朱坤 李小艷 袁奇
摘要 ? ?宿遷市宿城區(qū)設(shè)施保護(hù)地土壤存在明顯的次生鹽漬化現(xiàn)象。為了有效地改良次生鹽漬化土壤,對(duì)本區(qū)設(shè)施土壤進(jìn)行采樣與分析測(cè)定,測(cè)定項(xiàng)目包括土壤電導(dǎo)率、水溶性鹽總量及離子組成。結(jié)果表明,土壤水溶性鉀離子含量介于15~779 mg/kg,平均占總鹽量的6.06%;土壤鈉離子含量介于11~248 mg/kg,平均占總鹽量的3.74%;土壤鈣離子含量介于127~998 mg/kg,平均占總鹽量的17.66%;土壤鎂離子含量介于15~172 mg/kg,平均占總鹽量的2.97%;土壤硫酸根離子含量介于44~1 647 mg/kg,平均占總鹽量的25.02%;土壤氯離子含量介于14~550 mg/kg,平均占總鹽量的8.56%;土壤碳酸氫根離子含量介于44~353 mg/kg,平均占總鹽量的10.31%;土壤硝酸根離子含量介于81~1 524 mg/kg,平均占總鹽量的25.67%。土壤鈣離子、硝酸根離子與硫酸根離子是構(gòu)成土壤次生鹽漬化最重要的幾種離子。土壤硝酸根、硫酸根積累的主要原因是氮肥和有機(jī)肥施用過(guò)多,相關(guān)部分離子未能被作物吸收利用而殘留在土壤中。鈣離子的積累與土壤酸化促進(jìn)了土壤中難溶性鈣鹽的溶解。除了碳酸氫根離子含量與總鹽量成負(fù)相關(guān)外,其他幾種水溶性離子含量均與總鹽量成正相關(guān)。土壤總鹽量與電導(dǎo)率的關(guān)系密切,可將土壤電導(dǎo)率測(cè)定結(jié)果乘以2.446 7來(lái)粗略估算總鹽量。針對(duì)宿城區(qū)設(shè)施土壤次生鹽漬化特點(diǎn),建議適當(dāng)控制氮素化肥、含硫有機(jī)肥的施用,推廣平衡施肥技術(shù),增加施用高碳氮比秸稈類物質(zhì)調(diào)節(jié)土壤碳氮比,適當(dāng)降低土壤硝酸鹽及總鹽量,抑制土壤酸化。
關(guān)鍵詞 ? ?設(shè)施土壤;次生鹽漬化;土壤鹽分組成;江蘇宿遷;宿城區(qū)
中圖分類號(hào) ? ?S153 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A
文章編號(hào) ? 1007-5739(2020)22-0146-04 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開(kāi)放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID)
宿城區(qū)是江蘇省蘇北地區(qū)重要的蔬菜生產(chǎn)基地之一,設(shè)施栽培經(jīng)歷了很長(zhǎng)的發(fā)展歷史。隨著地方政府對(duì)菜籃子工程與食品安全生產(chǎn)的日益重視,設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)模發(fā)展極為迅速。設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由于周期短、作物品種多樣、市場(chǎng)靈活性大、比較效益高等優(yōu)點(diǎn),在宿城區(qū)得到不斷快速發(fā)展,已成為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)民增收的重要來(lái)源。
設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)往往借助于大棚、溫室或者地表覆蓋等進(jìn)行環(huán)境溫度、濕度等條件的調(diào)控,促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高作物產(chǎn)量。與露天土壤相比,設(shè)施土壤施肥量巨大、養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度高[1-3]。肥料的大量施用對(duì)作物生長(zhǎng)以及產(chǎn)量形成具有明顯的促進(jìn)作用,設(shè)施土壤過(guò)量施用各種肥料尤其是氮、磷、鉀肥料的情況十分普遍[4-6]。在多數(shù)情況下,肥料過(guò)量施用對(duì)作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量以及品種的負(fù)面效應(yīng)并不容易被發(fā)現(xiàn),連續(xù)過(guò)量地施用各種肥料很快就會(huì)引起土壤次生鹽漬化問(wèn)題。本文選擇宿城區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)典型區(qū)域進(jìn)行土壤樣品采集,測(cè)定土壤水溶性鹽以及離子組成,對(duì)土壤鹽漬化特征進(jìn)行分析評(píng)價(jià),并對(duì)次生鹽漬化土壤的改良利用提出參考建議。
