基于GIS的涼州區日光溫室土壤氮磷鉀養分含量隨種植年限變化分析

王吉彪，王　祎

(涼州區農業技術推廣中心，甘肅武威733000)

基于GIS的涼州區日光溫室土壤氮磷鉀養分含量隨種植年限變化分析

王吉彪，王祎

(涼州區農業技術推廣中心，甘肅武威733000)

土壤養分;日光溫室;氮;磷;鉀;累積變化;涼州區

甘肅武威市涼州區是我國北方冬春設施蔬菜規模化生產基地，設施蔬菜產業已成為當地農民增收、農業增產的一大支柱產業。為了分析在日光溫室特殊栽培管理模式下土壤養分的累積狀況，評價日光溫室土壤質量和指導日光溫室施肥，有選擇性地對甘肅涼州區1993—2013年建棚的500座溫室進行了土樣采集和檢測分析，結果表明: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。

日光溫室蔬菜生產效益高，生長期長，一年四季均可生產，具有復種指數高、對肥料依賴性大等特點。但在冬季低溫季節種植蔬菜，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，極易表現出生長異常，菜農往往認為是由于缺肥引起，于是就頻繁地向土壤追肥，使溫室內土壤鹽分積累日趨嚴重，土壤酸化、鹽化和作物生理缺素現象日益突出［1-8］。甘肅武威市涼州區是我國北方冬春設施蔬菜規模化生產基地、省級現代農業示范區，設施蔬菜產業已成為當地農民增收、農業增產的一大支柱產業，但設施蔬菜施肥狀況及土壤養分累積狀況自1992年建棚起，一直未進行過分析研究。為此，我們以涼州區為研究區，分析其日光溫室土壤中氮、磷、鉀養分含量隨種植年限變化的特點，旨在為該地區設施蔬菜的優質、高效、安全生產及溫室土壤的可持續利用提供依據。

1　研究區概況及日光溫室分布狀況

涼州區地處甘肅省西北部，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，氣候屬冷溫帶大陸性干旱氣候，年均降水量161 mm，年日照時數達到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，有利于設施蔬菜產業的發展。近年來，涼州區全力推進武威市委提出的“設施農牧業+特色林果業”主體生產模式，著力發展以日光溫室為主的設施蔬菜產業，全區設施蔬菜生產規模不斷擴大、布局不斷優化、效益不斷提升，成為促農增收的主導產業，有力促進了農業發展方式轉變。2014年，全區設施蔬菜面積達到6 600 hm2，總產量達58萬多t，總產值達20.6億元，農民人均設施蔬菜純收入1 797元，占當年農民人均純收入的20%，設施蔬菜產業已成為農民增收的特色優勢產業之一。

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

2　研究材料與方法

2.1樣點確定

采樣時按種植年限為1～5、6～10、11～15、16～20 a分為4個階段。在日光溫室發展早、規模大、分布較集中的高壩鎮、發放鎮、清水鄉、金羊鎮、武南鎮、中壩鎮、大柳鄉、清源鎮、四壩鎮等鄉鎮每0.67 hm2(10畝)設1個采樣點，其余鄉鎮按發展時間和規模隨機采樣，總計采樣500個。樣點采用GPS定位(統一在溫室東南角定位)，記錄經緯度，精確到0.1″。

2.2土樣化驗

對土壤堿解氮、有效磷、速效鉀采用《土壤分析技術規范》中的分析方法進行化驗分析，樣品測定方法和每項指標測定樣本數詳見表1。

表1　樣品測定方法和測定樣本數

3　結果與分析

3.1土壤養分檢測結果

從500個土樣中按4個階段選擇化驗數據齊全、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分檢測情況見表2，相鄰大田的土壤養分情況見表3。結果表明，日光溫室土壤養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　涼州區不同年限溫室土壤養分含量

表3　相鄰大田土壤養分含量

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肥料的分解產物在好氣條件下經硝化作用轉化為硝態氮累積在土壤中，導致土壤中堿解氮含量上升幅度較大;同時，由于研究區溫室中采用的是全膜覆蓋、膜下暗灌的灌溉方式，減緩了水分運移對土壤堿解氮的垂直向下淋洗，而且提高了棚內土壤溫度，增加了土壤水分蒸發，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，因為追施過量氮肥易誘發各種病蟲害，所以研究區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:研究區屬缺磷地區，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氮補磷為主要施肥方式，受傳統的施肥習慣影響，農戶在效益較高的溫室作物上施用了大量的磷肥，導致土壤中磷含量過剩，同時磷肥施入土壤后大部分轉化為作物難以利用的難溶性磷，再隨著土壤中磷素形態的轉化而逐漸釋放出來，使溫室土壤有效磷累積嚴重，并且含量隨種植年限增加而呈現明顯遞增趨勢。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、膜下暗灌減緩了養分向下運動，促進了養分向表層的積聚。

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為農戶種植經驗較為欠缺，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戶種植經驗較豐富，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損耗較多，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，說明在當地施肥管理水平下土壤中鉀素豐富，部分速效鉀淋失到深層土壤并逐漸積累，有積聚現象。

圖3　溫室土壤速效鉀累積趨勢

4　小結與討論

土壤采樣化驗數據顯示: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，造成了肥料的浪費和養分的富集，由此引起的土壤和生態問題需要進一步關注和研究。溫室蔬菜連年生長，施肥次數和施肥數量較多，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，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一步升高，土壤板結鹽化。研究區農戶在茬口安排上習慣連續多年種植1～2種作物，連作重茬頻繁;同時片面追求產量，盲目投入大量肥料，致使土壤養分分布不均衡。建議合理輪作倒茬，高產栽培技術與測土配方技術相結合，增施有機肥料和微生物肥料，提倡根外追肥，保障研究區日光溫室蔬菜產業可持續發展。

［1］李東坡，武志杰，梁成華，等.設施土壤生態環境特點與調控［J］.生態學雜志，2004，23(5):192-197.

［2］何文壽.設施農業中存在的土壤障礙及其對策研究進展［J］.土壤，2004，36(3):235-242.

［3］周建斌，翟丙年，陳竹君，等.西安市郊區日光溫室番茄施肥現狀及養分累積特性［J］.土壤通報，2006，37(2):287-290.

［4］吳忠紅，劉鳳蘭.設施土壤養分和鹽分累積狀況研究［J］.中國農學通報，2007，23(4):237-240.

［5］袁新民，楊學云，同延安，等.不同施氮量對土壤NO-3-N累積的影響［J］.干旱地區農業研究，2001，19(1):8-13.

［6］周建斌，陳竹君，唐莉莉，等.日光溫室土壤剖面礦質態氮的含量、累積及其分布特性［J］.植物營養與肥料學報，2006，12(5):675-680.

［7］孫治強，趙衛星，張文波.不同氮肥施用模式對日光溫室生菜品質及土壤環境影響［J］.農業工程學報，2005，21(增刊2):159-161.

［8］王祎，蔡立群，張興嘉，等.清水縣耕層土壤主要養分空間分布與變異研究［J］.甘肅農業大學學報，2012，47(5):121-128.

(責任編輯徐素霞)

S158

A

1000-0941(2016)03-0064-03

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

2015-03-25