楊紅，徐唱唱，曹麗花，石玉龍，賽曼，劉合滿

（西藏大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院西藏高原氣候變化與土壤圈物質(zhì)循環(huán)研究中心，西藏 林芝 860000）

米林縣不同種植年限蔬菜大棚土壤pH和無機氮變化特征研究

楊紅，徐唱唱，曹麗花，石玉龍，賽曼，劉合滿*

（西藏大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院西藏高原氣候變化與土壤圈物質(zhì)循環(huán)研究中心，西藏 林芝 860000）

為闡明露地與不同種植年限大棚土壤pH值及無機氮含量變化特征，給保護性耕作土壤的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)，以米林縣不同種植年限蔬菜大棚（1 a、4 a和6 a）和相鄰露地為研究對象，研究了露地和不同種植年限蔬菜大棚（0～20 cm表層）和（0～70 cm剖面）土壤無機氮濃度及pH值分布特征。結(jié)果表明：土壤硝態(tài)氮濃度表現(xiàn)為，1 a大棚＞4 a大棚＞6 a大棚＞露地；銨態(tài)氮濃度表現(xiàn)為，6 a大棚＞4 a大棚＞露地＞1 a大棚；pH值分布為，1 a大棚＞露地＞4 a大棚＞6 a大棚。隨著剖面土壤層次的加深，大棚土壤硝態(tài)氮及礦化氮濃度呈降低趨勢，露地土壤硝態(tài)氮濃度呈先增加后降低的趨勢，露地土壤銨態(tài)氮及礦化氮濃度呈先降低后增加的趨勢；與露地相比，大棚土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮濃度及pH值具有更大的垂直空間變異性。土壤pH值隨土壤深度的增加，露地表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢，而蔬菜大棚呈先降低后增大的趨勢。大棚土壤pH值與硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量之間存在負(fù)相關(guān)，露地土壤pH值與硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量之間存在正相關(guān)關(guān)系。在林芝區(qū)域大棚生產(chǎn)過程中，表層土壤酸化現(xiàn)象加重，且增加了土壤無機氮的積累，故在生產(chǎn)管理中宜適當(dāng)減少氮肥的供應(yīng)。

土壤pH值；硝態(tài)氮；銨態(tài)氮；露地；大棚

大棚作為蔬菜種植的重要設(shè)施，具有常年高溫、高濕、無降水淋洗及高施肥、高產(chǎn)出、超強度利用等特點[1-2]，導(dǎo)致了土壤殘留無機氮增加和土壤酸化[3]等問題，并加重植物病害，嚴(yán)重阻礙和制約了土地及大棚設(shè)施的可持續(xù)利用，故大棚土壤主要性質(zhì)的分布與變化特征成為廣大學(xué)者關(guān)注的一個焦點。

氮是植物生長發(fā)育所必需的大量元素，但不合理的施用使其成為農(nóng)業(yè)面源污染的一個重要來源。目前大棚氮肥施用水平極高[4]，使氮素的利用率較低，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟和資源浪費，同時導(dǎo)致土壤酸化[5-6]和地下水污染[7]等環(huán)境問題。郭文龍等[8]對不同種植年限蔬菜大棚土壤性質(zhì)演變及施肥狀況做了相關(guān)研究，結(jié)果表明：土壤酸化程度隨著種植年限的延長而加重，且土壤pH值的下降主要在表層[9]。一般認(rèn)為，土壤的酸化主要與過量施用氮肥有關(guān)[10]，南鎮(zhèn)武等[11]研究表明施用有機肥和化肥均可導(dǎo)致硝態(tài)氮和銨態(tài)氮在土壤中積累，且使土壤酸化，從而引起土壤質(zhì)量退化。

西藏氣候具有年均溫低、晝夜溫差大、年溫差小和干、濕季分明等特點[12]，不適宜露地蔬菜栽培，故大棚成了當(dāng)?shù)厥卟松a(chǎn)的主要方式。但西藏土壤發(fā)育不成熟，對水、肥的保蓄性能極差，在這種土壤條件下大棚的生產(chǎn)管理對土壤無機氮及土壤pH值的影響效應(yīng)更值得關(guān)注。科學(xué)闡明不同利用年限大棚土壤pH值及無機氮的分布特征，有助于對地方土壤的合理利用與管理。本研究以西藏林芝地區(qū)米林縣不同種植年限蔬菜大棚為研究對象，研究不同種植年限蔬菜大棚土壤無機態(tài)氮濃度及土壤pH值分布特征，旨在闡明蔬菜大棚對土壤無機氮及土壤pH值的影響，為當(dāng)?shù)厥卟舜笈锏目沙掷m(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

供試土樣采于林芝地區(qū)米林縣蔬菜大棚以及相鄰露地，位于西藏自治區(qū)東南部，林芝地區(qū)西南部，雅魯藏布江中下游，念青唐古拉山脈與喜馬拉雅山脈之間（94.19°～94.24°E，29.19°～29.23°N），平均海拔2973 m，全年日照充足，年均溫8.2℃，為高原溫帶半濕潤性季風(fēng)氣候，常年分為明顯的干季和雨季（雨季一般為5—9月，干季一般為10—4月）。降水主要來源于沿雅魯藏布江河谷深入內(nèi)陸的印度洋暖濕氣流，年均降水量640～650 mm。河谷內(nèi)發(fā)育著溫帶及亞熱帶濕潤型山地土壤如黃棕壤、棕壤、暗棕壤、灰化土等，土壤質(zhì)地偏砂性[13]，種植模式為一年一熟制。

