聊城市設(shè)施蔬菜土壤肥力狀況分析

杜宗澤，袁久東，岳玉苓，李漢章，趙金良，蘇炳楠，高進(jìn)華 *，胡承孝

（1.史丹利農(nóng)業(yè)集團(tuán)股份有限公司，山東臨沭 276700；2.臨沂市測土配方（企業(yè)）重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東臨沭 276700；3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖北武漢 430070）

聊城市位于山東省西部，東經(jīng)115°16′-116°32′，北緯35°47′-37°02′。境內(nèi)地形為黃河沖積平原，地勢西南高、東北低，海拔高度為22.6-49.0m，土地肥沃，交通便利，十分適宜蔬菜生長，是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃的黃淮海與環(huán)渤海設(shè)施蔬菜重點(diǎn)區(qū)域之一。近年來，聊城市蔬菜種植面積逐步擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步完善，2019年全市蔬菜產(chǎn)值突破200億元。

土壤酸堿性（pH值）可以影響土壤微生物以及酶的活性，從而對土壤肥力產(chǎn)生影響[1]。pH值還影響土壤微量元素的理化性狀，對微量元素在土壤中的狀態(tài)起著十分重要的作用[2]。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，含量越高，土壤的供肥能力越強(qiáng)，土壤有機(jī)質(zhì)對穩(wěn)定土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)也起著十分重要的作用。合理施用氮、磷、鉀肥料可以有效提高作物自身的光合能力[3]，當(dāng)作物生長過程中缺少氮、磷、鉀元素時，往往會出現(xiàn)生長緩慢、植株矮小、黃化、光合作用減弱、根系生長不良等一系列問題。土壤中微量元素在作物生長發(fā)育中不可缺少、無法相互代替，參與多種酶、維生素以及植物生長素的合成[4-5]，參與很多重要生物過程，可以提高蔬菜抵抗不良環(huán)境能力和持續(xù)生產(chǎn)能力，對提高蔬菜產(chǎn)量、品質(zhì)和外觀有極其重要意義。由于設(shè)施蔬菜效益比較可觀，所以菜農(nóng)在用肥時往往投入較大，不合理的肥料施用不僅會造成資源浪費(fèi)，還對生態(tài)環(huán)境造成污染，對植物生長產(chǎn)生不良影響，甚至威脅到人類健康[6-8]。所以，全面了解聊城市設(shè)施蔬菜土壤肥力狀況對指導(dǎo)聊城地區(qū)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

本調(diào)研于2020年在聊城市東昌府區(qū)、茌平區(qū)、莘縣、陽谷縣、高唐縣等地選取50個日光溫室，采用“S”形取樣法采集表面0-20cm土壤樣品，每個田塊取5個以上樣點(diǎn)，將采集的土壤樣品充分混合，用四分法留取約1kg土樣作為土壤分析樣本。

1.2 檢測方法

本調(diào)研所有土壤樣品通過風(fēng)干、研磨，過2mm篩，備用。土壤pH值采用水浸提（土水比1：2.5）電位法測定[9]；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀滴定法測定[10]；土壤硝態(tài)氮采用連續(xù)流動分析儀法測定[11]；土壤有效磷采用連續(xù)流動分析儀法測定[12]；土壤速效鉀采用火焰光度計(jì)法測定[13]；土壤交換性鈣鎂采用原子吸收分光光度法測定[14]；土壤有效鐵、錳、銅、鋅采用 DTPA 浸提電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定[15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理及養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)據(jù)采用 Excel 2010 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。為了更好地評價調(diào)研區(qū)域設(shè)施蔬菜土壤肥力狀況，本文制定了設(shè)施蔬菜土壤pH值分級標(biāo)準(zhǔn)，見表1[16-17]；設(shè)施蔬菜土壤有機(jī)質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)見表2[16-17]；設(shè)施蔬菜土壤養(yǎng)分含量分級標(biāo)準(zhǔn)見表3[18-20]。

表1 設(shè)施蔬菜土壤pH值分級標(biāo)準(zhǔn)

表2 設(shè)施蔬菜土壤有機(jī)質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn)

表3 設(shè)施蔬菜土壤養(yǎng)分含量分級標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH

