不同灌溉水源对高原夏芹菜土壤理化性质及其产量、品质的影响

摘 要：以芹菜品种文图拉为试材，研究引洮水及其引洮水和浅层地下水交替灌溉、浅层地下水3种不同灌溉水源对土壤容重、土壤温度及夏芹菜产量及品质的影响。结果表明，灌溉水质对耕层内（0～30 cm）土壤容重的影响较大，用浅层地下水灌溉后土壤容重增幅最大；在夏芹菜生育期内，土壤温度变化受灌溉水质和气温影响较大，其中引洮水灌溉后生育期土壤平均温度21.4 ℃，较地下水灌溉高0.7 ℃；在全生育期灌溉制度相同的条件下，因地下水含氮、磷等有机物较多，灌溉处理夏芹菜产量最高，达135 870 kg·hm-2，比引洮水灌溉增产21 005 kg·hm-2，但芹菜粗纤维含量高，食用品质降低。综上，使用矿化度低的引洮水灌溉芹菜，能使土壤保持较好的理化性质，提高芹菜发芽期土壤表层平均地温，有利于芹菜根系的呼吸和生长，易形成茎，能增加芹菜茎秆鲜质量的比例，达到80.79%。

关键词：高原夏芹菜；灌溉水质；土壤容重；土壤温度；产量；品质

中图分类号：S636.3 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）09-144-07

Effects of different irrigation water on soil physicochemical property， yield and quality of plateau summer celery

FENG Jingxia1， ZHANG Yongsheng2

（1. Dingxi Anding District Agricultural Technology Extension Service Center， Dingxi 743000， Gansu， China; 2. Dingxi Water and Soil Conservation Station， Dingxi 743000， Gansu， China）

Abstract： Using the celery variety Wentula as the experimental material， this study investigated the effects of sw8jkEfdy/zRtNyFqTjcK9s4iCZrftgIn65E3N88tns=different irrigation sources， namely Taoyuan water and shallow groundwater， on soil bulk density， soil temperature， and summer celery yield and quality. The results showed that the irrigation water quality had a significant impact on the soil bulk density within the cultivated layer（0-30 cm）， with the largest increase in soil bulk density observed after irrigation with shallow groundwater. During the growth period of summer celery， soil temperature changes are greatly influenced by irrigation water quality and temperature. Among them， the average soil temperature during the growth period after irrigation with Taoyuan water is 21.4 ℃， which is 0.7 ℃ higher than that under groundwater irrigation; Under the same irrigation system throughout the entire growth period， due to the high content of organic matter such as nitrogen and phosphorus in groundwater， the irrigation treatment resulted in the highest yield of summer celery， reaching 135 870 kg·hm-2， an increase of 21 005 kg·hm-2 compared to irrigation with Taoyuan water. However， the crude fiber content of celery was high， and the edible quality was reduced. In summary， using water with low mineralization to irrigate celery can maintain good physical and chemical properties of the soil， significantly increase the average surface soil temperature during the germination period of celery， facilitate the respiration and growth of celery roots， facilitate the formation of stems， and significantly increase the proportion of celery stem fresh mass， reaching 80.79%.

Key words： Plateau summer celery; Irrigation water quality; Soil bulk density; Soil temperature; Yield; Quality

收稿日期：2023-12-12；修回日期：2024-06-09

基金项目：定西市科技计划项目（DX2023BZ75，DX2023BZ78）

作者简介：冯静霞，女，高级农艺师，主要从事植物保护工作。E-mail：270178409@qq.com

芹菜是伞形科芹属中的栽培种，二年生草本植物[1]。芹菜含有丰富的矿物质、维生素和挥发性芳香油，有促进食欲的作用，同时有一定的保健食疗作用[2-4]。高原夏芹菜又称冷凉蔬菜，是夏季在气候干冷地区生长的蔬菜。定西市安定区位于甘肃中部，属中温带半干旱区，年均温度6.7 ℃，无霜期122～160 d，年均降水量375 mm，蒸发量在1400 mm以上。区域内日照时间长、光热资源充足、昼夜温差大，具备种植高原夏芹菜的优越自然条件[5-8]。近年来，定西市北部区域，特别是安定区，依托有利的自然条件，大力培育以高原夏芹菜为主的蔬菜产业，并成为当地农民经济收入的支柱产业。

