高溫悶棚下不同處理對土壤理化性狀的影響

陳傳翔，楊巍，2，常義軍，王蓓，2，徐明喜，陳莉莉，王東升

（1.江蘇南京市蔬菜科學研究所，210042；2.南京農業大學資源與環境科學學院）

高溫悶棚下不同處理對土壤理化性狀的影響

陳傳翔1，楊巍1，2，常義軍1，王蓓1，2，徐明喜1，陳莉莉1，王東升1

（1.江蘇南京市蔬菜科學研究所，210042；2.南京農業大學資源與環境科學學院）

研究了高溫悶棚下，不同填充物和不同灌溉量處理對土壤理化性狀的影響。試驗結果表明，與單施有機肥或石灰氮相比，有機肥和石灰氮復合添加能明顯提高土壤的pH值；增施有機肥提高土壤的EC值；增加土壤濕度能明顯降低土壤的EC值；高溫悶棚下單施有機肥能明顯增加土壤有機質含量，而單施石灰氮會導致土壤有機質含量下降；單施有機肥可導致土壤NO3--N含量明顯增加，而單施石灰氮卻導致土壤NO3--N含量明顯降低，有機肥和石灰氮復合添加能明顯促進NH4+-N含量增加，增加土壤濕度使土壤NH4+-N含量增加、NO3--N含量減少；單施有機肥或石灰氮均可增加速效磷和速效鉀含量，兩者配施情況下土壤速效磷和速效鉀含量增加幅度更大，土壤濕度越大速效磷的含量越高，土壤濕度過大則會降低鉀的有效性。

土壤理化性狀；高溫悶棚；不同填充物；不同灌溉量

設施栽培具有品質優、產量高和效益好的特點，近年來，我國設施蔬菜生產快速發展，已成為冬春蔬菜生產的重要方式，是最有活力的新產業之一，在推動我國的“菜籃子”工程建設方面起到了很大的作用[1]。但由于盲目追求高效益、連年種植，并隨著連作時間的延長，連作障礙問題日漸突出，嚴重威脅了設施蔬菜生產的可持續發展。隨著連作年限的增加，土壤耕層的可溶性鹽含量和硝酸鹽含量累積，土壤次生鹽漬化成為大棚蔬菜連作的障礙之一。同時，由于過量施用化肥，土壤的緩沖能力和離子平衡能力遭到破壞，導致土壤pH值下降，從而出現化學逆境。土壤次生鹽漬化和酸化現象在我國設施蔬菜中普遍發生，以連棟大棚和溫室最為明顯，在很多地區已成為設施土壤可持續利用的主要障礙[2]。

目前，連作對土壤肥力影響的研究主要集中在對土壤物理性狀、微量元素及有效養分等方面。連作是由于偏施氮、磷肥，而忽視微量元素的補給，種植單一作物造成土壤中某種元素特別是微量元素缺乏，過量施用化肥后引起鹽分累積，導致蔬菜生長障礙。連作障礙問題已經成為制約大棚蔬菜產業發展的瓶頸[3]，所以對土壤基礎養分的調理很重要。

高溫悶棚技術因具有方法簡單、成本較低和防治效果明顯等優點，而得到大面積的推廣應用。關于高溫悶棚措施對土壤連作障礙防治機理的研究相對較少，往往僅從悶棚后大棚蔬菜的生長情況來判斷悶棚的效果[4]，缺乏高溫悶棚對土壤生態系統影響的全面研究。為此，研究了高溫悶棚下不同處理對土壤理化性狀的影響，從土壤酸堿性、土壤鹽分濃度及基礎養分3個方面進行研究，以期為高溫悶棚措施對土壤連作障礙防治機理研究提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2012年秋季在南京市蔬菜科學研究所試驗基地進行，基地位于江蘇省南京市江寧區橫溪鎮（31°72′N，118°76′E），屬亞熱帶季風濕潤氣候區，當地年平均降雨天數 117 d，年平均降雨量1 106.5 mm，年平均溫度15.7℃，最大平均濕度81%，年平均無霜期237 d。當地的地下水位常年較高，其中雨季地下水位約0.4 m，旱季約1.0 m。

1.2 試驗材料

供試土壤質地為重壤土，已連續栽培番茄達3 a，開始出現連作障礙；供試有機肥為未腐熟的中藥渣有機肥，由南京金陵制藥廠生產，石灰氮由寧夏大榮化工冶金有限公司生產。分別參照鮑士旦[5]和沈德中[6]的方法測定土壤理化性狀和肥料養分含量，測定結果見表1、2。

