寧波市葉菜類蔬菜地土壤養分累積狀況

汪 峰，姚紅燕，諶江華，戴瑤璐(寧波市農業科學研究院， 浙江 寧波 315040)

土壤是糧食生產和安全的根基和載體，是最重要的生產要素和農業可持續發展的核心基礎[1]。我國在“十三五”規劃建議中提出實施“藏糧于地、藏糧于技”戰略，提高糧食產能。保障耕地數量和提升耕地質量是實現該戰略的關鍵和核心，而基礎地力是反映耕地生產能力的重要指標，提升基礎地力是實現“藏糧于地”戰略的基礎和保證[2]。目前，我國耕地存在整體質量偏低，耕地土壤退化趨勢嚴重的問題[3]，開展土壤耕地質量調查，摸清土壤本底情況是實現耕地質量提升的基礎。

除全國性的土壤普查外，不同空間尺度下的土壤質量調查也相繼開展，如浙江省耕地肥力調查[4]、浙江省蔬菜地土壤肥力狀況調查[5]、市級區域內蔬菜地肥力調查[6-9]，縣級區域內蔬菜地肥力調查[10]。但以上調查距今時間較長，不適應耕地質量的變化；另外，針對某類作物下的土壤樣本量較少。蔬菜種植是一種高度集約化的農業土地利用方式，其農業生產資料(農藥、肥料、農膜)的投入是一般糧食作物的數倍甚至數十倍[8,11-12]。隨著種植結構的調整，浙江省蔬菜等經濟作物種植面積逐年擴大，其中寧波市的蔬菜種植面積約13萬hm2，其中葉菜類面積約為4萬hm2，占蔬菜總面積的30%左右。然而近年來化肥的不合理施用導致肥料資源浪費、土壤質量退化，生態環境遭到破壞[13-16]。因此，我們對寧波市主要葉菜類蔬菜地(青菜和甘藍)的土壤養分狀況進行調查研究，以期為建立科學的平衡施肥制度和合理的耕作管理體系提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

寧波位于我國海岸線中段(120°52′～122°26′E，28°43′～30°27′N)，地處東海之濱、長江三角洲的東南角、浙江寧紹平原的東端。該地區屬亞熱帶季風性濕潤氣候，因瀕臨東海又帶有海洋性季風氣候特征。氣候溫暖多雨，年平均氣溫16.4 ℃，平均氣溫以7月最高，為28.0 ℃，1月最低，為4.7 ℃。年降水量為1 480 mm，蒸發量1 393 mm，降雨量季節波動性大，雨季特征明顯，約60%的降雨量分布于5—9月，每年夏秋間多熱帶風暴或臺風。土壤母質以殘坡積母質、洪沖積母質、海相沉積、湖沼沉積母質為主[17]。境內土壤類型主要有紅壤、水稻土、潮土、濱海鹽土，以及少量的粗骨土、紫色土等。

1.2 土壤樣品采集及測定

土壤樣品采集。2016年6—12月，根據寧波市主要葉菜類蔬菜面積大小、土壤及地貌類型選擇了30塊代表性蔬菜地(圖1)，采用多點混合采樣，采樣深度為0～20 cm和20～40 cm的耕地土壤樣品，共60個(鎮海6個，江北8個，鄞州12個，慈溪8個，奉化4個，寧海12個，象山6個，余姚4個)，樣品基本覆蓋了全市各地的主要葉菜類蔬菜地。其中，青菜地土壤樣品于6月在大棚中采集(30個)，甘藍地土壤樣品在露天于12月采集(30個)。采集的鮮土在混勻后采用四分法留取1 kg左右，裝入標記的聚乙烯塑料袋帶回實驗室。去除石塊和根系，部分土樣放入4 ℃冰箱，用于硝態氮和銨態氮的測定；另一部分土樣經風干后研磨，用于測定土壤pH值、電導率、有機質、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀等指標。

