摘要:采集青海省西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)和樂都縣碾伯鎮(zhèn)種植1~30年日光溫室蔬菜地耕層土壤及剖面土壤(1~100 cm),分析了土壤中有機(jī)質(zhì)和氮素含量。結(jié)果表明,日光溫室耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效氮含量明顯高于露地土壤,其有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮含量最低值比露地(CK)土壤分別增加1.900 g/kg、0.405 g/kg、19.700 mg/kg。隨著土層深度的增加,土壤中銨態(tài)氮(NH4+-N)在0.375 1~0.435 1 mg/kg范圍內(nèi)變化,變化最大幅度為0.060 0 mg/L;硝態(tài)氮在表層含量極高,60 cm以下硝態(tài)氮含量變化趨于穩(wěn)定。隨著種植年限的增加,硝態(tài)氮(NO3--N)含量在0.946~45.400 mg/kg內(nèi)變化;銨態(tài)氮(NH4+-N)含量總體上變化趨勢比較平緩。
關(guān)鍵詞:有機(jī)質(zhì);全氮;速效氮;不同年限;日光溫室
中圖分類號(hào):S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2011)20-4156-04
Dynamic Study on Organic Matter and Nitrogen Changes in Soil of Heliogreenhouses of Different Years
WANG Yan-ping1,LI Song-ling2,L?譈 Jia-long3,LIU Zhan-ping1,CHENG Long-wei1
(1.College of Agriculture and Animal Husbandry,Qinghai University,Xining 810016,China;
2. Qinghai Academy of Agricultural Forestry Sciences, Institute of Soil and Fertilizer,Qinghai University,Xining 810016,China;
3. College of Resource and Environment,Northwest A &F University,Yangling 712100,Shaanxi,China)
Abstract: Top soils and profile soils (1~100cm) in heliogreenhouses of different planting years (1~30years) were collected in Nianbo town of Ledu county and Dapuzi village of the north district of Xining. The dynamic change of soil organic matter and nitrogen in heliogreenhouses were studied. The results showed that the content of organic matter, total nitrogen and available nitrogen of Heliogreenhouse soil were significantly higher than that of open soil. The lowest values of organic matter, total nitrogen and available nitrogen in heliogreenhouses soils were 1.900g/kg, 0.405g/kg and 19.700 mg/kg higher than that of open soil respectively. The content of NH4+-N were 0.375 1~0.435 1 mg/kg in 1~100 cm soil layer. The content of NO3--N in the surface was very high, while became stable below 60cm. With the increase of cultivation years, the content of NO3--N increased from 0.946 mg/L to 45.400 mg/kg, while the content of NH4+-N changed slowly.
Key words: organic matter; total nitrogen; available nitrogen; different years; heliogreenhouse