1.2 土壤樣品的采集與測定

2015年9月23日，選擇米林縣不同種植年限蔬菜大棚及相鄰露地農(nóng)田，露地作物以青稞和小麥為主，蔬菜大棚是由露地改建而成，改建前主要作物為青稞和小麥，改建后蔬菜大棚主要種植青椒、西紅柿和茄子。大棚初建時主要施用有機肥，之后以化肥為主，主要以尿素、過磷酸鈣及氯化鉀作底肥施用。分別選擇1 a、4 a和6 a的蔬菜大棚及其相鄰露地為樣地，每個樣地設(shè)置3個樣點，作為3個重復(fù)，并采集表層0～5 cm、5～10 cm和10～20 cm三個層次的土壤樣品。為闡明不同土地利用條件下對土壤pH值及無機氮影響的層次效應(yīng)，在每個樣地各采集1個剖面土壤（0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～50 cm、50～60 cm和60～70 cm），共采集土壤樣品68個，裝入自封袋帶回實驗室。去除可見的石塊、植物殘體等非土壤部分后，一部分土壤儲存在4℃冰箱供測定土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮（儲存時間不超過24 h），另一部分室內(nèi)自然風(fēng)干，磨碎。土壤pH值采用5∶1水土比，pH計測定，即準(zhǔn)確稱取過1 mm篩的風(fēng)干土壤樣品5.0 g，加入去CO2水25 mL，攪拌1 min，靜置30 min，用pH計（Model IQ150）測土壤pH值。硝態(tài)氮和銨態(tài)氮采用2 mol·L-1KCl溶液按照5∶1液土比，振蕩30 min后過濾[14]，用連續(xù)流動分析儀（A3HR型，德國Seal公司）測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理，無機氮含量及pH值方差分析、回歸分析采用SPSS 17.0，采用Origin9.0進行做圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植年限蔬菜大棚與露地土壤pH變化

2.1.1 表層土壤pH值

由表1可知，露地與1 a蔬菜大棚土壤pH值在6.5～7.5之間，為中性土壤。隨著大棚利用年限的增加，表層土壤pH值呈降低趨勢，即表現(xiàn)為表層土壤的酸化。其中4 a與6 a蔬菜大棚pH值小于5.0，為強酸性土壤[15]；1 a土壤pH較露地高，可能主要與大棚初建時，大量施用有機肥有關(guān)。肖輝等[16]研究表明，施用天然有機肥可以明顯提高土壤pH，減緩?fù)寥浪峄俾?。?～5 cm層次，6 a大棚pH值較1 a降低了31.58%，較露地降低了25.32%；在5～10 cm層次，6 a較1 a降低了33.99%，較露地降低了28.58%；在10～20 cm層次，6 a較1 a降低了30.63%，較露地降低了29.98%。露地及不同利用年限大棚在0～5 cm，5～10 cm和10～20 cm三個層次土壤pH值之間的差異均未達(dá)顯著水平。在不同利用年限上，1 a大棚與露地之間的各土壤層次差異均未達(dá)顯著水平（P＞0.05），4 a大棚與露地在0～5 cm和5～10 cm差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01），6 a大棚與露地在10～20 cm差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01）。

表1 表層（0～20 cm）土壤pH分布特征Table 1 Distribution characteristics of soil pH in surface soil

2.1.2 剖面層次土壤pH值

由圖1A可知，隨著土壤層次的加深，土壤pH值呈先減小后增大的趨勢。1 a和4 a蔬菜大棚土壤pH值在0～20 cm范圍內(nèi)均呈減小的趨勢，在20～70 cm范圍內(nèi)土壤pH值均隨土壤層次的加深呈增加的趨勢；露地土壤pH值在0～10 cm范圍內(nèi)呈減小的趨勢，在10～70 cm范圍內(nèi)呈增加的趨勢。隨蔬菜大棚種植年限的延長，pH值呈減小的趨勢，即1 a＞4 a。隨土壤層次的加深，蔬菜大棚pH值的變化程度較露地明顯，1 a、4 a蔬菜大棚變異系數(shù)分別為7.60%、3.74%，露地變異系數(shù)分別為2.16%和3.56%。

