汪 峰，姚紅燕，諶江華，戴瑤璐(寧波市農(nóng)業(yè)科學研究院， 浙江 寧波 315040)

土壤是糧食生產(chǎn)和安全的根基和載體，是最重要的生產(chǎn)要素和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心基礎(chǔ)[1]。我國在“十三五”規(guī)劃建議中提出實施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略，提高糧食產(chǎn)能。保障耕地數(shù)量和提升耕地質(zhì)量是實現(xiàn)該戰(zhàn)略的關(guān)鍵和核心，而基礎(chǔ)地力是反映耕地生產(chǎn)能力的重要指標，提升基礎(chǔ)地力是實現(xiàn)“藏糧于地”戰(zhàn)略的基礎(chǔ)和保證[2]。目前，我國耕地存在整體質(zhì)量偏低，耕地土壤退化趨勢嚴重的問題[3]，開展土壤耕地質(zhì)量調(diào)查，摸清土壤本底情況是實現(xiàn)耕地質(zhì)量提升的基礎(chǔ)。

除全國性的土壤普查外，不同空間尺度下的土壤質(zhì)量調(diào)查也相繼開展，如浙江省耕地肥力調(diào)查[4]、浙江省蔬菜地土壤肥力狀況調(diào)查[5]、市級區(qū)域內(nèi)蔬菜地肥力調(diào)查[6-9]，縣級區(qū)域內(nèi)蔬菜地肥力調(diào)查[10]。但以上調(diào)查距今時間較長，不適應耕地質(zhì)量的變化；另外，針對某類作物下的土壤樣本量較少。蔬菜種植是一種高度集約化的農(nóng)業(yè)土地利用方式，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料(農(nóng)藥、肥料、農(nóng)膜)的投入是一般糧食作物的數(shù)倍甚至數(shù)十倍[8,11-12]。隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，浙江省蔬菜等經(jīng)濟作物種植面積逐年擴大，其中寧波市的蔬菜種植面積約13萬hm2，其中葉菜類面積約為4萬hm2，占蔬菜總面積的30%左右。然而近年來化肥的不合理施用導致肥料資源浪費、土壤質(zhì)量退化，生態(tài)環(huán)境遭到破壞[13-16]。因此，我們對寧波市主要葉菜類蔬菜地(青菜和甘藍)的土壤養(yǎng)分狀況進行調(diào)查研究，以期為建立科學的平衡施肥制度和合理的耕作管理體系提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

寧波位于我國海岸線中段(120°52′～122°26′E，28°43′～30°27′N)，地處東海之濱、長江三角洲的東南角、浙江寧紹平原的東端。該地區(qū)屬亞熱帶季風性濕潤氣候，因瀕臨東海又帶有海洋性季風氣候特征。氣候溫暖多雨，年平均氣溫16.4 ℃，平均氣溫以7月最高，為28.0 ℃，1月最低，為4.7 ℃。年降水量為1 480 mm，蒸發(fā)量1 393 mm，降雨量季節(jié)波動性大，雨季特征明顯，約60%的降雨量分布于5—9月，每年夏秋間多熱帶風暴或臺風。土壤母質(zhì)以殘坡積母質(zhì)、洪沖積母質(zhì)、海相沉積、湖沼沉積母質(zhì)為主[17]。境內(nèi)土壤類型主要有紅壤、水稻土、潮土、濱海鹽土，以及少量的粗骨土、紫色土等。

1.2 土壤樣品采集及測定

土壤樣品采集。2016年6—12月，根據(jù)寧波市主要葉菜類蔬菜面積大小、土壤及地貌類型選擇了30塊代表性蔬菜地(圖1)，采用多點混合采樣，采樣深度為0～20 cm和20～40 cm的耕地土壤樣品，共60個(鎮(zhèn)海6個，江北8個，鄞州12個，慈溪8個，奉化4個，寧海12個，象山6個，余姚4個)，樣品基本覆蓋了全市各地的主要葉菜類蔬菜地。其中，青菜地土壤樣品于6月在大棚中采集(30個)，甘藍地土壤樣品在露天于12月采集(30個)。采集的鮮土在混勻后采用四分法留取1 kg左右，裝入標記的聚乙烯塑料袋帶回實驗室。去除石塊和根系，部分土樣放入4 ℃冰箱，用于硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的測定；另一部分土樣經(jīng)風干后研磨，用于測定土壤pH值、電導率、有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀等指標。

