太谷縣不同年限大棚土壤性質及養分含量變化特征

馬曉瑾，劉子姣

（1.忻州市科學技術情報研究所，山西忻州034000；2.山西農業大學資源環境學院，山西太谷030801）

太谷縣不同年限大棚土壤性質及養分含量變化特征

馬曉瑾1，劉子姣2

（1.忻州市科學技術情報研究所，山西忻州034000；2.山西農業大學資源環境學院，山西太谷030801）

對晉中市太谷縣不同種植年限的大棚蔬菜土壤性質及養分含量變化特征進行調查研究。結果表明，土壤酸化程度不高，但酸化趨勢較為明顯，且隨著使用年限的增加，pH值逐漸降低，電導率逐漸升高；有機質和堿解氮含量較低，有效磷和有效鉀含量過高，隨大棚使用年限增長無明顯規律；因每棚施肥水平差異較大，肥料搭配不合理，存在過量施肥和偏重施肥，造成養分含量不均、營養失衡。因此，提出周期性檢測土壤養分含量，做到“因土施肥”，通過合理搭配施肥，平衡養分含量。

不同年限；大棚土壤；性質；養分；太谷縣

本研究對晉中市太谷縣不同種植年限的大棚蔬菜土壤性質及養分含量變化特征進行了調查，旨在為當地菜農提供合理的種植作物、方式以及施肥配方，從而保證蔬菜大棚土壤的環境質量，并能促進大棚蔬菜的增產增收。

1 材料和方法

1.1 供試土樣

選取晉中市太谷縣一些溫室大棚中的土壤，其中，1，4，6，14 a的各取 1 個樣，2 a的取 6 個樣，8 a的取18個樣，12 a的取4個樣。采樣時間為2014年5月上中旬，當季主要作物有黃瓜、西葫蘆、茄子、番茄、苦瓜，施肥方式主要是底施和追施，所施化肥主要有活力酶、黃腐酸鉀、有機肥、三銨、鉀肥等。每個大棚土壤樣品按對角線采樣法采集耕層（0～20 cm）土壤混合，混勻的鮮土用四分法留取500 g左右，裝入聚乙烯塑料袋，標記密封，帶回實驗室。風干后研磨過1 mm篩，并保存，用于測定pH、土壤電導率以及有機質、堿解氮、有效磷和有效鉀含量。

1.2 測定項目及方法

pH值測定采用電位法；土壤電導率按水土比為5∶1提取，采用SG3標準型便攜式電導率儀測定；有機質含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴散法測定；有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻鈧比色法測定；有效鉀用乙酸銨浸提-火焰光度法測定[20-21]。所有試驗均在山西農業大學資源環境學院實驗室完成。

1.3 評價標準

采用全國第二次土壤普查的分級標準作為本研究的土壤養分評價標準，具體如表1所示[22]。

表1 土壤養分分級標準

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel（2013版）軟件進行統計分析處理。

2 結果與分析

2.1 不同年限大棚土壤pH值變化及分析評價

從圖1可以看出，所有土樣的pH值均低于山西大田土壤的平均pH值，幅度在6.76～8.03，大部分呈微堿性，只有1號土樣呈酸性；種植年限為2，8，12 a的土樣pH值上下變化幅度較大，pH值較低的土壤可能是因為使用過多的肥料尤其是有機肥較多；較高的可能是因為菜農對棚內土壤進行過處理，例如采用更換表層土壤、配合施肥以及施用生石灰等方法以提高pH值，從而避免土壤酸化。圖1結果顯示，整體上來說大棚土壤的pH值呈現先上升后下降的變化趨勢，尤其大于6 a的土壤pH值逐年下降，可能與土壤緩沖能力降低、長期施用單一肥料尤其是有機肥有關[7]。本研究結果及趨勢與大多數試驗結果相似，都是隨著大棚年限的增加pH 值逐漸降低[2，4，7-10]。

根據表2適宜作物生長的pH值[21]范圍可知，種植黃瓜的大棚大部分都在適宜范圍內，唯有21，25，31號棚pH值略超出7.5，較不利于黃瓜生長。而種植其他4種蔬菜的大棚土壤pH都不在適宜范圍內，對西葫蘆、番茄、茄子、苦瓜的生長及收獲可能會造成不利影響，例如果肉不飽滿、口味不好等。菜農應當根據溫室土壤的理化性質來決定種植何種作物，以便充分利用土地資源來增加作物的產量和質量，從而實現利益最大化；還必須周期性檢測棚內土壤的pH值，pH過度降低會造成土壤酸化，致使重金屬殘留量增加，危害土壤和作物，從而威脅到人類的健康。