芹菜对土壤水分要求非常严格，因根系浅、吸水能力弱，栽培时要求根据土壤和天气情况保证充足的水分供应。因种植区地表水资源贫乏，传统高原夏芹菜主要采用浅层地下水灌溉。随着引洮供水工程的全面建成通水，为加强引洮受益区水生态环境保护、强化地下水资源的恢复和涵养，夏芹菜种植区灌溉地下水源正逐步由地下水灌溉向引洮外调水源替换[5，9]。

笔者以引洮外调水和种植区浅层地下水分别为灌溉水源，分析不同灌溉水质对夏芹菜产量、品质及土壤物理性质的影响，为建立引洮外调水配合施肥的高原夏芹菜灌溉技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2022年5－9月在甘肃省定西市安定区区内官镇永丰村旱川地开展，该区域位于黄土高原西部丘陵区，为引洮供水一期灌区[10]。试验田土质为黑麻垆土，试验地海拔2122 m，年平均降水量370 mm，年均气温6.3 ℃，≥10 ℃有效积温2 239.1 ℃，耕层土壤（0～20 cm）有机质含量（w，后同）10.12 g·kg-1，速效氮含量86 mg·kg-1 ，速效磷含量22.6 mg·kg-1，速效钾含量130 mg·kg-1。试验田地面平整，土壤肥沃，灌水方便。

1.2 材料及生育期划分

选择北京市特种蔬菜种苗公司提供的文图拉西芹，该品种早熟、出籽率高，幼苗生长势强，抗病性较强，具有产量高、抗旱、对土壤要求不严等优点，适应定西的气候环境和土壤状况。按照《灌溉试验规范》中作物生育阶段划分标准，结合当地夏芹菜实际生育进程，将芹菜营养生长阶段划分为发芽期、幼苗期、叶丛生长期、心叶肥大期共4个生育阶段。根据当地种植习惯采用直播，用种量100 g·667 m-2，播种后覆沙0.5～1.0 cm，在幼苗期末间苗，株、行距4 cm左右。所有试验小区夏芹菜5月23日播种，至6月18日出苗率达到90%，6月23日进入幼苗期，7月18日进入叶丛生长期，8月28日进入心叶肥大期，9月16日采收，整个生育期117 d。其中，发芽期31 d，幼苗期25 d，叶丛生长期41 d，心叶肥大期19 d。

1.3 方法

试验设引洮外调水灌溉（WS）、引洮外调水和浅层地下水交替灌溉（WA）、当地浅层地下水灌溉（WG）3个处理，不同灌溉水质全盐量、pH及总氮、氨氮、总磷、铁含量等指标检测结果见表1。每个处理3次重复，随机区组排列，面积30 m2（5 m×6 m），并布设1 m保护带。本试验地点处于西北黄土高原区，气候及芹菜生长土壤环境与华北及中原区域差异较大，由于无试验设计参考资料，试验以当地群众经验灌溉制度作为试验依据，不设置土壤含水率上下限。