日光溫室栽培主要靠人工進(jìn)行調(diào)節(jié)及控制,以滿足蔬菜的正常生長發(fā)育,而且是在不受雨淋、連續(xù)施肥、連作的方式下種植,因此與露地土壤相比,日光溫室土壤條件、肥力指標(biāo)發(fā)生了很大的變化[1]。設(shè)施農(nóng)業(yè)人為地創(chuàng)造適宜動(dòng)植物生長發(fā)育與再生產(chǎn)環(huán)境,是進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一種特殊生產(chǎn)方式,也是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的有效途徑[2]。隨著人們生活水平的提高和生活質(zhì)量的改善,人們對(duì)蔬菜的需求已從“產(chǎn)量時(shí)代”跨入“質(zhì)量時(shí)代”,追求無污染、優(yōu)質(zhì)、安全營養(yǎng)的食品已逐漸成為時(shí)代潮流。
青海省以日光溫室為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)已達(dá)
3 806.67 hm2,占全省蔬菜栽培面積28 693.33 hm2的13.27%,近年來菜農(nóng)在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中,十分注意營養(yǎng)元素缺乏癥,而對(duì)營養(yǎng)元素過剩癥狀卻常常忽視。相當(dāng)一部分農(nóng)民追求高產(chǎn)心切,為了獲得高產(chǎn)和高經(jīng)濟(jì)效益,在土壤養(yǎng)分含量已很高的情況下仍大量施肥。盲目過度施用化肥,特別是保護(hù)地蔬菜生產(chǎn)中氮肥的超量施用,導(dǎo)致蔬菜硝酸鹽含量嚴(yán)重超標(biāo),產(chǎn)品品質(zhì)下降,土壤質(zhì)量嚴(yán)重降低,進(jìn)而危害人體健康。有機(jī)質(zhì)和氮素含量是土壤肥力的重要指標(biāo),盡管它們只占土壤總量的很小一部分,但在土壤肥力、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面都有著很重要的作用和意義[3]。設(shè)施土壤有機(jī)質(zhì)和氮素的含量與組成會(huì)直接影響蔬菜的產(chǎn)量與品質(zhì)[4]。為了滿足設(shè)施無公害蔬菜生產(chǎn)的需要,及時(shí)開展設(shè)施土壤有機(jī)質(zhì)和氮素含量、分布及變化規(guī)律的研究是十分必要的。鑒于此,采集了青海省西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)、樂都縣碾伯鎮(zhèn)兩地不同種植年限(1~30年)蔬菜日光溫室耕層、剖面(0~100 cm)土壤及與之對(duì)應(yīng)的露地土壤樣品,測定了其中有機(jī)質(zhì)及氮素等養(yǎng)分含量,以期了解設(shè)施栽培條件下土壤有機(jī)質(zhì)及氮素變化規(guī)律,為日光溫室的施肥管理、合理科學(xué)施用氮肥、降低土壤中硝態(tài)氮積累提供基礎(chǔ)資料。
1材料與方法
1.1土樣采集
2009年9-12月,調(diào)查西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)、樂都縣碾伯鎮(zhèn)日光溫室中土壤管理措施(灌水、施肥量、施肥種類等),每個(gè)調(diào)查點(diǎn)的日光溫室盡可能為同一農(nóng)戶所有或者在距離上相隔不遠(yuǎn),以保證耕作管理措施和土壤類型的相對(duì)一致性,在城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)陶南村、沈家寨、魏家莊采集不同種植年限(1、3~4、6、8、15、18、21~30年)日光溫室耕層土壤以及與溫室土壤類型相同的露地土壤共14個(gè)農(nóng)化混合樣;在樂都縣碾伯鎮(zhèn)賈灣村、城中村、鄧家莊、北門村采集不同種植年限(1、2、5、8、10、15、22、25~27年)日光溫室耕層土壤以及與溫室土壤類型相同的露地土壤共32個(gè)農(nóng)化混合樣。土樣經(jīng)風(fēng)干研磨過篩后裝瓶備用。2008年11月,在樂都縣碾伯鎮(zhèn)賈灣村、北門村采集不同種植年限(2、5、10、15、22、27年)日光溫室剖面土壤(0~10 cm,10~20 cm,20~40 cm,40~60 cm,60~80 cm,80~100 cm),采好的土樣按層次裝入聚乙烯自封袋,標(biāo)記密封,送往西北農(nóng)林科技大學(xué)進(jìn)行銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的測定。
1.2測定方法
土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法測定;全氮用凱氏定氮法測定;土壤速效氮用堿解擴(kuò)散法測定;銨態(tài)氮和硝態(tài)氮分別采用NH4+離子電極法、NO3-離子電極法測定[5]。
2結(jié)果與分析
