日光溫室土壤養分變化及次生鹽漬化程度與種植年限的關系

楊園媛，賈圣青，賀曉燕，劉 楠，張 萬，任 苗，張明科*

（1.西北農林科技大學園藝學院，陜西 楊凌 712100；2.涇陽縣蔬菜技術推廣站，陜西 涇陽 713700）

近年來，我國設施農業迅速發展，其中設施種植規模更是連年增長，設施種植已經成為我國現代農業的重要組成部分［1-4］。目前中國北方地區的設施農業主要以日光溫室為主［5-6］，然而在日光溫室中，由于設施的固定性、設施栽培年限的增加以及栽培作物的單一性、重復性，加上施肥不合理等原因，出現土壤養分不平衡現象，從而引起土壤微生物種群改變、土壤結構破壞和次生鹽漬化等問題，已成為我國設施農業可持續高效利用的重要瓶 頸［7］。尤其是土壤次生鹽漬化問題已經成為設施蔬菜生產的主要障礙因子［2，8-10］。土壤一旦發生次生鹽漬化，作物生長發育會受到抑制，產量和品質都會受到嚴重影響，一般會造成減產20%～40%，嚴重的減產60%以上，甚至絕收［11］。

涇陽是陜西設施蔬菜生產大縣，自從1993年引進日光溫室，已有25年的種植歷史。全縣蔬菜種植面積2.6萬hm2，其中設施蔬菜近1.3萬hm2。近年來，在日光溫室蔬菜生產中，普遍出現蔬菜死棵、減產、病蟲害加重、產品品質不佳等問題，嚴重影響種植收益，迫切希望從技術層面入手，通過系統研究，解決問題，提升產業發展。

因此，為了更好地服務于涇陽蔬菜“提級升等、提質增效、做強做綠”的發展思路，本研究對該地區不同種植年限日光溫室土壤的理化性質進行測試，分析其變化規律，以期發現生產中存在的問題，開展相關研究，為該地區日光溫室蔬果的科學種植管理進行指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2018年6～8月與2019年7月兩個時間段，在涇陽縣7個鎮進行土壤樣品采集。取日光溫室中0～20 cm耕層土壤，每棟溫室按“Z”形采樣法采集5個點組成1個混合樣品，將土壤樣品裝入封口袋密封，共采集土樣1 038份，其中口鎮71份，安吳鎮339份，中張鎮152份，云陽鎮282份，橋底鎮73份，三渠鎮64份，王橋鎮57份。各鎮各村日光溫室種植年限均有差異，前茬或者種植作物也不同（表1）。土樣進行統一編號，記錄種植年限、上茬作物及下茬作物等信息，并于室內陰干過篩，然后進行相關項目測試。

如表1所知，該地區日光溫室在取土時種植作物多數為番茄。于2019年6月，選取1～5、6～10、11～15、16～20、21～25年5個栽培年限階段，29戶番茄種植戶進行兩年越冬茬番茄種植管理的調查。通過樣表統計施肥方式、灌溉方式、耕作方式等資料。結果表明，2018、2019年兩年越冬茬番茄種植管理一致，施用的化肥種類主要有磷酸二銨、復合肥、尿素等；有機肥以農家肥為主，包括雞糞、牛糞、羊糞、鵪鶉糞。具體用量見表2。

表1 土樣分區區域及種植作物

表2 日光溫室越冬茬番茄土壤施肥狀況及灌溉方式

1.2 測定方法

土壤有機質、堿解氮、速效鉀、有效磷均采用常規方法測定［12］。pH值用1 mm土樣（2.5∶1水土比）酸度計測定。電導率用1 mm土樣（5∶1水土比）DDS-307A電導率測定（直接用土壤浸出液的電導率來表示土壤水溶性鹽總量）。

采用 Excel 2010軟件對試驗數據進行統計分析與作圖。

2 結果與分析

2.1 土壤養分含量、次生鹽漬化的變化與日光溫室種植年限的關系

如表3可知，采集土樣1 038份，按種植年限分為5個階段：1～5年土樣204份、6～10年土樣589份、11～15年土樣110份、16～20年土樣99份、21～25年土樣36份。

表3 不同年限土壤養分含量的變化與日光溫室種植年限的關系

日光溫室土壤有機質含量平均值為22.56 g·kg-1。在1 038個土樣中，有機質含量不足20 g·kg-1的土樣占39.78%。不同種植年限日光溫室土壤中，隨著日光溫室年限增高，有機質含量先增加后減少。有機質含量小于20 g·kg-1最多的年份為11～15年，該年限階段日光溫室土壤平均有機質含量29.79 g·kg-1，是5個年限最高值。分析原因可能與農戶有機肥施用情況差異較大相關。

