水旱轮作是我国劳动人民在长期的实践中总结形成的一种生态、高效的栽培制度。旱生蔬菜与水田作物轮作是改善连作障碍最经济有效的途径,很多证据显示,常规旱生菜田经长年累月连作造成的土壤酸化、盐化、养分失衡及土传病虫害严重等现象,一旦与水田轮作,将获得改善和消除。多个地方在日光温室或塑料大棚中开展水旱轮作,上半年设施种植番茄、西瓜、甜瓜等旱生蔬菜后,下半年则揭除薄膜,露地种植水稻,能有效地克服连作障碍、提高产量和品质,又为实现设施蔬菜可持续、稳定发展找到了有效的途径。有的地方利用荸荠、慈姑等水生蔬菜替代水稻开展设施蔬菜基地的水旱轮作,经济效益显著提高。
行家指点
水生蔬菜不一定非要在水位较深的水塘里种植,莲藕、茭白、菱角都可以在20cm以内水位正常生长,豆瓣菜、湿栽水芹可以在表土充分湿润而没有明显水层的条件下正常生长,蕹菜则既可以淹水栽培,也可以湿润栽培,还可以常规旱生种植。
随着水生蔬菜设施栽培新技术的研制成功,在常规设施蔬菜基地开展设施水生蔬菜与设施旱生蔬菜的水旱轮作,既可以延长水生蔬菜的采收上市期、丰富“菜篮子”的品种类型,又可以进一步提高产量和效益,同时还起到治理连作障碍的作用,从而实现社会、经济、生态效益三丰收。
根据扬州大学的试验调查,连续淹水或表土充分湿润的持续时间宜在2个月以上,才能对设施土壤盐渍化产生较好的缓解效果(表1-3)。在正常土壤的大棚中比较表土充分湿润与淹水两种水作种植方式对不同深度土层盐分含量的影响,发现保持表土充分湿润的水作效果对耕作层土壤的洗盐效果更好,还能防止盐分进一步向下渗漏(表1-4)。
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按照我国传统医学的观点,水生蔬菜产品大都性凉、寒。《本草纲目》等古医书记载,生藕能清热、生津、凉血、散瘀、补脾、开胃、止泻,熟藕能益胃健脾、养血补益、生肌、止泻;茭白能催乳汁、解热毒、利二便;水芹能清热解毒、养精益气、清洁血液、降低血压、宣肺利湿。现代研究证实,水生蔬菜产品器官中含有较多的膳食纤维(茭白、水芹)和对人体有良好生理作用的黄酮(水芹)、生物碱(莲子)等物质,对高血压、高血脂、超重及肥胖等具有较好的保健食疗效果。
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水生蔬菜种植过程中必须持续淹水或表土充分湿润,尤其是湿润栽培,以表土不发白为限。短时间的干干湿湿反而会造成盐分向表层积聚,从而加重土壤盐渍化。
表1-3 不同淹水栽培时间下各土层土壤EC值的变化(单位:μS·cm-1)
(周增辉等,2013)
表1-4 两种水作前后土壤EC值的变化(单位:μS·cm-1)
(张娜等,2014)
在实际应用中,还应根据土壤性质差异、连作障碍类型等适当调整持续淹水时间。江苏省东台市农科所经过多年的实践发现,为防止西瓜枯萎病的发生,应连续淹水3个月以上,而且在水作茬口仅保持表土充分湿润时对防治西瓜枯萎病没有多少效果。
一、控制土壤盐渍化、改良土壤的作用
1.水旱轮作对土壤物理性质的影响
与连作耕作制度相比较,水旱轮作系统明显改善了土壤的理化性状。随着耕种年限增加,土壤容重下降,非毛管孔隙度增加,固相比率下降,气相比率上升,气液比值增大,土壤通透性大大增强,有效阻止土壤次生潜育化和土壤酸化,提高了土壤pH值。也有研究表明,水旱轮作后土壤吸湿性有所减少,土壤容重下降,总孔隙度、毛管孔隙度也有所减小,非毛管孔隙度变大,有利于土壤的通气透水。总孔隙度下降的原因可能是由于毛管孔隙度下降较大导致,而毛管孔隙度下降的原因是由于土壤轮作改变了土壤长期淹水的状态,在旱作时土壤的毛管孔隙度变小、非毛管孔隙度变大导致。
