中圖分類(lèi)號(hào):S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1008-1038(2025)07-0046-05
DOI: 10.19590/j.cnki.1008-1038.2025.07.008
Analysis of Soil Calcium Nutritional Statusin Facility Vegetable Fields
WU Yiqun, LIN Cheng, YAN Mingjuan*,WANG Huangping (Institute ofResources,Environment and Soil Fertilizer,F(xiàn)ujian Academy ofAgricultural Sciences, Fuzhou 350003, China)
Abstract: To investigate the efect of long-term vegetable production on soil calcium nutrition status,a survey andanalysis wasconducted on15 plots of long-term vegetable production distributed in diferent regions of Fujian. The research results showed that the exchangeable calcium content was 256-923mg/kg (with an average of 608 mg |k?? g)and 20.00% belonged to low levels,and 80.00% of soil calcium nutrition belonged to medium levels,without high levels.There was a highly significant negative correlation betweensoil exchangeable calcium content and pH.There was a highly significant positive correlation between soil exchangeable calcium content and organic matter.There was a negativecorrelation between soil exchangeable calcium content and available potasium,available phosphorus,and available nitrogen.The soil pHand organic matter were the main factors affecting the effectiveness of soil calcium nutrition.
Keywords:Soil exchangeable calcium;physicochemical properties; facility vegetables; correlation
鈣是植物除氮、磷、鉀外的第四大營(yíng)養(yǎng)元素,對(duì)植物的生長(zhǎng)起到至關(guān)重要的作用。鈣是細(xì)胞膜的重要組成部分,具有穩(wěn)定細(xì)胞膜的作用,同時(shí)鈣也是一種重要的信號(hào)分子,能夠?qū)χ参锷L(zhǎng)發(fā)育及對(duì)環(huán)境脅迫進(jìn)行調(diào)控。蔬菜尤其是番茄、辣椒、花生等喜鈣作物,在整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)鈣的需求量很大,缺鈣會(huì)引發(fā)不同的缺素癥,如番茄臍腐病和花生空枇等,還會(huì)影響作物產(chǎn)量、品質(zhì)和耐貯性3-5]。土壤中的鈣是植物吸收鈣的主要來(lái)源,土壤中交換性鈣的含量代表土壤能夠提供的鈣素營(yíng)養(yǎng)潛力。交換性鈣依靠電性吸附在土壤膠體表面,其含量不僅受到土壤中全鈣含量的影響,還受到土壤酸堿度及其它元素含量的影響[-8。因此,分析交換性鈣含量及與其它土壤理化性狀之間的關(guān)系,能夠?yàn)楹侠硎┯免}肥與土壤鈣素營(yíng)養(yǎng)狀況的改善提供依據(jù)。
本文以長(zhǎng)期種植番茄的設(shè)施蔬菜地為研究對(duì)象,通過(guò)調(diào)查土壤中交換性鈣的含量,并分析其與土壤pH、有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀養(yǎng)分之間的相關(guān)關(guān)系,探尋影響設(shè)施蔬菜地土壤鈣素營(yíng)養(yǎng)狀況的主要因素,為設(shè)施蔬菜鈣素營(yíng)養(yǎng)管理提供參考依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
以分布在福建不同區(qū)域15個(gè)長(zhǎng)期種植番茄的溫室大棚地塊為調(diào)查對(duì)象,均為溫室大棚地塊,為了防止當(dāng)季施肥對(duì)土壤養(yǎng)分的影響,統(tǒng)一在番茄收獲后10d左右,采集 20cm 表層土樣進(jìn)行檢測(cè)分析。
每個(gè)樣點(diǎn)采用“S\"形路線進(jìn)行混合采樣,每個(gè)混合樣至少包含5個(gè)采樣點(diǎn),且每個(gè)采樣點(diǎn)處于同一個(gè)地塊內(nèi),混樣點(diǎn)土樣采集好后現(xiàn)場(chǎng)混勻,并采用四分法留約 1kg 樣品進(jìn)行檢測(cè)分析。