1 ? ?材料與方法
1.1 ? ?土壤樣品采集與制備
于2018年6—10月對(duì)宿遷市宿城區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)代表性區(qū)域進(jìn)行土壤樣品采集??紤]到設(shè)施土壤鹽分的表聚特點(diǎn),取樣深度設(shè)為0~15 cm,共采集27個(gè)土樣。土樣風(fēng)干、磨細(xì),過(guò)20目篩備用。
1.2 ? ?樣品的分析測(cè)定
土壤水溶性鹽采用水土比5∶1進(jìn)行浸提,電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀直接測(cè)定,K+、Na+用火焰光度法測(cè)定,Ca2+、Mg2+用原子吸收分光光度法測(cè)定,SO42-用硫酸鋇比濁法測(cè)定,Cl-含量用硝酸銀滴定法測(cè)定,HCO3-用中和滴定法測(cè)定,CO32-因預(yù)備試驗(yàn)未檢出而未加測(cè)定??紤]到次生鹽漬化土壤中大量存在NO3-,因而對(duì)NO3-進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定方法采用紫外分光光度法??傷}用離子總和法計(jì)算得到。
1.3 ? ?數(shù)據(jù)處理與分析
采用Microsoft Excel 2016軟件對(duì)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖。
2 ? ?結(jié)果與分析
2.1 ? ?土壤水溶性陽(yáng)離子含量
從表1可以看出,土壤K+含量介于15~779 mg/kg,平均值119 mg/kg,占總鹽量的6.06%,對(duì)土壤次生鹽漬化的貢獻(xiàn)位列陽(yáng)離子第二,對(duì)土壤次生鹽漬化的貢獻(xiàn)低于Ca2+,高于Na+和Mg2+。從土壤K+含量與總鹽量的關(guān)系圖(圖1)中可以看出,二者之間的決定系數(shù)達(dá)到了0.487 2。K+含量小于50 mg/kg的土壤樣品占到總樣品數(shù)的44%,對(duì)喜鉀作物來(lái)說(shuō)可能存在缺鉀問(wèn)題。土壤Na+含量介于11~248 mg/kg,平均值為73 mg/kg,占總鹽量的3.74%。從土壤Na+含量與總鹽量的關(guān)系圖(圖2)中可以看出,其決定系數(shù)為0.375 6。所有樣品鈉離子含量均在248 mg/kg以下,基本不存在鈉離子毒害問(wèn)題。
由表1可以看出,檢測(cè)土壤中的Ca2+含量介于127~998 mg/kg,平均值達(dá)347 mg/kg,占總鹽量的17.66%,高于其他三大陽(yáng)離子的總和,是構(gòu)成土壤次生鹽漬化的重要因子。從圖3可以看出,土壤中Ca2+含量與土壤總鹽量成正相關(guān),決定系數(shù)高達(dá)0.722 8。在所有土壤鈣含量的測(cè)定結(jié)果中,最小含量為127 mg/kg,因而基本不存在作物缺鈣的問(wèn)題。Ca2+最高含量為998 mg/kg,一般不會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生直接毒害,但是可能因?yàn)橄鄬?duì)水平偏高,而引起鎂、鉀等其他陽(yáng)離子養(yǎng)分供應(yīng)相對(duì)缺乏。
土壤Mg2+含量介于15~172 mg/kg,平均值58 mg/kg,占總鹽量的2.97%,對(duì)土壤次生鹽漬化的貢獻(xiàn)并不大。從圖4可以看出,土壤Mg2+含量與土壤總鹽量成高度正相關(guān),決定系數(shù)為0.779 2,與土壤Ca2+的影響極為類似,這可能是由于土壤酸化引起了土壤含鎂與含鈣物質(zhì)的溶解有關(guān)。土壤Mg2+含量小于50 mg/kg的土樣占59.3%,最小含量?jī)H為15 mg/kg,加上土壤鈣/鎂、鉀/鎂偏高,作物存在缺鎂的風(fēng)險(xiǎn)。
2.2 ? ?土壤水溶性陰離子組成
