不同種植年限黑土型保護地土壤有機質(zhì)分組研究

王春宏，孫 玲，張 娟，姜佰文

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030）

不同種植年限黑土型保護地土壤有機質(zhì)分組研究

王春宏，孫 玲，張 娟，姜佰文*

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030）

文章對不同種植年限的蔬菜保護地0～60 cm土層土壤有機質(zhì)各組分進行研究，對比分析黑土型保護地有機質(zhì)含量、活性有機質(zhì)、緩性有機質(zhì)和惰性有機質(zhì)含量。結(jié)果表明，哈爾濱市蔬菜保護地土壤有機質(zhì)總體上處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其中活性有機質(zhì)、惰性有機質(zhì)和緩性有機質(zhì)在0～20 cm土層積累較多，隨土層深度的增加各形態(tài)有機質(zhì)的含量逐漸降低；在各個層次土壤中各形態(tài)有機質(zhì)隨著種植年限增加呈現(xiàn)階段性變化，在一時間段內(nèi)受施肥種類、用量、種植方式的影響表現(xiàn)出隨著年份增加而先增加后減少趨勢，一定年限后有機質(zhì)含量有減少趨勢，種植多年后含量會低于大田土壤；蔬菜保護地土壤有機質(zhì)的積累以緩性有機質(zhì)的含量最多，其次為惰性有機質(zhì)，活性有機質(zhì)最少，其中活性有機質(zhì)與有機質(zhì)的變化趨勢基本一致。

不同種植年限；蔬菜保護地；有機質(zhì)組分；空間分布特征

Key words:different planting duration;vegetable green house soil;organic components;space distribution

保護地栽培是寒冷地區(qū)蔬菜生產(chǎn)重要栽培方法，我國自上世紀(jì)70年代中期引進保護地栽培技術(shù)以來，已在全國各地取得大面積的推廣應(yīng)用[1]。但保護地面積的增加，土使壤退化等問題隨之產(chǎn)生[2-3]。

土壤有機質(zhì)含量是土壤肥力重要指標(biāo)，在土壤肥力、環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面有重要作用[4-6]。土壤有機質(zhì)是由各種分解程度不均的有機化合物構(gòu)成，通常根據(jù)土壤有機質(zhì)對環(huán)境條件的敏感性將其分為活性、慢性及惰性有機質(zhì)三類[7]。設(shè)施土壤有機質(zhì)的含量與組成會直接影響到蔬菜產(chǎn)量與品質(zhì)[8]，以往研究多針對有機質(zhì)總量進行研究，較少關(guān)注保護地土壤有機質(zhì)組分變化情況。為了滿足保護地蔬菜安全生產(chǎn)與土壤可持續(xù)利用，開展土壤有機質(zhì)及其各組分的含量、分布及變化規(guī)律研究尤為必要。

本試驗以哈爾濱市種植年限為5～25年的保護地土壤為研究對象，研究0～60 cm各土層不同種植年限的土壤有機質(zhì)及其各形態(tài)組分的變化特征，為土壤肥力質(zhì)量的評價、保護地合理使用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤采自哈爾濱市阿城區(qū)蔬菜種植區(qū)，經(jīng)調(diào)查研究確定采集種植5、10、15、20、25年的塑料大棚土壤和與其相鄰的露地菜園土壤。每個大棚的面積為0.067 hm2，栽培蔬菜為菠菜和香菜，施用農(nóng)家肥45 t·hm-2，化肥746 kg·hm-2。原始土壤類型為黑土。

1.2 樣品采集

采樣時間為2009年5月9日，剖面樣品采用土鉆，分層采集，每20 cm為一土層，采樣深度60 cm，每個層次按棚中、棚兩端取3個點，各層次分別混勻后用四分法取500 g左右裝入袋中，系好標(biāo)簽，為一個土樣。相鄰的露地菜園土壤同樣分層次取，各個層次按“S”型隨機取5～7個樣點混合組成一個試樣。兩種土樣每個層次均3次重復(fù)取樣，以降低系統(tǒng)誤差。將采集的土壤樣品放在陰涼處，攤開晾干，過2、0.15 mm篩備用。