圖1 土壤樣品采集點的分布

土壤性質的測定。土壤pH值采用玻璃電極測定，水土比2.5∶1。土壤電導率采用電導法，水土比5∶1。土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法測定，全氮測定采用半微量開氏法，土壤堿解氮采用擴散法測定。有效磷測定采用Olsen-P法，鉬銻抗比色測定。速效鉀用醋酸銨浸提，火焰光度法測定。所有土壤養分的分析方法參照土壤農業化學分析方法[18]。

1.3 數據處理與分析

采用SPSS 20.0軟件進行統計分析，用單因素方差分析法(one-way ANOVA)中的Duncan法進行不同處理樣本間的差異顯著性分析(P<0.05)，采用Excel 2010軟件進行數據處理和作圖。

2 結果與討論

2.1 土壤速效養分

圖2結果表明，相同土層露天甘藍地土壤的有效磷含量高于大棚青菜地土壤，種植青菜和甘藍的土壤表層(0～20 cm)土壤有效磷含量分別是亞表層(20～40 cm)的5.2和2.3倍。對于表層土壤，種植青菜的土壤有效磷含量為8.9～147.1 mg·kg-1，而種甘藍地土壤有效磷含量為27.7～205.5 mg·kg-1。在土壤表層和亞表層，甘藍地土壤有效磷平均含量比青菜地分別高24%和178%。調查區域土壤速效鉀含量較為豐富，青菜和甘藍地表層土壤速效鉀含量平均分別為332和284 mg·kg-1，均高于該種植條件下的亞表層土壤，但無顯著性差異。土壤硝態氮和銨態氮也呈現表層高于亞表層，青菜地表層土壤銨態氮平均含量(32.5 mg·kg-1)顯著高于甘藍地(13.9 mg·kg-1)，而硝態氮含量則無顯著差異。

與近期文獻報道的全國其他地區相比，寧波市葉菜類蔬菜地表層土壤有效磷含量略高于浙江省蔬菜地平均水平(66.9 mg·kg-1)[5]，遠低于杭州市(261.5 mg·kg-1)[9]和溫州市(262.5 mg·kg-1)[6]，和南京郊區蔬菜地(11～227 mg·kg-1)[8]大致相當；而調查區土壤速效鉀含量高于浙江全省平均水平(152.3 mg·kg-1)，與杭州(267.5 mg·kg-1)和溫州(264.9 mg·kg-1)相當，為速效鉀含量豐富區域。近年來，隨著蔬菜種植業和設施農業的快速發展，蔬菜地土壤硝態氮的積累問題比較突出。相對露天蔬菜地而言，大棚蔬菜地問題更為嚴重，其主要原因為由于大棚復種指數高、大量有機肥施用，以及管理措施影響，更加有利于土壤速效養分的富集。葉菜類蔬菜中硝酸鹽超標是一個普遍性的問題，種植區內土壤硝酸鹽過高會嚴重影響葉菜食用的安全性。從本調查結果上看，寧波市葉菜種植區土壤的硝態氮富集問題并不嚴重(青菜4.7～36.9 mg·kg-1，甘藍0.2～58.6 mg·kg-1)，所有樣品NO3-N 含量均低于推薦種植蔬菜時土壤無機氮的含量標準(60～90 mg·kg-1)[19]，平均含量也遠低于北京郊區(6.7～223.2 mg·kg-1)[20]、山東壽光(112 mg·kg-1)[21]。

圖2 寧波市主要葉菜類蔬菜地的土壤速效養分

2.2 土壤有機質和土壤全氮

寧波市葉菜種植區土壤有機質和全氮含量如圖3所示。大棚(青菜)土壤表層有機質和全氮含量顯著高于露天(甘藍)土壤，但亞表層土壤無顯著差異。大棚土壤表層有機質和全氮含量顯著高于亞表層，但露天土壤表層和亞表層土壤有機質和全氮含量無顯著差異。對于表層土壤，大棚青菜土壤有機質含量15.1～71.5 g·kg-1，87%的樣品有機質>30 g·kg-1。土壤全氮含量1.2～4.9 g·kg-1，67%的樣品全氮> 2 g·kg-1。高于南京郊區土壤有機質(8.7～40.0 g·kg-1)和全氮(0.79～2.66 g·kg-1)，也高于浙江全省蔬菜種植區平均水平。