日光溫室土壤堿解氮含量平均值為178.04 mg·kg-1。所有土樣中，堿解氮含量大于300 mg·kg-1的土樣占10.60%。不同種植年限溫室之間堿解氮含量變化無明顯規律，16～20年日光溫室土壤堿解氮平均值最高為203.40 mg·kg-1，堿解氮含量大于300 mg·kg-1占12.12%。11～15年期間溫室間堿解氮含量差距很大，標準差值大于平均值，變異系數大于1。這可能與采樣時距離上次施肥時間短及種植戶施肥習慣各異相關。

日光溫室土壤有效磷含量平均值為128.22 mg·kg-1。所有土樣中，有效磷含量大于150 mg·kg-1占30.06%。不同種植年限日光溫室之間有效磷含量變化無明顯規律。有效磷平均含量由高到低的年限為16～20年（153.55 mg·kg-1）、21～25年（135.71 mg·kg-1）、6～10年（132.29 mg·kg-1）、1～5年（107.83 mg·kg-1）、11～15年（105.39 mg·kg-1）。其中16～20年有效磷含量超過150 mg·kg-1占48.48%，接近一半。

日光溫室土壤速效鉀含量平均為1 212.87 mg·kg-1。在1 038個土樣中，速效鉀含量大于600 mg·kg-1的土樣占83.33%。不同種植年限日光溫室之間速效鉀含量變化無明顯規律。11～15年的日光溫室土壤速效鉀平均含量最低，為774.79 mg·kg-1，仍大于600 mg·kg-1。造成土壤中鉀含量過高的原因可能是采土時間為番茄結果期，結果后期鉀肥過量使用，作物未能吸收，從而滯留在土壤中所致。

由表4可知，1 038個土樣pH平均值為8.28，pH小于8的土樣占22.16%。不同種植年限日光溫室中，標準差均小于0.4，離散程度不高。11～15年日光溫室土壤平均pH值最大，為8.40。pH<8占比最多的年限為1～5年（24.51%）、6～10年（22.75%）、16～20年（21.21%）。

日光溫室土壤電導率平均為746.35 μS·cm-1，次生鹽漬化程度明顯（表4）。在1 038個土樣中，EC值大于500 μS·cm-1的土樣占51.54%。不同種植年限溫室之間電導率含量變化無明顯規律，電導率超過500 μS·cm-1占比由高到低的年限分別為6～10年（54.50%）、1～5年（52.94%）、16～20年（45.45%）、11～15年（41.82%）、21～25年（41.67%）。

表4 不同年限土壤酸堿度、電導率的變化與日光溫室種植年限的關系

2.2 同一年限各鎮日光溫室的土壤肥力狀況及次生鹽漬化分析

表5為7個鎮6～10年階段日光溫室土壤肥力狀況。有機質平均含量在20.67～29.23 g·kg-1之間，變幅不大，整體有機質含量水平不高；7個鎮日光溫室土壤堿解氮平均含量均未超過土壤堿解氮的臨界水平（300 mg·kg-1）［13］，三渠鎮堿解氮含量最低，為44.98 mg·kg-1，是口鎮的0.18倍、安吳鎮的0.27倍、中張鎮的0.19倍、云陽鎮的0.32倍、橋底鎮的0.34倍、王橋鎮的0.27倍。王橋鎮堿解氮變異系數大于80%。王橋鎮、中張鎮、安吳鎮堿解氮變異系數偏高，分別為86.48%、69.63%、66.08%；7個鎮日光溫室土壤速效鉀平均含量均遠遠大于300 mg·kg-1，土壤富集鉀，中張鎮變異系數為86.44%；口鎮、中張鎮和橋底鎮的日光溫室土壤有效磷平均含量分別為160.7、202.79和237.86 mg·kg-1，含量偏高。橋底鎮、王橋鎮有效磷變異系數偏高，分別為99.89%、82.77%。總體而言，同一年限范圍各鎮日光溫室土壤肥力差異較大，同一年限同一地區同一指標差異性大。

7個鎮中，除中張鎮外，其余6鎮pH平均值均大于8。中張鎮變幅為7.33～8.69，變幅超過1。中張鎮的日光溫室土壤電導率平均值最高，為869.51 μS·cm-1，最大值為4 190 μS·cm-1。除三渠鎮以外，其余6鎮電導率平均值均大于500 μS·cm-1，土壤次生鹽漬化趨勢明顯。王橋鎮和中張鎮的日光溫室土壤電導率的變異系數超過80%，分別為93.39%和83.00%。