1.3 分析方法

有機碳的測定采用重鉻酸鉀外加熱法[7]；土壤活性有機碳的測定采用333 mmol·L-1的高錳酸鉀氧化法[8]，即用333 mmol·L-1的高錳酸鉀溶液避光條件下氧化已知質(zhì)量的土樣1 h，離心分開土樣與高錳酸鉀溶液，將上清液稀釋250倍后于565 nm下測量其紫外吸光度；土壤惰性有機碳含量的測定采用酸水解法[9]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Office Excel 2003軟件完成全部數(shù)據(jù)處理和作圖，用DPS軟件檢驗數(shù)據(jù)的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植年限對保護地黑土有機質(zhì)含量的影響

哈爾濱市蔬菜保護地0～60 cm土層土壤有機質(zhì)隨種植年限增加的積累趨勢見圖1。由圖1可知，有機質(zhì)在0～20 cm土層富集，并有向下驟減的垂直分布特征。這是因為菜農(nóng)普遍把肥料施在表層，有機質(zhì)擴散系數(shù)較低，有機質(zhì)在表層殘留較多；與相鄰露地土壤比較，0～20、20～40和40～60 cm土層有機質(zhì)平均含量是相鄰露地菜園土壤的1.1、1.0、1.3倍，可見保護地有機質(zhì)含量在逐年積累，種植年限在5～25年的土壤有機質(zhì)含量在0～20 cm土層呈現(xiàn)先上升后下降的波動趨勢，在20～40 cm 和40～60 cm土層則呈現(xiàn)先下降后上升的波動趨勢。從整體來看，隨種植年限的增加有機質(zhì)含量一直在穩(wěn)步上升。在15年達到最大值，分析原因主要由于剛建棚時有機肥施用較大，農(nóng)民除秸稈還田外，還施雞糞、牛糞等，而15年以后大棚由于常年種植，有的甚至常年連作，棚內(nèi)出現(xiàn)病害，蔬菜產(chǎn)量下降，農(nóng)民積極性受到影響，投入的有機肥料量也大大減少。另外15年以后的大棚菜農(nóng)喜歡在炎熱的夏天采用高溫悶棚為土壤消毒，這樣在高溫、高濕的條件下，加速了土壤有機質(zhì)的分解消耗。經(jīng)方差分析得出，15年種植年限的蔬菜保護地0～20、20～40、40～60 cm土層土壤中有機質(zhì)含量與其他年限相應(yīng)層次的有機質(zhì)含量達到顯著水平。結(jié)果表明隨著蔬菜大棚使用年限的增加，土壤中有機質(zhì)含量整體上有先增加后下降趨勢，且種植15年時達到最高點。

2.2 種植年限對保護地黑土活性有機質(zhì)影響

活性有機質(zhì)是在土壤中具有較高有效性的有機質(zhì)，對于指示土壤肥力和質(zhì)量變化較有機質(zhì)更加靈敏。不同種植年限保護地土壤活性有機質(zhì)含量一般隨深度的增加而降低，與總有機質(zhì)變化趨勢基本一致（見圖2）。哈爾濱市蔬菜保護地活性有機質(zhì)0～20、20～40、40～60 cm土層分別占同層次總有機質(zhì)平均含量的4.6%、4.0%和4.0%，可見活性有機質(zhì)的移動速率較慢。由圖2可知，蔬菜保護地土壤有機質(zhì)在0～20 cm土層強烈富集，同樣有向下驟減的垂直分布特征；與相鄰露地土壤比較，0～20、20～40和40～60 cm土層活性有機質(zhì)平均含量是相鄰的露地菜園土壤的1.2、1.3和1.2倍，其活性有機質(zhì)有所積累；種植年限在5～25年的土壤有機質(zhì)含量在0～20 cm土層呈現(xiàn)出先上升后下降的波動趨勢，在20～40 cm和40～60 cm土層則呈現(xiàn)出先下降后上升的波動趨勢。從整體來看，隨種植年限的增加活性有機質(zhì)含量一直在穩(wěn)步上升。在15年達到最大值，20～40和40～60 cm土層土壤活性有機質(zhì)的變化趨勢與同層次土壤總有機質(zhì)含量一致。經(jīng)方差分析得出，種植年限為5、30年的土壤在0～20、20～40、40～60 cm土層活性有機質(zhì)含量差異并不顯著，種植年限為10、15、25年的土壤活性有機質(zhì)含量在0～20、20～40、40～60 cm土層間活性有機質(zhì)含量達到顯著水平，分析原因可能是開始種植時施肥量少，隨種植年限的增加有機肥不斷積累，種植15年后施肥量下降。

