設施土壤障礙分析與平衡肥施用效果研究

李小艷

（宿遷市宿城區農業技術綜合服務中心，江蘇宿遷 223800）

0 引言

設施農業因為不受氣候條件制約，產量高、效益好，發展較為迅速[1-3]。由于土壤管理技術的研究嚴重滯后于設施農業發展的進程，導致設施土壤障礙問題越來越嚴重，且威脅到設施作物產量與品質的提高[4-7]。弄清設施土壤障礙尤其是營養障礙限制因子，合理補充所缺營養元素是解決設施土壤障礙的基本方法[8-10]。采用喜肥作物進行栽培，既可獲得較好的減少養分元素對環境的污染負荷，又可以獲得良好的經濟效益[11-12]。如選擇甜瓜等耐肥作物在次生鹽漬化土壤上進行栽培，就是一種兼有經濟、社會、生態效益的次生鹽漬化污染土壤的修復方法。但由于設施土壤養分失衡等問題的存在，往往影響甜瓜的正常生長和產量的形成，從而制約對土壤的修復效果[13-15]。本研究擬通過對宿遷市宿城區部分設施土壤的測定結果，明確土壤有效養分的含量水平與限制因子，設計平衡肥并進行用量試驗，探討平衡肥施用對甜瓜產量、品質及土壤水溶性氮素、鹽分的作用，為指導區域性設施土壤管理提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

（1）試驗地點：選擇宿遷市宿城區典型設施農業經營主體屠園鄉陳集村的宿城區西郊水果專業合作社作為試驗地點。

（2）土壤：在合作社內對10 個代表性大棚內的土壤進行采樣，對土壤基本化學性狀進行測定，分析土壤可能存在的各種污染障礙因子。選擇其中污染問題較為突出的1號大棚進行土壤污染因子消除的植物修復試驗。大棚規格8 m×60 m，每個小區長7.50 m，寬2.67 m，面積20 m2。

（3）作物：甜瓜，品種‘海蜜5號’。行距1.20 m，株距37.5 cm，每小區2行，共定植40株。

（4）肥料：采用市售商品有機肥（有機質含量42%、氮磷鉀總養分含量6%）和復合肥料(15-15-15)做底肥；試驗用平衡肥根據設施土壤養分含量進行配方，磷酸二銨:酸鉀:酸鎂:酸亞鐵:酸鋅:酸錳:砂:酸銨的配比為150:200:150:100:30:20:10:1。

1.2 驗處理內容

對采集的土壤樣品進行風干、破碎、過篩，待測土壤基本化學性狀。土壤生物修復田間試驗設6 個處理，小區肥料用量分別如下。處理A：平衡肥0 g；折合0 kg/hm2；處理B：平衡肥300 g，折合150 kg/hm2；處理C：平衡肥600 g，折合300 kg/hm2；處理D：平衡肥900 g，折合450 kg/hm2；處理E：平衡肥1200 g，折合600 kg/hm2；處理F：平衡肥1500 g，折合750 kg/hm2。

1.3 田間管理、觀察與分析測定

田間管理措施與一般生產保持一致。

對試驗處理前采集的土壤樣品進行酸堿度、電導率、有機質，速效氮磷鉀、水溶性鹽分組成離子含量等項目的測定。對試驗大棚在采收后采集各處理土壤樣品，測定項目同處理前。

在田間試驗過程中，記錄移栽密度、土壤墑情、灌溉水量；記錄供試作物不同生育期長勢長相、開花結果數量，以及抗逆（抗病蟲害、抗倒伏）情況等。作物收獲前采集各小區一半面積的甜瓜作為樣品進行測產和品質分析。

2 結果與分析

2.1 土壤基本化學性狀分析

2.1.1 土壤pH、電導率、有機質和土壤有效養分 土壤pH、電導率、有機質和土壤有效氮磷鉀養分測定結果見表1。從表中數據可以看出，土壤pH 7.72，與前幾年土壤相比略有下降。土壤電導率從0.15～2.49 mS/cm，平均達到了0.93 mS/cm，半數土壤電導率明顯高于一般作物的需要水平（1 mS/cm 左右），需要明確過多施用的養分種類以便加以控肥；同時也有少數土壤電導率在0.3 mS/cm左右或以下，養分供應強度偏低，總體上仍需加強肥料施用，尤其是相對缺乏養分元素肥料的施用。土壤有機質含量介于16.48～20.06 g/kg，對于高產設施蔬菜生產來說顯然偏低。從土壤速效氮含量看，平均為227.5 mg/kg，少數土壤達到了700 mg/kg以上，高于一般作物對氮素供應指標的需求，速效氮含量的變異系數達到101.7%，不同大棚間差異很大。土壤速效磷含量介于17.0～48.3 mg/kg，平均30.1 mg/kg，對高產蔬菜作物栽培來說略有偏低。土壤速效鉀含量介于267.6～535.1 mg/kg，平均達到了357.4 mg/kg。因此，總體上說土壤速效氮、速效鉀含量偏高，速效磷水平略顯不足，在適當加強磷肥施用的前提下，注意氮素施用在不同棚間削高填低，平衡施用。

表1 土壤pH、電導率、有機質和土壤有效養分

2.1.2 土壤水溶性鹽分離子含量 土壤鹽分及其組成離子含量見表2。從表中數據可以看出，土壤水溶性鉀含量介于38.5～303.7 mg/kg，平均158.9 mg/kg，鈉離子含量介于11.3～193.8 mg/kg，平均71.1 mg/kg，鈣離子含量介于185.6～2569.7 mg/kg，平均1063.2 mg/kg，鎂離子含量介于40.4～223.0 mg/kg，平均107.7 mg/kg。從幾種陽離子的絕對含量看都不算很低，但從離子相對含量比例看卻有一些土壤因為K+/Mg2偏高可能導致相對缺鎂，或K+/Mg2偏低導致相對缺鉀，K+/Mg2變異系數高達74.8%。Mg2+/Ca2+變異系數40.0%雖然不是很大，但Mg2+/Ca2+小于0.1或在0.1左右，有可能造成作物相對缺鎂的問題。

