不同種植年限蔬菜大棚土壤速效養分含量差異

朱金糴，焦書升，王 璟

（開封市蔬菜科學研究所，河南 開封 475003）

在蔬菜生態系統中，菜田土壤是基礎，土壤理化性質的變化直接影響整個系統的生產力水平[1]。在常年生產過程中，由于土壤耕作頻繁、復種指數高、作物種類單一，以及人為控制生態環境等因素，出現蔬菜生長受阻、土壤板結、土傳病害加劇等現象。生產者為了追求當季產量而盲目實行高肥水管理，尤其是過量施用氮肥，導致土壤中硝態氮累積[2-4]。據報道，溫室、大棚土壤的有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀均有明顯的富集現象[5-6]，大棚土壤酸化問題也日益明顯[7]。也有報道指出，施肥量的增加對土壤有機質含量的影響因地而異，主要原因有地理環境的不同，包括氣候、土壤母質、耕作方式及土壤碳氮的本底值等[8]。

河南省是蔬菜生產大省，開封市是河南省設施蔬菜生產的重要基地，設施栽培蔬菜的面積也逐年升高[9]。有關河南省設施栽培內土壤的研究報道有很多[10-12]，但是目前關于開封市大棚蔬菜土壤的研究比較少；因此，本文以開封市郊區不同種植年限下相同管理水平的大棚為研究對象，了解秋收后耕層土壤的pH值、有機質以及速效養分含量的差異，以期為大棚蔬菜種植的可持續生產提供參考。

1 材料和方法

1.1 研究區域基本情況

開封市位于黃河中下游沖積平原東部，屬于暖溫帶大陸性季風型氣候，年平均氣溫為14.52 ℃，年平均降水量為622 mm，海拔在69～78 m，土壤母質分為沖積物、風積物和人工灌淤沉積物3類，土壤類型以砂質、壤質潮土為主，且土壤pH偏堿性。據資料記載，開封市近郊綠地土壤pH值為7.44～8.30，平均值為8.02，有機質含量為4.76～70.20 g/kg，平均值為25.50 g/kg[13]。本研究中供試土樣采自河南省開封市郊區，取樣地點范圍在北緯34°44′—34°52′、東經114°17′—114°41′。其中，露地種植蔬菜土壤作為對照，取自水稻鄉八斗農場，土壤為淤土，已經連續種植2茬番茄，種植年限用0年表示；曲興鎮土壤偏砂壤土，取樣大棚種植年限為2年，種植模式為番茄與花生輪作；八里灣鎮以砂壤土為主，取樣大棚種植年限為5年，種植模式為番茄與花生輪作。為盡可能減少采樣誤差，選擇的大棚栽培管理方式基本一致。

1.2 土壤樣品采集與制備

2017年9月，在上述3種采樣地用土鉆按蛇形取樣法確定5個采樣點，每種采樣地設3次重復，取樣深度為0～20 cm。每采樣點土樣充分混合后用四分法留取1 kg左右，帶回實驗室置于通風處陰干，去掉根系、石塊等雜質，用研缽研磨后過1 mm篩和0.25 mm篩，保存于聚乙烯袋中備用。

1.3 測定方法和數據處理

土壤酸堿度用p H計法測定（水土質量比2.5︰1）；土壤電導率用電導率儀法測定（水土質量比5︰1）；土壤有機質采用重鉻酸鉀外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴散吸收法測定；土壤速效磷用碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用乙酸銨浸提，火焰光度計法測定[14]。

測定數據用Excel 2010進行處理，結果統計分析采用SPSS 13.0軟件。

2 結果與分析

2.1 菜田和不同年限大棚土壤pH值和電導率的分析

土壤的酸堿度變化直接影響作物的養分吸收，進而影響蔬菜的生長。據文獻記載，番茄生長的適宜pH范圍是6.0～7.0，在弱堿性土壤中幼苗生長緩慢，成株生長狀況尚好[15]；花生生長的適宜pH范圍是5.0～6.0，生長期選擇性吸收養分，從土壤中移走大量堿基元素[16]。從表1可以看出，露地、2年大棚和5年大棚的土壤都屬于弱堿性土壤，其中2年大棚土壤pH值最高，顯著高于種植5年的蔬菜大棚土壤。

