上海市奉賢區(qū)設施菜地土壤理化性狀分析

吳玨 ，王偉群 ，朱峰

奉賢區(qū)是上海市的蔬菜主產區(qū)之一，其常年蔬菜種植面積3 200 hm2，設施蔬菜種植面積867 hm2。近幾年政府大力新建設施菜田，奉賢區(qū)設施蔬菜的種植面積不斷增加。盡管設施蔬菜栽培顯示出較高的生產效益和經濟效益，但是因其復種指數高、種植品種單一而導致土壤連作障礙逐年加重，且據調查發(fā)現(xiàn)，其連作障礙發(fā)生周期逐漸縮短，很多只有2 a棚齡的大棚已經表現(xiàn)出一定的連作障礙。因此，調查了奉賢區(qū)2009年之前建設的以種植茄果類、瓜類蔬菜為主，冬季種植一茬綠葉蔬菜的大棚土壤性狀，研究種植年限對土壤肥力、含鹽量等相關指標的影響，為防治土壤連作障礙提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 蔬菜大棚選擇與土壤采集

試驗于2010年在莊行鎮(zhèn)、奉城鎮(zhèn)、柘林鎮(zhèn)等蔬菜大棚集中地區(qū)展開，按種植年限（棚齡）1 a、2～3 a、4～5 a以及6 a以上分別采集土樣，同一棚齡選取5個大棚作為重復。用蛇形采樣法采集0～20 cm耕作層的土壤，每個樣品由15個點土樣混合組成。

1.2 測定項目與方法

用常規(guī)化學分析方法測土壤全鹽量，烘干法測土壤含水量，pHS-3B型酸度計測土壤溶液pH值，奧利龍（ORION）公司生產的 TDS測試儀測土壤溶液的電導率,凱氏消煮法測全氮含量，鉬銻抗顯色法測土壤有效磷含量，火焰光度法測Na+、K+含量，重鉻酸鉀氧化法測土壤有機質含量，全自動間斷化學分析儀（Smartchem200 Alliance Corp.France）測 NO3-含量，雙指示劑中和法測定HCO3-含量，硝酸銀滴定法測Cl-含量，EDTA間接滴定法測SO42-含量，采用EDTA絡合滴定法測 Ca2+、Mg2+含量[1～5]。

2 結果與分析

2.1 不同種植年限大棚土壤的肥力狀況分析

由表1可以看出，隨著設施大棚種植年限的增加，土壤有機質、全氮、堿解氮、有效磷含量上升；種植年限在6 a以下的大棚土壤速效鉀含量呈上升趨勢，而棚齡6 a及以上的則有所降低。棚齡6 a及以上大棚土壤的各養(yǎng)分含量較1 a棚均顯著提高1.27～1.83倍。土壤有機質含量隨棚齡增加而呈上升趨勢，這與黨菊香等[6]、汪建飛等[4]的研究結果略有不同。棚齡在3 a以下的土壤有機質含量差異不顯著，但是其與4 a以上棚齡的差異比較顯著。

2.2 不同種植年限大棚土壤的全鹽量、EC值和pH值分析

由表1可以看出，奉賢區(qū)各參試大棚設施菜田土壤全鹽量在 0.77～1.25 g/kg，4 a 以上棚齡土壤的全鹽量高于4 a以下的。一般土壤可溶性鹽含量高于2.0 g/kg時，即為鹽漬化土壤[5]，但本試驗調查的幾個大棚土樣全鹽量均低于這個標準。

從表1中還可以看出，土壤pH值隨著種植年限增加而持續(xù)降低，介于 5.87～7.16，6 a 以上棚齡土壤的pH值顯著低于其他棚齡土壤。按照pH值5.6～6.5為微酸性、 pH 值 4.6～5.5 為酸性、pH＜4.5 為強酸性的土壤酸度分類標準[7]，2 a及以上棚齡的土壤開始酸化。

表1 不同種植年限設施保護地土壤肥力、全鹽量、pH值、EC值

隨著種植年限增加，大棚土壤EC值呈現(xiàn)一定的增長趨勢，特別是棚齡2 a土壤的EC值較棚齡1 a的成倍增長。盡管目前奉賢區(qū)設施內土壤的EC值與果菜類蔬菜發(fā)生鹽分為害的生理障礙臨界點EC值1.2 mS/cm還有一定差距[8]，但是如果不注意種植方法，繼續(xù)大量施肥，大棚土壤就會出現(xiàn)嚴重的鹽分障礙。

表2 不同種植年限設施保護地土壤陽離子含量及組成變化

2.3 不同種植年限大棚土壤陽離子組成分析

由表2可知，設施土壤中的陽離子以Ca2+為主，占全鹽量的6.36%~13.68%，其次是 Na+，占全鹽量的 5.32%~7.66%，K+、Mg2+比例均在5.5%以下。設施土壤中的某些陽離子占全鹽量的比例隨種植年限的改變表現(xiàn)規(guī)律性的變化，棚齡2~3 a的大棚土壤中的K+、Na+占全鹽量的比例最大，棚齡4~5 a的大棚土壤中Mg2+、Ca2+占全鹽量的比例最大，與呂福堂等[8]研究結果有所不同，可能是因為所研究的土壤基礎條件和施肥結構不同，影響了土壤中的離子組成。