圖1 不同種植年限蔬菜保護地土壤0～60 cm土層有機質(zhì)含量的變化Fig.1 Content changes of Organic of vegetable green house soil in 0-60 cm layer of different planting years

圖2 不同種植年限蔬菜保護地土壤0～60 cm土層活性有機質(zhì)含量的變化Fig.2 Content changes of active organic matter of vegetable green house soil in 0-60 cm layer of different planting years

2.3 不同種植年限對保護地黑土惰性有機質(zhì)的影響

土壤惰性有機質(zhì)含量是一類具有對物理、化學(xué)分解作用具有較強抗性的有機質(zhì)，性質(zhì)非常穩(wěn)定。不同種植年限保護地土壤活性有機質(zhì)含量一般隨深度的增加而降低，與總有機質(zhì)變化趨勢基本一致（見圖3）。哈爾濱市蔬菜保護地惰性有機質(zhì)0～20、20～40、40～60 cm土層分別占同層次總有機質(zhì)平均含量的27.7%、30%和36%，說明蔬菜保護地土壤惰性有機質(zhì)有積累的趨勢，圖3顯示，惰性有機質(zhì)累積現(xiàn)象在0～20cm土層比較明顯，且隨著土壤深度的增加其含量逐漸降低；與相鄰露地土壤比較，0～20、20～40、40～60 cm土層惰性有機質(zhì)平均含量是相鄰的露地菜園土壤的1.5、1.2和1.1倍。種植5～30年的土壤有惰性有機質(zhì)含量在0～20 cm土層呈現(xiàn)出先上升后下降的波動趨勢；種植5～15、15～30年的土壤惰性有機質(zhì)含量在20～40 cm土層呈現(xiàn)出各階段先下降后上升的趨勢。種植5～15年惰性有機質(zhì)含量在40～60 cm土層呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，15～30年有上升的趨勢。經(jīng)方差分析得出，種植年限10年15年的土壤0～20、20～40、40～60 cm土層間惰性有機質(zhì)差異顯著，其他年限土壤各土層間差異不顯著。

圖3 不同種植年限蔬菜保護地土壤0～60 cm土層惰性有機質(zhì)含量的變化Fig.3 Content changes of inert organic matter of vegetable green house soil in 0-60 cm layer of different planting years

2.4 不同種植年限對保護地黑土緩性有機質(zhì)的影響

不同種植年限土壤緩性有機質(zhì)一般隨土壤深度的增加而降低，與土壤總有機質(zhì)變化趨勢基本一致（見圖4）。哈爾濱市蔬菜保護地惰性有機質(zhì)0～20、20～40、40～60 cm土層分別占同層次總有機質(zhì)平均含量的68.6%、66.3%和59.7%。說明蔬菜保護地土壤惰性有機質(zhì)有減少的趨勢，圖3顯示，惰性有機質(zhì)累積現(xiàn)象在0～20、20～40 cm土層比較明顯，且隨著土壤深度的增加其含量逐漸降低；與相鄰露地土壤比較，0～20、20～40、40～60 cm土層惰性有機質(zhì)平均含量是相鄰的露地菜園土壤的1.0、1.0和1.4倍。種植5～15年緩性有機質(zhì)含量在0～20 cm土層呈現(xiàn)出先下降后上升的波動趨勢，在15～30年呈現(xiàn)下降趨勢，種植年限在5～15、15～30年的土壤緩性有機質(zhì)含量在20～40、40～60 cm呈現(xiàn)出各時間段先下降后上升的趨勢。經(jīng)方差分析得出，種植年限年5～30年的土壤0～20、20～40、40～60 cm土層間惰性有機質(zhì)含量差異不顯著。

圖4 不同種植年限蔬菜保護地土壤0～60 cm土層緩性有機質(zhì)含量的變化Fig.4 Content changes of slow nature of organic matter of vegetable green house soil in 0-60 cm layer of different planting years

3 討論

試驗結(jié)果表明，蔬菜保護地土壤有機質(zhì)呈表層富集趨勢，且隨著土層深度的增加而減少，這與劉春紅[10]、汪建飛等[11]和鄧玉龍等[12]研究結(jié)果一致。并且隨土層深度增加，活性有機質(zhì)的變化趨