表2 土壤水溶性鹽陽離子組成

土壤水溶性陰離子含量測定結果見表3。從表中看出，土壤NO3-含量介于65.1～3104.4 mg/kg，平均971.0 mg/kg，變異系數高達103.5%，其中超過2000 mg/kg 的有2 個土樣，其NO3-含量不僅超出一般作物對氮素供應強度的需求，還極易隨水移動引起水體污染或反硝化脫氮污染大氣環境。土壤硫酸根含量介于46.5～1138.3 mg/kg，平均414.9 mg/kg，遠高于作物對硫酸根供應強度的需求。土壤碳酸氫根和氯離子平均水平分別為139.3、178.3 mg/kg，一般不會對作物生長造成障礙。

表3 土壤水溶性鹽陰離子組成 mg/kg

土壤電導率與總鹽量之間的關系可以直線方程(1)加以擬合，見圖1。總鹽量0.5%對應的電導率大約為1.5 mS/cm，在此以上水平時一般會對作物生長產生顯著的不良影響。速測土壤電導率后，將數值(mS/cm)除以3，可以粗略估算土壤水溶性總鹽含量(%)，將數值(mS/cm)×1137.6，可以估算土壤硝酸根含量(mg/kg)，可以為削減土壤硝酸根數量時精準推薦秸稈等高碳氮比物質施用數量提供參考依據。

圖1 土壤電導率與總鹽含量之間的關系

圖2 土壤硝酸根含量與電導率之間的關系

2.2 平衡肥用量對甜瓜產量及品質的影響

2.2.1 對甜瓜產量的影響 平衡肥用量對甜瓜產量的影響情況可用二次方程(2)擬合，見圖3。施肥量為450 kg/hm2時產量達到最高，繼續增加肥料用量反而引起甜瓜產量下降。平衡肥用量對甜瓜單果重的影響情況可用二次方程(3)擬合，見圖4。施肥量為300～450 kg/hm2時甜瓜單果重較大，繼續增加肥料用量反而引起甜瓜單果重下降。

圖3 施肥量對甜瓜產量的影響

圖4 施肥量對甜瓜綜合評分的影響

2.2.2 對甜瓜品質的影響 平衡肥用量對甜瓜可溶性固形物含量的影響情況可用二次方程(4)擬合，見圖5。在試驗中平衡肥施用量范圍內甜瓜可溶性固形物含量隨著施肥量的增加而增加。平衡肥用量對甜瓜可溶性糖含量的影響情況可用直線方程(5)擬合，見圖6。在試驗中平衡肥施用量范圍內甜瓜可溶性糖含量隨著施肥量的增加而增加。

圖5 平衡肥施用對甜瓜可溶性固形物含量的影響

圖6 平衡肥施用對甜瓜可溶性糖含量的影響

平衡肥用量對甜瓜可溶性蛋白含量的影響情況可用二次方程(6)擬合，見圖7。在試驗中平衡肥施用量在0～300 kg/hm2范圍內可溶性蛋白含量隨著施肥量的增加而銳減。施肥量在300 kg/hm2及以上范圍內，甜瓜可溶性蛋白含量受平衡肥施用量的影響不明顯。平衡肥用量對甜瓜Vc含量的影響情況可用二次方程(7)擬合，見圖8。在試驗中平衡肥施用量范圍內可溶性蛋白含量隨著施肥量的增加而銳減。施肥量在300 kg/hm2及以上范圍內，甜瓜Vc含量隨著施肥量的增加而有所提高。

圖7 平衡肥施用對甜瓜可溶性蛋白含量的影響

圖8 平衡肥施用對甜瓜Vc含量的影響

2.3 平衡肥用量對土壤硝酸鹽與總鹽濃度的影響

平衡肥用量對土壤的硝酸鹽含量具有非常明顯的影響，見圖9。與處理前土壤硝酸鹽含量3104.4 mg/kg相比，種植后土壤硝酸鹽含量普遍下降，施用量在0～450 kg/hm2范圍內，不同處理間差異明顯，施肥量在450 kg/hm2以上范圍內，土壤硝酸鹽含量所受影響不明顯。平衡肥用量對土壤總鹽量的影響情況與對硝酸鹽的影響情況較為一致。可見，平衡肥的施用有助于減輕土壤氮素以及其他一些養分離子對環境的污染負荷。

圖9 平衡肥施用對種植后土壤硝酸鹽含量的影響

3 結論

（1）宿城區設施土壤速效氮、速效鉀含量總體偏高，但變異較大，少數土壤仍需適量補充氮素和鉀素肥料；土壤速效磷水平總體略顯不足，大多數土壤需要加強磷肥施用。

圖10 平衡肥施用對種植后土壤電導率的影響

（2）土壤水溶性陽離子的相對含量比例不夠平衡，部分土壤因為K+/Mg2偏高可能導致相對缺鎂，或K+/Mg2偏低導致相對缺鉀；多數土壤Mg2+/Ca2+小于0.1或在0.1左右，作物相對缺鎂問題明顯。

（3）根據土壤養分、鹽分狀況配制的平衡肥，推薦用量為450 kg/hm2，既能保持作物高產優質，又能明顯降低土壤水溶性氮素及其他離子對環境的污染負荷，有利于改良土壤，消除土壤多種障礙因子。