1.3 試驗設計

在保證田間持水量100%、小區灌水量1.08 m3的情況下，設置不同填充物處理，試驗填充物設計詳見表3；在保證田間填充物一致的情況下，設置不同灌水量，試驗土壤濕度設計詳見表4。

田間持水量測定參照魯如坤[7]的方法，根據田間持水量計算對應的灌水量，灌水量Q=2（θ1-θ2）× S×H，式中，Q表示灌水量，m3；θ1表示供試土壤耕作層灌水后土壤含水量，%；θ2表示供試土壤耕作層灌水前土壤含水量，%；S表示灌水場地面積，m2；H表示灌水深度，m；2為保證系數。

如要使土壤田間持水量達到100%，則對應的灌水量 Q=2（θ1-θ2）×S×H=2（30%-15%）×12×0.3= 1.08 m3。

1.4 試驗方法

試驗田充分旋耕后劃分小區，小區面積12 m2，隨機排列，并嚴格隔離小區，按不同土壤濕度要求灌水，其中石灰氮用量為750 kg/hm2，有機肥用量為15 000 kg/hm2，并密閉大棚。每處理重復3次，高溫悶棚處理結束后、番茄定植前，各小區補施肥料以確保土壤養分含量相等，田間進行統一常規管理。

1.5 項目的測定方法

土壤理化性狀的分析指標包括pH值和EC值，從悶棚開始至結束，分別于0、5、10、15、20、25、30 d，用土鉆采集各處理小區0～30 cm耕層的土樣，每次取樣位置相同（標記位置）；基礎養分含量（有機質、銨態氮、硝態氮、速效磷和速效鉀）參照鮑士旦[5]的方法測定。

1.6 數據分析

采用Excel、SPSS 16.0軟件進行數據分析和圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 土壤pH值的變化

土壤酸堿性是土壤的重要化學性質，對土壤微生物活性、礦物質和有機質的分解及農作物的生長起著重要作用，并對土壤養分元素的釋放、固定和遷移有影響[8]。石灰氮肥料pH值12.40，屬強堿性肥料，施入土壤后分解產物氫氧化鈣、氰氨化鈣能中和土壤中的酸性物質，使土壤pH值升高，對調節土壤酸度有非常明顯的改善效果[9]，未腐熟的有機肥大量施入土壤后，隨悶棚時間的延長，有機物分解，促使土壤pH值上升[10]。

表1 供試土壤基本性狀

表2 供試肥料養分含量

表3 高溫悶棚下不同填充物試驗設計

表4 高溫悶棚下不同灌水量試驗設計

①不同填充物處理對土壤pH值的影響 由圖1可知，除處理A3悶棚10 d、處理A1悶棚25 d后土壤pH值比對照（CK）降低外，各處理的土壤pH值均有不同程度的升高，增加了0.07～0.43個單位。土壤pH值升高幅度的大小排序為：處理A4＞處理A2＞處理A3＞處理A1＞CK；高溫悶棚15 d后，處理A4的土壤pH值達到6.46，比對照（CK）提高0.43個單位。結果表明，不同填充物對土壤pH值影響程度不同，高溫悶棚下，石灰氮和有機肥的復合施加比單施石灰氮和有機肥效果好，能有效調節土壤酸度。

②不同灌水量處理對土壤pH值的影響 由圖2可見，悶棚后，對照（CK）的土壤pH值變化不大；處理B1～B5的土壤pH值隨悶棚時間的延長整體呈升高趨勢，基本在15 d時達最大，超過15 d后略有下降，最終趨于穩定。高溫悶棚結束時，與對照（CK）相比，處理B1～B5土壤pH值均不同程度升高，增加了0.21～0.38個單位。各調查時間段，處理B1～B5的土壤pH值升高幅度差距不大。結果表明，高溫悶棚下，石灰氮和有機肥的復合添加能明顯調節土壤的酸化狀態，但不同灌水量處理間差異不明顯。