勢與有機質(zhì)的變化趨勢基本一致這與邵雪紅等[9]的研究結(jié)果一致，說明活性有機質(zhì)同有機質(zhì)一樣都對土壤肥力的指示很靈敏。另外，試驗結(jié)果表明設(shè)施土壤有機質(zhì)含量在種植15年時達到最大值，在15～30年有機質(zhì)含量有所下降，總有機質(zhì)含量并不是隨著種植年限增加一直增加，這與鄧玉龍等[12]、劉兆輝[13]和陳倫壽等[14]試驗結(jié)果不一致，但與熊漢琴等[15]研究結(jié)果一致。本試驗研究結(jié)果表明，設(shè)施土壤在種植5～25年有機質(zhì)含量均高于鄰近露地土壤，這與汪建飛[11]、劉兆輝等[13]和余海英等[16]研究結(jié)果一致，但是在種植30年后有機質(zhì)含量低于臨近菜地土壤，其原因可能是由于多年種植后地膜覆蓋的增溫、保墑作用，改善土壤理化性狀，增加微生物活動，從而加速土壤中有機質(zhì)的分解。本研究的對象為東北地區(qū)的典型黑土，在這一地區(qū)，由于不同年份施用的肥料種類及農(nóng)民的灌溉方式不同，出現(xiàn)這種波動趨勢是客觀的，蔬菜保護地總有機質(zhì)含量積累狀況不穩(wěn)定對保護地蔬菜品質(zhì)和產(chǎn)量造成威脅，只有重視土壤地力的培肥，合理使用有機肥，增強土壤的供肥能力，才能以實現(xiàn)設(shè)施蔬菜的可持續(xù)生產(chǎn)。

4 結(jié)論

a.不同區(qū)域因地理、氣候、成土母質(zhì)等自然條件和耕作制度、施肥習(xí)慣、管理水平等人為因素不同，造成不同種植年限設(shè)施土壤的有機質(zhì)的統(tǒng)計特征值和變化趨勢有顯著差異。

b.不同種植年限設(shè)施土壤有機質(zhì)、活性有機質(zhì)、惰性有機質(zhì)、緩性有機質(zhì)則隨著設(shè)施土壤層次的加深而降低；并且由于經(jīng)濟條件、施肥量、管理水平的不同，造成這些指標(biāo)在15年達到最大值后逐漸降低；種植5～30年的土壤這四個指標(biāo)含量均高于露地蔬菜地。

c.不同種植年限設(shè)施土壤的有機質(zhì)各組分與種植年限直接相關(guān)，不同種植年限有機質(zhì)各組分含量不同；有機質(zhì)組分中以緩性有機質(zhì)為主，惰性有機質(zhì)次之，活性有機質(zhì)最少。

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Organic status of black soil in vegetable soil after different planting duration

WANG Chunhong,SUN Ling,ZHANG Juan,JIANG Baiwen(School of Resources and Environmental Sciences,NortheastAgricultural University,Harbin 150030,China)

In this paper,different vegetables planted years 0-60 cm soil protected the various components of soil organic matter has been studied,Comparative analysis of black-type protection to the organic matter content,active organic matter,slow and inert organic matter content of organic matter,The results showed that:Harbin vegetables to protect soil organic matter in general increasing trend in an unstable state,One active organic matter,organic matter inert organic gentle nature of the accumulation of soil in 0-20 cm more,Increased with soil depth and the form of organic matter decreased gradually;At all levels of soil organic matter in the form of plant life increases with the stage show changes，F(xiàn)ertilization in a period of time by type,dosage,method of planting is shown to increase with the years the trend was first increased and then decreased,Organic matter content after a certain number of years a decreasing trend,after years of planting the soil level is lower than the field; Protected vegetables to slow the accumulation of soil organic matter content of organic matter most, Followed by inert organic matter,reactive organic matter at least,one active organic matter and organic matter are basically the same trends.

S152.5

A

1005-9369（2014）12-0077-05

時間2014-12-29 9∶08∶00 [URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20141229.0908.016.html

王春宏,孫玲,張娟,等.不同種植年限黑土型保護地土壤有機質(zhì)分組研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014,45(12):77-81.

Wang Chunhong,Sun Ling,Zhang Juan,et al.Organic status of black soil in vegetable soil after different planting duration [J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(12):77-81.(in Chinese with English abstract)

2013-10-22

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項（200803034）

王春宏（1970-），女，實驗師，研究方向為施肥技術(shù)。E-mail∶wangchunhong04722@163.com

*通訊作者：姜佰文，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為植物營養(yǎng)與肥料。E-mail∶jbwneau@163.com