土壤有機(jī)質(zhì)具有改善土壤理化性質(zhì)、生物學(xué)特性以及保肥供肥等方面的作用。土壤有機(jī)質(zhì)含量變化主要取決于有機(jī)物質(zhì)的年礦化量和年輸入量。隨著土壤有機(jī)質(zhì)的不斷積累,礦化率也會(huì)升高,因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)的礦化量和礦化率均隨土壤有機(jī)質(zhì)含量的升高而增大。土壤全氮包括可供作物直接利用的礦質(zhì)氮、易礦化有機(jī)氮、不易礦化有機(jī)氮及粘土礦物晶格固定的銨,是作物從土壤獲得氮素的氮庫,其含量的增減是評(píng)價(jià)土壤肥力高低的指標(biāo)之一。
2.1西寧城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)不同種植年限(1~30年)日光溫室耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮含量的變化分析
從表1及圖1可以看出,西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)日光溫室耕層土壤中有機(jī)質(zhì)含量隨著種植年限的增加而增加,在8年時(shí)有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到最大值41.20 g/kg,比露地(CK)土壤增加24.40 g/kg 1~30年有機(jī)質(zhì)較CK增11.31%~145.24%;全氮含量隨著種植年限的增加而增加,在8年時(shí)達(dá)到最大值,之后逐漸降低,最低值(1年)比露地土壤含量增加0.405 g/kg,最高值(8年)比露地土壤含量增加1.566 g/kg,1~30年全氮較CK增44.60%~172.47%;速效氮含量隨著種植年限的增加而增加,最低值(1年)比露地土壤含量增加19.70 mg/kg,最高值(3~4年)比露地土壤含量增加121.01 mg/kg,較CK增19.90%~122.28%。且有機(jī)質(zhì)、全氮較CK增加百分比之間呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.950 1);有機(jī)質(zhì)、速效氮較CK增加百分比之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.864 0);全氮、速效氮較CK增加百分比之間呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.923 6)。
2.2樂都縣碾伯鎮(zhèn)不同種植年限日光溫室耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮含量的變化分析
從表2及圖2可以看出,樂都縣碾伯鎮(zhèn)日光溫室耕層土壤中有機(jī)質(zhì)含量的變化趨勢是隨著種植年限的增加而增加,但在15年達(dá)到最大值31.00 g/kg,而后下降,最低值(25~27年)比露地土壤含量增加8.30 g/kg,較CK增83.84%~213.13%;全氮含量隨著種植年限的增加而增加,且在22年處達(dá)到最大值2.352 g/kg,22年之后逐漸降低,最低值(1年)比露地土壤含量增加0.519 g/kg,較CK增58.45%~164.86%;速效氮含量隨著種植年限的增加而增加,在22年處含量達(dá)到最大值,之后逐漸降低,最低值(25~27年)比露地土壤含量增加29.99 mg/kg,較CK增39.70%~139.38%。且有機(jī)質(zhì)、全氮較CK增加百分比間呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.941 6),有機(jī)質(zhì)、速效氮較CK增加百分比呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.947 7),全氮、速效氮較CK增加百分比呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.965 3)。
樂都縣碾伯鎮(zhèn)日光溫室耕層土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮含量隨著種植年限的增加而增加,但超過一定年限后土壤有機(jī)質(zhì)、全氮不再積累。全氮、速效氮在22年處含量達(dá)到最大值,之后逐漸降低。3種養(yǎng)分含量變化趨勢表現(xiàn)出一定的相似性。
2.3樂都縣碾伯鎮(zhèn)不同種植年限(2~27年)日光溫室剖面土壤(0~100 cm)中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮積累變化情況分析
2.3.1不同深度(0~100 cm)日光溫室土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮積累變化