圖1 不同填充物處理對土壤pH值的影響

圖2 不同灌水量處理對土壤pH值的影響

圖3 不同填充物處理對土壤EC值的影響

圖4 不同灌水量處理對土壤EC值的影響

2.2 土壤EC值的變化

①不同填充物處理對土壤EC值的影響 由圖3可見，隨著悶棚時間的延長，處理A1土壤EC值變化趨勢不明顯，但悶棚結束時，土壤EC值比悶棚前降低；隨著悶棚時間的延長，處理A2～A4的土壤EC值先升高，至第15天升至最高點，15 d后隨著悶棚時間的延長逐漸降低，至悶棚結束時土壤EC值均比悶棚前有所增加。處理A1～A4的EC值從大到小排序是：處理 A3＞處理 A4＞處理 A2＞處理 A1＞CK，表明高溫悶棚下，采用不同填充物時，土壤EC值增加大小不同，說明不同填充物對土壤EC值的提高功效不同，其中處理A3填充有機肥的土壤EC值最高，有機肥配施石灰氮的次之。

②不同灌水量處理對土壤EC值的影響 由圖4可見，隨著悶棚時間的延長，處理B1～B5的土壤EC值前期呈升高趨勢，至第15天時升至最高點，15 d后隨著悶棚時間的延長土壤EC值略有降低，至悶棚結束時，土壤EC值均比悶棚前有所增加，而悶棚結束后，對照的土壤EC值較悶棚前有所降低。土壤EC值從大到小排序是：處理B1＞處理B2＞處理B4＞處理B3＞處理B5＞CK。結果表明，在有機肥和石灰氮復合添加條件下，采用不同灌水量處理、高溫悶棚后，隨著土壤濕度的增加，土壤EC值呈下降趨勢，這與朱炳良等[11]、劉媛媛等[12]的研究結果一致，即同一填充物下，土壤EC值隨土壤濕度的增加而降低，原因是水的淋洗作用降低了土壤中的NO3--N含量。

2.3 土壤有機質含量的變化

土壤有機質含量的高低是土壤肥力水平高低的標志，是作物獲得高產的基礎。有研究表明，大量增施有機肥，可提高土壤有機質含量；有機肥配合石灰氮施用，有利于土壤有機質的積累[13]。由圖5可見，高溫悶棚結束后，處理A1、處理A2和對照的土壤有機質含量均較悶棚前下降，其中,處理A2下降最多，降低了6.6%，即高溫悶棚下，無填充物或是單施石灰氮時，土壤有機質的損失比傳統曬垡處理多。而悶棚結束后，處理A3、A4土壤有機質含量較悶棚前有所提高，處理3比悶棚前增加了12.1%，處理A4比悶棚前增加了16.5%。

圖5 不同填充物處理對有機質含量的影響

圖6 不同灌水量處理對有機質含量的影響

由圖6可知，悶棚結束后，處理B1～B5的土壤有機質含量均較悶棚前增加，悶棚結束后土壤有機質含量從大到小依次為：處理B2=處理B3=處理B5＞處理B1＞處理B4＞CK，處理B2、B3、B5土壤有機質含量比悶棚前增加了18.1%，處理B1比悶棚前增加了17.7%，處理B4比悶棚前增加了16.3%。

結果表明，大量增施有機肥，可提高土壤有機質含量，配合施用石灰氮，有利于土壤有機質的積累；采用相同的填充物，在不同的土壤濕度下，短時間內土壤有機質含量變化差異不大。

2.4 土壤NH4+-N和NO3--N含量的變化

土壤NH4+-N、NO3--N含量高低，表示土壤中有效態氮含量的高低，兩者可相互轉化，且NH4+-N不易流失，而NO3--N容易淋洗損失。有研究表明，增施石灰氮可阻礙硝化作用，使土壤中NH4+-N含量變化平穩，NO3--N含量較低；有機肥分解產生的NH4+-N迅速轉化成NO3--N，易造成氮素營養的損失；兩者配合施用時，可有效減緩 NH4+-N迅速轉化成NO3--N的速度，提高氮肥利用率[14]。

①土壤NH4+-N含量變化 由圖7、8可見，不同填充物處理及不同灌水量處理下，土壤NH4+-N含量均隨著悶棚時間的延長逐漸增加，到15 d達到最大值，15 d后隨悶棚時間的延長而下降，表明悶棚超過15 d時，容易引起銨態氮的流失。

不同填充物處理中，土壤NH4+-N含量從大到小順序為：處理A4＞處理A2＞處理A1＞CK，其中處理A3的數據變化較大，單施有機肥或石灰氮對土壤NH4+-N含量影響不明顯，兩者配施影響較明顯。