2.2 不同種植年限蔬菜大棚與露地土壤硝態(tài)氮變化

2.2.1 表層土壤硝態(tài)氮

由表2可知，在蔬菜大棚表層土壤中，硝態(tài)氮濃度表現(xiàn)為0～5 cm＞5～10 cm＞10～20 cm，表明蔬菜大棚土壤硝態(tài)氮存在表聚現(xiàn)象，大棚的施肥方式、施肥深度及較高的施肥量是造成表層土壤硝態(tài)氮含量較高的原因。隨著大棚種植年限的延長，土壤硝態(tài)氮濃度逐漸降低，即1 a＞4 a＞6 a，即蔬菜大棚土壤的供氮能力隨著種植年限的延長而降低。而露地硝態(tài)氮濃度表現(xiàn)為0～5 cm＜5～10 cm＜10～20 cm，降水淋溶作用及較深的耕層是導(dǎo)致露地10～20 cm的硝態(tài)氮濃度高于0～5 cm的主要原因之一。1 a大棚硝態(tài)氮濃度范圍為16.80±8.71～18.61±9.38 mg·kg－1（±SD），變異系數(shù)為8.18%，4 a大棚為5.45±0.95～9.39±4.46 mg·kg－1，變異系數(shù)為26.60%，6 a大棚為5.76±4.96～7.95±6.82 mg· kg－1，變異系數(shù)為17.31%。1 a大棚土壤硝態(tài)氮濃度較其他樣地土壤濃度高，與大棚初建時大量施肥及土壤外部環(huán)境的較大擾動有關(guān)。在0～20 cm層次，6 a大棚土壤硝態(tài)氮濃度較1 a大棚降低了60.91%，較4 a降低了10.21%，4 a大棚土壤NO－3－N濃度較1 a大棚降低了56.46%。1 a大棚與露地在各土壤層次之間差異均達(dá)顯著性水平（P＜0.05），且在0～5 cm之間差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01），說明硝態(tài)氮濃度的降低主要集中在大棚初建時期，可能與初建時期大量施肥、灌溉、過度生產(chǎn)以及硝態(tài)氮易溶于水有關(guān)。

表2 表層（0～20 cm）土壤硝態(tài)氮分布特征Table 2 Distribution characteristics of soil NN in surface soil

2.2.2 剖面土壤硝態(tài)氮

由圖1B可知，隨土壤層次加深，蔬菜大棚土壤硝態(tài)氮濃度逐漸降低，露地呈先增加后降低的趨勢。表現(xiàn)為蔬菜大棚硝態(tài)氮濃度在0～20 cm范圍內(nèi)呈逐漸降低趨勢，且空間變異性較大，變異系數(shù)為29.30%；露地1和露地2的硝態(tài)氮濃度在0～20 cm范圍內(nèi)逐漸升高，在20 cm處達(dá)到最大值，分別為8.60 mg·kg－1和6.27 mg·kg－1。在20～70 cm范圍內(nèi)隨著土壤層次逐漸加深，露地與蔬菜大棚硝態(tài)氮濃度總體均呈降低的趨勢，但在土壤深度為60～70 cm處仍然有較高的硝態(tài)氮濃度。

露地和蔬菜大棚60～70 cm深度土壤硝態(tài)氮濃度分別是0～20 cm的50.20%和18.99%。在0～30 cm范圍內(nèi)土壤硝態(tài)氮濃度均高于30～70 cm范圍，在0～30 cm范圍內(nèi)露地1、露地2、大棚1 a和4 a的－N濃度分別為7.76±1.37、5.00±1.49、23.40±3.94、9.79± 4.32 mg·kg－1，較30～70 cm高出了12.73%、30.66%、56.49%和63.22%。這說明硝態(tài)氮在土壤中存在表聚現(xiàn)象，且蔬菜大棚較露地明顯。隨種植年限的延長，蔬菜大棚硝態(tài)氮濃度呈降低的趨勢，即1 a＞4 a，大棚高溫高濕的環(huán)境容易使硝態(tài)氮分解，從而降低土壤中的硝態(tài)氮濃度。

2.3 不同種植年限蔬菜大棚與露地土壤銨態(tài)氮變化

2.3.1 表層土壤銨態(tài)氮

由表3可知，1 a、4 a、6 a和露地土壤銨態(tài)氮濃度表現(xiàn)為，隨著表層土壤層次的加深，土壤銨態(tài)氮濃度呈逐漸降低的趨勢，即10～20 cm＜5～10 cm＜0～5 cm。1 a、4 a、6 a和露地的10～20 cm層次較0～5 cm層次分別降低了2.26%、4.60%、18.21%和8.54%。土壤銨態(tài)氮濃度在0～5 cm，5～10 cm和10～20 cm各層次之間差異均未達(dá)顯著水平（P＞0.05），而對于不同種植年限大棚土壤來說，僅有1 a和4 a的大棚在10～20 cm差異達(dá)顯著性水平（P＜0.05）。

圖1 土壤剖面pH值和硝態(tài)氮分布特征Figure 1 Distribution characteristics of soil pH and NN contents with soil depth

表3 表層（0～20 cm）土壤銨態(tài)氮Table 3 Distribution characteristics of soil AN contents in surface soil

2.3.2 剖面層次土壤銨態(tài)氮濃度分析

由圖2A可知，在供試土壤中，1 a蔬菜大棚土壤銨態(tài)氮濃度范圍為43.81～50.70 mg·kg－1，平均值為42.18 mg·kg－1，變異系數(shù)為5.51%；4 a蔬菜大棚土壤銨態(tài)氮濃度范圍為49.17～59.62 mg·kg－1，平均值為47.42 mg·kg－1，變異系數(shù)為7.42%；露地1、露地2土壤銨態(tài)氮濃度范圍分別為44.94～50.82、48.46～53.77 mg·kg－1，平均值分別為42.71、45.56 mg·kg－1，變異系數(shù)分別為4.90%、3.50%。由此可知，露地與蔬菜大棚土壤銨態(tài)氮濃度變化范圍都較小，即具有較小的垂直空間變異性。但蔬菜大棚的變異系數(shù)大于露地的變異系數(shù)，則主要是因為露地是一個開放的生態(tài)系統(tǒng)，其淋溶作用遠(yuǎn)強于大棚，另外由于大棚高溫環(huán)境，其蒸發(fā)量較大，NH+4離子隨水分向上遷移，導(dǎo)致大棚的垂直變異性較露地大。

