基于GIS的涼州區(qū)日光溫室土壤氮磷鉀養(yǎng)分含量隨種植年限變化分析

王吉彪，王　祎

(涼州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅武威733000)

基于GIS的涼州區(qū)日光溫室土壤氮磷鉀養(yǎng)分含量隨種植年限變化分析

王吉彪，王祎

(涼州區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅武威733000)

土壤養(yǎng)分;日光溫室;氮;磷;鉀;累積變化;涼州區(qū)

甘肅武威市涼州區(qū)是我國北方冬春設(shè)施蔬菜規(guī)?；a(chǎn)基地，設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的一大支柱產(chǎn)業(yè)。為了分析在日光溫室特殊栽培管理模式下土壤養(yǎng)分的累積狀況，評價日光溫室土壤質(zhì)量和指導(dǎo)日光溫室施肥，有選擇性地對甘肅涼州區(qū)1993—2013年建棚的500座溫室進(jìn)行了土樣采集和檢測分析，結(jié)果表明:溫室土壤有效磷、速效鉀、堿解氮含量普遍很高，土壤養(yǎng)分均有不同程度的累積，尤其是土壤有效磷的累積量大，且分布極不均衡。

日光溫室蔬菜生產(chǎn)效益高，生長期長，一年四季均可生產(chǎn)，具有復(fù)種指數(shù)高、對肥料依賴性大等特點(diǎn)。但在冬季低溫季節(jié)種植蔬菜，受低溫影響，土壤中肥料的分解和作物根系的吸收能力減弱，極易表現(xiàn)出生長異常，菜農(nóng)往往認(rèn)為是由于缺肥引起，于是就頻繁地向土壤追肥，使溫室內(nèi)土壤鹽分積累日趨嚴(yán)重，土壤酸化、鹽化和作物生理缺素現(xiàn)象日益突出［1-8］。甘肅武威市涼州區(qū)是我國北方冬春設(shè)施蔬菜規(guī)?；a(chǎn)基地、省級現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)，設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的一大支柱產(chǎn)業(yè)，但設(shè)施蔬菜施肥狀況及土壤養(yǎng)分累積狀況自1992年建棚起，一直未進(jìn)行過分析研究。為此，我們以涼州區(qū)為研究區(qū)，分析其日光溫室土壤中氮、磷、鉀養(yǎng)分含量隨種植年限變化的特點(diǎn)，旨在為該地區(qū)設(shè)施蔬菜的優(yōu)質(zhì)、高效、安全生產(chǎn)及溫室土壤的可持續(xù)利用提供依據(jù)。

1　研究區(qū)概況及日光溫室分布狀況

涼州區(qū)地處甘肅省西北部，河西走廊東端，祁連山北麓，武威市中部，總面積5 081 km2，是武威市府所在地。涼州地勢西南高而東北低，平均海拔1 632 m，氣候?qū)倮錅貛Т箨懶愿珊禋夂颍昃邓?61 mm，年日照時數(shù)達(dá)到2 968 h，年均氣溫7.7℃，無霜期156 d，具有干旱少雨、日照充足、晝夜溫差大的特點(diǎn)，有利于設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近年來，涼州區(qū)全力推進(jìn)武威市委提出的“設(shè)施農(nóng)牧業(yè)+特色林果業(yè)”主體生產(chǎn)模式，著力發(fā)展以日光溫室為主的設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)，全區(qū)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大、布局不斷優(yōu)化、效益不斷提升，成為促農(nóng)增收的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，有力促進(jìn)了農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變。2014年，全區(qū)設(shè)施蔬菜面積達(dá)到6 600 hm2，總產(chǎn)量達(dá)58萬多t，總產(chǎn)值達(dá)20.6億元，農(nóng)民人均設(shè)施蔬菜純收入1 797元，占當(dāng)年農(nóng)民人均純收入的20%，設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)已成為農(nóng)民增收的特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一。

為了分析在日光溫室特殊栽培管理模式下土壤養(yǎng)分的累積狀況，評價日光溫室土壤質(zhì)量和指導(dǎo)日光溫室施肥，應(yīng)用GIS軟件制作了涼州區(qū)日光溫室分布點(diǎn)位圖和溫室土樣采集點(diǎn)點(diǎn)位圖。涼州區(qū)日光溫室分布在洪積沖積細(xì)土平原、山前洪積沖積傾斜平原和低山丘陵3個地貌區(qū)，但以洪積沖積細(xì)土平原分布最多，山前洪積沖積傾斜平原次之，低山丘陵最少。從灌區(qū)看，金羊灌區(qū)和清源灌區(qū)最多，黃羊灌區(qū)和張義灌區(qū)最少。