表2 作物適宜生長的pH值范圍

2.2 不同年限大棚土壤電導率變化分析評價

吳多三等[10]研究表明，育苗土壤的電導率極限為0.8mS/cm，一般土壤的電導率極限為1.0 mS/cm。由圖2可知，1～6 a的溫室大棚土壤電導率都小于1.0 mS/cm，說明少于6 a的大棚土壤電導率對作物生長影響甚微；但6，25，26號大棚的電導率分別為0.82，0.78，0.84 mS/cm，非常接近會對育苗產生抑制影響的指標0.8 mS/cm，不利于育苗；8 a以上的溫室土壤電導率大部分都低于0.8 mS/cm，適合育苗與作物生長。但是8 a以上的大棚中有7個大棚電導率大于0.8 mS/cm，其中有5個大于1.0 mS/cm，這些溫室土壤會對育苗產生較大抑制作用。

造成10個土樣電導率過高的原因與所施肥料以及使用年限有關，2個棚齡為2 a的大棚電導率接近0.8 mS/cm，可能是由施肥過多或者原始土壤的電導率相比其他土壤較高造成的；高于6 a的大棚土壤電導率過高是由長期施用單一肥料，抑或是施肥過量，再加上殘留的鹽分難以遷移轉化而積累在溫室土壤中，菜農沒有采取必要的措施例如換土等，眾多影響因素共同造成土壤的含鹽量偏高。雖然整體的電導率都沒有達到鹽漬化的標準，但從趨勢上看，電導率隨著大棚土壤的使用年限增加而增加，如不采取必要的防治措施，會造成鹽漬化，從而影響作物的生長、產量和質量，還會導致某些重金屬形態發生改變而殘留于土壤中，或者轉移到作物內，對人體造成傷害，最終造成菜農難以避免的經濟損失。

2.3 不同年限大棚土壤養分含量變化及分析評價

2.3.1 不同年限大棚土壤有機質含量變化及分析評價 從圖3可以看出，有機質含量范圍在6.95～22.91 g/kg，總體上高于露地菜田土壤有機質含量（13.0 g/kg），但與大田（16.86 g/kg）相比，有機質含量略低[7]。說明對需肥量大的作物投入有機肥不足，再加上大棚使用年限增加、溫室內的高溫高濕環境加速了土壤中有機物質的分解消耗。例如部分8 a與12 a的大棚土壤中有機質含量低于6 a及6 a以下。但同樣可以看到，部分大棚隨著年限的增加有機質含量與之成正比，尤其是棚齡為8 a的1，10，13號棚和棚齡為14 a的29號棚有機質含量最高，均高于大田土壤有機質含量。部分土壤有機質含量較高，主要是由于長期施用有單一種類有機肥以及過量施用化肥而造成的，有機質積累在土壤表層，且降解速率低于菜農的施用速率，導致有機質含量逐年增加。

由圖3可知，目前測定的土樣有機質含量大部分屬于適量范圍，處于中等水平，說明采樣地區大棚有機肥施用量較為合理，但同時菜農也要做好防護措施，以免有機質含量過高造成pH值降低，從而影響作物的正常生長，抑或造成“燒苗”現象而降低育苗率，還需要注意有機質可能與重金屬絡合形成毒性較強的復合物，通過協同作用危害作物和人類的健康。

2.3.2 不同年限大棚土壤堿解氮含量變化及分析評價 堿解氮含量的高低可反映出設施土壤對蔬菜作物供氮能力的強弱。由圖4可知，采樣區大棚土壤的堿解氮含量變幅較大，且超過30%的大棚土壤中的氮素含量處于貧乏狀態，土壤供氮能力相對較弱，總體來看，堿解氮含量處于中等偏下水平，說明施用氮肥稍有不足。從圖4可以看出，1～6 a的大棚堿解氮含量都低于80 mg/kg，超過50%的8 a以上的大棚堿解氮含量大于80 mg/kg。整體來看，堿解氮含量隨著使用年限的增長無明顯變化。