不同灌水量處理中，土壤NH4+-N含量從大到小順序為：處理B5＞處理B4＞處理B3，其中處理 B2和處理B1的大小關系處于動態變化中，且兩系列的NH4+-N的含量均小于處理B3的，表明隨著土壤含水量的增加，土壤NH4+-N的含量增加。

②土壤NO3--N含量變化 由圖9、10可見，不同處理土壤NO3--N含量均隨著悶棚時間的延長呈增加趨勢。

圖7 不同填充物處理對土壤NH4+-N含量的影響

圖8 不同灌水量處理對土壤NH4+-N含量的影響

圖9 不同填充物處理對土壤NO3--N含量的影響

不同填充物處理中，土壤NO3--N含量從高到低為：處理A3＞處理A1＞處理A4＞CK＞處理A2；不同灌水量處理中，處理B1土壤NO3--N含量最高，處理B2次之，處理B3、處理B4、處理B5、CK間土壤NO3--N含量相差不大，由于硝態氮淋洗損失較大，隨著土壤含水量的增加，土壤NO3--N的含量降低。

圖10 不同灌水量處理對土壤NO3--N含量的影響

圖11 不同填充物處理對速效磷含量的影響

圖12 不同填充物處理對速效鉀含量的影響

圖13 不同灌水量處理對速效磷含量的影響

圖14 不同灌水量處理對速效鉀含量的影響

2.5 土壤速效磷和速效鉀含量的變化

①不同填充物處理對土壤速效磷和速效鉀含量的影響 由圖11、12可見，處理A1和對照CK悶棚前后土壤速效磷和速效鉀含量變化不大；隨著悶棚時間的延長，處理A2～A4的土壤速效磷和速效鉀含量整體呈增加趨勢，到15 d時達到最大值，此后隨悶棚時間的延長，速效鉀含量整體呈下降趨勢，速效磷含量則基本趨于穩定。其中，不同填充物處理的土壤速效磷含量從高到低為：處理A4＞處理A3＞處理A2＞A1＞CK，而處理A2～A4的土壤速效鉀含量處于動態變化狀態。結果表明，有機肥和石灰氮均能增加土壤中速效磷和速效鉀的含量。處理A2～A4隨悶棚時間的延長，速效磷和速效鉀均有較明顯的增加，但不同處理間差異不明顯。分析原因，增施石灰氮可加速土壤中緩溶性磷、緩溶性鉀轉化成速效磷、速效鉀，從而提高土壤中速效磷和速效鉀含量；此外，施加有機肥一方面可補充速效磷和速效鉀的含量，另一方面還可增加土壤腐殖質的含量，有利于土壤中速效磷、速效鉀的保持和釋放[15]。

②不同灌水量處理對土壤速效磷和速效鉀含量的影響 由圖13、14可見，同一填充物下，采用高溫悶棚處理后，處理B1～B5的土壤速效磷、速效鉀含量均較悶棚前增加。處理B1～B5的速效磷、速效鉀含量均明顯高于對照，但不同處理間差異不明顯。當土壤濕度達到田間持水量的100%時，高溫悶棚后，土壤速效磷和速效鉀含量均有所提高，這是因為與磷肥相比，鉀肥淋洗作用損失較大，由于鉀肥淋洗損失量大，當土壤含水量升高時，反而降低了鉀的有效性。

3 結論

①高溫悶棚下，與單施有機肥或石灰氮相比，有機肥和石灰氮復合添加能明顯提高土壤pH值，而土壤濕度對其影響不明顯。

②高溫悶棚下，有機肥施加能提高土壤EC值，土壤濕度的增加能明顯降低土壤EC值。

③高溫悶棚下，單施有機肥對土壤有機質含量的增加效果最明顯，復合添加有機肥和石灰氮不利于土壤有機質的積累，單施石灰氮使土壤有機質含量下降，土壤濕度對土壤有機質含量的影響不大。

④單施有機肥時，促進了土壤NO3--N含量的增加；單施石灰氮處理卻導致土壤NO3--N含量降低；復合添加有機肥和石灰氮，可使土壤NH4+-N和土壤NO3--N的含量明顯提高；隨著土壤濕度增加，土壤NH4+-N含量增加和土壤NO3--N的含量降低。

⑤單施有機肥或石灰氮均可促進土壤速效磷和速效鉀含量的增加，兩者配施時速效磷和速效鉀含量增加的幅度更大；土壤濕度越大，土壤速效磷的含量越大，當土壤濕度大于田間持水量的100%時，反而降低了鉀的有效性。

[1]李瓊芳．不同連作年限麥冬根際微生物區系動態研究[J]．土壤通報，2006，37（3）：563-565.

