朱金糴，焦書升，王 璟

（開封市蔬菜科學(xué)研究所，河南 開封 475003）

在蔬菜生態(tài)系統(tǒng)中，菜田土壤是基礎(chǔ)，土壤理化性質(zhì)的變化直接影響整個系統(tǒng)的生產(chǎn)力水平[1]。在常年生產(chǎn)過程中，由于土壤耕作頻繁、復(fù)種指數(shù)高、作物種類單一，以及人為控制生態(tài)環(huán)境等因素，出現(xiàn)蔬菜生長受阻、土壤板結(jié)、土傳病害加劇等現(xiàn)象。生產(chǎn)者為了追求當(dāng)季產(chǎn)量而盲目實行高肥水管理，尤其是過量施用氮肥，導(dǎo)致土壤中硝態(tài)氮累積[2-4]。據(jù)報道，溫室、大棚土壤的有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀均有明顯的富集現(xiàn)象[5-6]，大棚土壤酸化問題也日益明顯[7]。也有報道指出，施肥量的增加對土壤有機質(zhì)含量的影響因地而異，主要原因有地理環(huán)境的不同，包括氣候、土壤母質(zhì)、耕作方式及土壤碳氮的本底值等[8]。

河南省是蔬菜生產(chǎn)大省，開封市是河南省設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的重要基地，設(shè)施栽培蔬菜的面積也逐年升高[9]。有關(guān)河南省設(shè)施栽培內(nèi)土壤的研究報道有很多[10-12]，但是目前關(guān)于開封市大棚蔬菜土壤的研究比較少；因此，本文以開封市郊區(qū)不同種植年限下相同管理水平的大棚為研究對象，了解秋收后耕層土壤的pH值、有機質(zhì)以及速效養(yǎng)分含量的差異，以期為大棚蔬菜種植的可持續(xù)生產(chǎn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域基本情況

開封市位于黃河中下游沖積平原東部，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)型氣候，年平均氣溫為14.52 ℃，年平均降水量為622 mm，海拔在69～78 m，土壤母質(zhì)分為沖積物、風(fēng)積物和人工灌淤沉積物3類，土壤類型以砂質(zhì)、壤質(zhì)潮土為主，且土壤pH偏堿性。據(jù)資料記載，開封市近郊綠地土壤pH值為7.44～8.30，平均值為8.02，有機質(zhì)含量為4.76～70.20 g/kg，平均值為25.50 g/kg[13]。本研究中供試土樣采自河南省開封市郊區(qū)，取樣地點范圍在北緯34°44′—34°52′、東經(jīng)114°17′—114°41′。其中，露地種植蔬菜土壤作為對照，取自水稻鄉(xiāng)八斗農(nóng)場，土壤為淤土，已經(jīng)連續(xù)種植2茬番茄，種植年限用0年表示；曲興鎮(zhèn)土壤偏砂壤土，取樣大棚種植年限為2年，種植模式為番茄與花生輪作；八里灣鎮(zhèn)以砂壤土為主，取樣大棚種植年限為5年，種植模式為番茄與花生輪作。為盡可能減少采樣誤差，選擇的大棚栽培管理方式基本一致。

1.2 土壤樣品采集與制備

2017年9月，在上述3種采樣地用土鉆按蛇形取樣法確定5個采樣點，每種采樣地設(shè)3次重復(fù)，取樣深度為0～20 cm。每采樣點土樣充分混合后用四分法留取1 kg左右，帶回實驗室置于通風(fēng)處陰干，去掉根系、石塊等雜質(zhì)，用研缽研磨后過1 mm篩和0.25 mm篩，保存于聚乙烯袋中備用。

1.3 測定方法和數(shù)據(jù)處理

土壤酸堿度用p H計法測定（水土質(zhì)量比2.5︰1）；土壤電導(dǎo)率用電導(dǎo)率儀法測定（水土質(zhì)量比5︰1）；土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴散吸收法測定；土壤速效磷用碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用乙酸銨浸提，火焰光度計法測定[14]。

測定數(shù)據(jù)用Excel 2010進(jìn)行處理，結(jié)果統(tǒng)計分析采用SPSS 13.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 菜田和不同年限大棚土壤pH值和電導(dǎo)率的分析

土壤的酸堿度變化直接影響作物的養(yǎng)分吸收，進(jìn)而影響蔬菜的生長。據(jù)文獻(xiàn)記載，番茄生長的適宜pH范圍是6.0～7.0，在弱堿性土壤中幼苗生長緩慢，成株生長狀況尚好[15]；花生生長的適宜pH范圍是5.0～6.0，生長期選擇性吸收養(yǎng)分，從土壤中移走大量堿基元素[16]。從表1可以看出，露地、2年大棚和5年大棚的土壤都屬于弱堿性土壤，其中2年大棚土壤pH值最高，顯著高于種植5年的蔬菜大棚土壤。