1.2檢測(cè)方法
土壤基本理化性狀參照《土壤農(nóng)化分析》進(jìn)行測(cè)定。交換性鈣采用乙酸銨浸提-EDTA絡(luò)合滴定法測(cè)定; pH 采用 1:2.5 土水質(zhì)量比浸提-電位法測(cè)定;有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定;堿解氮采用NaOH浸提-堿解擴(kuò)散法測(cè)定;有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定;速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定。對(duì)土壤交換性鈣 ?pH 、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等理化性狀進(jìn)行檢測(cè)與分析;然后通過(guò)獲得的數(shù)據(jù)以皮爾遜相關(guān)系數(shù)法建立土壤交換性鈣含量與其它理化性狀之間的線性關(guān)系,獲得相關(guān)系數(shù) R ,正值表示正相關(guān),負(fù)值表示負(fù)相關(guān);根據(jù)樣本數(shù) n=15 ,統(tǒng)計(jì)兩者相關(guān)顯著性, R0,05 表示顯著相關(guān), R0.01 表示極顯著相關(guān),進(jìn)而分析影響土壤交換性鈣含量的主要因素。
1.3 數(shù)據(jù)處理
采用Excel2019整理數(shù)據(jù),SPSS27.0軟件對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
2結(jié)果與分析
2.1蔬菜地土壤理化性狀
根據(jù)福建省地方標(biāo)準(zhǔn)《耕地地力提升與保持技術(shù)規(guī)范》(DB35/T1836—2019)對(duì)調(diào)查區(qū)域的土壤進(jìn)行評(píng)價(jià)。調(diào)查區(qū)域土壤理化性狀見(jiàn)表1,由表知,土壤交換性鈣含量為 256~923mg/kg ,平均為 608mg/kg ,處于中量水平,略高于福建省耕地土壤交換性鈣的平均值 (519mg/kg)[6] 且含量為 400~1000mg/kg 中量水平的占比 80.00% ,說(shuō)明多數(shù)設(shè)施蔬菜地土壤并非鈣素營(yíng)養(yǎng)元素缺乏的土壤。
調(diào)查區(qū)域的土壤 ΔpH 為 4.79~6.13 ,平均為5.35,66.67% 屬于酸性水平 (4.5~5.5),33.33%(5.6~6.5) 屬于弱酸性水平,本研究中的調(diào)查地塊種植蔬菜年限均超過(guò)5年,土壤存在酸化的趨勢(shì)。大量研究表明土壤酸化是設(shè)施栽培過(guò)程中普遍存在的障礙因子[,隨著種植年限的增加,土壤酸化的趨勢(shì)越明顯I。調(diào)查區(qū)域的土壤有機(jī)質(zhì)含量為 17.62~29.37g/kg ,平均 24.05g/kg,10-20 g/kg 中量水平占比 13.33% ,大于 20g/kg 高量水平占比86.67% ,這可能與所調(diào)查地塊土壤相對(duì)肥沃及蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中菜農(nóng)配合施用有機(jī)肥等因素有關(guān)。
表1顯示,堿解氮含量為 91.25~158.78mg/kg 平均為 119.29mg/kg ,其中 100~200mg/kg 中量水平占比73.33% ;有效磷含量為 43.36~257.69mg/kg ,平均為109.49mg/kg ,全部都處于高量水平(大于 25mg/kg) ;速效鉀含量為 123.37~337.36mg/kg, 平均為 214.17mg/kg 大于 150mg/kg ,高量水平占比 86.67% 。由于人們習(xí)慣施用等比例的三元復(fù)合肥,造成土壤中有效磷含量全部超過(guò)高量水平,不僅浪費(fèi)肥料,而且會(huì)增加水體富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。調(diào)查地塊長(zhǎng)期種植番茄,番茄生長(zhǎng)后期往往大量施用高鉀肥料,造成土壤中鉀的含量不斷累積,而鉀與鈣存在明顯的拮抗作用,將會(huì)降低植物對(duì)鈣的吸收利用[3]。
表1調(diào)查區(qū)域土壤理化指標(biāo)
Table1 The soil physicochemical properties in investigationarea
2.2土壤交換性鈣含量與其它理化指標(biāo)的相關(guān)性