圖4結果還表明，各大棚施用氮肥情況不同，有高有低。堿解氮含量低的大棚菜農施用氮肥過少，主要是因為國家倡導農民無公害栽培、限制氮肥施用，也可能受到“偏施氮肥，磷、鉀肥不足”錯誤報道的影響而減少了氮肥的施用量，從而造成作物氮素供應不足，致使蔬菜產量減少、質量下降。一小部分堿解氮含量較高的大棚可能是由于菜農為了追求高產而長期盲目施用氮肥造成的土壤表層氮素積累，同時溫室環境條件下難以降解，微生物的降解速率低于施肥速率。各個菜農應當根據自己大棚的氮含量確定氮肥的施用量，含氮量低的大棚應提高氮肥施用量；含量處于中等水平的大棚則應繼續保持適量施用氮肥；含量過多的則需要對土壤做一定的處理例如換土等措施，防止土壤鹽漬化。

2.3.3 不同年限大棚土壤有效磷含量變化及分析評價 由圖5可知，6 a以下的有效磷含量明顯低于8 a以上；有效磷含量最高的處在8 a大棚中，最低的處于4 a大棚中，變幅在144.3～481.93 mg/kg。采樣地區大棚土壤中有效磷含量均大于20 mg/kg，處于豐富水平，很明顯是由于菜農施用過量的磷肥，造成有效磷含量過高。

有效磷含量過高主要與施肥量以及使用年限有關，使用年限少的大棚土壤中有效磷含量相對較少，可能是由于新棚中施用的磷肥量沒有形成較大的積累；部分2 a大棚有效磷含量相對其他6 a以下的土壤較高，可能是由磷肥施用過多造成的；8 a以上老棚中有效磷含量較高，均大于200 mg/kg，可能是由于菜農們擔心氮肥過多而磷肥不足，過量施用磷肥致使磷元素積累于土壤表層所造成，同時磷可能與有機質形成較穩定的絡合物殘留于土壤中難以消除。磷在土壤中易富集，會造成蔬菜作物養分不均衡、利用率低等后果，還可能進入水體造成生態環境惡化的水體富營養化后果。菜農應當采取一定措施減少有效磷含量，嚴格控制磷肥的施用量，防止土壤中磷含量過高導致磷富集而影響作物的產量和質量。有必要周期性采集土樣進行定量檢測查看土壤中有效磷含量，以便了解大棚土壤中磷元素的含量處于何種級別，從而制定相關方案加速消除土壤中的磷或者控制施肥量。

2.3.4 不同年限大棚土壤有效鉀含量變化及分析評價 從圖6可以看出，試驗采樣區有效鉀含量變幅為416～1 536 mg/kg，所有土樣中該指標均超過150 mg/kg，處于豐富狀態。很明顯，菜農施用鉀肥過量，用火焰光度法測鉀時將待測液稀釋5倍才可得出讀數。另外，有效磷含量與大棚使用年限沒有直接的線性關系。1 a和2 a大棚中多數土壤有效鉀含量過高，主要是因為是近年來我國倡導“補鉀工程”，菜農過量施用鉀肥而使土壤中所含鉀離子濃度升高。8 a以上的大棚土壤中有效鉀含量普遍偏高，主要是因為除菜農過量施用鉀肥外，還有隨著使用年限的增長，再加上菜農過量施用鉀肥，導致投入速率大于消除速率，使得土壤中鉀逐年富集于表層。

根據文獻描述，有效鉀含量為270 mg/kg時最適宜番茄生長，400 mg/kg時最適宜莖葉生長[7]。圖6顯示，大棚的有效鉀含量均超過400 mg/kg，對作物生長均有一定的不利影響。雖然一些蔬菜作物生長過程中需鉀量較大，但菜農很少考慮自己大棚土壤中實際的有效鉀含量而盲目施用大量鉀肥，不僅造成土壤中鉀元素的富集，還造成了資源浪費。菜農應當根據自己土壤中有效鉀含量水平來判斷是否施用鉀肥或者采取一定化學措施降解土壤中的鉀，嚴格控制鉀肥的施用。