1.4 观测指标与方法

1.4.1 土壤含水率测定 采用传统的土钻取土烘干称质量法，生育期内每隔3 d直接测定土壤水分含量。在灌水前、后与每次降水后各加测1次。

βj=[mj2-mj1mj2]×100% 。

式中：βj为j层土壤含水率；mj2为j层田间自然湿土质量；mj1为j层烘干土粒质量。

1.4.2 田间持水率测定 通过围框淹灌法测定，经测定试验区田间持水率为24%。

1.4.3 灌水定额测定 灌水定额由灌水定额计算公式确定。试验净灌水定额54 mm。灌水时用管道输水到小区，水量用水表测得。

M=10ρbH（βi-βj） 。

式中：M为灌水定额，mm；ρb为计划湿润层土壤容重，g·cm-3，为1.6 g·cm-3；H为计划湿润层深度，cm，为100 cm；βi为目标土壤含水量上限；βj为灌水前土壤实际含水量。

1.4.4 土壤容重测定 通过环刀法（农业部标准NY/T 1121.4－2006）测定试验田土壤不同深度剖面土壤容重，分层取样，3次重复，在恒温干燥箱中（105±2）℃烘至恒质量，干土粒的质量和环刀的体积比就是该土层土壤容重。

ρb=[m2-m1V1] 。

式中：ρb为土壤容量；m1为环刀的质量；m2为环刀+烘干土粒质量；V1为环刀内容积。

1.4.5 土壤地温测定 土壤地温采用直角土壤地温计测定，深度分别为5、10、15、20、25 cm。生育期内每天从08：00开始至18：00，每2 h测量记录1次。

1.4.6 芹菜产量 收获时，每个小区单独测定产量。具体为选择20株有代表性的芹菜，单株产量为茎叶产量之和，并求平均值。

Y=（y1+y2）×N。

式中：Y为产量；y1为芹菜单株鲜茎质量；y2为芹菜单株鲜叶质量；N单位面积株数。

1.4.7 芹菜品质测定 每个小区单独测定，具体为选择10株有代表性的芹菜测定。采用高效液相色谱法测定维生素C含量，按照食品中粗纤维的测定方法测定粗纤维含量，采用铜还原碘量法测定可溶性糖含量[10]。水分含量为自然含水量，采用加热烘干法测定。

1.5 数据分析

采用Excle 2010和SPSS 26.0进行数据整理和统计分析，方差分析采用最小显著差异法（LSD）。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉水质对土壤容重的影响

由表2可知，不同灌溉水质对不同深度土层土壤容重影响较大，对20 cm处土层的影响最大。其中，表层10 cm处土层土壤容重从播种前至幼苗期末，WS、WA处理随生育期推进而降低，WG处理随生育期推进而增加；在幼苗期末至心叶肥大期末，WS处理土壤容重随生育期推进容重继续降低，WG、WA处理随生育期推进而增加。表层20 cm处土层土壤容重从播种前至心叶肥大期末，所有处理随生育期推进而增加，但从叶丛生长期开始，容重增加幅度明显减小。表层30 cm处土层土壤容重从播种前至心叶肥大期末，所有处理随生育期推进而增加，但变幅较20 cm处明显减小。

对比分析不同灌溉水源对耕层（0～30 cm）土壤容重的影响，结果表明WG处理耕作层土壤容重大于WS处理，WA处理在幼苗期末由地表水灌溉调整为浅层地下水灌溉后，耕作层土壤容重大于WS处理，且各处理随灌溉次数的增加，耕层土壤容重呈增加趋势。说明灌溉对耕层内（0～30 cm）土壤容重的影响较大，且用浅层地下水灌溉的WG处理在生育期内土壤容重增加的幅度最大。

通过对耕层内土壤容重与灌溉次数进行回归分析，结果表明不同处理耕层内（0～30 cm）土壤容重与灌溉次数呈线性关系，且相关性强。

WS处理：y=0.003 0x+1.739 8，R2=0.977 2；

WG处理：y=0.007 7x+1.739 8，R2=0.991 3；

WA处理：y=0.003 9x+1.737 0，R2=0.989 3。

式中：y为土壤容重，x为灌水次数。

由图1可知，在拟合的线性关系中，各处理拟合直线斜率WG处理最大，为0.007 7；WS处理最小，为0.003 0。结果表明，用浅层地下水灌溉，灌溉次数越多，将使土壤容重增加越大，易造成土壤板结。