圖3 寧波市主要葉菜類蔬菜地的土壤有機質和全氮含量

寧波市葉菜種植區土壤有機質和全氮含量以中高量為主，這可能與近年來寧波市大力推廣有機肥的舉措有關，尤其是農民在大棚中增施有機肥的積極性有極大地提高。有機肥的利用有利于調節土壤酸堿度，起到改良土壤作用[22]，但過量的施用也會導致氮素淋失[23]和抗生素污染[24]，應該引起一定的重視。

2.3 土壤pH值和電導率

寧波市葉菜類蔬菜地土壤pH值和電導率如圖4所示。大棚青菜地表層土壤pH值4.54～7.66，平均為5.63，除位于慈溪濱海樣點外，其余87%的樣品呈酸性。由于寧波市甘藍主要種植區分布于慈溪、象山、寧海等濱海平原地區，露天甘藍表層土壤pH值顯著高于青菜地，其pH值4.84～8.30，平均為7.34，73%的樣品呈堿性。值得注意的是，大棚表層土壤pH值顯著低于亞表層土壤，pH值下降達1.12個單位，土壤出現嚴重的酸化特征，這與酸性化學肥料的不合理施用有關，因此肥料施用中要做到化肥減量與平衡施肥相結合[25-26]。

與露天栽培相比，大棚種植條件下的土壤次生鹽漬化危害也需要引起足夠的重視，本研究中大棚青菜土壤在0～40 cm的電導率平均已達445 μS·cm-1，最高的大棚表層土壤已達969 μS·cm-1，電導率甚至高于種植甘藍的濱海鹽漬土壤(圖4)，與種植大棚瓜類和茄果類作物的土壤相近[11-12]，已達可以危害作物生長的水平。除加強肥料利用管理外，通過改變種植方式，進行瓜菜輪作、水旱輪作等措施可以有效減輕土壤次生鹽漬化危害[27]。

圖4 寧波市主要葉菜類蔬菜地的土壤pH值和電導率

2.4 描述性統計分析

標準差可用來表示一個樣本群體內的變異和離散程度，變異系數則可用來表示平均數或單位不同的多個樣本間的變異程度。比較不同土壤養分的標準差和變異系數，能在一定程度上反應土壤樣品所代表的用地類型和土壤不同化學組分的組內和組間的變異程度和均一性。寧波市主要葉菜類蔬菜地土壤描述性統計分析如表1所示，變異系數較大的土壤性質指標(>80%)包括硝態氮、銨態氮和有效磷。總體上，表層土壤理化性質(pH值、電導率、有機質和全氮)變異程度高于亞表層。對于表層土壤，除pH值和速效鉀外，露天甘藍地土壤變異程度高于大棚青菜土壤，說明大棚土壤與露天土壤相比，受自然條件影響較小，相對比較均一。

表1 寧波市主要葉菜類蔬菜地的土壤理化性質

3 小結

寧波市葉菜類蔬菜種植區土壤速效鉀含量豐富，但有效磷含量中等，硝態氮含量偏低，土壤硝態氮富余風險較小。土壤有效磷、速效鉀、硝態氮、銨態氮等速效養分呈現表層(0～20 cm)高于亞表層(20～40 cm)，且大棚表層土壤速效養分高于露地(有效磷除外)。

土壤有機質和全氮含量豐富，87%的樣品有機質>30 g·kg-1，67%的樣品全氮>2 g·kg-1，均高于浙江省蔬菜種植區平均水平。

大棚土壤pH值平均為5.63，87%樣品偏酸性，0～40 cm土壤電導率平均達445 μS·cm-1，大棚土壤表現出一定的酸化和次生鹽漬化危害。

不同區域土壤硝態氮、銨態氮和有效磷變異系數較大，表層土壤pH值、電導率、有機質和全氮等性質變異程度高于亞表層。

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