2.水旱轮作对土壤化学性质的影响
随着耕种年限增加,水旱轮作系统中土壤有机质和速效养分均得到提高,土壤pH值得到改善,有机质、速效磷、速效钾等指标均高于对照(表1-5)。水旱轮作还可以加速速效养分(碱解氮、速效磷、速效钾)的释放。
表1-5 水旱轮作土壤化学性状对比
(王海霞等,2011)
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研究结果表明,即使在表土充分湿润而没有明显水层条件下持续种植2个月以上的水生蔬菜,如豆瓣菜、湿栽水芹、蕹菜等,也可以明显降低耕作层土壤的盐分浓度,从而有效地缓解盐渍化危害。
3.水旱轮作对土壤微生物学性状的影响
连作使蔬菜地土壤微生物区系发生了极大的变化,细菌数量显著减少,真菌和放线菌数量却显著增加;硝化细菌和反硝化细菌数量随土壤类型不同呈不同的变化,土壤中脱氢酶活性也显著低于水旱轮作土壤。
研究表明,水旱轮作地块的微生物的数量明显大于连作,有利于氨化细菌、自生固氮菌、硝化细菌、好气性纤维素分解菌、磷肥分解菌等数量的增加。土壤细菌的增多,培肥了地力,也使作物获得了充分的养料,有利于作物生长发育,使后作的产量提高,提高经济效益。水旱轮作与连作相比,增加了土壤微生物量(一般好气性细菌、真菌、放线菌)及土壤呼吸强度,有益的氨化细菌也成倍增加,而无益的厌气性细菌、反硝化细菌则受到抑制。
二、对病虫草害的防控作用
水旱轮作对一些病虫害具有很好的抑制作用。在水旱轮作田种植的设施番茄的青枯病、枯萎病、根结线虫病发病率明显比常规田降低(表1-6),且产量增加(表1-7)。水旱轮作对蔬菜根结线虫2龄幼虫具有较好的防控效果。
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江苏省东台市农科所连续4年开展“春大棚西瓜——夏秋水生蔬菜”轮作试验,没有发生枯萎病危害,表明水旱轮作对土传病害具有很好的防控效果。
表1-6 水旱轮作田番茄发病率比较
(王海霞等,2011)
表1-7 水旱轮作田番茄产量比较
(王海霞等,2011)
旱田蔬菜作物常见的害虫,如蟋蟀、甘蓝夜蛾、青虫、萝卜叶甲、螟蛉等,在改水田灌水后完全绝迹。因此,水田转为旱田后的首茬作物,特别适宜栽培白菜、甘蓝等抗虫害弱的蔬菜。连续栽培几年蔬菜后,蛞蝓、鼹鼠以及害虫(甘蓝夜蛾、金龟子的幼虫、萝卜叶甲)等将逐年增加,因此,旱地蔬菜的栽培时间以3年为佳。
水旱轮作对杂草也具有一定的抑制效果。水田与旱田生长的杂草种类及数量不同,基于这一特点,水田转为旱田后的第1年夏季,农田中主要是水田杂草,旱田杂草极少。到第2年及第3年时,开始出现马齿苋、荠菜、车前草、羊蹄子等旱田杂草,而水花生、四叶苹、水蓼、鸭舌草和各种莎草等水田杂草则几乎绝迹。此时若继续保持旱田状态,则旱田杂草必将更加繁茂;若再改为水田,则旱田杂草又会被淹死。
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水生蔬菜常年连作,也会出现连作障碍。如莲藕长时间连作会引起多种生理性、真菌性病害,其中莲藕的腐败病、食根金花虫(地蛆)危害损失最重;还可能出现无效养分离子大量累积而导致的生理性病害。
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