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        高溫處理對(duì)連作土壤基本理化性質(zhì)的影響

        2014-08-26 16:15:03陳金濤
        安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2014年15期
        關(guān)鍵詞:連作障礙土壤理化性質(zhì)

        陳金濤

        摘 要:通過對(duì)不同層位的土壤進(jìn)行高溫處理前后的土壤樣品采樣,測(cè)定其基本理化性質(zhì),研究在用高溫處理土壤,防止連作障礙的方法時(shí),高溫處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響。研究表明,高溫處理過的土壤,各層次的土壤酸堿度、有機(jī)質(zhì)含量和土壤中的全氮、出現(xiàn)下降的趨勢(shì),而有效磷、速效鉀含量增加,土壤容重變大;對(duì)土壤的基本理化性能帶來了一定的影響。

        關(guān)鍵詞:高溫處理;連作障礙;土壤理化性質(zhì)

        中圖分類號(hào) S15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731(2014)15-71-03

        作物連作出現(xiàn)障礙的情況給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來很大的影響:作物減產(chǎn)、增加農(nóng)業(yè)成本,直接影響到農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益。特別是對(duì)于設(shè)施農(nóng)業(yè),這一情況尤為突出。消除農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中連作障礙,是廣大農(nóng)民迫切需要解決的問題,也是廣大農(nóng)業(yè)科技工作普遍關(guān)注的問題[1]。當(dāng)前消除農(nóng)業(yè)生產(chǎn)連作障礙的方法有很多種,其中高溫處理就是其中方法之一。它通過高溫高壓間歇滅菌[2]的方法、高溫悶棚[3-4]的方法以及利用太陽能進(jìn)行土壤消毒的方法對(duì)土壤中的病害蟲進(jìn)行殺死和防治,取得了很好的效果。但這些工作只重視了高溫下對(duì)病害、蟲害的防治效果,并沒有考慮到高溫處理后土壤的理化性能的改變情況,本文就此方面做了初步研究,探討土壤經(jīng)高溫處理后,土壤理化性能的變化,為高溫處理后的土壤修復(fù)和施肥提供理論指導(dǎo)。

        1 研究方法

        1.1 研究方案 選定有連作效應(yīng)的設(shè)施棚,硼的面積為50m2左右,按土壤采樣原則,在棚內(nèi)以S形選取5個(gè)采樣點(diǎn),分別在高溫處理前后對(duì)每個(gè)樣點(diǎn)的0~10cm、10~30cm、30~50cm3個(gè)層位上的土壤用帶有刻度的鋼制環(huán)刀取樣,用以測(cè)定高溫處理前后的土壤的容重。同時(shí)采取同層位土壤樣品進(jìn)行混合獲得各相同層位的混合樣,將取的5個(gè)土壤樣品的環(huán)刀樣的平行樣品和各層位混合樣帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相應(yīng)測(cè)定項(xiàng)目的處理后,進(jìn)行土壤樣品各理化性能的測(cè)定。

        1.2 分析方法[5] 土壤有機(jī)質(zhì):外加熱/重鉻酸鉀容量法;土壤全氮:凱氏蒸餾法;土壤有效磷:0.5mol/L碳酸氫鈉溶液浸提,鉬藍(lán)比色法;土壤速效鉀:乙酸銨浸提—火焰光度計(jì)法;土壤容重:環(huán)刀法;土壤pH:土液比1∶2.5,電位法。