圖1 土壤樣品采集點的分布

土壤性質(zhì)的測定。土壤pH值采用玻璃電極測定，水土比2.5∶1。土壤電導率采用電導法，水土比5∶1。土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測定，全氮測定采用半微量開氏法，土壤堿解氮采用擴散法測定。有效磷測定采用Olsen-P法，鉬銻抗比色測定。速效鉀用醋酸銨浸提，火焰光度法測定。所有土壤養(yǎng)分的分析方法參照土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法[18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析，用單因素方差分析法(one-way ANOVA)中的Duncan法進行不同處理樣本間的差異顯著性分析(P<0.05)，采用Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)處理和作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤速效養(yǎng)分

圖2結(jié)果表明，相同土層露天甘藍地土壤的有效磷含量高于大棚青菜地土壤，種植青菜和甘藍的土壤表層(0～20 cm)土壤有效磷含量分別是亞表層(20～40 cm)的5.2和2.3倍。對于表層土壤，種植青菜的土壤有效磷含量為8.9～147.1 mg·kg-1，而種甘藍地土壤有效磷含量為27.7～205.5 mg·kg-1。在土壤表層和亞表層，甘藍地土壤有效磷平均含量比青菜地分別高24%和178%。調(diào)查區(qū)域土壤速效鉀含量較為豐富，青菜和甘藍地表層土壤速效鉀含量平均分別為332和284 mg·kg-1，均高于該種植條件下的亞表層土壤，但無顯著性差異。土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮也呈現(xiàn)表層高于亞表層，青菜地表層土壤銨態(tài)氮平均含量(32.5 mg·kg-1)顯著高于甘藍地(13.9 mg·kg-1)，而硝態(tài)氮含量則無顯著差異。

與近期文獻報道的全國其他地區(qū)相比，寧波市葉菜類蔬菜地表層土壤有效磷含量略高于浙江省蔬菜地平均水平(66.9 mg·kg-1)[5]，遠低于杭州市(261.5 mg·kg-1)[9]和溫州市(262.5 mg·kg-1)[6]，和南京郊區(qū)蔬菜地(11～227 mg·kg-1)[8]大致相當；而調(diào)查區(qū)土壤速效鉀含量高于浙江全省平均水平(152.3 mg·kg-1)，與杭州(267.5 mg·kg-1)和溫州(264.9 mg·kg-1)相當，為速效鉀含量豐富區(qū)域。近年來，隨著蔬菜種植業(yè)和設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，蔬菜地土壤硝態(tài)氮的積累問題比較突出。相對露天蔬菜地而言，大棚蔬菜地問題更為嚴重，其主要原因為由于大棚復種指數(shù)高、大量有機肥施用，以及管理措施影響，更加有利于土壤速效養(yǎng)分的富集。葉菜類蔬菜中硝酸鹽超標是一個普遍性的問題，種植區(qū)內(nèi)土壤硝酸鹽過高會嚴重影響葉菜食用的安全性。從本調(diào)查結(jié)果上看，寧波市葉菜種植區(qū)土壤的硝態(tài)氮富集問題并不嚴重(青菜4.7～36.9 mg·kg-1，甘藍0.2～58.6 mg·kg-1)，所有樣品NO3-N 含量均低于推薦種植蔬菜時土壤無機氮的含量標準(60～90 mg·kg-1)[19]，平均含量也遠低于北京郊區(qū)(6.7～223.2 mg·kg-1)[20]、山東壽光(112 mg·kg-1)[21]。

圖2 寧波市主要葉菜類蔬菜地的土壤速效養(yǎng)分

2.2 土壤有機質(zhì)和土壤全氮

寧波市葉菜種植區(qū)土壤有機質(zhì)和全氮含量如圖3所示。大棚(青菜)土壤表層有機質(zhì)和全氮含量顯著高于露天(甘藍)土壤，但亞表層土壤無顯著差異。大棚土壤表層有機質(zhì)和全氮含量顯著高于亞表層，但露天土壤表層和亞表層土壤有機質(zhì)和全氮含量無顯著差異。對于表層土壤，大棚青菜土壤有機質(zhì)含量15.1～71.5 g·kg-1，87%的樣品有機質(zhì)>30 g·kg-1。土壤全氮含量1.2～4.9 g·kg-1，67%的樣品全氮> 2 g·kg-1。高于南京郊區(qū)土壤有機質(zhì)(8.7～40.0 g·kg-1)和全氮(0.79～2.66 g·kg-1)，也高于浙江全省蔬菜種植區(qū)平均水平。