由表4可知，調(diào)研區(qū)域內(nèi)土壤pH的分布范圍分別為6.97-9.03，變異系數(shù)為5.55%，土壤pH值處于中性的只占到了10%，90%的土壤為堿性。從土壤樣本檢測數(shù)據(jù)上看，調(diào)研區(qū)域內(nèi)設(shè)施蔬菜土壤整體偏堿性。

表4 設(shè)施蔬菜土壤pH和分布頻率

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)

由表5可知，調(diào)研區(qū)域內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)的分布范圍分別為4.23-32.44g/kg，變異系數(shù)為46.95%，調(diào)研區(qū)域內(nèi)設(shè)施蔬菜土壤有機(jī)質(zhì)相對缺乏的占72.0%，土壤有機(jī)質(zhì)處于適量級及以上的為28%。設(shè)施蔬菜地整體有機(jī)質(zhì)含量偏低，不利于蔬菜的可持續(xù)生產(chǎn)。

表5 設(shè)施蔬菜土壤有機(jī)質(zhì)含量分級和分布頻率

2.3 土壤硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀

由表6可知，調(diào)研區(qū)域內(nèi)土壤硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀的分布范圍分別為3.52-1158.56mg/kg、2.04-531.91mg/kg和91.06-1684.96mg/kg，變異系數(shù)分別為105.69%、58.59%和55.54%，土壤硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀處于適量級以上的分別為96%、96%、98%，分別有4%和2%的土壤表現(xiàn)為氮磷缺乏和鉀缺乏。從土壤樣本檢測數(shù)據(jù)上看，調(diào)研區(qū)域內(nèi)設(shè)施蔬菜土壤硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀極為豐富。

2.4 土壤交換性鈣鎂

由表6可知，調(diào)研區(qū)域內(nèi)土壤交換性鈣和鎂的分布范圍分別為1882.98-6656.74mg/kg、309.72-1686.55mg/kg，變異系數(shù)分別為23.02%、33.98%，土壤交換性鈣鎂100%處于豐富級，調(diào)研區(qū)域內(nèi)設(shè)施蔬菜土壤交換性鈣鎂極為豐富。

2.5 土壤有效鐵和錳

由表6可知，調(diào)研區(qū)域內(nèi)土壤有效鐵和錳的分布范圍分別為6.84-57.60mg/kg、2.12-47.70mg/kg，變異系數(shù)分別為21.30%、7.23%，土壤有效鐵和錳處于適量級以上的分別為96%、66%，分別有4%和34%的土壤表現(xiàn)為鐵缺乏和錳缺乏。從土壤樣本檢測數(shù)據(jù)上看，調(diào)研區(qū)域內(nèi)設(shè)施蔬菜土壤有效性鐵和錳相對較為豐富。

2.6 土壤有效銅和鋅

由表6可知，調(diào)研區(qū)域內(nèi)土壤有效銅和鋅的分布范圍分別為0.96-18.53mg/kg、0.26-41.30mg/kg，變異系數(shù)分別為87.71%、64.6%，土壤有效銅和鋅處于適量級以上的分別為98%、96%，僅有2%和4%的土壤缺銅和鋅。從土壤樣本檢測數(shù)據(jù)上看，調(diào)研區(qū)域內(nèi)設(shè)施蔬菜土壤有效性銅和鋅極為豐富。

表6 設(shè)施蔬菜土壤養(yǎng)分含量分級和分布頻率

3 結(jié)論與討論

聊城市50個設(shè)施蔬菜土壤肥力狀況的分析結(jié)果表明，土壤pH值的均值為8.09，處于中性級別的為10%；土壤有機(jī)質(zhì)的均值為15.54g/kg，處于很豐富級別的為4%；土壤硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀的均值分別為238.36mg/kg、181.26mg/kg、629.79mg/kg，處于豐富級及以上的分別為90%、96%、96%；土壤交換性鈣鎂的平均值分別為4290.87mg/kg、905.98mg/kg，處于豐富級別均為100%；有效性鐵、錳、銅、鋅的平均值分別為21.30mg/kg、7.23mg/kg、3.89mg/kg、14.80mg/kg，處于豐富級及以上的分別為64%、10%、76%、96%?？傮w來看聊城市設(shè)施蔬菜土壤pH值處于堿性，土壤的有機(jī)質(zhì)相對缺乏，土壤硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣鎂、有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅并不太缺乏，甚至有些元素積累過量，極可能會引發(fā)一些污染或毒害現(xiàn)象。