        2 結(jié)果與分析

        根據(jù)研究方案,對(duì)采取的土壤樣品進(jìn)行分析測(cè)定,得其結(jié)果如表1。

        2.1 高溫處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響 由表1可以看出,對(duì)土壤進(jìn)行高溫處理后,土壤中的有機(jī)質(zhì)含量發(fā)生了改變,且依層位不同變化不同:0~10cm的土壤有機(jī)含量,高溫處理后比處理前減少了2.67g/kg,而10~30cm層的土壤有機(jī)質(zhì)含量在高溫處理后卻增加了1.62g/kg,30~50cm的土壤有機(jī)質(zhì)減少了0.31g/kg,研究發(fā)現(xiàn),雖然3個(gè)層位的土壤有機(jī)質(zhì)含量有增有減,但如果把3個(gè)層位的有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),會(huì)發(fā)現(xiàn)其總量比處理前下降了1.36g/kg。因此高溫處理使土壤中的有機(jī)質(zhì)含量減少。分析其原因:在用高溫處理土壤的時(shí)候,土壤中部分易氧化的有機(jī)物質(zhì),在高溫下發(fā)生了灼燒,使得有機(jī)質(zhì)發(fā)生了分解,這就使得土壤有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)于沒有處理前出現(xiàn)了下降。而10~30cm層位有機(jī)質(zhì)出現(xiàn)升高的原因是高溫處理機(jī)在高溫滅毒的過程中,同時(shí)對(duì)土壤進(jìn)行了翻耕,即將0~10cm層位的土壤翻到了10~30cm層位,10~30cm層位的翻到了0~10cm層位,所以0~10cm層位土壤有機(jī)質(zhì)的減少,既有高溫處理使有機(jī)質(zhì)減少的原因,也有層位變化帶來的影響,而10~30cm層有機(jī)質(zhì)的增加,則是土壤層位翻轉(zhuǎn)造成的結(jié)果。由圖1可以發(fā)現(xiàn),3個(gè)層位中有機(jī)質(zhì)含量變化幅度最大是0~10cm層,下降幅度達(dá)11.04%,相對(duì)于上面的二層,30~50cm處的土壤有機(jī)質(zhì)含量雖然也受到高溫的影響,但影響不大,其下降的幅度1.61%,說明高溫處理對(duì)土壤的有機(jī)質(zhì)影響主要發(fā)生在0~30cm,也就是說與高溫處理機(jī)對(duì)土壤深度的接觸位置有關(guān),有機(jī)質(zhì)的降低與處理土壤的溫度和接觸面積呈正相關(guān)關(guān)系。

        2.2 高溫處理對(duì)土壤全氮含量的影響 高溫處理前后土壤全氮含量的變化與有機(jī)質(zhì)的變化基本一致,0~10cm層位的全氮含量因有機(jī)態(tài)氮受高溫灼燒揮發(fā)而損失,再加上層位翻轉(zhuǎn)的原因出現(xiàn)了大幅度的降低,降幅達(dá)20.39%,10~30cm和30~50cm層位全氮含量比高溫處理前有所提高,是因?yàn)橥寥缹游环淖饔?。?個(gè)層位總氮含量依然是高溫處理后比處理前降低了,統(tǒng)計(jì)顯示高溫處理后比處理前降低了0.21g/kg,說明高溫處理會(huì)對(duì)土壤全氮造成損失,而主要原因是在處理過程中有機(jī)質(zhì)燃燒,其中的氮物質(zhì)發(fā)生了分解,以氣體的形式損失。也使得土壤氮素的肥力水平下降。

        2.3 高溫處理對(duì)土壤有效磷含量的影響 土壤中有效磷的含量在高溫處理后,呈現(xiàn)出0~10cm降低,10~30cm和30~50cm層位增加的現(xiàn)象,與氮素受高溫處理影響有一樣的規(guī)律。不過,有效磷在0~10cm降低的值很小,與處理前相比,只差了0.5mg/kg,變幅僅為0.9%。而其它2層的增加值卻達(dá)到了7.1mg/kg。因此,總體來看,高溫處理后,土壤有效磷是增加的。究其原因,首先是土壤有機(jī)質(zhì)被燃燒后,有機(jī)質(zhì)中的磷素以可溶性灰分的形式存在于土壤中,增加了有效磷的含量;其次,高溫或能對(duì)土壤中難溶性磷酸鹽的晶相產(chǎn)生改變:因?yàn)楦邷乜梢允咕B(tài)的磷酸鹽向非晶態(tài)的磷酸鹽轉(zhuǎn)化,提高了土壤中難溶磷酸鹽的活化性,使得土壤中有效態(tài)的磷素增多。這其中哪種作用對(duì)土壤中有效磷增多的貢獻(xiàn)大,從3個(gè)層位有效磷的變化幅度看(如圖1),還是以有機(jī)質(zhì)分解為主要原因,因?yàn)?0~30cm增加的幅度最大,而此層位是處理前的0~10cm層位,有機(jī)質(zhì)含量最高,當(dāng)然這樣的推測(cè)還需要日后更多的研究來確定。