2.2 不同灌溉方式对土壤温度的影响

2.2.1 生育期耕层土壤温度的变化 土壤温度观测从6月1日至8月31日全生育期连续观测，图2中土壤温度为旬平均温度。在芹菜生育期内，土壤温度变化受灌溉水质和气温影响较大。图2试验数据表明，各处理土壤温度从6月初到7月下旬都呈上升趋势，7月下旬后，各处理土壤温度明显下降。其中，WS处理生育期土壤平均温度最高，平均地温21.4 ℃，较WG处理平均地温（20.7 ℃）高0.7 ℃，较WA处理平均地温（21.2 ℃）高0.2 ℃。在芹菜全生育期，除7月上旬（幼苗期前期）WS处理平均地温22.4 ℃、较WG处理（平均地温22.8 ℃）低0.4 ℃外，在其他时期，WS处理耕层内平均地温明显高于WG处理。在7月下旬，WA处理灌溉水由引洮水调整为浅层地下水灌溉后，相比较一直用引洮水灌溉的WS处理，平均地温明显降低。其中，8月上旬温度降低0.7 ℃，8月中旬温度降低0.7 ℃，8月下旬温度降低0.8 ℃。分析结果表明，芹菜全生育期耕层内土壤地温受灌溉水质影响较大，相比于引洮水灌溉，使用浅层地下水灌溉后，土壤温度明显降低。

通过对旬平均地温与旬平均气温进行回归分析，回归方程为：

WS处理：y=0.623 4x+10.497 0，R2=0.326 6；

WG处理：y=0.652 4x+9.817 2，R2=0.288 6；

WA处理：y=0.531 8x+11.429 0，R2=0.193 0。

式中：y为旬平均地温，x为旬平均气温。

由图3可知，不同处理旬平均土壤地温与气温呈线性关系，但相关性不强。表明土壤旬平均地温除受气温影响外，还有其他因素影响。

2.2.2 土壤温度的日变化 从图4可以看出，在生育期内，幼苗期0～25 cm土壤日平均温度最高，WS处理达到23.4 ℃，WG处理达到23.9 ℃。发芽期受地面无植物覆盖物的影响，地温仍较高，WS处理达到22.6 ℃、WG处理达到22 ℃。叶丛伸长期、心叶肥大期虽然气温较高，但受地表作物覆盖的影响，日平均地温降低。在整个生育期，除幼苗期外，WS处理日平均地温均高于WG处理，其中发芽期差异0.6 ℃，叶丛伸长期差异1.2 ℃，心叶肥大期差异1.6 ℃，WS处理能提高生育期土壤地温，有利于种子发芽和后期产量形成。

2.2.3 灌水对土壤温度的影响 以气象条件相似的8月10日（灌水前）和8月11日（灌水后）土层0～25 cm土壤地温为例，从图5平均地温日变化过程看，从08：00开始至18：00，0～25 cm土壤平均温度呈先升高后降低的趋势，一般在下午16：00温度达到最高值，但在心叶肥大期，土壤平均温度呈先升高后稳定的趋势。各处理灌水前后0～25 cm土壤温度日变化趋势基本相似，土壤温度在某一时刻的变化曲线与灌水前的曲线形状基本相同，但在灌水后各处理日平均地温均下降。其中WS处理灌水前日平均温度20.2 ℃，灌水后19.8 ℃，降低0.4 ℃。WG处理灌水前日平均温度19.0 ℃，灌水后18.4 ℃，降低0.6 ℃。从各时刻来看，各处理灌水前后08：00地温最低，16：00达到最高（WG灌水前除外），之后下降。灌水前后WS处理08：00的地温分别为14.5、15.8 ℃，16：00的地温分别为23.8、22.8 ℃，地温日变幅分别为9.3、7.0 ℃。WG处理08：00的地温分别为15.2、14.6 ℃，16：00的地温均为21 ℃，地温日变幅分别为5.8、6.4 ℃。