隨著土壤層次加深銨態(tài)氮濃度呈先降低后增加的趨勢。露地1、露地2在40 cm處達(dá)到最小值，分別為41.130、48.581 mg·kg－1，蔬菜大棚在20 cm處達(dá)到最小值，1 a、4 a分別為44.526、49.169 mg·kg－1。銨態(tài)氮容易在硝化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，由于蔬菜大棚特殊的環(huán)境條件，使得硝化作用、植物吸收利用及水分蒸發(fā)量均大于露地，另外露地是一個開放的生態(tài)系統(tǒng)，淋溶作用較強，因此，露地最小值出現(xiàn)在40 cm處而大棚最小值出現(xiàn)在20 cm。

2.4 土壤礦化氮

由圖2B可知，土壤礦化氮[17]濃度隨大棚種植年限的延長呈降低的趨勢，即1 a＞4 a。1 a與4 a礦化氮濃度范圍分別為51.02～77.63 mg·kg－1和51.30～64.11 mg·kg－1，其土壤礦化氮濃度垂直空間變異性相對較大，變異系數(shù)分別為15.83%和7.78%。4 a較1 a大棚的垂直空間變異性小。露地1和露地2土壤礦化氮濃度范圍分別為52.21～56.74、51.78～56.84 mg·kg－1，變異系數(shù)分別為3.01%、3.81%，其土壤礦化氮濃度垂直空間變異性明顯小于蔬菜大棚。

隨著土壤層次的加深，蔬菜大棚礦化氮濃度總體呈逐漸降低的趨勢，露地呈先增加后降低的趨勢。其中1 a與4 a蔬菜大棚土壤礦化氮濃度在0～40 cm范圍內(nèi)表現(xiàn)為1 a＞4 a，在這個范圍內(nèi)，1 a、4 a大棚土壤礦化氮濃度平均值分別為69.62、60.30 mg·kg－1，1 a較4 a高出15.45%。這可能與大棚初建時期為了快速增加土壤肥力、追求蔬菜高產(chǎn)，對土壤的肥料投入量極大，導(dǎo)致供過于求，使肥料在土壤中積累。在40～70 cm范圍內(nèi)表現(xiàn)為4 a＞1 a，1 a、4 a大棚土壤礦化氮濃度平均值分別為51.77、55.66 mg·kg－1，4 a較1 a高出了7.49%，說明礦化氮存在淋溶遷移現(xiàn)象。露地礦化氮濃度在0～10 cm范圍呈增加的趨勢，在10～70 cm范圍呈降低的趨勢。

2.5 無機氮與土壤pH值相關(guān)性分析

圖2 土壤剖面銨態(tài)氮和礦化氮濃度分布特征Figure 2 Distribution characteristics of soil AN and Nmin contents with soil depth

經(jīng)各擬合方程比較，多項式方程的擬合程度最高，由pH值與硝態(tài)氮及銨態(tài)氮濃度之間的回歸方程可以看出（表4），大棚土壤pH與硝態(tài)氮及銨態(tài)氮濃度之間均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性未達(dá)顯著水平（P＞0.05），擬合方程的相關(guān)系數(shù)分別為0.76和0.15；露地硝態(tài)氮及銨態(tài)氮濃度與土壤pH值之間的回歸方程顯示，土壤硝態(tài)氮及銨態(tài)氮濃度與pH值之間存在正相關(guān)關(guān)系，且銨態(tài)氮濃度與pH值之間相關(guān)性達(dá)極顯著水平（R=0.845 6，P＜0.01）。

表4 土壤無機氮與pH值回歸分析Table 4 Regression analysis of soil Nmin and pH

3 討論

3.1 不同種植年限土壤pH值分布特征

pH值是土壤最重要的屬性之一，對土壤氮、磷等物質(zhì)循環(huán)和植物正常生產(chǎn)發(fā)育產(chǎn)生重要影響。本研究中，大棚生產(chǎn)導(dǎo)致表層土壤pH值明顯下降，即大棚表層土壤表現(xiàn)出酸化現(xiàn)象。這與其他研究者的結(jié)果一致[18]。且這種影響主要表現(xiàn)在表層0～10 cm，可能是由于化肥主要集中施用于表層所致。李曉東等[19]研究結(jié)果表明，土壤pH值隨土壤深度的增加而增加。楊恒山等[20]研究表明，在0～40 cm土層內(nèi)，pH值隨土壤深度的增加而增加。本研究結(jié)果同樣表明，隨著土壤層次加深，土壤pH呈先降低后增加的趨勢，且大棚在20 cm處pH值達(dá)最小值，露地在10 cm處達(dá)最小值。這可能與耕層深淺、植物根系分泌及殘體分解釋放有機酸有關(guān)。

隨大棚種植年限的延長，土壤酸化程度有增強的趨勢，可能與超標(biāo)施肥、礦質(zhì)元素比例失衡、土壤有機質(zhì)偏低以及土壤中無機氮含量隨種植年限的延長逐漸升高密切相關(guān)。Malhi等[21]研究結(jié)果表明，土壤酸化程度加強與硝態(tài)氮的累積有著顯著的相關(guān)性，并且認(rèn)為土壤酸化程度隨硝態(tài)氮的升高而加強。伊田等、曾希柏等[22－23]研究表明，隨種植年限的增加，設(shè)施栽培土壤pH呈下降趨勢。