表3 不同種植年限設施保護地土壤陰離子含量及組成變化

2.4 不同種植年限大棚土壤陰離子組成分析

表3數據表明，不同種植年限的設施菜地土壤陰離子以NO3-和SO42-為主，棚齡在2 a以上的土壤中的NO3-占全鹽量的34.23%~36.8%，較棚齡1 a的顯著增加。SO42-占全鹽量的13.87%~35.68%，棚齡4~5 a的較其他種植年限的明顯增加。與其他離子含量均有所升高表現(xiàn)不同的是，HCO3-含量基本持走低態(tài)勢，占全鹽量的比例也不斷下降，這與呂福堂等[8]、焦坤等[9]的研究結果一致。姚春霞等[10]的調查結果顯示，上海市郊露天菜地樣本硝態(tài)氮含量為0.02~0.333 g/kg，平均為0.112 g/kg。對比本文數據分析可知，奉賢區(qū)不同種植年限的設施菜地的硝態(tài)氮含量是露天菜地的1.1~4.1倍。

3 結論與討論

3.1 鹽漬化和鹽害

隨著種植年限增加，奉賢區(qū)設施菜地土壤的鹽分含量升高，鹽分積累明顯。1 a棚齡土壤的平均鹽分含量為 0.77 g/kg，EC值為 0.24 mS/cm，2~3 a棚齡土壤的鹽分上升至1.11 g/kg以上，EC值升至0.78 mS/cm，已超過普通作物的生育障礙臨界點（EC>0.50 mS/cm）。

隨著種植年限增加，設施菜地土壤中的主要鹽分離子含量增加。設施菜地土壤中的Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、NO3-、SO42-等鹽基離子含量從種植第 2 年起含量顯著增加，HCO3-的含量則逐年降低。土壤中以陰離子為主，陰離子中又以NO3-、SO42-為主。

各地研究發(fā)現(xiàn)，設施土壤積鹽和鹽漬化現(xiàn)象非常普遍。哈爾濱市和大慶市的蔬菜大棚內土壤的EC值是露天菜田的2.0~5.6倍，最高達0.87 mS/cm；南京市堯化鎮(zhèn)露天菜田的土壤EC值為0.137~0.276 mS/cm，而大棚菜地的土壤則升高到0.367~0.506 mS/cm[12]。EC值增加表明土壤已鹽漬化，表現(xiàn)為土壤干燥時其表層出現(xiàn)明顯的白色返鹽物質并板結，破碎后呈灰白色粉狀；土壤濕潤時其顏色發(fā)暗，產生鹽害。在實際生產中，由于土壤中鹽分的積累，種植2~3 a的溫室對蔬菜表現(xiàn)出抑制作用，種植年限較長的日光溫室中的蔬菜生長矮小，甚至死亡，導致很多設施菜田荒廢，造成極大浪費。

3.2 土壤酸化

奉賢區(qū)的設施菜地土壤已出現(xiàn)輕微酸化的現(xiàn)象。Cl-、NO3-的含量在全鹽中所占比例不斷上升，導致了保護地土壤酸化的發(fā)生，而超量使用化肥和偏施氮肥是導致保護地土壤酸化的主要原因。常用肥料中往往帶有Cl-和SO42-等強酸性離子，這些離子隨肥料的大量施用后僅部分被作物吸收，而大部分則殘留于土壤中，成為土壤次生鹽漬化和土壤pH值下降的原因之一。此外，保護地內土壤的硝化作用強烈，極易產生大量的 H+和NO3-。Malhi等[13]、徐仁扣等[14]研究表明，大量施用氮肥，特別是銨態(tài)氮肥會導致土壤嚴重酸化。設施土壤酸化與次生鹽漬化已成為限制設施蔬菜可持續(xù)生產的重要因素。

3.3 有機質、氮素、磷素、鉀素積累

本研究表明，隨設施大棚種植年限增加，土壤中有機質、全氮、堿解氮、有效磷的含量呈上升趨勢，而速效鉀含量則先增后減，6 a及以上棚齡大棚的土壤速效鉀含量低于2~3 a和4~5 a棚齡，但低于1 a棚齡的，但差異均不顯著，這可能是因為蔬菜為喜鉀作物，對鉀肥需要量較大，而菜農不注重鉀肥的施用[15]，所以導致種植年限長的大棚土壤速效鉀含量較低。

總之，鹽分的大量積累以及Cl-、NO3-、SO42-的相對富集對土壤與植物的養(yǎng)分供需平衡以及土壤環(huán)境質量的演變都將產生不利影響?？刂仆寥利}分累積，防止土壤酸化、連作障礙及次生鹽漬化成為保證設施菜地生產可持續(xù)發(fā)展的關鍵。

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