趙國(guó)華，潘先庭，沈赟蕓，何圣昊，陳貴

（1.嘉興學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，浙江 嘉興314001；2.嘉興市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境研究室，浙江 嘉興314016）

設(shè)施蔬菜是一種集約化程度高、環(huán)境設(shè)施和技術(shù)以及相應(yīng)操作管理方法配套的綜合生產(chǎn)體系。近年來(lái)，隨著我國(guó)種植業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和調(diào)整，設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展。然而，由于設(shè)施蔬菜特殊的種植環(huán)境，比如幾乎無(wú)雨沖淋，環(huán)境處于相對(duì)封閉的狀態(tài)，溫度、濕度高，化學(xué)肥料和有機(jī)肥施用不平衡等原因，導(dǎo)致隨著種植年限延長(zhǎng)設(shè)施蔬菜土壤環(huán)境惡化，酸化和次生鹽漬化加重，引起蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制，產(chǎn)量和品質(zhì)降低［1］。另外，設(shè)施蔬菜種植過(guò)程中施用大量動(dòng)物性有機(jī)肥，長(zhǎng)期使用易造成土壤重金屬含量超標(biāo)，從而增加蔬菜產(chǎn)品的重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)，危害人類健康。劉榮樂(lè)等［2］對(duì)全國(guó)14個(gè)?。ㄊ校┤硬⒄{(diào)查測(cè)定了184個(gè)有機(jī)肥樣品，其中豬糞中的Zn、Cu、Cd、As，雞糞中的 Cr、Ni，堆肥與廄肥中的Hg、Pb的平均含量均高于其它有機(jī)廢棄物，表明豬糞、雞糞、堆肥與廄肥的受污染程度最重。

嘉興是長(zhǎng)三角地區(qū)的重要蔬菜輸出地，設(shè)施菜地土壤質(zhì)量直接關(guān)系蔬菜品種和人類健康。本研究通過(guò)調(diào)查嘉興地區(qū)某設(shè)施蔬菜基地土壤理化性狀、鹽漬化程度和重金屬含量現(xiàn)狀，以期為設(shè)施菜地優(yōu)化管理和栽培制度提供參考。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 樣品采集方式

以嘉興地區(qū)某設(shè)施蔬菜生產(chǎn)基地為調(diào)查對(duì)象，對(duì)施用不同有機(jī)物料和施用年限的設(shè)施菜地土壤（詳見(jiàn)表1）進(jìn)行樣品采集，方式為S形采集，之后多點(diǎn)土壤進(jìn)行混合。土壤采集深度為土表以下0～20cm耕層土壤。土壤樣品采集后，經(jīng)自然風(fēng)干，磨細(xì)，分別過(guò)20目和100目篩用于土壤理化性狀和重金屬含量測(cè)定分析。

表1 設(shè)施菜地不同有機(jī)物料和施用年限表Table 1 The organic materials and the years of cultivation

1.2 分析方法

土壤pH值：點(diǎn)位法；土壤全氮：采用H2SO4－混合催化劑（CuSO4＋K2SO4＋Se）消解，凱氏定氮法測(cè)定；速效磷含量：采用NaHCO3浸提－鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量：采用NH4OAc浸提—火焰光度法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量：采用K2Cr2O7－H2SO4容量法—外加熱法測(cè)定；電導(dǎo)率：采用梅特勒電導(dǎo)率測(cè)定儀測(cè)定；溶解性有機(jī)物含量［3］，稱取一定重量土壤樣品，土水比1∶10，在室溫下，200r·min－1水平振蕩提取16h后在4℃，12 000r·min－1離心20min，上清液過(guò)0.45μm的濾膜，濾液中的有機(jī)物即為DOM，DOM 濃度采用TOC儀（Liqui TOCⅡ）測(cè)定水溶性有機(jī)碳（DOC）。重金屬測(cè)定：分析天平稱取0.1g左右的土壤樣品消解管中，分別加入4mL HNO3和1mLHF，搖勻，靜置，移入Mar6微波消解儀中（具體條件見(jiàn)表2）后，消解液采用ICP－AES測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2013進(jìn)行處理分析。

表2 微波消解條件Table 2 Microwave digestion conditions

2 結(jié)果與分析

2.1 不同年限有機(jī)物料施用對(duì)設(shè)施菜地土壤養(yǎng)分的影響

土壤的基本理化性質(zhì)見(jiàn)表3。除連續(xù)2年施用菌渣外，其它處理土壤的全氮含量基本無(wú)較大變動(dòng)，說(shuō)明年限不同有機(jī)物料施用對(duì)菜地土壤全氮影響較小。然而，對(duì)速效磷而言，其含量遠(yuǎn)超0.04g·kg－1含量很豐富水平的最低值，說(shuō)明設(shè)施菜地土壤磷存在超累積現(xiàn)象，這無(wú)疑增加了農(nóng)業(yè)面源污源的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。在不同處理當(dāng)中，施用腐熟雞糞的土壤速效磷含量相對(duì)較高，但不同年限處理間無(wú)明顯變化趨勢(shì)。在不同處理當(dāng)中，施用腐熟雞糞的土壤速效鉀含量相對(duì)較低，且不同年限處理間無(wú)明顯趨勢(shì)。