一般作物最為適宜生長的土壤p H 值是中性（6.5-7.5）或近中性[21]，土壤過堿不利于微生物繁殖活動，影響土壤緩效養(yǎng)分釋放；降低部分元素的有效性，比如造成磷固定；致使土壤可溶性鹽增加，植物根系細(xì)胞吸水困難甚至水分外滲，造成植物生理干旱，損害植物根系。土壤有機(jī)質(zhì)偏低時，會使土壤的供肥、保水能力下降，引起營養(yǎng)元素供應(yīng)不足，影響作物的生長。氮磷鉀是作物生長所必須的主要營養(yǎng)元素，它們很大程度上決定了植物的生產(chǎn)能力。中微量元素是表征土壤肥力的重要組成部分，同時也是提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因子，直接影響著作物的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)[22-23]。

目前，聊城市設(shè)施蔬菜種植過程中由于受到傳統(tǒng)種植習(xí)慣影響，常常重視基肥的投入，不合理施用追肥，導(dǎo)致化肥施用嚴(yán)重超量，這不僅未能達(dá)到增產(chǎn)的目的，還造成了化肥資源浪費(fèi)，更引起嚴(yán)重的生長異常問題和土壤污染問題。氮肥的過量使用會出現(xiàn)“氮肥蔬菜”，莖葉會被硝酸鹽污染，導(dǎo)致蔬菜中的硝酸鹽含量增加，硝酸鹽會轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽，能誘發(fā)人類癌癥，危害性極強(qiáng)。當(dāng)磷元素在土壤中積累過多時，會引起作物缺硫?qū)е氯~片黃化，尤其是種植一些喜硫作物時，使其品質(zhì)受到極大影響。當(dāng)鉀元素過多時，會導(dǎo)致鈣鎂元素吸收受阻，土壤中金屬元素過量積累，破壞土壤結(jié)構(gòu)，引起作物生長異常。土壤中交換性鈣含量過多，會使作物吸收過量的鈣，品質(zhì)下降，還會影響磷、錳、鋅元素的吸收。土壤中積累較多的鎂元素，會影響作物對鉀、鈣元素的吸收。土壤鐵元素過多引發(fā)鐵毒害，影響植物葉綠素含量、酶活性等生理指標(biāo)，破壞植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能。土壤中錳過多會造成葉片輸導(dǎo)組織壞死，阻礙蛋白質(zhì)合成，葉綠素含量下降，光合速率和呼吸速率減弱。土壤中大量的銅元素積累，會抑制細(xì)胞分裂、抑制根生長，使植株矮小，葉片失綠、變黃，光合作用下降，嚴(yán)重影響作物品質(zhì)和產(chǎn)量。隨著鋅肥的大量使用，鋅毒害問題日益突出，比如，抑制種子萌發(fā)，損傷植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重傷害內(nèi)部生理功能，進(jìn)而抑制植物光合效率，抑制植株生長。

綜上，針對聊城市設(shè)施蔬菜土壤養(yǎng)分狀況，在今后的種植過程中建議：第一，增加有機(jī)肥用量，提高土壤基礎(chǔ)地力，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，改善因大量使用化肥造成的土壤問題，促進(jìn)土壤持續(xù)生產(chǎn)能力；第二，合理選擇土壤調(diào)理劑，降低土壤pH值，增加土壤養(yǎng)分有效性，以利于作物根系生長和養(yǎng)分吸收，提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)；第三，適當(dāng)減少中微量元素肥施用量，大部分區(qū)域土壤中微量元素含量極其豐富，降低施用量避免毒害作用；第四，深耕，在設(shè)施栽培中進(jìn)行土壤深翻，使土壤上下兩層的養(yǎng)分進(jìn)行中和，改善土壤的理化性質(zhì)，促進(jìn)設(shè)施土壤可持續(xù)利用；第五，定期進(jìn)行土壤檢測，根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行配方施肥，減少不必要的投入，從源頭上減少養(yǎng)分的過度累積，起到減肥增效、培肥地力的作用。