太倉市郊大棚菜地土壤鹽分累積與分布特征研究①

張緒美，沈文忠，胡青青

(太倉市土壤肥料站，江蘇太倉 215400)

太倉市郊大棚菜地土壤鹽分累積與分布特征研究①

張緒美，沈文忠，胡青青

(太倉市土壤肥料站，江蘇太倉 215400)

以太倉市郊大棚菜地土壤為研究對象，研究了太倉市典型大棚菜地土壤鹽分累積現(xiàn)狀及變化規(guī)律。結果表明：太倉市郊大棚菜地土壤全鹽含量平均值為 3.38 g/kg，已達輕度鹽化水平；大棚菜地土壤鹽分累積區(qū)域分布差異較大，最小值為0.42 g/kg，最大值達 12.6 g/kg，變異系數(shù)達65.7%；大棚菜地土壤鹽分累積量有69.84%超過安全水平，其中51.59% 為輕度鹽土，10.32% 為中度鹽土，5.56% 為重度鹽土；大棚菜地土壤鹽分累積分布具有明顯的地域性，以瀏河鎮(zhèn)、沙溪鎮(zhèn)和新區(qū)發(fā)生鹽化現(xiàn)象最為嚴重，鹽化土所占比例分別達91.4%、91.0% 和83.0%；八大離子組成中，陽離子以Ca2+為主，其次為Na+和K+，陰離子以NO-3為主，其次為Cl-和SO2-4；相關性分析表明，影響太倉市郊菜地土壤發(fā)生鹽化的主要因素是全鹽含量、NO-3、Cl-、Ca2+等指標，造成土壤發(fā)生次生鹽漬化的主要原因是不合理施肥、種植及管理模式等人為外在因素；太倉市郊菜地土壤鹽分含量隨著大棚種植年限的增加而顯著提高，在種植年限為4 ～ 5 a時達到峰值，平均值為3.64 g/kg，是種植年限為1 a的大棚土壤含鹽量的1.29倍。

太倉；大棚土壤；鹽分累積

近年來，由于人們不合理的水肥管理方式及大棚菜地自身的高溫封閉環(huán)境，大棚菜地土壤的次生鹽漬化問題日益突出。土壤次生鹽漬化不僅會造成土壤土水勢降低、養(yǎng)分失調和耕地質量下降，進一步導致作物生理性失水、缺素或養(yǎng)分過多而中毒，還會污染地下水，產生有害氣體，影響大棚菜地土壤的可持續(xù)利用[1-2]。

據(jù)統(tǒng)計，2015年太倉蔬菜播種面積為1.60萬hm2[3]，太倉是蘇州市和上海市的菜籃子基地之一，農業(yè)在太倉社會經濟發(fā)展中的地位非常重要。近年來，土壤次生鹽漬化是限制大棚作物連作的主要障礙因子[2]。已有研究表明，蘇州所轄各縣市、上海市各區(qū)典型蔬菜地土壤的平均全鹽含量已處于輕度鹽漬化水平[4-5]。近年來有關太倉大棚菜地土壤次生鹽漬化狀況及產生特征的進一步研究卻鮮有報道，因此，有必要對目前太倉大棚菜地土壤的鹽分含量及組成特征進行相關的調查研究，了解和掌握太倉地區(qū)的次生鹽漬化現(xiàn)狀及主要原因，并提出針對性防治措施，從而為太倉大棚農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

太倉市位于江蘇省東南部，長江口岸，屬于亞熱帶南部濕潤氣候區(qū)，四季分明。2015 年末全市總土地面積665.96 km2，其中耕地面積26 913 hm2。全市地形平坦，植被多樣，形成的土壤類型以水稻土為主，占全市耕地面積的98.13%，其中由海相沖積而成的滲育型水稻土和潴育型水稻土占絕大部分面積，由湖相沉積而成的潛育型水稻土則分布面積較少，主要分布在吳塘以西的圩區(qū)。

1.2 土壤采集

根據(jù)全市大棚菜地分布狀況，利用網格法在地圖上選定典型采樣點位。在考慮地形、土壤類型等基本一致，近期施肥耕作措施及植物生長表現(xiàn)基本相同等因素基礎上，選擇有代表性的采樣點采集 0 ～ 20 cm 土樣，共采集 126 個混合土壤樣品，并利用 GPS 定位。