由于大棚長期大量施肥，使得在同一采樣區(qū)域，蔬菜大棚pH值顯著低于露地。熊漢琴等[24]研究結(jié)果同樣表明，大棚土壤pH值小于露地，設(shè)施菜地土壤礦化與硝化作用比露天有機菜地土壤強烈，使硝態(tài)氮在大棚土壤中的累積大于露地[25]，從而導(dǎo)致大棚土壤酸化程度大于露地。陳碧華等[26-27]研究結(jié)果顯示，蔬菜大棚土壤中Cl-、NO-2、NO-3、SO2-4是造成土壤酸化的重要因子。本研究區(qū)主要以尿素、過磷酸鈣及氯化鉀作為底肥施用，其化學(xué)成分主要是Ca2+、SO2-4、PO3-4、NH+4、Cl-和K+等，而NH+4又可以在硝化細(xì)菌的作用下被硝化成NO-3，可見施用含陰離子的化肥是導(dǎo)致該樣區(qū)土壤酸化的主要原因。因此，在蔬菜大棚種植過程中，將有機肥與無機肥混合使用可能會減緩?fù)寥赖乃峄俣萚28]。

3.2 土壤氮素分布特征及效應(yīng)

本研究中，米林縣蔬菜大棚經(jīng)過長期的連續(xù)生產(chǎn)和大量施肥，其與露地相比，土壤硝態(tài)氮濃度較高，且有明顯的表聚現(xiàn)象。這主要由于大棚硝化作用較農(nóng)田明顯和大棚采用漫灌的灌溉方式及土壤淋溶作用較露地弱，限制了大棚土壤硝態(tài)氮的縱向遷移；其次，大棚土壤水分蒸發(fā)強烈，使土壤表層的水分氣化，帶動地下水和表層水分不斷上升，從而使得溶于水中的NO-3被帶到土壤表層而聚積；另外，大棚較高的肥料投入，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了作物的需求量，導(dǎo)致硝態(tài)氮在土壤根系層累積。劉慶芳等[29]研究結(jié)果同樣顯示，各棚齡土壤硝態(tài)氮均表現(xiàn)出明顯的表聚現(xiàn)象。

隨著土壤層次加深，露地及蔬菜大棚硝態(tài)氮、銨態(tài)氮及礦化氮濃度均呈降低的趨勢，且硝態(tài)氮和礦化氮濃度變化范圍明顯縮小，表明硝態(tài)氮和礦化氮的向下遷移能力較弱。朱紅霞等[30]研究結(jié)果表明，隨著土壤層次的加深，硝態(tài)氮、銨態(tài)氮濃度呈降低的趨勢。鄭潔等[31]對洱海流域露地土壤氮素礦化的相關(guān)研究亦得出同樣的結(jié)論。

隨著大棚種植年限的延長，土壤硝態(tài)氮和礦化氮濃度均呈降低的趨勢，土壤銨態(tài)氮濃度呈增加的趨勢。李若楠等[32]、王亞男等[33]、魏迎春等[34]研究結(jié)果顯示，隨大棚種植年限的延長，土壤硝態(tài)氮濃度呈增加的趨勢，但本研究結(jié)果與此相反。田霄鴻等[35]研究表明：大多數(shù)蔬菜對氮素的吸收表現(xiàn)為喜硝性，則可能是本研究中土壤硝態(tài)氮濃度較銨態(tài)氮濃度低的原因之一；另外，還可能與大棚連續(xù)生產(chǎn)、耕作方式、作物種類、大量施用有機肥、尿素及植物殘體礦化分解相關(guān)；同時該研究區(qū)土壤微生物的種類、數(shù)量及活性也會影響土壤氮素的動態(tài)及比例。另一方面，設(shè)施大棚內(nèi)CO2濃度相對較高，O2濃度相對較低，一般地，低pH值、缺氧環(huán)境條件不利于銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，使銨態(tài)氮積累增加，硝態(tài)氮含量較低；銨態(tài)氮是還原態(tài)，易被土壤膠體吸附和固定，而硝態(tài)氮是氧化態(tài)，且水溶性高，易到達(dá)根系表面而被吸收。因此，導(dǎo)致大棚土壤銨態(tài)氮較硝態(tài)氮含量高。

4 結(jié)論

（1）蔬菜大棚土壤酸化程度明顯高于露地，且隨著大棚利用年限的增加，土壤酸化現(xiàn)象呈加重趨勢。

（2）大棚的利用導(dǎo)致土壤酸化加重，這種影響主要表現(xiàn)在表層0～20 cm。

（3）與露地相比，蔬菜大棚土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量存在明顯的“表聚現(xiàn)象”。

（4）隨蔬菜大棚種植年限的延長，土壤pH、硝態(tài)氮和礦化氮均呈降低的趨勢，銨態(tài)氮呈增加的趨勢。

[1]俞映倞,薛利紅,楊林章,等.生物炭添加對酸化土壤中小白菜氮素利用的影響[J].土壤學(xué)報,2015,52（4）：759-767.

YU Ying-liang,XUE Li-hong,YANG Lin-zhang,et al.Effct of biochar application on pakchoi（Brassica chinensis L.）utilizing nitrogen in acid soil[J].Acta Pedologica Sinica,2015,52（4）：759-767.

[2]沈靈鳳,白玲玉,曾希柏,等.施肥對設(shè)施菜地土壤硝態(tài)氮累積及pH的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2012,31（7）：1350-1356.