由表3、圖3可看出,剖面(0~100 cm)中銨態(tài)氮在0~10 cm土層含量最高為0.435 1 mg/kg,0~80 cm隨著深度增加銨態(tài)氮含量降低,在60~80 cm處出現(xiàn)最小值0.375 1 mg/kg,80~100 cm銨態(tài)氮含量升高,土壤中銨態(tài)氮(NH4+-N)為0.375 1~0.435 1 mg/kg,變化最大幅度為0.060 0 mg/kg;硝態(tài)氮(NO3--N)在土壤表層0~10 cm積累,0~60 cm隨著深度的增加硝態(tài)氮(NO3--N)急劇下降,在40~60 cm處出現(xiàn)最小值4.581 mg/kg,60 cm以下含量變化趨于穩(wěn)定;剖面(0~100 cm)中,銨態(tài)氮含量變化最大幅度為0.060 0 mg/kg,0~80 cm含量的降低可能是由于種植植物的吸收利用和銨態(tài)氮的不穩(wěn)定性導(dǎo)致;但是80 cm后含量逐漸上升,這可能是由于銨態(tài)氮在土壤嫌氣條件下比較穩(wěn)定有關(guān)。硝態(tài)氮在0~10 cm土壤層含量特高,從人為管理措施看,菜農(nóng)一般比較重視溫室氮肥的施用,日光溫室施肥量高,每公頃每年投入化肥量平均都在7 500 kg以上,作物對(duì)肥料均存在選擇吸收,不能被吸收的成分不受雨水直接沖刷,則會(huì)殘留在土壤中而產(chǎn)生積累,而大量的含N化肥及有機(jī)物料分解產(chǎn)物在好氣條件下經(jīng)硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3--N累積在土壤中,導(dǎo)致溫室土壤中以NO3--N為主的鹽分含量急劇上升。同時(shí)日光溫室薄膜的覆蓋不僅阻擋了降水對(duì)土壤鹽分的自然淋洗,而且提高了棚內(nèi)和土壤的溫度,增加了土壤水分的蒸發(fā),進(jìn)一步加劇了硝態(tài)氮NO3--N在土壤表層的累積。
2.3.2不同種植年限日光溫室剖面土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮變化情況
由表4、圖4可以看出,剖面0~10 cm土壤中,在種植15年時(shí)銨態(tài)氮(NH4+-N)達(dá)到最高值0.465 mg/kg,與最小值相差0.090 mg/kg,總體上變化趨勢比較平緩;在種植22年時(shí)硝態(tài)氮達(dá)到最高值45.360 mg/kg與最小值(12.300 mg/kg)相差33.060 mg/kg,硝態(tài)氮隨著種植年限增加總體都有不同程度的積累。剖面80~100 cm,土壤中銨態(tài)氮(NH4+-N)含量在種植5年時(shí)含量達(dá)到最高值0.432 mg/kg,且最高值與22年時(shí)相差0.016 mg/kg,但在27年時(shí)與最高值相差0.118 mg/kg,從圖4中可以看出,80~100 cm銨態(tài)氮含量在2~22年中,隨著種植年限的增加總體上變化趨勢比較平緩;硝態(tài)氮在種植15年時(shí)出現(xiàn)最小值0.946 mg/kg,與5年時(shí)最高值(8.112 mg/kg)相差7.166 mg/kg,按照種植年限變化趨勢從5年開始降低在15年時(shí)達(dá)到最小值,而后慢慢升高。
3結(jié)論與討論
1)西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)、樂都縣碾伯鎮(zhèn)日光溫室耕層土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮含量均高于露地土壤含量,而且最高值與最低值出現(xiàn)的年限不同,這一現(xiàn)象的出現(xiàn)可能是由于日光溫室內(nèi)常處于封閉或半封閉狀態(tài),高溫、高濕,同時(shí)又由于溫室表土施用了較多的氮肥。據(jù)調(diào)查,日光溫室內(nèi)施肥比露地多4~5倍,肥料施用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于作物需求量,導(dǎo)致肥料在土壤中累積[6-8];從人為因素看,可能與兩地人的種植積極性和施肥管理習(xí)慣有關(guān)。
2)種植1~30年日光溫室土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮和速效氮含量顯著高于露地土壤。隨著種植年限增加,有機(jī)質(zhì)較CK增11.31%~213.13%;全氮較CK增44.60%~174.86%;速效氮較CK增19.90%~139.38%。
3)硝態(tài)氮(NO3--N)含量在0~10 cm土層隨著種植年限的增加而逐漸升高,在80~100 cm土層隨著種植年限的增加硝態(tài)氮(NO3--N)含量先降低,而后升高。硝態(tài)氮(NO3--N)隨著深度的增加逐漸降低,達(dá)到一定深度(60 cm)后變化不明顯;0~10 cm硝態(tài)氮積累明顯,可能成為蔬菜栽培的障礙因子之一。
4)銨態(tài)氮(NH4+-N)隨著土壤深度的增加而逐漸降低,80 cm后逐漸升高;隨著種植年限的增加銨態(tài)氮(NH4+-N)含量變化比較平緩。
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