2　研究材料與方法

2.1樣點(diǎn)確定

采樣時按種植年限為1～5、6～10、11～15、16～20 a分為4個階段。在日光溫室發(fā)展早、規(guī)模大、分布較集中的高壩鎮(zhèn)、發(fā)放鎮(zhèn)、清水鄉(xiāng)、金羊鎮(zhèn)、武南鎮(zhèn)、中壩鎮(zhèn)、大柳鄉(xiāng)、清源鎮(zhèn)、四壩鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)每0.67 hm2(10畝)設(shè)1個采樣點(diǎn)，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)按發(fā)展時間和規(guī)模隨機(jī)采樣，總計(jì)采樣500個。樣點(diǎn)采用GPS定位(統(tǒng)一在溫室東南角定位)，記錄經(jīng)緯度，精確到0.1″。

2.2土樣化驗(yàn)

對土壤堿解氮、有效磷、速效鉀采用《土壤分析技術(shù)規(guī)范》中的分析方法進(jìn)行化驗(yàn)分析，樣品測定方法和每項(xiàng)指標(biāo)測定樣本數(shù)詳見表1。

表1　樣品測定方法和測定樣本數(shù)

3　結(jié)果與分析

3.1土壤養(yǎng)分檢測結(jié)果

從500個土樣中按4個階段選擇化驗(yàn)數(shù)據(jù)齊全、有代表性的136份土樣匯總分析。不同種植年限的溫室土壤養(yǎng)分檢測情況見表2，相鄰大田的土壤養(yǎng)分情況見表3。結(jié)果表明，日光溫室土壤養(yǎng)分含量較相鄰大田明顯增加，其中:土壤堿解氮含量溫室0～20 cm耕層平均為214.7 mg/kg，是相鄰大田的2.7倍，20～40 cm耕層是相鄰大田的2.8倍;溫室土壤有效磷含量積累最為明顯，0～20 cm耕層平均為361.1 mg/kg，是相鄰大田的14.2倍，20～40 cm耕層是相鄰大田的13.4 倍;土壤速效鉀含量溫室0～20 cm耕層平均為602 mg/kg，是相鄰大田的3.5倍，20～40 cm耕層是相鄰大田的2.3倍。

表2　涼州區(qū)不同年限溫室土壤養(yǎng)分含量

表3　相鄰大田土壤養(yǎng)分含量

3.2溫室土壤堿解氮含量隨時間變化分析

溫室土壤堿解氮含量隨時間的變化趨勢見圖1。由圖1可看出，0～20 cm表層土壤中堿解氮含量隨種植年限延長整體呈上升趨勢，20～40 cm耕層中土壤堿解氮含量隨種植年限延長呈下降趨勢。溫室土壤表層堿解氮含量升高的主要原因是種植時基施了大量磷酸二銨、尿素等含氮肥料，在生長期間又隨水沖施了尿素、人糞尿，施入氮量超過了作物的吸收量，大量的含氮化肥及有機(jī)肥料的分解產(chǎn)物在好氣條件下經(jīng)硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮累積在土壤中，導(dǎo)致土壤中堿解氮含量上升幅度較大;同時，由于研究區(qū)溫室中采用的是全膜覆蓋、膜下暗灌的灌溉方式，減緩了水分運(yùn)移對土壤堿解氮的垂直向下淋洗，而且提高了棚內(nèi)土壤溫度，增加了土壤水分蒸發(fā)，因此表施或隨水沖施的肥料大量累積在0～20 cm耕層中，并隨種植年限的延長而遞增。另外，因?yàn)樽肥┻^量氮肥易誘發(fā)各種病蟲害，所以研究區(qū)溫室種植中氮肥的施用量相對較少，土壤中堿解氮的含量平均為214.7 mg/kg。資料顯示溫室土壤堿解氮在200～300 mg/kg為適宜，研究區(qū)溫室土壤堿解氮含量屬中等偏低，所以向下遷移到20～40 cm耕層中的堿解氮含量會隨種植年限的延長而下降。