1.3 分析方法

土壤樣品分析均參考文獻[6]。土壤水溶性全鹽含量用質量法測定；各種水溶性離子用無CO2水(水土比5∶1)浸提后，Na+、K+用火焰光度法測定；Ca2+、Mg2+用原子吸收分光光度法測定；HCO-3用電位滴定法測定；SO2-4用EDTA間接絡合滴定法測定；Cl-用硝酸銀滴定法進行測定。NO-3用CaCl2溶液(土水比10∶1)浸提，紫外分光光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用 Excel 2007 和 SPASS11.5 統(tǒng)計軟件處理和分析。

2 結果與分析

2.1 太倉市郊大棚蔬菜地土壤鹽分含量總體特征

太倉市郊大棚菜地土壤鹽分含量在0.42 ～ 12.6 g/kg，平均值為 3.38 g/kg ± 0.22 g/kg，參照相關分級標準[7]，已超出土壤鹽化安全范圍(＜ 2 g/kg)。其變異系數(shù)為65.7%，土壤鹽分累積量差異幅度較大。由如圖1可知，太倉市郊大棚菜地鹽分頻率分布基本符合正態(tài)分布。

圖1 太倉市郊大棚菜地全鹽含量頻率分布圖Fig. 1 Frequency distribution of total salt content in greenhouse soils in Taicang

為更好地評價太倉市郊大棚菜地土壤鹽分累積現(xiàn)狀，將126個土壤樣品的全鹽含量進行分級診斷統(tǒng)計，分級情況如表1所示。由表1可知，太倉市郊大棚菜地土壤鹽分累積采樣點有69.84% 超過安全水平，其中輕度鹽土比例較大，占比為51.59%；中度、重度鹽化和鹽土的占比分別為10.32%、5.56% 和2.38%。

由此，太倉市郊大棚菜地土壤不僅總體平均值已超出安全范圍，而且超過一半的大棚菜地土壤出現(xiàn)了不同程度的次生鹽漬化現(xiàn)象，說明太倉市郊大棚土壤次生鹽漬化現(xiàn)象較為普遍，也較為嚴重，應引起當?shù)赜嘘P部門的重視。

表1 太倉市郊大棚菜地土壤鹽化分級Table 1 Classification of total salt content in greenhouse soils inTaicang suburban area

2.2 太倉市郊不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)大棚土壤鹽化分布特征

一般來說，受土壤本底、地理環(huán)境及管理水平等因素影響，土壤含鹽量具有一定地域差異性。通過對不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)大棚土壤次生鹽漬化進行分析發(fā)現(xiàn)(表2)，除浮橋、城廂鎮(zhèn)外，其余各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均發(fā)現(xiàn)了不同程度的次生鹽漬化現(xiàn)象。其中，瀏河、沙溪鎮(zhèn)和新區(qū)的大棚菜地土壤次生鹽漬化程度最為嚴重，其發(fā)生次生鹽漬化的土壤占各地區(qū)大棚的91.40%、91.00% 和83.00%；在發(fā)生次生鹽漬化土壤中，瀏河鎮(zhèn)甚至有8.57% 的大棚土壤全鹽量超過10.00 g/kg，已成為鹽土；相比而言，璜涇和雙鳳鎮(zhèn)的次生鹽漬化程度相對較輕，鹽化土壤占比分別為36.00% 和50.00%，但是，璜涇鎮(zhèn)仍有4.00% 的大棚土為重度鹽化土壤。

進一步分析發(fā)現(xiàn)，瀏河鎮(zhèn)大棚土壤的全鹽含量最大值(12.60 g/kg)和平均值(6.57 g/kg)均為最大，表明該區(qū)域鹽漬化傾向的嚴重性。由圖1可知，瀏河鎮(zhèn)的蔬菜大棚個數(shù)和占地面積都較多，因此，該鎮(zhèn)的次生鹽漬化問題應引起足夠重視。

表2 太倉市郊不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)大棚菜地土壤鹽化程度分級頻率Table 2 Frequencies of salinization grades of greenhouse soils in different towns in Taicang suburban area