土壤浸出液中各種鹽類一般均以離子的形式存在，土壤電導(dǎo)率（簡稱EC，下同）是指土壤浸出液中各種陽離子的量和各種陰離子的量之和，可以描述土壤鹽分狀況[17]。由表1可知常年番茄連作的露地土壤EC值是2年大棚土壤的2.06倍，是5年大棚的1.12倍，接近作物生長發(fā)育的土壤EC臨界值（500 μS/cm），2年大棚土壤EC值最低，且與5年大棚土壤有顯著差異性。

表1 秋收后露地和大棚土壤pH、電導(dǎo)率的對比

2.2 露地和不同種植年限大棚土壤養(yǎng)分差異分析

露地和不同種植年限土壤養(yǎng)分測定結(jié)果見圖1，由圖可知，土壤有機質(zhì)含量以5年大棚為最高，與2年大棚土壤有顯著差異，但是與作為對照的露地土壤之間的差異并不明顯，2年和5年大棚土壤有機質(zhì)平均含量分別是11.6、16.7 g/kg，略低于城郊綠地土壤平均值，符合第二次土壤普查暫行技術(shù)規(guī)程[14]規(guī)定的四級土壤標(biāo)準(zhǔn)（10～20 g/kg）。

露地和2年大棚、5年大棚土壤堿解氮含量分別穩(wěn)定在88.37、88.70、126.13 mg/kg，可以看出5年大棚土壤堿解氮含量最高，達(dá)到全國第二次土壤普查暫行技術(shù)規(guī)程[14]規(guī)定的三級土壤標(biāo)準(zhǔn)（90～120 mg/kg），說明本次調(diào)查的土壤中短期內(nèi)的氮素供應(yīng)能力都處于較低水平，這可能是由于這些土地上剛收獲番茄，老化莖稈全部清除，土壤氮素營養(yǎng)沒有及時得到補充。

土壤有效磷含量差別明顯，露地土壤有效磷含量穩(wěn)定在7.67 mg/kg，處于極低水平；2年大棚土壤有效磷含量最高，穩(wěn)定在43.28 mg/kg，達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)（＞40 mg/kg）；5年大棚土壤含量在27.75 mg/kg，達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)（20～40 mg/kg），這可能是由于露地番茄種植相比大棚種植來說磷肥施用量較低，磷元素隨雨水淋洗損失較多。

速效鉀含量在3種地塊無明顯差異性，都在200 mg/kg以上，達(dá)一級標(biāo)準(zhǔn)（＞200 mg/kg），說明本次調(diào)查取樣地的土壤中可被作物直接吸收利用的鉀元素含量極高，這可能與番茄采收期大量追施鉀肥有關(guān)。

圖1 秋收后露地和不同種植年限大棚土壤養(yǎng)分含量

2.3 表層土壤各指標(biāo)間相關(guān)性研究

表2顯示的是秋收后大棚表層土壤pH值、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷與速效鉀之間的相關(guān)性分析，表中各項數(shù)據(jù)是2年和5年大棚土壤指標(biāo)的平均值。有機質(zhì)含量與堿解氮含量呈極顯著相關(guān)關(guān)系，與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.677、-0.530；堿解氮含量與pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，有效磷與速效鉀呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.836、0.582。

表2 大棚土壤各指標(biāo)間的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

3.1 土壤酸堿度和電導(dǎo)率特征分析

植物營養(yǎng)吸收依賴于對土壤pH值精確調(diào)節(jié)，pH值過低阻礙大量元素吸收，pH值過高阻礙微量元素吸收，如缺鐵失綠等癥狀[18]。相關(guān)研究表明，常年連作番茄的田地土壤pH值顯著下降[19]，開封市西北郊區(qū)常年露地種植番茄的土壤pH值低于近郊綠地土壤pH值的平均值，2年大棚土壤pH值顯著高于5年大棚和露地土壤，達(dá)到8.1，說明經(jīng)過多年的設(shè)施栽培管理，土壤pH值發(fā)生顯著下降，這與陳碧華等[10]的研究結(jié)果一致。下一步應(yīng)繼續(xù)跟蹤研究番茄與花生輪作模式對土壤酸堿度的影響。