3 結論與討論

本研究表明，太谷縣不同種植年限大棚蔬菜土壤的堿解氮和有機質含量大部分為適量水平，而有效磷和有效鉀含量均過高，處于豐富水平；pH值呈現逐年下降的趨勢，有部分土壤電導率也過高。這些問題現在可能對作物還沒有造成太大的影響，但隨著大棚使用年限的增長以及不合理的施肥，可能會造成蔬菜品質下降，還可能會對食用者的健康造成影響。根據土壤養分分級標準，6 a以下的大棚應當增施有機肥，8 a和12 a的大棚維持現有的施肥水平，14 a的則需要適當減少有機肥施用量；4 a以下的大棚需增加氮肥的施用量，4 a以上的大棚應當維持現有水平，部分氮素含量少的大棚還需增施氮肥；采樣區所有大棚的磷和鉀含量均已超過豐富水平，應當嚴格控制磷肥和鉀肥的施用量，避免含量過高對作物產生不利影響。

目前，我國蔬菜大棚中存在的主要問題就是施肥不合理，施肥過量或不足，品種單一。最主要的因素還是菜農不能夠根據大棚土壤的具體理化性質和栽培的植物來確定所施肥料的品種和數量，不能做到“因土施肥”；另外對施肥的理論知識掌握不夠充足，對利用現代科學技術促進作物增產增收的意識不夠強，從而導致土壤所含養分不均衡，對農作物的生長造成一定的影響。

今后蔬菜大棚的菜農應當對溫室內的土壤中養分含量做周期性檢測，以便菜農及時了解土壤狀況，從而確定此種環境適宜種植何種作物，同時還可以決定施肥種類和數量來確保作物的增產增收。還需做好防護措施防止土壤鹽漬化或酸化。

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Variation Characteristics of Soil Properties and Nutrient Content in Greenhouse in Different Planting Years in Taigu County

MA Xiaojin1，LIUZijiao2
（1.Xinzhou Information Institute of Science&Technology，Xinzhou 034000，China；2.College of Resources and Environment，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

In Taigu county,Jinzhong city,the variation characteristics of soil properties and nutrient in greenhouse at different planting years were researched.The results showed that level of soil acidification was relatively low,but the trend of acidification was obvious,with the increasing of ages in services,pH reduced gradually and EC of greenhouse soil increased gradually.And the content of organic matter and available N was low,yet available P and available K was excessive,it had unconspicuous law with increased planting years.The horizontal differentiation of fertilizer was huge,unreasonable fertilize such as excessive or partial result in imbalance nutrient.The nutrient content of greenhouse soil should be text periodically and balanced fertilization base on soil,keeping nutrient balance through reasonable comprehensive fertilization.

different years;greenhouse soil;property;nutrient;Taigu county

S153

A

1002-2481（2017）10-1638-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.16

隨著我國經濟的不斷發展，農業水平也達到一個更高的層次。傳統的春播秋收現象慢慢淡出人們的生活，轉而利用科學技術來創造適合農作物生長的環境條件，抑或改變作物的某些基因，從而提高作物的產量和質量。溫室大棚已成為當今時代生產農作物的重要設施，輔之農藥會有更好的收成。蔬菜大棚土壤主要是在人工控制下進行作業和調節，以滿足作物正常生長發育需要[1]，溫室大棚具有常年的高溫、高濕、無降水淋洗及高施肥、高產出、超強度利用等特點，是一種高度集約化的流水線式農業利用方式[2]。與此同時，農藥的大量使用，對環境和農產品造成的污染也不可忽視，農產品中的農藥殘留問題也成為食品和生態安全領域的研究熱點和人們最關心的問題[3]。大棚內避開了雨水的淋溶，連續種植作物幾年后，土壤肥力會發生明顯變化，導致大量鹽分積聚在土壤表層而難以遷移轉化，致使設施內土壤發生次生鹽漬化[4]。因此，菜農要根據不同年限大棚的土壤理化性狀特點做好土肥管理，延長大棚使用年限，提高土壤環境質量[5]。

近年來，許多科研人員已經對不同年限大棚土壤的理化性質變化特點進行了大量研究[1-2，6-10]，表述了各地大棚土壤不同土層中各種養分的含量，并且對它們的現狀做出了評價，也根據具體情況給予了處理方案。對北京、河南等土壤性狀進行了評價分析，結果顯示，大部分地區大棚土壤的pH值逐年降低，有些土壤還出現了較為嚴重的酸化現象，有機質含量和堿解氮含量處于中等偏下的水平，而有效磷含量和有效鉀含量均處于中等偏上水平，并對于養分含量極度匱乏或者過量的地區土壤給出了解決辦法[11-19]。

2017-04-24

馬曉瑾（1976-），女，山西繁峙人，講師，主要從事農村科技服務工作。劉子姣為通信作者。