2.3 太倉市郊鹽化大棚土壤的全鹽含量及鹽分離子的組成特征

對發(fā)生鹽化(尤其是重度以上鹽化)現(xiàn)象的土壤進一步分析其鹽分離子組成，結果如圖2所示，陰離子以NO-3為主，占全鹽含量的30.00%，其次是Cl-、SO2-4、HCO-3，分別占全鹽量的9.00%、5.00%、1.00%；陽離子以Ca2+為主，占全鹽含量的9%，其次是Na+、K+、Mg2+，分別占全鹽量的8.00%、5.00%、2.00%。進一步分析發(fā)現(xiàn)，八大離子總和占全鹽含量的比例在30.00% ～ 87.00%，平均比例為64.12%，其中陰離子所占比重略高于陽離子。

圖 2 太倉市郊大棚土壤各鹽分離子占土壤全鹽含量的平均百分比Fig. 2 Average percentages of salt ions in total salt content in greenhouse soils in Taicang suburban area

在土壤發(fā)生次生鹽漬化過程中，有些離子與全鹽含量之間存在一定的關聯(lián)性，這種關聯(lián)性可彰顯出大棚菜地土壤鹽分累積的構成特點，因此本研究對八大離子與全鹽含量之間的相關性進行了分析，以期更好地辨析引起土壤鹽化的內、外因素。如表3所示，0 ～20 cm耕層土壤全鹽含量與NO-3、SO2-4、Cl-含量的相關系數(shù)分別為0.52、0.50、0.79，呈顯著正相關關系。這一現(xiàn)象揭示了土壤鹽分累積量主要與NO-3、SO2-4、Cl-含量水平的高低有關，而HCO-3、Na+、K+與全鹽含量相關關系并不明顯，從而說明太倉土壤鹽分外界累積量主要來源于NO-3、Cl-、SO2-4，其大多為化肥的副成分或轉化物。在設施栽培條件下，種植戶為了追求高設施利用率及作物高產，通常都在棚室內進行連續(xù)種植，作物復種指數(shù)高且肥料投入量大，超過了作物的實際需要量，從而使得一些未被作物吸收利用的養(yǎng)分及肥料中的副成分大量殘留于土壤中，成為土壤鹽分離子的主要來源[7]。而HCO-3、Na+、K+含量則主要受土壤原始本底沉積量的影響，對促進土壤含鹽量發(fā)生變化的作用較小。

表3 太倉市郊大棚土壤鹽分及組成離子間的相關系數(shù)(n=50)Table 3 Correlation coefficients among total salt content and salt ions in greenhouse soils in Taicang suburban area

2.4 棚齡對太倉市郊大棚土壤可溶性鹽分含量的影響

一般認為土壤鹽分含量因施肥、設施類型、蔬菜種植年限的不同而有較大變化[1]。因此，本研究分別對種植年限1 ～ 8 a且肥料投入水平及生產管理措施相近的蔬菜基地土壤鹽分累積量進行研究，結果如表4所示。由表4可知，不同種植年限的大棚菜地土壤全鹽含量的影響有所差異，整體上，土壤全鹽累積量隨著種植年限的延長而增加，鹽分累積量由種植年限1 a的2.81 g/kg上升到種植年限為4 ～ 5 a的3.64 g/kg，此后鹽分累積量呈現(xiàn)出有所降低，之后又上升的趨勢。出現(xiàn)這一現(xiàn)象最可能的原因是，當?shù)剞r戶在連續(xù)種植了幾年作物后大棚菜地土壤鹽分累積狀況達到峰值，導致作物不能正常生長，農戶經濟效益受損，不得不采取諸如水旱輪作、揭膜或閑置等措施來降低土壤中的鹽分，而在土壤狀況改善后，又繼續(xù)原來的種植模式，從而導致土壤鹽分又出現(xiàn)升高現(xiàn)象?？梢姡r田土壤進行蔬菜生產1 ～ 4 a，即會導致土壤鹽分累積量迅速增加，并且隨著蔬菜種植年限的延長，土壤鹽分含量會出現(xiàn)波動性循環(huán)現(xiàn)象。

表4 棚齡對太倉市郊大棚土壤鹽分含量的影響(g/kg)Table 4 Effect of greenhouse planting year on salt content in greenhouse soils in Taicang suburban area

