中国设施栽培技术发展十分迅速,面积已占总农业生产面积的约 11. 6%[1].然而,设施土壤由于长期得不到雨水淋洗,又因蒸发作用,部分已出现盐渍化或连作障碍,严重者甚至丧失生产能力[2].国内外研究者针对该问题开展了许多研究,包括灌排淋洗[1,3 -5]、客土技术[6 -7]、外源添加剂技术[8]等,这些技术在改善设施土壤生态环境和提高作物产量等方面起了积极的作用.然而,将上述两种或多种单一技术结合应用的研究还不多见,工程措施条件下配套技术的研究则更为匮乏.本文以暗管排水为主,设计不同调控措施,研究不同措施对土壤养分和烤烟产量的影响,以期为"土壤 - 作物"生态系统的改良提供有益参考.
1 试验材料与方法
1. 1 试验区概况 试验于 2013 年 5 ~ 9 月在江苏省如东县现代农业生态园中进行,如东县气候属亚热带海洋性季风气候区,受海洋的调节和季风环流影响,四季分明、气候温和、降水充沛、光照充足.如东县年全年平均气温 15 ℃,适宜人居及生物生长.如东县多年平均降雨量 1042 mm,降雨量年内分配不均,汛期( 6 ~ 9月) 雨量相对集中,约占年总降雨量的 55% ~80%.全县常年主导风向东南风,平均风速 3. 5 m/s.试验区土壤基本理化性质如下: pH 7.56,有机质含量7.88 g/kg,速效氮含量 62.21 mg/kg,速效磷含量 17.95 mg/kg,速效钾含量 69.95 mg/kg.
1. 2 试验设计 试验在防雨大棚中进行,试验区土壤由于连作已出现轻微的盐渍化.在盐渍化土壤中埋入暗管,暗管材质为塑料波纹管,埋深60 cm,间距6 m,对设施栽培土壤进行灌排淋洗.在暗管排水基础上,共设 3 种调控措施: 水稻秸秆覆盖、EM 复壮液、秸秆覆盖+ EM 复壮液,并设无调控措施作为对照,每个处理重复3 次.其中水稻秸秆覆盖处理采用2 ~8 cm 秸秆段,施用量 4500 kg/hm²; EM 复壮液按照体积比 EM 原液∶糖蜜∶ 蒸馏水 = 1∶ 1∶ 2发酵培养而成,施用量 300 kg/hm²; 秸秆覆盖 + EM 复壮液处理中,秸秆施用量为3000 kg / hm²,EM 复壮液施用量 200 kg/hm²,EM 复壮液在覆盖秸秆并经过第 1 次淋洗后施用.
试验选用烤烟 K326 为试材,烟苗于 5 月 6 日移栽.基于前人研究经验[9 -10],灌水按照伸根期、旺长期、成熟期占全生育期的 30%、40%、30% 分配,全生育期灌溉量为 600 mm.施肥按照基肥∶ 追肥 = 7∶ 3施用烤烟无机肥料( N∶ P2O5∶ K2O = 1 ∶ 2 ∶ 3) ,全生育期共施氮 90 kg/hm².烟株行距1.0 m,株距0.5 m,每16 株烤烟采用同一种调控措施,为防止养分和水分的侧渗,不同调控处理之间用防渗膜隔开.
1. 3 测定项目与方法
1. 3. 1 有机质、速效养分含量 土样经自然风干后磨碎,过 2 mm 筛后进行有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量的测定,测定方法按照《土壤农业化学分析方法》[11]进行.
1. 3. 2 烤烟各器官干物质累积量 进入成熟期后,每个处理随机抽取 3 株烤烟,按照下部叶、中部叶、上部叶、茎、根的顺序收集烤烟器官.将分开后的烤烟器官放入烘箱,105 ℃杀青半小时后,70 ℃ 烘至恒重,称量不同器官干重.
1. 3. 3 烤烟产量 单株烤烟产量为上、中、下部叶干重之和.
1. 4 数据处理 显着性分析采用 SPSS 17. 0 软件[12].
2 结果与分析
2. 1 不同措施对耕层土壤速效养分的影响 试验前后耕层土壤速效氮、磷、钾的变化如表 1 所示.从表 1中可看出,除 CK 外,不同调控措施耕层土壤速效养分含量均有不同程度的升高,这可能由于在完成灌排的同时,养分随水流失.相比试验前,秸秆覆盖处理速效氮、磷、钾含量分别升高了 24. 45%、9. 53% 和 5. 10%;而单施用 EM 复壮液速效养分的增幅要明显小于秸秆覆盖处理; 秸秆 + EM 处理速效养分增幅最大,至试验结束时速效氮、磷、钾含量分别较试验前高 35. 88%、18. 38% 和 13. 81% ,这可能因为有效微生物对秸秆中养分的释放有一定促进作用.
2. 2 不同措施对耕层土壤有机质含量的影响 不同措施下土壤有机质含量的变化如图 1 所示.总体来看,CK 处理土壤有机质含量有所下降; 秸秆覆盖处理与秸秆 + EM 处理耕层土壤有机质含量均呈明显上升趋势; 而 EM 复壮液处理土壤有机质含量总体变化并不明显,且在 6 月略有下降.就土壤有机质含量这一单因素而言,秸秆 + EM 为最优处理,这可能因为秸秆本身的有机质组分较高,EM 又加速了秸秆的腐殖和分解.刘广明等[11]认为,秸秆覆盖之所以能提高耕层土壤有机质含量,还因为秸秆覆盖在物理上隔绝了养分流失.
2. 3 不同措施对烤烟器官干物质累积的影响 烤烟不同器官干物质累积量如表 2 所示.不同调控措施下烤烟根、茎、叶的干物质累积量分别为 77. 63 ~ 92. 12、89. 92 ~ 102. 11 和 154. 42 ~ 177. 56 g,明显高于 CK 处理烤烟器官的干物质累积量.全株干物质累积量以秸秆 + EM 处理最高,达到 371. 79 g,CK 最低,仅为271. 19 g,这说明调控措施对烤烟器官的干物质累积有积极的影响.从产量情况可看出,不同处理烟叶产量由高到低依次为秸秆 + EM > 秸秆覆盖 > EM > CK.
不同烤烟器官干重占总干重的比例如图 2 所示.
从图 2 中可看出,各处理根部干重占总干重的 18. 54%~ 24. 78% ,茎部干重占总干重的 27. 36% ~ 29. 01% ,叶部干重占总干重的 47.75% ~52. 45%.其中不同调控处理叶干重占总干重的比例差异不大,CK 处理叶干重所占比例较高,产量结构较优.
3 结论
根据上述分析,调控措施对耕层土壤速效养分的累积有不同程度的促进作用.以秸秆 + EM 处理速效氮、磷、钾增幅最大,分别达到 35. 88%、18. 38% 和13. 81% .秸秆覆盖处理与秸秆 + EM 处理耕层土壤有机质含量有所上升,EM 处理有机质含量变化并不明显.不同调控措施均能促进烤烟根、茎、叶部干物质的累积,其中单株烤烟干物质累积量和最终产量均以秸秆 + EM 处理最高,分别达到 371. 79 g 和 2663. 4kg / hm².
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