SHEN Ling-feng,BAI Ling-yu,ZENG Xi-bai,et al.Effects of fertilization on NO-3-N accumulation in greenhouse soils[J].Journal of Agro-Environment Science,2012,31（7）：1350-1356.

[3]佟德利,徐仁扣.三種氮肥對紅壤硝化作用及酸化過程影響的研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2012,18（4）：853-859.

TONG De-li,XU Ren-kou.Effects of urea,（NH4）2SO4and NH4HCO3on nitrification and acidification of a red soil[J].Plant Nutrition and Fertilizer Science,2012,18（4）：853-859.

[4]許安民,張英利,李紫燕,等.西安地區(qū)日光溫室土壤養(yǎng)分與鹽分累積狀況研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2007,6（25）：193-196.

XU An-min,ZHANG Ying-li,LI Zi-yan,et al.Nutrient accumulation in the soils under sunlight greenhouses of Xi′an area[J].Agricultural Research in the Arid Areas,2007,6（25）：193-196.

[5]曾路生,高巖,李俊良,等.壽光大棚菜地酸化與土壤養(yǎng)分關(guān)系研究[J].水土保持學(xué)報,2010,24（4）：157-161.

ZENG Lu-sheng,GAO Yan,LI Jun-liang,et al.Changes of acidification and nutrient accumulation in greenhouse vegetable soils in Shouguang[J].Journal of Soil and Water Conservation,2010,24（4）：157-161.

[6]陳春瑜,和樹莊,胡斌,等.土地利用方式對滇池流域土壤養(yǎng)分時空分布的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2013,23（10）：77-84.

CHEN Chun-yu,HE Shu-zhuang,HU Bin,et al.Effects of land use type on spatiotemporal distribution of soil nutrients in Dianchi water－shed,Yunnan Province of Southwest China[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2013,23（10）：77-84.

[7]寇長林,巨曉棠,張福鎖.三種集約化種植體系氮素平衡及其對地下水硝酸鹽含量的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2005,16（4）：660-667.

KOU Chang-lin,JU Xiao-tang,ZHANG Fu-suo.Nitrogen balance and its effects on nitrate-N concentration of groundwater in three intensive cropping systems of North China[J].Chinese Journal of Applied Ecology, 2005,16（4）：660-667.

[8]郭文龍,黨菊香,呂家瓏,等.不同年限蔬菜大棚土壤性質(zhì)演變與施肥問題的研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2005,23（1）：85-89.

GUO Wen-long,DANG Ju-xiang,Lü Jia-long,et al.Soil properties and fertilization in vegetable greenhouse at different ages[J].Agricultural Research in the Arid Areas,2005,23（1）：85-89.

[9]范慶鋒,張玉龍,楊春璐,等.灌溉方法對蔬菜大棚土壤鹽漬化及酸化的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41（12）：115-118.

FAN Qing-feng,ZHANG Yu-long,YANG Chun-lu.Effects of different irrigation patterns on soil salinity and acidification in vegetable greenhouse[J].Guizhou Agricultural Science,2013,41（12）：115-118.

[10]Guo J H,Liu X J,Zhang Y,et al.Significant acidification in major Chinese croplands[J].Science,2010,32（7）：1008-1009.

[11]南鎮(zhèn)武,劉樹堂,袁銘章,等.長期定位施肥土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮積累特征及其與玉米產(chǎn)量的關(guān)系[J].華北農(nóng)學(xué)報,2016,31（2）：176-181.

NAN Zhen-wu,LIU Shu-tang,YUAN Ming-zhang,et al.Characteristics of nitrate nitrogen and ammonium nitrogen accumulation in soil and its relationship with maize yield on long-term located fertilization [J].Acta Agricultural Boreali-sinica,2016,31（2）：176-181.

[12]格桑曲珍,普布次仁,胡希遠(yuǎn).西藏氣候變化及其對作物產(chǎn)量潛力的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2015,33（2）：266-271.

GE Sang-qu-zhen,PU Bu-ci-ren,HU Xi-yuan.Effect of climate change on yield potential of crops in Tibet[J].Agricultural Research in the Arid Areas,2015,2（33）：266-271.

[13]孫曦,劉合滿,周通,等.林芝河谷地區(qū)典型農(nóng)田土壤主要性質(zhì)及重金屬狀況初探[J].土壤,2016,48（1）1-8.

SUN Xi,LIU He-man,ZHOU Tong,et al.Preliminary study on soil fertility and heavy metal concentrations of croplands in Nyingchi valley of Tibet[J].Soils,2016,48（1）：1-8.

[14]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2013：49-56.

BAO Shi-dan.Soil agro-chemistrical analysis[M].3rd Edition.Beijing：China Agriculture Press,2013：49-56.

[15]尚玉昌.普通生態(tài)學(xué)[M].3版.北京：北京大學(xué)出版社,2010,8：59-66.

SHANG Yu-chang.General ecology[M].3rd Edition.Beijing：Peking University Press,2010,8：59-66.

[16]肖輝,潘潔,程文娟,等.不同有機肥對設(shè)施土壤全鹽累積與pH值變化的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2014,30（2）：248-252.

XIAO Hui,PAN Jie,CHENG Wen-juan,et al.Effect of organic fertilizer on soil salt accumulation and pH changes in greenhouse[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2014,30（2）：248-252.