吳玨等［4］人的上海市奉賢區(qū)的設(shè)施菜地研究結(jié)果表明隨著年限增加，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷含量呈上升趨勢(shì)。徐步洲等［5］選取武漢市郊設(shè)施菜地為研究對(duì)象，總磷和速效磷含量隨年限增長(zhǎng)而上升。這與本研究結(jié)果相同。

表3 不同年限有機(jī)物料施用下設(shè)施菜地土壤養(yǎng)分狀況／g·kg－1Table 3 Soil nutrients with the different years and organic material of cultivation／g·kg－1

2.2 不同年限有機(jī)物料施用對(duì)設(shè)施菜地pH和鹽漬化的影響

土壤中有機(jī)質(zhì)能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，減少地面蒸發(fā)，既利于鹽分下淋，又堵鹽分上升。能增強(qiáng)微生物活動(dòng)，產(chǎn)生各種有機(jī)酸，中和土壤堿性，釋放各種養(yǎng)分。此外，有機(jī)質(zhì)本身的吸附力還具有一定的緩沖作用［6］。研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著耕作帶來(lái)的土壤不斷熟化，土壤有機(jī)質(zhì)的不斷升高，土壤的鹽分呈不斷下降趨勢(shì)［7］。由表4可見(jiàn)，各處理設(shè)施菜地土壤有機(jī)質(zhì)含量均達(dá)到很豐富含量（＞4%）水平，說(shuō)明該設(shè)施菜地土壤有機(jī)質(zhì)含量不僅能夠很好地滿足蔬菜生長(zhǎng)需求而且有利于減控土壤鹽漬化的發(fā)生。在各處理當(dāng)中，2年連續(xù)施用菌渣土壤的有機(jī)質(zhì)含量最高，達(dá)7.28%，這與其全氮含量最高相對(duì)應(yīng)。而其它處理有機(jī)質(zhì)含量間則無(wú)特別明顯變化。在施用腐熟雞糞處理當(dāng)中，隨施用年限延長(zhǎng)，有機(jī)質(zhì)含量呈先升高再降低趨勢(shì)。

表4 同年限有機(jī)物料施用下設(shè)施菜地土壤有機(jī)物質(zhì)和鹽漬化特性Table 4 Soil Organic Matter and l salinization with the different years and organic material of cultivation

土壤有機(jī)質(zhì)中的可溶性有機(jī)質(zhì)組分（dissolved organic matter，簡(jiǎn)稱DOM）是土壤有機(jī)質(zhì)的重要組成部分，DOM比固相有機(jī)質(zhì)具有更多的活性點(diǎn)位［8，9］。Na＋、Ca2＋、K＋、Mg2＋四種鹽分離子本身也是DOM的重要無(wú)機(jī)組成部分。土壤中DOM通過(guò)離子交換、吸附、絡(luò)合、螯合［10］。此次調(diào)查結(jié)果表明，連續(xù)2年施用菌渣土壤的DOM含量最高，這與其有機(jī)質(zhì)含量最高相對(duì)應(yīng)。在不同年限連續(xù)施用腐熟雞糞處理中DOM隨施用年限的延長(zhǎng)而呈下降趨勢(shì)。電導(dǎo)率值能夠反映土壤的總鹽分含量［11］。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，不同處理電導(dǎo)率值與對(duì)應(yīng)有機(jī)質(zhì)含量和DOM有一定關(guān)系，說(shuō)明土壤有機(jī)質(zhì)和DOM含量高有利于降低或調(diào)控土壤鹽分含量。

由表4可知，施用不同有機(jī)物料的設(shè)施菜地土壤pH值基本處于蔬菜生長(zhǎng)的正常范圍。從施用腐熟雞糞不同時(shí)間長(zhǎng)度的3個(gè)處理可見(jiàn)，土壤pH并未出現(xiàn)隨種植年限增加呈下降趨勢(shì)的現(xiàn)象。這可能是由于該菜籃子基地長(zhǎng)期施用有機(jī)物料的結(jié)果。