圖3 寧波市主要葉菜類蔬菜地的土壤有機質(zhì)和全氮含量

寧波市葉菜種植區(qū)土壤有機質(zhì)和全氮含量以中高量為主，這可能與近年來寧波市大力推廣有機肥的舉措有關(guān)，尤其是農(nóng)民在大棚中增施有機肥的積極性有極大地提高。有機肥的利用有利于調(diào)節(jié)土壤酸堿度，起到改良土壤作用[22]，但過量的施用也會導致氮素淋失[23]和抗生素污染[24]，應該引起一定的重視。

2.3 土壤pH值和電導率

寧波市葉菜類蔬菜地土壤pH值和電導率如圖4所示。大棚青菜地表層土壤pH值4.54～7.66，平均為5.63，除位于慈溪濱海樣點外，其余87%的樣品呈酸性。由于寧波市甘藍主要種植區(qū)分布于慈溪、象山、寧海等濱海平原地區(qū)，露天甘藍表層土壤pH值顯著高于青菜地，其pH值4.84～8.30，平均為7.34，73%的樣品呈堿性。值得注意的是，大棚表層土壤pH值顯著低于亞表層土壤，pH值下降達1.12個單位，土壤出現(xiàn)嚴重的酸化特征，這與酸性化學肥料的不合理施用有關(guān)，因此肥料施用中要做到化肥減量與平衡施肥相結(jié)合[25-26]。

與露天栽培相比，大棚種植條件下的土壤次生鹽漬化危害也需要引起足夠的重視，本研究中大棚青菜土壤在0～40 cm的電導率平均已達445 μS·cm-1，最高的大棚表層土壤已達969 μS·cm-1，電導率甚至高于種植甘藍的濱海鹽漬土壤(圖4)，與種植大棚瓜類和茄果類作物的土壤相近[11-12]，已達可以危害作物生長的水平。除加強肥料利用管理外，通過改變種植方式，進行瓜菜輪作、水旱輪作等措施可以有效減輕土壤次生鹽漬化危害[27]。

圖4 寧波市主要葉菜類蔬菜地的土壤pH值和電導率

2.4 描述性統(tǒng)計分析

標準差可用來表示一個樣本群體內(nèi)的變異和離散程度，變異系數(shù)則可用來表示平均數(shù)或單位不同的多個樣本間的變異程度。比較不同土壤養(yǎng)分的標準差和變異系數(shù)，能在一定程度上反應土壤樣品所代表的用地類型和土壤不同化學組分的組內(nèi)和組間的變異程度和均一性。寧波市主要葉菜類蔬菜地土壤描述性統(tǒng)計分析如表1所示，變異系數(shù)較大的土壤性質(zhì)指標(>80%)包括硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和有效磷?？傮w上，表層土壤理化性質(zhì)(pH值、電導率、有機質(zhì)和全氮)變異程度高于亞表層。對于表層土壤，除pH值和速效鉀外，露天甘藍地土壤變異程度高于大棚青菜土壤，說明大棚土壤與露天土壤相比，受自然條件影響較小，相對比較均一。

表1 寧波市主要葉菜類蔬菜地的土壤理化性質(zhì)

3 小結(jié)

寧波市葉菜類蔬菜種植區(qū)土壤速效鉀含量豐富，但有效磷含量中等，硝態(tài)氮含量偏低，土壤硝態(tài)氮富余風險較小。土壤有效磷、速效鉀、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮等速效養(yǎng)分呈現(xiàn)表層(0～20 cm)高于亞表層(20～40 cm)，且大棚表層土壤速效養(yǎng)分高于露地(有效磷除外)。

土壤有機質(zhì)和全氮含量豐富，87%的樣品有機質(zhì)>30 g·kg-1，67%的樣品全氮>2 g·kg-1，均高于浙江省蔬菜種植區(qū)平均水平。

大棚土壤pH值平均為5.63，87%樣品偏酸性，0～40 cm土壤電導率平均達445 μS·cm-1，大棚土壤表現(xiàn)出一定的酸化和次生鹽漬化危害。

不同區(qū)域土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和有效磷變異系數(shù)較大，表層土壤pH值、電導率、有機質(zhì)和全氮等性質(zhì)變異程度高于亞表層。

參考文獻：

[1] 張甘霖, 吳華勇. 從問題到解決方案:土壤與可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn) [J]. 中國科學院院刊, 2018, 33(2): 124-134.

[2] 沈仁芳, 王超, 孫波. “藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略實施中的土壤科學與技術(shù)問題 [J]. 中國科學院院刊, 2018, 33(2): 135-144.

[3] 徐明崗, 盧昌艾, 張文菊, 等. 我國耕地質(zhì)量狀況與提升對策 [J]. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃, 2016 (7): 8-14.