3 討論

以上研究表明，太倉市大棚菜地土壤整體表現(xiàn)出了輕度鹽漬化并向重度鹽漬化發(fā)展的傾向。雖然之前對于太倉市大棚菜地鹽漬化程度的研究較少，但是對與之毗鄰的上海已有不少鹽漬化相關的研究，李尚科[5]對上海典型區(qū)大棚菜田的鹽漬化程度研究結果表明，31.00% 為非鹽化土壤，這與太倉大棚菜地的情況(非鹽化30.16%)相似；但是，上海36.8% 為輕度鹽化，其余為中度以上鹽土，其鹽化程度還是要高于太倉市(輕度鹽土占51.59%)，這可能與上海某些大棚菜地的種植年限較長(最高達14 a)有關。

本研究的重度鹽漬化大棚菜地土壤中，陽離子以Ca2+為主要鹽分離子，其次為Na+和K+，陰離子以NO-3為主要鹽分離子，其次為Cl-和SO2-4。這些離子成分除了少量的土壤原始沉積量外，大多為化肥的副成分或轉化物。在蔬菜生產過程中，為了提高蔬菜產量，菜農大量施用化學肥料，特別是氮肥，其施用量遠遠超過蔬菜生長的需求量。由于氮素在土壤中可轉化成NO-3-N，若不能被作物及時吸收利用，就很容易在土壤中積累，所以導致土壤中NO-3累積量較高[8]。另據(jù)調查，太倉大棚栽培施用的復合肥含有大量的Ca2+、SO2-4和Cl-，加上尿素的過量投入，使得這些肥料會向土壤中帶入大量Ca2+、SO2-4和NO-3等離子，而Na+、K+和HCO-3主要來源于土壤本身和地下水[9]，因此，可以推測該地區(qū)大棚菜地次生鹽漬化的人為因素主要是不合理施肥引起的。

瀏河鎮(zhèn)的大棚菜地土壤的鹽漬化程度相對較重，究其原因，一方面與當?shù)厥┓柿晳T與管理模式分不開，另一方面可能是由于瀏河鎮(zhèn)靠近近海長江口，常年海水倒灌從而導致Cl-、Na+含量較其他區(qū)域相對較高。同時，由于太倉地形呈現(xiàn)自東北向西南傾斜趨勢，所以位于東北的璜涇鎮(zhèn)地勢相對較高，雖靠近長江，但卻不容易發(fā)生倒灌現(xiàn)象。

相關研究表明，土壤鹽分離子對作物生長的抑制作用強弱依次為Cl-＞ SO2-4＞ NO-3[7]，土壤陰離子濃度越高，抑制作用越明顯；鈉鹽對作物的抑制作用明顯高于鈣鹽[10]，所以針對太倉大棚土壤鹽分累積現(xiàn)狀，不僅要注重降低主要致鹽離子NO-3和Ca2+，也要加強Na+、Cl-和SO2-4等離子含量的控制。

大棚菜地集約化多肥栽培和本身特殊的水分管理是造成土壤鹽分積聚的主要因素，各指標之間的相關性分析結果表明，影響太倉市郊菜地土壤發(fā)生鹽化的主要因素是全鹽含量、NO-3、Cl-、Ca2+等指標，以不合理施肥、種植及管理模式等人為外在因素為主，以土壤本底內在屬性影響為輔，共同造成了太倉市郊大棚菜地當前的土壤鹽化現(xiàn)狀。

隨著種植年限的延長，大棚菜地土壤鹽分的積累更加嚴重[1]。本研究中，大棚菜地土壤鹽分的含量隨種植年份的增加呈先升高后降低再升高的趨勢，與當?shù)剞r戶意識到土壤問題嚴重性后采取減少化肥投入、增施有機肥、休耕及淋洗等措施進行洗鹽降鹽，當土壤狀況得到改良繼而重復之前化肥高投入等農藝措施是分不開的。

張緒美等[11]報道，太倉市露天菜地和非菜地發(fā)生土壤鹽漬化或次生鹽漬化現(xiàn)象較少，這可能與大棚栽培人為地改變了傳統(tǒng)露天種植的生態(tài)環(huán)境，土壤經常處于高溫、高濕、高蒸發(fā)、無雨水淋溶等環(huán)境因素有關[12]。然而，長江三角洲區(qū)農業(yè)集約化水平較高，不管是露天菜地還是大棚菜地，菜地掠奪性種植的現(xiàn)象普遍，種植集約化(連年種植蔬菜、復種指數(shù)極高、化肥施用量偏大)會在相當程度上增加菜地土壤鹽分，在今后農業(yè)生產中均應該做到防患于未然。