從表2可以看出,土壤中的SO42-含量介于44~1647 mg/kg,平均值491 mg/kg,占總鹽量的25.02%,是構(gòu)成土壤次生鹽漬化的重要因素之一。從土壤SO42-含量與總鹽量的關(guān)系圖(圖5)可看出,二者關(guān)系密切,決定系數(shù)高達(dá)0.827 0。土壤Cl-含量介于14~550 mg/kg,平均值168 mg/kg,占總鹽量的8.56%,Cl-并不是構(gòu)成土壤次生鹽漬化的主要陰離子(圖6)。
土壤中的HCO3-含量介于44~353 mg/kg,平均值202 mg/kg,占總鹽量的10.31%,不僅對(duì)土壤次生鹽漬化貢獻(xiàn)不大,甚至還出現(xiàn)了與土壤總鹽量成反相關(guān)的情況(圖7),其決定系數(shù)達(dá)到0.557 5。土壤NO3-含量介于81~ 1524mg/kg,均值504 mg/kg,占總鹽量的25.67%,與SO42-的占比25.02%十分接近,同樣是構(gòu)成土壤次生鹽漬化的重要因素之一。另外,從土壤NO3-含量與總鹽量的關(guān)系圖(圖8)也可以看出,二者之間關(guān)系密切,決定系數(shù)達(dá)到0.7,僅次于SO42-含量與總鹽量關(guān)系的決定系數(shù)0.827。土壤NO3-積累的主要原因是氮肥施用過(guò)多,且未能很好地被作物吸收利用。土壤SO42-積累的主要原因可能是有機(jī)肥施用量比較多,根據(jù)調(diào)查,宿城區(qū)施用的有機(jī)肥中多為含量較為豐富的含硫化合物。
從幾種陰離子濃度的變異情況看,Cl-與HCO3-濃度的變幅較小,NO3-與SO42-濃度的變幅很大,可以認(rèn)為對(duì)該2種離子的平衡來(lái)說(shuō),人為破壞或調(diào)節(jié)的余地相對(duì)較大。
2.3 ? ?土壤總鹽量與電導(dǎo)率的關(guān)系
從圖9可以看出,土壤總鹽量與電導(dǎo)率的關(guān)系十分密切,其決定系數(shù)高達(dá)0.914 5??紤]到土壤電導(dǎo)率測(cè)定相對(duì)簡(jiǎn)便快捷,而土壤總鹽量測(cè)定耗時(shí)較多,可以將土壤電導(dǎo)率測(cè)定結(jié)果乘以2.446 7來(lái)粗略估算總鹽量。
3 ? ?結(jié)論與討論
(1)宿城區(qū)代表性設(shè)施土壤次生鹽漬化現(xiàn)象較為普遍。在全部檢測(cè)的27個(gè)樣品中,非鹽漬化土壤占22.2%,輕度鹽漬化土壤占37.0%,中度以上鹽漬化土壤占40.8%。
(2)土壤SO42-、NO3-含量平均占總鹽量的25.02%和25.67%,是構(gòu)成土壤次生鹽漬化的最重要陰離子。土壤HCO3-、Cl-在總鹽量中占比很小,對(duì)土壤次生鹽漬化貢獻(xiàn)較小,而且HCO3-含量與土壤總鹽量成反相關(guān)關(guān)系。
(3)土壤Ca2+含量平均占總鹽量的17.66%,是構(gòu)成土壤次生鹽漬化的最重要陽(yáng)離子。土壤中的K+、Na+、Mg2+含量分別平均占總鹽量的6.06%、3.74%和2.97%,對(duì)土壤次生鹽漬化的貢獻(xiàn)分列陽(yáng)離子第2、3、4位。Mg2+占比最小,對(duì)需鎂比較多的作物存在相對(duì)缺乏的可能。
(4)土壤總鹽量與電導(dǎo)率之間的關(guān)系可用方程y=2.446 7x擬合。
4 ? ?參考文獻(xiàn)
[1] 唐冬,毛亮,支月娥,等.上海市郊設(shè)施大棚次生鹽漬化土壤鹽分含量調(diào)查及典型對(duì)應(yīng)分析[J].環(huán)境科學(xué),2014,35(12):4705-4711.
[2] 杜磊,鄭子成,李廷軒,等.不同次生鹽漬化程度設(shè)施土壤的水鹽運(yùn)移特征研究[J].水土保持學(xué)報(bào),2014,28(6):183-189.
[3] 杜巖.設(shè)施土壤次生鹽漬化危害及解決途徑研究[D].揚(yáng)州:揚(yáng)州大學(xué),2014.
[4] 周鑫鑫.設(shè)施農(nóng)業(yè)肥料高投入對(duì)土壤環(huán)境次生鹽漬化的影響研究[D].上海:東華大學(xué),2013.
[5] 王楠.設(shè)施栽培年限對(duì)設(shè)施土壤生態(tài)環(huán)境的影響及次生鹽漬化土壤的改良[D].重慶:西南大學(xué),2012.
[6] 張金錦,段增強(qiáng).設(shè)施菜地土壤次生鹽漬化的成因、危害及其分類與分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的研究進(jìn)展[J].土壤,2011,43(3):361-366.