圖1　溫室土壤堿解氮累積趨勢

3.3溫室土壤有效磷含量隨時間變化分析

圖2　溫室土壤有效磷累積趨勢

溫室土壤有效磷含量在0～20、20～40 cm耕層中均隨種植年限的延長，有明顯積聚現(xiàn)象，見圖2。溫室土壤中有效磷含量呈大幅上升趨勢，主要原因是:研究區(qū)屬缺磷地區(qū)，1982年土壤普查資料顯示土壤有效磷含量只有7.9 mg/kg，幾十年來種地都以補(bǔ)氮補(bǔ)磷為主要施肥方式，受傳統(tǒng)的施肥習(xí)慣影響，農(nóng)戶在效益較高的溫室作物上施用了大量的磷肥，導(dǎo)致土壤中磷含量過剩，同時磷肥施入土壤后大部分轉(zhuǎn)化為作物難以利用的難溶性磷，再隨著土壤中磷素形態(tài)的轉(zhuǎn)化而逐漸釋放出來，使溫室土壤有效磷累積嚴(yán)重，并且含量隨種植年限增加而呈現(xiàn)明顯遞增趨勢。20～40 cm耕層土壤有效磷含量低于0～20 cm耕層，原因同堿解氮，即全膜覆蓋、膜下暗灌減緩了養(yǎng)分向下運(yùn)動，促進(jìn)了養(yǎng)分向表層的積聚。

3.4溫室土壤速效鉀隨時間累積分析

0～20 cm表層土壤中速效鉀含量隨種植年限的延長呈降低趨勢，20～40 cm耕層中土壤速效鉀含量隨種植年限的延長有增加趨勢，見圖3。形成這種現(xiàn)象的原因主要是由施肥引起的，一般新建棚或種植時間短的棚因?yàn)檗r(nóng)戶種植經(jīng)驗(yàn)較為欠缺，自以為肥料以貴為好，因而價格較高的鉀肥施用量很大，而種植時間長的棚病蟲害較多，農(nóng)戶在施肥時自然減少了肥料的投入量，尤其是價格高的肥料，所以隨種植年限的延長，在0～20 cm表層土壤中速效鉀含量呈降低趨勢;另外，種植時間短的農(nóng)戶以管理較為簡單、吸氮量較多的葉類蔬菜為主，而種植時間長的棚因農(nóng)戶種植經(jīng)驗(yàn)較豐富，溫室種植作物一般以高效益、吸鉀量大的茄科類和瓜果類蔬菜為主，且連作頻繁，故棚齡長的棚土壤中鉀素?fù)p耗較多，加劇了表層中速效鉀含量的降低。20～40 cm耕層土壤中鉀素隨種植年限延長增加，說明在當(dāng)?shù)厥┓使芾硭较峦寥乐锈浰刎S富，部分速效鉀淋失到深層土壤并逐漸積累，有積聚現(xiàn)象。

圖3　溫室土壤速效鉀累積趨勢

4　小結(jié)與討論

土壤采樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示:與大田土壤相比，日光溫室土壤有效磷和速效鉀含量呈現(xiàn)顯著累積趨勢，以0～20 cm表層土壤中累積較20～40 cm明顯，磷素的富集尤為突出，造成了肥料的浪費(fèi)和養(yǎng)分的富集，由此引起的土壤和生態(tài)問題需要進(jìn)一步關(guān)注和研究。溫室蔬菜連年生長，施肥次數(shù)和施肥數(shù)量較多，較多的肥料加大了土壤溶液的濃度;同時溫室栽培是一個相對封閉的系統(tǒng)，很少受雨水及灌溉水淋洗，所施肥料除被作物吸收外，大部分殘留于土壤中，日積月累使土壤溶液濃度進(jìn)一步升高，土壤板結(jié)鹽化。研究區(qū)農(nóng)戶在茬口安排上習(xí)慣連續(xù)多年種植1～2種作物，連作重茬頻繁;同時片面追求產(chǎn)量，盲目投入大量肥料，致使土壤養(yǎng)分分布不均衡。建議合理輪作倒茬，高產(chǎn)栽培技術(shù)與測土配方技術(shù)相結(jié)合，增施有機(jī)肥料和微生物肥料，提倡根外追肥，保障研究區(qū)日光溫室蔬菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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(責(zé)任編輯徐素霞)

S158

A

1000-0941(2016)03-0064-03

王吉彪(1981—)，男，甘肅武威市人，農(nóng)藝師，學(xué)士，從事土壤肥料與節(jié)水推廣研究工作;通信作者王祎(1986—)，男，甘肅會寧縣人，農(nóng)藝師，碩士，從事土壤肥料與節(jié)水推廣研究工作。

2015-03-25