土壤浸出液中各種鹽類一般均以離子的形式存在，土壤電導率（簡稱EC，下同）是指土壤浸出液中各種陽離子的量和各種陰離子的量之和，可以描述土壤鹽分狀況[17]。由表1可知常年番茄連作的露地土壤EC值是2年大棚土壤的2.06倍，是5年大棚的1.12倍，接近作物生長發育的土壤EC臨界值（500 μS/cm），2年大棚土壤EC值最低，且與5年大棚土壤有顯著差異性。

表1 秋收后露地和大棚土壤pH、電導率的對比

2.2 露地和不同種植年限大棚土壤養分差異分析

露地和不同種植年限土壤養分測定結果見圖1，由圖可知，土壤有機質含量以5年大棚為最高，與2年大棚土壤有顯著差異，但是與作為對照的露地土壤之間的差異并不明顯，2年和5年大棚土壤有機質平均含量分別是11.6、16.7 g/kg，略低于城郊綠地土壤平均值，符合第二次土壤普查暫行技術規程[14]規定的四級土壤標準（10～20 g/kg）。

露地和2年大棚、5年大棚土壤堿解氮含量分別穩定在88.37、88.70、126.13 mg/kg，可以看出5年大棚土壤堿解氮含量最高，達到全國第二次土壤普查暫行技術規程[14]規定的三級土壤標準（90～120 mg/kg），說明本次調查的土壤中短期內的氮素供應能力都處于較低水平，這可能是由于這些土地上剛收獲番茄，老化莖稈全部清除，土壤氮素營養沒有及時得到補充。

土壤有效磷含量差別明顯，露地土壤有效磷含量穩定在7.67 mg/kg，處于極低水平；2年大棚土壤有效磷含量最高，穩定在43.28 mg/kg，達到一級標準（＞40 mg/kg）；5年大棚土壤含量在27.75 mg/kg，達到二級標準（20～40 mg/kg），這可能是由于露地番茄種植相比大棚種植來說磷肥施用量較低，磷元素隨雨水淋洗損失較多。

速效鉀含量在3種地塊無明顯差異性，都在200 mg/kg以上，達一級標準（＞200 mg/kg），說明本次調查取樣地的土壤中可被作物直接吸收利用的鉀元素含量極高，這可能與番茄采收期大量追施鉀肥有關。

圖1 秋收后露地和不同種植年限大棚土壤養分含量

2.3 表層土壤各指標間相關性研究

表2顯示的是秋收后大棚表層土壤pH值、有機質、堿解氮、有效磷與速效鉀之間的相關性分析，表中各項數據是2年和5年大棚土壤指標的平均值。有機質含量與堿解氮含量呈極顯著相關關系，與pH值呈顯著負相關關系，相關系數分別為0.677、-0.530；堿解氮含量與pH值呈極顯著負相關關系，有效磷與速效鉀呈極顯著正相關關系，相關系數分別為-0.836、0.582。

表2 大棚土壤各指標間的相關性分析

3 結論與討論

3.1 土壤酸堿度和電導率特征分析

植物營養吸收依賴于對土壤pH值精確調節，pH值過低阻礙大量元素吸收，pH值過高阻礙微量元素吸收，如缺鐵失綠等癥狀[18]。相關研究表明，常年連作番茄的田地土壤pH值顯著下降[19]，開封市西北郊區常年露地種植番茄的土壤pH值低于近郊綠地土壤pH值的平均值，2年大棚土壤pH值顯著高于5年大棚和露地土壤，達到8.1，說明經過多年的設施栽培管理，土壤pH值發生顯著下降，這與陳碧華等[10]的研究結果一致。下一步應繼續跟蹤研究番茄與花生輪作模式對土壤酸堿度的影響。