然而，施用腐熟雞糞各處理土壤電導(dǎo)率均高于施用菌渣和豬糞有機(jī)肥，且當(dāng)連續(xù)施用腐熟雞糞由2年增至6年，土壤電導(dǎo)率也明顯降低。然而，當(dāng)施用時(shí)間由6年增至14年時(shí)則不明顯。當(dāng)與土壤電導(dǎo)率和含鹽量之間關(guān)系對(duì)照后，發(fā)現(xiàn)此次調(diào)查的各處理除連續(xù)2年施用腐熟雞糞土壤電導(dǎo)率略高于標(biāo)準(zhǔn)（電導(dǎo)率：0～2，對(duì)應(yīng)鹽分含量：＜1.0g·kg－1，為非鹽漬化土壤）外，其它各處理土壤均未達(dá)到鹽漬化標(biāo)準(zhǔn)（電導(dǎo)率：2～4，對(duì)應(yīng)鹽分含量：1.0～3.0g·kg－1，為鹽漬化土）。說(shuō)明，多施用有機(jī)肥是防控設(shè)施蔬菜土壤鹽漬化的有效方式。

2.3 不同年限有機(jī)物料施用對(duì)設(shè)施菜地土壤重金屬含量的影響

設(shè)施菜地土壤重金屬超標(biāo)在很多研究中均有報(bào)道［12～15］。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)嘉興地區(qū)代表性設(shè)施蔬菜亦存在重金屬超標(biāo)問(wèn)題（見(jiàn)表5）。通過(guò)與表6土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618－1995）中重金屬元素含量對(duì)比，發(fā)現(xiàn)除砷（As）和鎘（Cd）外，其它各重金屬元素均未超標(biāo)。其中，各處理土壤As與對(duì)應(yīng)土壤 As含量標(biāo)準(zhǔn)相比，分別超標(biāo)3.87、2.69、2.88、2.70和3.49倍，土壤 Cd分別超標(biāo)5.53、0.20、9.37、3.87和17.17倍。此結(jié)果說(shuō)明長(zhǎng)年大量施用有機(jī)物料可能增加設(shè)施菜地土壤重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)，而且隨施用年限的增加土壤重金屬含量可能呈增加超勢(shì)。對(duì)比其他人的研究結(jié)果：侯鵬程［15］等研究上海松江“浦南”地區(qū)設(shè)施菜地發(fā)現(xiàn)土壤樣品中Cd超標(biāo)，其它重金屬未超標(biāo)，李樹(shù)輝博士［16］對(duì)山東壽光、河南商丘、吉林四平及甘肅武威設(shè)施菜地重金屬進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)Cd超標(biāo)問(wèn)題最為突出，土壤重金屬含量隨著年限的延長(zhǎng)呈現(xiàn)不同程度的累積趨勢(shì)。從我國(guó)其他區(qū)域不同省份的設(shè)施栽培土壤的情況看，各地的設(shè)施土壤重金屬均呈現(xiàn)累積趨勢(shì)，這與本研究所得結(jié)論和規(guī)律是基本吻合的，并且在該區(qū)的土壤中還發(fā)現(xiàn)重金屬As超標(biāo)。

表5 不同年限有機(jī)物料施用下設(shè)施菜地土壤重金屬含量／mg·kg－1Table 5 Soil heavy metals contents with the different years and oganic material of cultivation／mg·kg－1

表6 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618－1995）—重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)／mg·kg－1Table 6 Environmental quality standard for soil－h(huán)eavy metal standard content／mg·kg－1

這可能主要是由于施用有機(jī)物料中含有一定量的重金屬所致［2，17］。另一方面也與設(shè)施菜地土壤常處于封閉狀態(tài)下，溫濕度高，水分蒸發(fā)量大，缺少雨水淋洗，土地利用頻度高緊密相關(guān)［18］。鑒于此種情況，設(shè)施菜地有機(jī)肥施用應(yīng)注意1.多施用質(zhì)量有保證的商品有機(jī)肥；2.多施用綠肥；3.改變蔬菜種植模式，由以前種植葉菜類為主改為果菜類為主。4.延長(zhǎng)揭棚時(shí)間，加大淋洗量，使過(guò)量重金屬移至耕層土壤以下；5.應(yīng)加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)生蔬菜的監(jiān)測(cè)力度。做好以上幾點(diǎn)，將在很大程度上降低超量重金屬通過(guò)蔬菜進(jìn)入食物鏈的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

長(zhǎng)期施用有機(jī)物料對(duì)改善設(shè)施菜地土壤酸堿度和防控土壤鹽漬化有益。然而，長(zhǎng)期施用重金屬含量高的有機(jī)物料增加了設(shè)施菜地土壤重金屬含量超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，特別是砷（As）和鎘（Cd）。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)施菜地有機(jī)物料施用和種植模式的管理，減少因土壤重金屬超標(biāo)而造成的健康風(fēng)險(xiǎn)。

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