        2.4 高溫處理對(duì)土壤速效鉀含量的影響 土壤速效鉀含量受高溫處理的影響是是各層位的速效鉀含量都出現(xiàn)了增加的現(xiàn)象,只是增加幅度不同,其中10~30cm增加的幅度最大。分析原因:高溫處理使有機(jī)質(zhì)分解后的鉀素以可溶性灰分存在于土壤中,增加了土壤中速效鉀的含量;另外,高溫使得土壤中的礦物態(tài)的鉀和次生礦物態(tài)的含鉀礦物分解加速,從而增加了土壤中鉀的含量。由圖1可以看出,鉀素3個(gè)層位中增加的幅度最大的10~30cm層位,增幅達(dá)到了5.76%,0~10cm和30~50cm,則增加的幅度較小,分別為0.59%和1.98%,說明土壤中速效鉀的增多,主要與土壤有機(jī)質(zhì)含量有關(guān);其次也有土壤中原生礦物和次生礦物的貢獻(xiàn):因?yàn)?0~20cm層位是由0~10cm翻轉(zhuǎn)下去的,溫度剛開始接觸地面時(shí)溫度最高,對(duì)原生和次生態(tài)的鉀礦物的風(fēng)化影響也最大。速效鉀的增多,固然可以提高土壤中鉀素的肥力水平,但是因?yàn)樗傩р浀目梢苿?dòng)性和土壤中層狀硅酸鹽對(duì)鉀的固結(jié)作用,使土壤中突然大量增加速效鉀,減少了緩效鉀的量,對(duì)鉀素的合理利用有一定影響,需要特別注意。

        2.5 高溫處理對(duì)土壤容重的影響 高溫處理前后土壤結(jié)構(gòu)的影響通過土壤容重變化可以表現(xiàn)出來。由表1和圖1可以看出,高溫處理后的土壤容重3個(gè)層位都呈現(xiàn)增加的情況。主要是高溫處理土壤引起土壤有機(jī)質(zhì)灼燒,使得土壤有機(jī)質(zhì)減少,破壞了土壤原有的結(jié)構(gòu)及各物質(zhì)間的比例關(guān)系,礦質(zhì)物質(zhì)所占比例增大,土壤容重增加;高溫機(jī)的壓實(shí)作用,增加了土壤無效孔隙的量,也使得土壤容重增加。因此,高溫處理土壤后,不但對(duì)某些土壤養(yǎng)分造成了影響,對(duì)土壤結(jié)構(gòu)也帶來了一定的破壞。因此,在對(duì)土壤進(jìn)行高溫處理后應(yīng)及時(shí)的補(bǔ)加有機(jī)肥,不但可以增加土壤中的養(yǎng)分含量,還可以改善和修復(fù)土壤結(jié)構(gòu),使其盡快恢復(fù)原有狀態(tài)。

        2.6 高溫處理對(duì)土壤酸堿度的影響 由表1結(jié)果可以看出,土壤經(jīng)高溫處理后,其pH值都低于處理前。最低的在10~30cm處,降低了0.23個(gè)pH值。土壤pH的降低可能與金屬離子的水解有關(guān):與土壤有機(jī)質(zhì)絡(luò)合的金屬離子,在高溫處理時(shí)由于有機(jī)質(zhì)的灼燒,使得其與有機(jī)質(zhì)分離釋放,進(jìn)入到土壤水溶液中并進(jìn)行水解。金屬離子的水解使得土壤水溶液中的氫離子增多,因此土壤的酸堿度下降,pH變小。

        3 結(jié)語

        綜上所述,土壤經(jīng)高溫處理后對(duì)土其理化性質(zhì)是有一定影響的,雖層位不同影響結(jié)果不同,但總體看來,有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量和酸堿度下降;有效磷、速效鉀的含量和土壤容重增加。因此用高溫處理連作障礙的土壤后要及時(shí)補(bǔ)充有機(jī)肥。可以通過種植綠肥和秸稈還田的方法進(jìn)行補(bǔ)充,這樣既可以增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量,又可以改善土壤結(jié)構(gòu)。但要適當(dāng)?shù)脑鍪┑剩匝a(bǔ)充在高溫處理土壤時(shí)造成的氮素?fù)p失。

        參考文獻(xiàn)

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        [3]曹志強(qiáng),金慧,許永華,等.老參地連續(xù)種參試驗(yàn)報(bào)告[J].中藥材,2004,27(8):554-555.

        [4]古崇、曉笛.規(guī)避設(shè)施蔬菜連作障礙的良策——高溫悶棚及其方法[J].科普天地(資訊版): 2009,1:45-49.

        [5]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2000,56-57.

        (責(zé)編:徐煥斗)

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