[17]趙滿興,Kalbitz Karsten,周建斌.黃土區(qū)幾種土壤培養(yǎng)過程中可溶性有機氮的變化及其與土壤礦化氮的關(guān)系[J].水土保持學(xué)報, 2008,4（22）：122-127.

ZHAO Man-xing,Kalbitz Karsten,ZHOU Jian-bin.Dynamics of soluble organic nitrogen and its relation to mineralization of soil organic nitrogen during incubation of several soils in loess region[J].Journal of Soil and Water Conservation,2008,4（22）：122-127.

[18]劉翠花,張澈.西藏高原設(shè)施蔬菜土壤特性調(diào)查研究[J].土壤通報,2006,37（4）：827-829.

LIU Cui-hua,ZHANG Che.Characteristics of protected vegetable soil in Tebit[J].Chinese Journal of Soil Science,2006,37（4）：827-829.

[19]李曉東,魏龍,張永超,等.土地利用方式對隴中黃土高原土壤理化性狀的影響[J].草業(yè)學(xué)報,2009,18（4）：103-110.

LI Xiao-dong,WEI Long,ZHANG Yong-chao.Effects of land use regimes on soil physical and chemical properties in the Longzhong part of Loess plateau[J].Acta Prataculturae Sinica,2009,18（4）：103-110.

[20]楊恒山,張慶國,邰繼承,等.種植年限對紫花苜蓿地土壤pH值和磷酸酶活性的影響[J].中國草地學(xué)報,2009,31（1）：32-44.

YANG Heng-shan,ZHANG Qing-guo,TAI Ji-cheng,et al.Effects of growth years on soil pH and phosphatase activities in alfalfa fields[J]. Chinese Journal of Grassland,2009,31（1）：32-44.

[21]Malhi S J,Nyborg M,Harapiak J T.Effects of long term N fertilizer-induced acidification and liming on micronutrients in soil and in bromegrass hay[J].Soil and Tillage Research,1998,48（1/2）：91-100.

[22]伊田,梁東麗,王松山,等.不同種植年限對設(shè)施栽培土壤養(yǎng)分累積及其環(huán)境的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）, 2010,38（7）：111-117.

YI Tian,LIANG Dong-li,WANG Song-shan,et al.Effect of different cultivation years on nutrients accumulation and environmental impacts of facilities cultivation soil[J].Journal of Northwest A＆F University（Nat Sci Ed）,2010,38（7）：111-117.

[23]曾希柏,白玲玉,蘇世鳴,等.山東壽光不同種植年限設(shè)施土壤的酸化與鹽漬化[J].生態(tài)學(xué)報,2010,30（7）：1853-1859.

ZENG Xi-bai,BAI Ling-yu,SU Shi-ming,et al.Cidification and salinization in greenhouse soil of different cultivating years from Shouguang City,Shandong[J].Acta Ecologica Sinica,2010,30（7）：1853-1859.

[24]熊漢琴,王朝輝,宰松梅.種植年限對蔬菜大棚土壤肥力的影響[J].水土保持研究,2007,14（3）：137-139.

XIONG Han-qin,WANG Zhao-hui,ZAI Song-mei.Influence of cropping duration on soil fertility in vegetable greenhouse[J].Research of Soil and Water Conservation,2007,14（3）：137-139.

[25]過燕琴,高志亮,張令,等.設(shè)施和露天栽培下有機菜地土壤氮素礦化和硝化作用的比較研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2010,29（12）：2436-2442.

GUO Yan-qin,GAO Zhi-liang,ZHANG Ling,et al.Nitrogen mineralization and nitrification in organic vegetable soils under greenhouse and open-air cultivation systems[J].Journal of Agro-Environment Science,2010,29（12）：2436-2442.

[26]畢曉慶,山楠,杜連鳳,等.氮肥用量對設(shè)施滴灌栽培番茄產(chǎn)量品質(zhì)及土壤硝態(tài)氮累積的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2013,32（11）：2246-2250.

BI Xiao-qing,SHAN Nan,DU Lian-feng,et al.Effects of nitrogen rates on tomato yield and quality and soil nitrate accumulation under drip irrigation in solar greenhouse[J].Journal of Agro-Environment Science,2013,32（11）：2246-2250.

[27]陳碧華,楊和連,李亞靈,等.不同種植年限大棚菜田土壤水溶性鹽分的變化特征[J].水土保持學(xué)報,2012,26（1）：241-245.

CHEN Bi-hua,YANG He-lian,LI Ya-ling,et al.Variation characteristics of soil water-soluble salts of large plastic house vegetable field for different cultivating years[J].Journal of Soil and Water Conservation,2012,26（1）：241-245.

[28]陳勁憬,曹之富,任華中,等.長期施用不同基肥對日光溫室土壤環(huán)境的影響研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2007,15（1）：37-41.

CHEN Jin-jing,CAO Zhi-fu,REN Hua-zhong,et al.Effects of a longterm utilization of different base-fertilizers on soil environment in solar greenhouse[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2007,15（1）：37-41.

[29]劉慶芳,呂家瓏,李松齡,等.不同種植年限蔬菜大棚土壤中硝態(tài)氮時空變異研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2011,29（2）：159-163.

LIU Qing-fang,Lü Jia-long,LI Song-ling.The spatio-temporal variation of nitric nitrogen in protected vegetable soils in different years of cultivation[J].Agricultural Research in the Arid Areas,2011,29（2）：159-163.