土壤EC值能反映鹽分、水分和孔隙度等的變化，若土壤EC值過高，植株根系損傷嚴重，無法吸收水分和營養，導致植株出現萎蔫、黃化、組織壞死或植株矮小等癥狀[17]。本次研究發現土壤EC值最低和最高的分別是2年和5年大棚土壤，變化趨勢與pH值相反，可見土壤pH值與EC值不存在正相關關系，杜春梅等[20]研究發現大棚栽培蔬菜的前期對土壤EC值有促進作用，在本研究中，隨著大量肥料的連年施入土壤離子濃度逐年增加，EC值明顯升高。

3.2 土壤速效養分含量變化及氮磷比例失調原因分析

在本次研究中，3種種植年限下的蔬菜土壤堿解氮含量都不豐富，主要原因可能與成土母質有關，其次采樣時間是在番茄收獲后，田地里的老化莖稈全部清除，此時田地里既無氮肥的追施，也無秸稈等翻入地下后分解提供的氮素營養，所以土壤堿解氮含量偏低。在5年大棚中，由于棚主常年大量使用碳酸氫銨、尿素等氮肥，不能被植物吸收的部分就積累在土壤中，同時大棚內高溫高濕條件促使土壤有機質的礦化速度加快，供氮能力也隨之提高[21]，所以其堿解氮含量為最高。

本研究中3種種植年限下的蔬菜大棚土壤有效磷含量豐富，其中露地菜田土壤含量最低，原因可能是由于露地栽培條件下磷肥易被雨水沖刷淋洗。可見日后郊區露地種植菜農應結合作物需求增加磷肥的施用，同時注意灌溉方式，防止磷元素隨著大水灌溉而淋洗損失。

3種種植年限下的蔬菜土壤堿解氮含量不豐富而有效磷含量豐富，造成有效磷含量極豐富的原因可能有：（1）菜農大量使用的有機肥以腐熟動物糞便為主，而動物糞便由于其飲食和生理因素導致含磷量很高[23]。（2）菜農對有機肥的供磷作用認識不夠，在大量施用有機肥的基礎上又大量使用磷肥。（3）植物對磷的吸收率較低，一般在10%～25%，所以土壤中磷的殘留量增加。（4）輪作與連作對土壤養分含量的影響不同，不同作物種類輪作也對土壤養分含量影響程度不同[24-25]；因此，為避免磷素過量累積、養分失衡，在生產中有機肥的施用量應首先根據土壤中磷素消耗情況合理制定，而不可盲目大量投入有機肥。

蔬菜作物尤其是番茄需鉀量較大，并存在奢侈吸收現象，每年要從土壤中帶走大量的鉀[22]。本研究中3種種植年限下的蔬菜大棚土壤的速效鉀含量均達到第二次土壤普查暫行技術規程規定的一級土壤標準，說明本地菜農在番茄結果期施用的肥料中鉀元素含量足夠，需要注意的是降雨或者灌溉等導致的鉀元素隨水淋洗。

3.3 大棚土壤有機質含量與其他養分指標的關系分析

土壤有機質是土壤中各種營養元素，特別是氮磷的重要來源，施有機肥可以起到防止土壤酸化、提高土壤保肥能力的作用。前人研究表明土壤中有機質含量高，能夠增加土壤氮磷供應水平，促進作物對土壤氮磷的吸收利用[10]。本研究中5年大棚土壤有機質含量最高，與2年大棚有顯著差異，這與每隔1年用大量腐熟有機肥翻耕作底肥有關。后續研究對花生和番茄2種作物的單作或輪作種植模式進行深入分析是很有必要的。

有機質含量與堿解氮含量呈極顯著相關關系，與pH值呈顯著負相關關系，有效磷與速效鉀呈極顯著正相關關系，這與前人的研究一致[26-27]，說明提高土壤有機質含量對培肥土壤、提高地力、防止土壤退化有重要意義。