土壤EC值能反映鹽分、水分和孔隙度等的變化，若土壤EC值過高，植株根系損傷嚴(yán)重，無法吸收水分和營養(yǎng)，導(dǎo)致植株出現(xiàn)萎蔫、黃化、組織壞死或植株矮小等癥狀[17]。本次研究發(fā)現(xiàn)土壤EC值最低和最高的分別是2年和5年大棚土壤，變化趨勢與pH值相反，可見土壤pH值與EC值不存在正相關(guān)關(guān)系，杜春梅等[20]研究發(fā)現(xiàn)大棚栽培蔬菜的前期對土壤EC值有促進(jìn)作用，在本研究中，隨著大量肥料的連年施入土壤離子濃度逐年增加，EC值明顯升高。

3.2 土壤速效養(yǎng)分含量變化及氮磷比例失調(diào)原因分析

在本次研究中，3種種植年限下的蔬菜土壤堿解氮含量都不豐富，主要原因可能與成土母質(zhì)有關(guān)，其次采樣時間是在番茄收獲后，田地里的老化莖稈全部清除，此時田地里既無氮肥的追施，也無秸稈等翻入地下后分解提供的氮素營養(yǎng)，所以土壤堿解氮含量偏低。在5年大棚中，由于棚主常年大量使用碳酸氫銨、尿素等氮肥，不能被植物吸收的部分就積累在土壤中，同時大棚內(nèi)高溫高濕條件促使土壤有機質(zhì)的礦化速度加快，供氮能力也隨之提高[21]，所以其堿解氮含量為最高。

本研究中3種種植年限下的蔬菜大棚土壤有效磷含量豐富，其中露地菜田土壤含量最低，原因可能是由于露地栽培條件下磷肥易被雨水沖刷淋洗?？梢娙蘸蠼紖^(qū)露地種植菜農(nóng)應(yīng)結(jié)合作物需求增加磷肥的施用，同時注意灌溉方式，防止磷元素隨著大水灌溉而淋洗損失。

3種種植年限下的蔬菜土壤堿解氮含量不豐富而有效磷含量豐富，造成有效磷含量極豐富的原因可能有：（1）菜農(nóng)大量使用的有機肥以腐熟動物糞便為主，而動物糞便由于其飲食和生理因素導(dǎo)致含磷量很高[23]。（2）菜農(nóng)對有機肥的供磷作用認(rèn)識不夠，在大量施用有機肥的基礎(chǔ)上又大量使用磷肥。（3）植物對磷的吸收率較低，一般在10%～25%，所以土壤中磷的殘留量增加。（4）輪作與連作對土壤養(yǎng)分含量的影響不同，不同作物種類輪作也對土壤養(yǎng)分含量影響程度不同[24-25]；因此，為避免磷素過量累積、養(yǎng)分失衡，在生產(chǎn)中有機肥的施用量應(yīng)首先根據(jù)土壤中磷素消耗情況合理制定，而不可盲目大量投入有機肥。

蔬菜作物尤其是番茄需鉀量較大，并存在奢侈吸收現(xiàn)象，每年要從土壤中帶走大量的鉀[22]。本研究中3種種植年限下的蔬菜大棚土壤的速效鉀含量均達(dá)到第二次土壤普查暫行技術(shù)規(guī)程規(guī)定的一級土壤標(biāo)準(zhǔn)，說明本地菜農(nóng)在番茄結(jié)果期施用的肥料中鉀元素含量足夠，需要注意的是降雨或者灌溉等導(dǎo)致的鉀元素隨水淋洗。

3.3 大棚土壤有機質(zhì)含量與其他養(yǎng)分指標(biāo)的關(guān)系分析

土壤有機質(zhì)是土壤中各種營養(yǎng)元素，特別是氮磷的重要來源，施有機肥可以起到防止土壤酸化、提高土壤保肥能力的作用。前人研究表明土壤中有機質(zhì)含量高，能夠增加土壤氮磷供應(yīng)水平，促進(jìn)作物對土壤氮磷的吸收利用[10]。本研究中5年大棚土壤有機質(zhì)含量最高，與2年大棚有顯著差異，這與每隔1年用大量腐熟有機肥翻耕作底肥有關(guān)。后續(xù)研究對花生和番茄2種作物的單作或輪作種植模式進(jìn)行深入分析是很有必要的。

有機質(zhì)含量與堿解氮含量呈極顯著相關(guān)關(guān)系，與pH值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，有效磷與速效鉀呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，這與前人的研究一致[26-27]，說明提高土壤有機質(zhì)含量對培肥土壤、提高地力、防止土壤退化有重要意義。