秆利用的重要途径，也是改良土壤的重要措施[10]（秸秆还田可将土壤表层中的硝酸盐进行固定，从而不会增加深层土壤中的硝态氮，再经过一段时间的秸秆分解，土壤中的无机氮由净固定转向净释放，这有助于提高土壤中的全氮含量），且设施大棚内的高温高湿环境能促进微生物繁殖、提高秸秆腐解率、消耗土壤中的富余养分[11]。因此，秸秆还田可用来缓解以硝酸盐积累为主要特征的土壤盐渍化。笔者在前期研究中发现，湿旱轮作结合畦沟垫铺秸秆种植蔬菜，设施大棚的土壤性质得到了明显改善，蔬菜产量也明显提高；谢梦薇等[12]发现，利用不同覆盖量的水稻秸秆浅水种植蕹菜，水稻秸秆腐解可消耗土壤中的NO3-，能有效缓解设施栽培土壤的盐渍化，且应用效果随水稻秸秆覆盖量的增加而提高；刘辉等[13]发现，在盐渍化的大田中开展湿旱轮作、湿润栽培蕹菜，并在畦沟内垫铺麦秸秆，蕹菜产量明显提高，产量随麦秸秆覆盖量的增加而增加，且畦沟内0～10 cm土层土壤硝态氮含量有所下降，土壤盐渍化在一定程度上得到缓解。综上，笔者考虑在后续设施叶菜生产中，选用需水量比较大的叶菜进行种植，并在畦沟内垫铺秸秆，以期通过淋洗将畦面土壤中多余的硝态氮冲入畦沟土壤，且利用秸秆腐解将土壤中的硝态氮转化为铵态氮并固定下来，从而防控过量施肥导致的土壤盐渍化[14]，提高秸秆综合利用率。