2.3 不同灌溉水质对芹菜产量及主要品质的影响

2.3.1 不同灌溉水质对芹菜产量及产量构成的影响 由表3可知，在全生育期灌溉制度相同的情况下，芹菜WG处理产量最高，达到135 870 kg·hm-2，比WS处理（114 865 kg·hm-2）增产21 005 kg·hm-2，较WA处理133 144 kg·hm-2增产2726 kg·hm-2，各处理间产量差异达到显著水平。在总产量中，鲜茎质量占总产量的比例为：WG处理75.32%、WS处理80.79%、WA处理79.76%，表明利用引洮外调水灌溉的芹菜易形成茎。

2.3.2 不同灌溉水质对芹菜品质的影响 由表4可知，各处理间芹菜水分含量的差别不大，水分含量全部在95%以上。各处理间维生素C含量差别较大，其中WS处理含量最高，达到3.88 mg·100 g-1，较WG处理（2.93 mg·100 g-1）高0.95 mg·100 g-1，较WA处理（3.19 mg·100 g-1）高0.69 mg·100 g-1，WS处理能提高芹菜中维生素C的含量；可溶性糖含量差别也较大，WS处理最低，为0.18 g·100 g-1，较WG处理低0.02 g·100 g-1，较WA处理低0.07 g·100 g-1；WS处理粗纤维含量0.7%，较WG、WA处理粗纤维含量低0.1个百分点。

3 讨论与结论

土壤容重是衡量土壤质量的重要指标，土壤容重不同，所表现出的有效水分、导热率、气体比例等物理性状也不相同，对作物生长发育将产生不同的影响[11]。不同灌溉水质对耕层（0～30 cm）土壤容重的影响较大，其中WG处理耕作层土壤容重大于WS处理，WA处理在幼苗期末由地表水灌溉调整为浅层地下水灌溉后耕作层土壤容重大于WS处理。在心叶肥大末期，WG处理土壤容重1.842 g·cm-3，较WS处理高0.063 g·cm-3，较WA处理高0.05 g·cm-3。这与范德宝等[12]的研究结果一致，用矿化度高的浅层地下水灌溉，芹菜生育期内土壤容重增幅较大。

土壤热量影响土壤肥力状况，也影响植物生育[13]。各处理灌水前后0～25 cm土壤温度日变化趋势基本相似，土壤温度在某一时刻的变化曲线与灌水前的曲线形状基本相同，但在灌水后各处理日平均地温均下降。其中，WS处理灌水前日平均温度20.2 ℃，灌水后降低0.4 ℃。WG处理灌水前日平均温度19 ℃，灌水后降低0.6 ℃。这与刘莹等[14]的研究结论一致，灌溉后地温普遍下降。各处理土壤温度从6月初到7月下旬都呈上升趋势，7月下旬后明显下降，其中WS处理生育期土壤温度最高，平均地温21.4 ℃，较WG处理平均地温高0.7 ℃，较WA处理平均地温高0.2 ℃，相比于引洮水灌溉，使用浅层地下水灌溉后土壤温度降低。目前，刘莹等[14]对不同灌溉方式对地温的影响进行了研究，刘伟等[15]就低温水灌溉对春青稞生长和地温的影响进行了研究，关于不同灌溉水质对地温的影响研究较少，需进一步探讨。

叶柄宽、叶柄长对西芹单株产量直接贡献较大[16]，是芹菜产量构成的最重要部分。相比WG处理，WS处理芹菜易形成茎，能增加芹菜茎秆鲜质量的比例，达到80.79%。这与王艳芳等[17]盆栽条件下咸水灌溉显著抑制芹菜株高的研究结论一致。WG处理灌溉水源中氨氮、总氮等含量高，芹菜产量达到135 870 kg·hm-2，较WS处理高21 005 kg·hm-2，这与聂斌[18]施氮有利于增加芹菜产量、叶片的叶绿素含量随施氮量的增加而上升的研究结论一致，但由于WG处理含氮量过多，造成芹菜粗纤维较高，达0.8%，影响口感。