[30]朱紅霞,陳效民,杜臻杰.基于地統(tǒng)計學(xué)的土壤氮素與pH的空間變異性研究[J].土壤通報,2010,41（5）：1086-1090.

ZHU Hong-xia,CHEN Xiao-min,DU Zhen-jie.Spatial variability of soil nitrogen and pH assessed by the method of geostatistics[J].Chinese Journal of Soil Science,2010,41（5）：1086-1090.

[31]鄭潔,張繼宗,翟麗梅,等.洱海流域露地土壤氮素的礦化及其影響因素[J].中國環(huán)境科學(xué),2010,30（1）：35-40.

ZHENG Jie,ZHANG Ji-zong,ZHAI Li-mei,et al.Nitrogen mineralization and its influence factors in the farmland soils of Erhai Lake Basin[J].China Environmental Science,2010,30（1）：35-40.

[32]李若楠,武雪萍,張彥才,等.滴灌氮肥用量對設(shè)施菜地硝態(tài)氮含量及環(huán)境質(zhì)量的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2015,21（6）：1642-1651.

LI Ruo-nan,WU Xue-ping,ZHANG Yan-cai,et al.Nitrate nitrogen contents and quality of greenhouse soil applied with different N rates under drip irrigation[J].Journal of Plant Nutrition and Fertilizer,2015, 21（6）：1642-1651.

[33]王亞男,曾希柏,王玉忠,等.設(shè)施蔬菜種植年限對氮素循環(huán)微生物群落結(jié)構(gòu)和豐度的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2014,25（4）：1115-1124.

WANG Ya-nan,ZENG Xi-bai,WANG Yu-zhong,et al.Effects of vegetable cultivation years on microbial biodiversity and abundance of nitrogen cycling in greenhouse soils[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2014,25（4）：1115-1124.

[34]魏迎春,李新平,劉剛,等.楊凌地區(qū)大棚土壤硝態(tài)氮累積效應(yīng)研究[J].水土保持學(xué)報,2008,22（2）：174-190.

WEI Ying-chun,LI Xin-ping,LIU Gang,et al.Effect of nitric nitrogen on different greenhouse soil in Yangling area[J].Journal of Soil and Water Conservation,2008,22（2）：174-190.

[35]田霄鴻,李生秀.幾種蔬菜對硝態(tài)氮、銨態(tài)氮的相對吸收能力[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2000,6（2）：194-201.

TIAN Xiao-hong,LI Sheng-xiu.Uptake capacity of several vegetable crops to nitrate and ammonium[J].Plant Nutrition and Fertilizer Science,2000,6（2）：194-201.

Research on the variation characteristics of pH and mineral nitrogen concentrations in different planting time polytunnel soils of Milin County in Tibet

YANG Hong,XU Chang－chang,CAO Li－h(huán)ua,SHI Yu－long,SAI Man,LIU He－man*
（Research Center of Climate Change and Material Cycle of Pedosphere of Tibet Plateau,College of Agricultural and Animal Husbandry,Tibet University,Linzhi 860000,China）

In order to elucidate variation characteristics of soil pH and mineral nitrogen（Nmin）concentrations between open fields and different planting time polytunnel fields,then provide scientific support for the sustainable utilization of soil in Tibet area.Different planting time polytunnel（1 a,4 a and 6 a）and there adjacent open fields in Milin County were investigated,surface soil（0～20 cm depth）and profile soil（0～70 cm depth）were collected,and the soil nitrate nitrogen（NN）and ammonium nitrogen（AN）concentrations and pH were determined.The results showed that,Soil NN concentrations had the decrease sequences as 1 a polytunnel＞4 a polytunnel＞6 a polytunnel＞open field;soil AN concentrations were 6 a polytunnel＞4 a polytunnel＞open field＞1 a polytunnel;and soil pH were 1 a polytunnel＞open field＞4 a polytunnel＞6 a polytunnel;Compared to the open field soil,the soil NN and Nmin concentrations in polytunnel soils in－creased in 0～20 cm arable layer,and they were all decreased with the increase of soil depth;Compared to open field soil,pH decreased for 0～20 cm polytunnel soil,and then increased with the increase of soil depth;Regression analysis showed a negative correlation between soil pH to NN and AN concentrations for polytunnel soils;but for the open field soil,they were negatively correlated.These results indicated that polytunnel management resulted in soil acidification of arable layer,and increase of soil Nmin;so the application of nitrogen fertilizer need be reduced for polytunnel soil.

soil pH;nitrate nitrogen;ammonium nitrogen;open field;polytunnel

S158

A

1672－2043（2016）12－2397－08

10.11654/jaes.2016－0782

楊紅，徐唱唱，曹麗花，等.米林縣不同種植年限蔬菜大棚土壤pH和無機氮變化特征研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2016,35（12）：2397－2404.

YANG Hong,XU Chang－chang,CAO Li－h(huán)ua,et al.Research on the variation characteristics of pH and mineral nitrogen concentrations in different planting time polytunnel soils of Milin County in Tibet[J].Journal of Agro-Environment Science,2016,35（12）:2397－2404.

2016－06－10

國家自然科學(xué)基金項目（41161052，41461052）；西藏大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院研究生創(chuàng)新項目計劃（Yjs2016－7,YJS2015－09）

楊紅（1991—），男，碩士研究生，專業(yè)方向為高原（高山）生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)。E－mail：hyang2016@163.com

*通信作者：劉合滿E－mail：liuh－m@163.com