3 討論

3.1 日光溫室種植年限與日光溫室土壤酸化、鹽漬化的關系

EC值和pH值分別是評價土壤次生鹽漬化和土壤酸化的重要指標［14］。

土壤pH值變化與土壤母質、肥料種類數量、灌溉水定額、栽培作物、種植年限及土壤微生物等因素有關［15］。從測定結果來看，1～5、6～10、11～16年3個年限階段土壤pH平均值由穩定到上升，隨著年限增加小于8的土樣減少。16～20年土壤pH平均值下降為8.17。趙滿興等［16］研究延安不同種植年限日光溫室測定種植5年的土壤pH值平均為8.46，種植20年的土壤pH值平均為7.54。萬欣等［17］研究1～17年山東海陽地區pH年變化率為每年降低1.47%，17年間pH值平均變化幅度在6.35～4.76之間。郭文龍等［18］研究陜西關中不同種植年限（1、3、5、10年）pH值變化為8.14→8.04→7.90→8.21→8.10，10年下降0.4個單位。楊鳳軍等［19］研究大慶地區不同種植年限（2、3、5、7、10年）隨著年限增加土壤pH值下降，10年后的溫室土壤較10年前溫室土壤pH值下降0. 3個單位。測定結果與前人結果基本一致，但測定結果中1～10年pH平均值無變化，這可能與西北土壤具有較高的酸化緩沖容量、當地農戶施肥習慣等有關，待進一步試驗分析。

土壤EC值大于500 μS·cm-1的土樣占近50%，說明該地區日光溫室土壤已經表現出一定程度的次生鹽漬化特征，這與已有研究結果一致［20-21］。6～10年EC平均值最高，為755.28 μS·cm-1，此年限階段超過作物生長障礙臨界點（EC>500 μS·cm-1），在所有年限階段占比最多達54.50%。這與曹文超 等［22］研究1～3、4～6、7～9、≥10年年限，電導率先上升后下降結果一致。造成土壤次生鹽漬化的原因：一方面是過度和不合理施肥，有研究表明過度使用氮肥會使土壤酸度與鹽度增加［23］，張耀良 等［24］指出設施土壤養分過剩性積累是造成土壤次生鹽漬化的主要因素，NO3-、H2PO4-、K+等的明顯積累是設施土壤次生鹽漬化的重要表觀特征；另一方面，由于設施生產環境具有一定的封閉或半封閉性，設施菜地很少有雨水淋洗，溫度、濕度以及栽培模式等都具有較大的特殊性，因此該系統內某些因子的變化，特別是土壤養分平衡被破壞，導致設施土壤在連續種植數年之后就會出現影響設施農業正常生產的現象，如土壤次生鹽漬化等［25］；再加之，溫室一般種植經濟效益較高的作物，種植作物類型單一，連作現象嚴重，明顯影響作物對養分的均衡 吸收［26］。

3.2 日光溫室種植年限與日光溫室土壤養分含量的關系

土壤有機質含量直接影響著土壤的保肥性、保水性、緩沖性、可耕性和通氣性等，故有機質含量是衡量土壤肥力高低的主要指標［27］。所測定的日光溫室內的土壤有機質含量隨著種植年限的延長總體呈先增加后降低的趨勢；這與已有的研究結果一致［20-21］。1 038個土樣中，有機質低于20 g·kg-1的占比接近40%，仍有84.87%的溫室土壤有機質含量低于理想菜田要求30 g·kg-1［28］的水平，建議多施有機肥。測定日光溫室土壤堿解氮各種植年限變化趨勢不明顯，總體偏低；速效鉀、有效磷含量偏高，各種植年限階段速效鉀變異系數均較大。這與胡美美等［13］研究山東省3個地區日光溫室土壤堿解氮水平普遍偏低、速效鉀水平普遍偏高結果一致。同一年限下，各個鎮土壤養分差異大的原因可能與日光溫室種植植物種類、施肥方式、灌溉方式、復種次數和灌溉頻率密切相關。

設施蔬菜生產中，肥料使用過量已是不爭的事實，然而氮磷鉀投入比例不科學往往被忽視［29］。涇陽縣日光溫室種植作物以番茄為主，其土壤氮磷鉀質量比見表6。與番茄生長所需求的適宜氮磷鉀比例（1∶0.38∶1.81）［30］相比而言，所有測試日光溫室的土壤中氮磷鉀的比例，在不同種植年限下都表現為磷、鉀肥所占比例較高。尤其是在6～10年栽培階段，速效鉀是堿解氮的7.07 倍。陳碧 華等［29］研究認為，不同種植年限大棚土壤中氮磷鉀的比例都表現為磷素所占比例較高，而鉀素所占比例較低，本試驗結果與其不大一致。研究結果表明土壤中磷、鉀含量過高，且氮、磷、鉀比例失調，因此，在后茬作物種植前需要施用配方肥進行調節。

4 結論

試驗結果表明，涇陽縣的日光溫室隨著種植年限的增加，土壤無明顯酸化趨勢；土壤次生鹽漬化無明顯增加趨勢，但目前一半以上土壤已出現次生鹽漬化現象。有機質含量較低，建議多施用有機肥。土壤中駐留的磷、鉀素含量偏高，建議科學施肥，避免磷、鉀肥富積。