相關(guān)關(guān)系是一個(gè)指標(biāo)受其它因素變化影響的程度。土壤交換性鈣含量與其它理化指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系見(jiàn)表2。由表2可知,隨著 pH 、有機(jī)質(zhì)含量的提高,交換性鈣含量隨之增加,土壤交換性鈣與 pH 及有機(jī)質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系分別為 (R0.01=0.824) 和 (R0.01=0.813) ,差異都達(dá)到了極顯著水平。研究表明,土壤中 pH 為 5.5~6.5 時(shí)土壤交換性鈣含量最高[4,當(dāng) pH 值進(jìn)一步下降,土壤中的正電荷 (H+,Al3+) 增加,降低了土壤對(duì)鈣的吸附,從而導(dǎo)致鈣等鹽基離子的淋失,進(jìn)而造成土壤中鈣含量下降[I5,特別是在酸性砂質(zhì)土壤上。調(diào)查區(qū)域土壤 66.67% 的 pH 低于5.5,酸化是造成土壤鈣有效性下降的原因之一,這與黃連喜等7對(duì)耕地土壤調(diào)查的結(jié)果相似。土壤 pH 與有機(jī)質(zhì)存在顯著正相關(guān),大量研究表明,有機(jī)肥的施用不僅能提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量,而且可以提高土壤 pH[18-19] ,本研究中土壤交換性鈣含量與有機(jī)質(zhì)之間也達(dá)到了極顯著正相關(guān)水平,因此,增加菜地土壤有機(jī)肥的施用是提高土壤中鈣有效性的重要手段。
隨著堿解氮、有效磷、速效鉀含量增加,土壤交換性鈣含量呈下降趨勢(shì),交換性鈣含量與堿解氮 (R=-0.263) !有效磷 (R=-0.344) 、速效鉀 (R=-0.226) 都表現(xiàn)出負(fù)相關(guān),但均未達(dá)到顯著水平。研究表明,大量施用氮磷鉀肥的情況下, NH4+ 和 K+ 可將土壤膠體上的鈣離子交換下來(lái),導(dǎo)致土壤交換性鈣的含量降低,而磷會(huì)增加土壤中鈣的固定,降低鈣的有效性[20-23]。然而本研究雖然發(fā)現(xiàn)土壤交換性鈣含量與土壤氮磷鉀含量存在負(fù)相關(guān)關(guān)系,但是差異都未達(dá)到顯著水平,這可能與調(diào)查地塊本底鈣含量不同造成的,因此,需要針對(duì)具體地塊布置不同梯度的試驗(yàn)進(jìn)一步明確土壤中氮磷鉀養(yǎng)分含量的變化對(duì)土壤中交換性鈣含量的影響。
土壤中交換性鈣含量并不能直接決定植物對(duì)鈣的吸收積累24,植物對(duì)鈣的吸收不僅與土壤中鈣的含量有關(guān),還與土壤中其它元素含量有關(guān)2,特別是土壤中鉀的含量。陳竹君等2對(duì)陜西關(guān)中主要蔬菜栽培基地的研究表明,日光溫室栽培下大量施用鉀肥是土壤鈣離子飽和度及 Ca/K 和 Mg/K 比例降低的主要原因。本調(diào)查中雖然有80.00% 的土壤交換性鈣含量為中量水平,但是由于鈣與鉀之間存在明顯的拮抗作用,鉀肥的大量施用會(huì)降低植物對(duì)鈣的吸收2。然而,施用鉀肥不僅能夠提高作物產(chǎn)量,而且在改善作物品質(zhì)方面有著重要作用,在番茄種植過(guò)程中,農(nóng)戶往往大量施用鉀肥,造成土壤中鉀元素大量積累。本調(diào)查中 86.67% 土壤有效鉀含量達(dá)到高量水平,將會(huì)一定程度上影響作物對(duì)鈣的吸收利用,從而引發(fā)番茄、辣椒等臍腐病的發(fā)生[28]。
表2土壤交換性鈣含量與其它理化性狀之間的相關(guān)性 Table2Thecorrelationbetweensoil exchangeablecalcium contentandotherphysicochemicalproperties
注:\"*”表示相關(guān)性達(dá)到顯著水平( Plt;0.05 );\"**”表示相關(guān)性達(dá)到極顯著水平( Plt;0.01 )。
3小結(jié)與展望
由于設(shè)施蔬菜經(jīng)濟(jì)價(jià)值高,菜農(nóng)為追求高產(chǎn)往往大量施用化肥,本研究中 73.33% 土壤有效氮磷鉀為中量水平以上,特別是有效磷含量 100% 為高量水平;土壤pH平均為 5.35,66.67% 屬于酸性水平較高的土壤,說(shuō)明長(zhǎng)期種植蔬菜的地塊土壤在大量化肥的影響下,土壤酸化趨勢(shì)明顯。土壤中交換性鈣含量與 pH 呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,因此防止土壤酸化是提高土壤中鈣有效性的重要途徑。氮磷鉀肥大量施用,是造成土壤酸化的主要原因[29-3I,尤其氮肥,不同氮肥類(lèi)型對(duì)土壤酸化影響的程度不同,影響從大到小依次為硫酸銨、硝酸銨、尿素、緩釋尿素、碳酸氫銨32,因此,肥料使用上盡量避免施用硫酸銨和硝酸銨。施用有機(jī)肥能夠提升土壤的緩沖性能,緩解土壤酸化的作用已成為共識(shí)[33-35],但由于其效果偏慢,而且需要大量的施用才能改變土壤酸化的趨勢(shì),因此,對(duì)于已經(jīng)明顯酸化 (pHlt;5.5) 的土壤可以通過(guò)合理施用石灰、白云石粉、特貝鈣、鈣鎂磷肥等含鈣調(diào)理劑,其主要成分為CaO、CaCO3 和 Ca(OH)2 ,不僅能夠增加土壤中鈣的含量[36-37,還能夠快速提高土壤 pH ,提升土壤中鈣的有效性。
要提高作物對(duì)鈣的吸收利用,不僅要提高土壤中交換性鈣的含量,同時(shí)還要進(jìn)行合理的養(yǎng)分施用管理,建議在長(zhǎng)期大量施用鉀肥的地塊,在蔬菜非高需鉀生育期,適當(dāng)降低鉀肥的施用,并且通過(guò)根外追肥的形式加施鈣肥,降低由于鈣素缺乏造成的生理性病害[38。鈣主要通過(guò)木質(zhì)部向上運(yùn)輸,依賴(lài)蒸騰作用隨水分分配到植物各個(gè)部位[27,設(shè)施栽培條件下,棚內(nèi)濕度大,作物蒸騰量小,土壤隨灌溉情忽高忽低,這些因素都有可能降低作物對(duì)鈣的吸收[39。因此,在設(shè)施蔬菜種植過(guò)程中,不僅要關(guān)注土壤中鈣的有效性,還需要通過(guò)合理的水肥氣熱管理,提高植株對(duì)鈣的利用率。
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