[2]鄒莉，袁曉穎，李玲．連作對大豆根部土壤微生物的影響研究[J]．微生物學雜志，2005，25（3）：27-30.

[3]劉亞鋒，孫富林，周毅．黃瓜連作對土壤微生物區系的影響Ⅰ——基于可培養微生物種群的數量分析[J]．中國蔬菜，2006（1）：4-7.

[4]趙淑英，趙九洲，陳潔敏．連作對大豆生理生化特性的影響[J]．大豆科學，1995，14（2）：113-118.

[5]鮑士旦．土壤農化分析[M]．北京：中國農業出版社，2000.

[6]沈德中．環境和資源微生物學[M]．北京：中國環境科學出版社，2003：187.

[7]魯如坤.土壤農業化學分析法[M].北京：中國農業科技出版社，2000：12-24.

[8]黃素芳，朱育菁，肖榮鳳．辣椒枯萎病原菌分離鑒定及其在植株體內的分布[J]．廈門大學學報：自然科學版，2004，43（8）：71-73.

[9]袁龍剛，張軍林．辣椒連作障礙的主要原因及其對策[J]．中國農村小康科技，2006，6（2）：232.

[10]高巖，胡白石，王福祥．玉米細菌性條斑病病原細菌的鑒定[J]．江蘇農業學報，2007，23（1）：22-25.

[11]朱炳良，馬軍偉，葉雪珠，等．石灰氮的土壤改良作用及對蔬菜的施用效果研究[J]．浙江大學學報：農業與生命科學版，2001，27（3）：339-342.

[12]劉媛媛，李廷軒，余海英．有機肥與尿素對設施土壤鹽分含量與組成變化的影響[J]．農業環境學報，2009，28（2）：292-298.

[13]袁龍剛，張軍林．辣椒連作障礙的主要原因及其對策[J]．中國農村小康科技，2006，6（2）：232.

[14]高巖，胡白石，王福祥．玉米細菌性條斑病病原細菌的鑒定[J]．江蘇農業學報，2007，23（1）：22-25.

[15]王震宇，王云祥，陳祖仁．重茬大豆生長發育障礙機制初探[J]．大豆科學，1991（10）：31-36.

Effects of Different Treatments on Soil Physical and Chemical Properties in Closed Greenhouses at High Temperature

CHEN Chuanxiang1,YANG Wei1,2,CHANG Yijun1,WANG Bei1,2, XU Mingxi1,CHEN Lili1,WANG Dongsheng1
(1.Nanjing Institute of Vegetable Science,Jiangsu 210042; 2.College of Resources and Environmental Sciences,Nanjing Agricultural University)

This experiment researched the effects of different fertilizer and irrigation amount treatments on soil physical and chemical properties on the condition of closed greenhouse at high temperature.The results showed that,compared with the treatments single addition of organic fertilizer or lime nitrogen,the combined addition of organic fertilizer and lime nitrogen could obviously improve soil pH value,and the addition of organic fertilizer increased soil EC value,while the increase of soil humidity could obviously reduce soil EC value.In the closed greenhouse at high temperature,the single addition of organic fertilizer could obviously increase the contents of organic matter and NO3--N in soil,on the contrary, the single addition of lime nitrogen reduced the contents of organic matter and NO3--N obviously in soil.The combined addition of organic fertilizer and lime nitrogen could promote the content increase of NH4+-N in soil,and increasing soil humidity could increase NH4+-N content but reduce NO3--N content in soil.The contents of available phosphorus and potassium were increased in soil when single organic fertilizer or lime nitrogen was added,and the increasing range was larger especially when both two fertilizers were added in soil.The increase of soil humidity caused the content increase of available phosphorus in soil,while larger irrigation amounts reduced the availability of potassium in soil.

Soil physical and chemical properties;Closed greenhouse at high temperature;Different fertilizers;Different irrigation amounts

S15

：A

：1001-3547（2015）10-0047-06

10.3865/j.issn.1001-3547.2015.10.017

陳傳翔（1963-），男，高級農藝師，主要從事植物保護、蔬菜連作障礙以及棚室CO2施肥研究

王東升（1980-），男，通信作者，碩士，農藝師，主要從事土壤肥料、有機營養型基質和設施蔬菜連作障礙研究，電話：13813939563，E-mail：wdsh000@126.com

2015-03-16