综上所述，灌溉水质对芹菜土壤理化性质及产量、品质影响较大。用引洮地表水灌溉能使土壤保持较好的物理性质，提高芹菜生育期内土壤地温，有利于芹菜食用品质的提高，可增加芹菜茎秆鲜质量的比例，达到80.79%。但相比浅层地下水，引洮外调水氮元素不足，造成芹菜产量下降。在芹菜种植区水源替换过程中，需同步开展芹菜种植测土配方等工作，确保水源替换后芹菜产量和品质都能大幅提高。

参考文献

[1] 方智远．中国蔬菜育种学[M]．北京：中国农业出版社，2017．

[2] 殷武平，袁祖华，彭莹，等．不同浸种和催芽处理对芹菜种子发芽的影响[J]．中国瓜菜，2021，34（11）：100-103．

[3] 郭宇，李岩，赵爽，等．叶面喷施锌肥对芹菜产量和品质的影响[J]．北京农学院学报，2021，36（1）：83-87．

[4] 何莉芳，郭世荣，阎君，等．不同处理对芹菜种子萌发过程中抗氧化系统及激素水平的影响[J]．中国农学通报，2020，36（22）：31-37．

[5] 张芮，张海粟，董博，等．陇中黄土高原区不同种植方式对高原夏芹菜品质及产量的影响[J]．甘肃农业大学学报，2023，58（6）：48-55．

[6] 宋琰，魏胜文．甘肃省高原夏菜产业发展路径探析：以内官营镇芹菜产业为例[J]．生产力研究，2021（5）：39-43．

[7] 陈爱昌，漆永红，王艳霞．高原夏菜芹菜连作障碍综合防控技术[J]．北方园艺，2020（17）：172-173．

[8] 王会青，陶永红，陆春梅，等．芹菜“温室育苗+水肥一体化”栽培技术[J]．中国瓜菜，2021，34（10）：136-138．

[9] 陈志丕，李虹彩，董海霞，等．水源置换对引洮受益区高原夏芹菜土壤水分及水分利用效率的影响分析[J]．水利规划与设计，2022（6）：40-44．

[10] 张芮，王腾飞，张梅花，等．覆膜与补充灌溉对半干旱地区马铃薯产量及根际土壤微生物学特性的影响[J]．华北农学报，2021，36（6）：132-140．

[11] 李潮海，周顺利．土壤容重对玉米苗期生长的影响[J]．华北农学报，1994，9（2）：49-54．

[12] 范德宝，管瑶，贺兴宏，等．咸淡水组合灌溉对土壤盐分和棉花生长的影响[J]．节水灌溉，2024（3）：17-23．

[13] 孙德岭，赵前程．番茄苗期地温对光合产物积累和分配的影响[J]．天津农业科学，2000，3（1）：14-17．

[14] 刘莹，刘鹏．两种灌溉方式对地温影响的比较研究[J]．吉林农业，2011（11）：70．

[15] 刘伟，徐冰，汤鹏程，等．高寒区低温水灌溉对春青稞生长和地温变化的影响[J]．灌溉排水学报，2020，39（9）：51-57．

[16] 严继勇．西洋芹5号产量构成因素及根重的相关与通径分析[J]．江苏农业科学，1992（6）：44-45．

[17] 王艳芳，曹玲，陈宝悦，等．咸淡水交替灌溉对芹菜生长及品质的影响[J]．北方园艺，2014（10）：5-8．

[18] 聂斌．宁南山区设施芹菜适宜灌水量和施氮量研究[D]．银川：宁夏大学，2013．