文档介绍：填闲作物改良设施土壤次生盐渍化研究进展
摘要 随着我国设施农业集约化的快速发展,设施土壤次生盐渍化日益严重,致使土壤养分失衡,从而导致设施农作物产量和品质下降的问题日益突显。介绍了填闲作物的选择及其对土壤氮素的淋洗和消减作用,此外,填闲作物根系的深浅程度对土壤内硝态氮的影响同样显著,深根系填闲作物可以降低设施土壤中剩余氮素的沉积。研究发现,~ m土层中硝态氮50%的含量,这是由于黑麦草的根系可达1 m左右,土壤表层的硝态氮被根系大量吸收,从而减少了其向下迁移。同时,通过对7种填闲作物根系生长情况进行研究,揭示了根系生长与土层硝态氮含量之间的关系,~ m土层中硝态氮含量显著相关,而与0~ m土层中硝态氮含量相关性不显著[14]。
填闲作物选择的另一项重要指标是根系发育时间。虽然2种不同作物的根系最终深度接近,但在生长过程中不同时期根的深度、密度及分布明显不同,将会对氮素的吸收利用产生直接影响[15]。
2 填闲作物对土壤氮素的淋洗与消减作用
填闲作物减少氮素淋洗的机理主要有以下3个方面:一是设施蔬菜收获后,根层土壤残留了大量的氮素,填闲作物根系快速吸收氮素的特性减少了土壤浅层的氮素向下的进一步迁移;二是填闲作物深根系的特点可以吸收土壤深层的氮素,减少了氮素的淋洗;三是填闲作物的蒸腾作用带走了土壤中的水分,缓解了大量降雨所导致的土壤中***盐随水分的向下迁移。 早在20世纪初,就有人提出在休闲期种植耐盐且生长快、吸肥力强的填闲植物来降低土壤耕层的盐分离子含量,减少氮素淋溶[10,16-19],填闲作物一方面通过其强大的根系分布能力吸收、拦截土壤中残留的氮素,使土壤剖层的氮素无法向根系以下土壤迁移。另一方面,填闲作物利用其深根系强大的吸氮能力将土壤下层累积的氮素吸收,使氮素被填闲作物所利用,避免了氮素向土壤下部的进一步沉积[20]。研究表明,填闲作物吸收土壤淋溶液中的氮可达19 g/m2[5],每年可降低75%的硝态氮淋溶损失[21],能够有效地减少***盐在土壤剖层的积累和淋洗[22-23]。彭亚静等[24]研究发现,甜高粱、苋菜、甜玉米3种填闲作物均对硝态氮具有较强的消减能力。
由于玻璃温室和塑料温室全面覆盖的特点,缺少自然雨水和风化,使温室土壤***盐含量终年累积,次生盐渍化的速度和程度较其他设施土壤发生早且严重[25]。研究表明,塑料温室的耕层土壤含盐量、***,而玻璃温室则更严重,[26]。由此可见,***盐累积是引起土壤次生盐渍化的原因之一。此外,Ca2+与连作大棚的盐渍化程度也具有显著相关性[27]。
近年来,研究者对夏季休闲期种植填闲作物治理土壤次生盐渍化进行研究[28-32],结果表明电导率(EC值)的高低与土壤盐分的多少成正比,因此许多研究者将电导率(EC值)作为土壤盐渍化研究的一个重要指标。龙卫国[28]研究表明,玉米-蓖麻轮作在一定程度上能够增加土壤孔隙度、改善土壤酸碱度、降低土壤电导率,对土壤养分的平衡也有一定的作用。赵扩元等[29]于2005、2006年选择玉米、大葱对黄瓜连作土壤进行填闲,发现连续2年填闲,能够明显降低土壤电导率,土壤速效磷、速效钾含量也明显降低,但对土壤中全氮、速效磷的影响不大。李元等[30]以北京市昌平区3年设施菜地为研究对象,休闲期间种植甜玉米,土壤中的氮、磷、钾含量显著降低,而豆科作物毛苕子作为填闲作物,吸收无机态氮最多,%。速生叶菜可以明显降低土壤中的速效养分,降幅在20%~29%,甜玉米对速效养分降低更为明显,降幅最高达34%;相对于休闲菜田对照,种植速生叶菜和甜玉米后,土壤电导率也显著降低;陆扣萍等[31]研究发现甜玉米作为填闲作物可显著降低土壤(0~10 cm)的电导率,降幅达30%以上;文芳芳等[32]研究表明甜高粱和甜玉米是设施菜田理想的填闲作物,能够大幅减少土壤各盐分离子含量和土壤速效养分含量,显著降低土壤电导率和养分的积累,缓解设施土壤次生盐渍化的形成。
3 填闲作物残体还田对土壤功能的影响
利用填闲作物改善土壤盐渍化的同时,如果将填闲作物翻入土中还可释放其体内营养盐分库,为后季作物提供N、P、K及其他多种养分,进而提高土壤养分循环和土壤结构,有益于作物生长及地力培肥。刘娟等[33]研究表明,甜玉米填闲种植后,残体还田能够显著降低土壤容重,使土壤结构、物理与生物性状得到改善;同时检测结果显示有效磷、有效钾含量也明显增加。文芳芳等[32]将夏季填闲作物甜高粱、甜玉米、籽粒苋和苏丹草利用粉碎机翻压还田后,土壤中盐分离子含量大幅减少,显著降低了土壤表