結合太倉當?shù)卮笈锊说赝寥利}漬化情況，有必要采取針對性、可操作的防治措施。首先，要改善傳統(tǒng)的施肥方式，合理施肥和選用肥料種類，減少化肥投入[13]，采用配方施肥技術，鼓勵多施用腐熟有機肥和緩釋肥[14]；其次，合理進行水分調控，用地膜等覆蓋物抑制水分的蒸發(fā)，減輕鹽分積聚，定期揭棚，利用雨水沖刷洗鹽[2]；改變耕作栽培方式，深耕、輪作、種植耐鹽作物等[15-16]，有條件的地區(qū)可以利用工程措施排水洗鹽。

4 結論

1) 太倉市郊大棚菜地土壤全鹽含量平均值為 3.38 g/kg，已達輕度鹽化水平；大棚菜地土壤鹽分累積區(qū)域分布差異較大，最小值為0.42 g/kg，最大值達 12.6 g/kg，變異系數(shù)達65.7%；大棚菜地土壤鹽分累積量有69.84% 超過安全水平，其中51.59% 為輕度鹽土，10.32% 為中度鹽土，5.56% 為重度鹽土。

2) 大棚菜地土壤鹽分累積分布具有明顯的地域性，以瀏河鎮(zhèn)、沙溪鎮(zhèn)和新區(qū)發(fā)生鹽化現(xiàn)象最為嚴重，鹽化土所占比例分別達91.40%、91.00% 和83.00%；八大離子組成中，陽離子以Ca2+為主，其次為Na+和K+，陰離子以NO-3為主，其次為Cl-和SO2-4；相關性分析表明，影響太倉市郊菜地土壤發(fā)生鹽化的主要因素是全鹽含量、NO-3、Cl-、Ca2+等指標，造成土壤發(fā)生次生鹽漬化的主要原因是不合理施肥、種植及管理模式等人為外在因素。

3) 太倉市郊菜地土壤鹽分含量隨著大棚種植年限的增加而顯著提高，在種植年限為4 ～ 5 a時達到峰值，平均值為3.64 g/kg，是種植年限為1 a的大棚土壤含鹽量的1.29倍。

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Accumulation and Regional Distribution of Salinity in Greenhouse Soils in Taicang Suburban Area

ZHANG Xumei, SHEN Wenzhong, HU Qingqing
(Taicang Soil and Fertilizer Station, Taicang, Jiangsu 215400, China)

This paper took the vegetable greenhouse soils in Taicang suburban area as the study objects, measured the total salt contents and ion compositions, and analyzed the accumulation and change of soil salinity. The results indicated that total salt content in soils was 3.38 g/kg and reached mild salinization level. Soil salt accumulation showed great difference in regional distribution, the minimum and maximum values of total salt content in soils were 0.42 g/kg and 12.6 g/kg, respectively, and with the variation of 65.7%. The salt contents of 69.84% of soils were above the safety standard, among of which, 51.59%, 10.32% and 5.56% of soils were in mild, moderate and severe salinity grades. Regionally, the salinization in LiuHe Town, Shaxi Town and New District were more serious, in which the proportions of saline soils were of 91.4%, 91.0% and 91.4%, respectively. Among ion composition of soil salt, cation was given priority to Ca2+, followed by Na+and K+, and anion given priority to, followed by Cl-and. Correlation analysis showed that the main influential factors of soil salinization in Taicang were the total salt content, NO-3, Cl-, Ca2+, and so on. The main reason for soil secondary salinization were human activities, such as unreasonable fertilization, cultivation and management. Total salt content in soils increased significantly with the increase of greenhouse-planting time, which reached maximum (with a mean of 3.64 g/kg) in the year of 4-5 years, which was 1.29 times of that with one-year greenhouse-planting.

Taicang; Greenhouse soil; Salt accumulation

S151.9；S158

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.05.020

2017年省重點研發(fā)計劃項目(BE2017380)、2014年太倉市科技計劃項目(TC2014NY02)及太倉市農業(yè)面源污染綜合治理試點項目資助。

張緒美(1977—)，女，山東德州人，博士，高級農藝師，主要從事土壤肥料應用與推廣、土壤修復與治理等研究。E-mail：xmzhang09@126.com