[4] 麻萬諸. 浙江省耕地肥力現(xiàn)狀及管理對策 [D]. 杭州：浙江農(nóng)林大學, 2011.

[5] 曾許芳, 方珊珊, 章明奎. 浙江省蔬菜地土壤肥力狀況調(diào)查 [J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學, 2012 (6): 837-839.

[6] 潘可可, 朱劍橋, 孫娟, 等. 溫州設(shè)施蔬菜的施肥現(xiàn)狀及土壤地力特征分析 [J]. 上海農(nóng)業(yè)科技, 2011 (5): 101-104.

[7] 倪中應, 石一珺, 謝國雄, 等. 杭州市典型設(shè)施栽培土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查 [J]. 浙江農(nóng)業(yè)學報, 2017(12): 2091-2096.

[8] 王輝, 董元華, 安瓊, 等. 高度集約化利用下蔬菜地土壤養(yǎng)分累積狀況：以南京市南郊為例[J].土壤, 2006 (1): 61-65.

[9] 章林英, 李丹, 孫吉林, 等. 浙江省杭州市蔬菜地土壤肥力狀況調(diào)查 [J]. 農(nóng)業(yè)災害研究, 2013 (增刊1): 51-54.

[10] 鄭紅波, 吳健平, 張珊. 浙江寧海農(nóng)用地土壤有機質(zhì)和土壤養(yǎng)分空間變異分析 [J]. 浙江林學院學報, 2010(3): 379-384.

[11] 汪峰, 李國安, 王麗麗, 等. 減量施氮對大棚黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 [J]. 應用生態(tài)學報, 2017, 28(11): 3627-3633.

[12] 汪峰, 戴瑤璐, 李國安, 等. 復合肥用量對大棚櫻桃番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 [J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學, 2017(4): 605-608，614.

[13] 孫波, 廖紅, 蘇彥華, 等. 土壤-根系-微生物系統(tǒng)中影響氮磷利用的一些關(guān)鍵協(xié)同機制的研究進展 [J].土壤, 2015(2): 210-219.

[14] ZHANG F, CHEN X, VITOUSEK P. Chinese agriculture: An experiment for the world [J]. Nature, 2013, 497(7447): 33-35.

[15] LIU JG, DIAMOND J. China′s environment in a globalizing world [J]. Nature, 2005, 435(7046): 1179-1186.

[16] 孫波, 陸雅海, 張旭東, 等. 耕地地力對化肥養(yǎng)分利用的影響機制及其調(diào)控研究進展 [J]. 土壤, 2017 (2): 209-216.

[17] 王飛, 周志峰. 寧波市耕地地力評價及培肥改良 [M].杭州: 浙江大學出版社, 2011.

[18] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法 [M].北京: 中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 2000.

[19] 楊麗娟, 張玉龍. 保護地菜田土壤硝酸鹽積累及其調(diào)控措施的研究進展 [J]. 土壤通報, 2001(2): 66-69，98.

[20] 諸葛玉平,蘇志慧,張彤,等.北京郊區(qū)有機蔬菜土壤養(yǎng)分平衡及δ～(15)N特征分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2011(11): 2313-2318.

[21] 李潤, 李絮花, 袁亮, 等. 設(shè)施栽培土壤有機質(zhì)和氮素含量的積累規(guī)律 [J]. 山東農(nóng)業(yè)科學, 2006(2): 64-67.

[22] 龍光強, 蔣瑀霽, 孫波. 長期施用豬糞對紅壤酸度的改良效應 [J]. 土壤, 2012 (5): 727-734.

[23] 龍光強, 孫波. 基于鉀平衡和氮淋失風險的紅壤豬糞安全用量 [J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2011(11): 300-305.

[24] LIANG Y, PEI M, WANG D, et al. Improvement of soil ecosystem multifunctionality by dissipating manure-induced antibiotics and resistance genes [J]. Environmental Science & Technology, 2017, 51(9): 4988-4998.

[25] 孟紅旗, 劉景, 徐明崗, 等. 長期施肥下我國典型農(nóng)田耕層土壤的pH演變 [J]. 土壤學報, 2013 (6): 1109-1116.

[26] 徐仁扣. 土壤酸化及其調(diào)控研究進展 [J]. 土壤, 2015(2): 238-244.

[27] 施毅超, 胡正義, 龍為國, 等. 輪作對設(shè)施蔬菜大棚中次生鹽漬化土壤鹽分離子累積的影響 [J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報, 2011 (3): 548-553.