上海市奉賢區設施菜地土壤理化性狀分析

吳玨 ，王偉群 ，朱峰

奉賢區是上海市的蔬菜主產區之一，其常年蔬菜種植面積3 200 hm2，設施蔬菜種植面積867 hm2。近幾年政府大力新建設施菜田，奉賢區設施蔬菜的種植面積不斷增加。盡管設施蔬菜栽培顯示出較高的生產效益和經濟效益，但是因其復種指數高、種植品種單一而導致土壤連作障礙逐年加重，且據調查發現，其連作障礙發生周期逐漸縮短，很多只有2 a棚齡的大棚已經表現出一定的連作障礙。因此，調查了奉賢區2009年之前建設的以種植茄果類、瓜類蔬菜為主，冬季種植一茬綠葉蔬菜的大棚土壤性狀，研究種植年限對土壤肥力、含鹽量等相關指標的影響，為防治土壤連作障礙提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 蔬菜大棚選擇與土壤采集

試驗于2010年在莊行鎮、奉城鎮、柘林鎮等蔬菜大棚集中地區展開，按種植年限（棚齡）1 a、2～3 a、4～5 a以及6 a以上分別采集土樣，同一棚齡選取5個大棚作為重復。用蛇形采樣法采集0～20 cm耕作層的土壤，每個樣品由15個點土樣混合組成。

1.2 測定項目與方法

用常規化學分析方法測土壤全鹽量，烘干法測土壤含水量，pHS-3B型酸度計測土壤溶液pH值，奧利龍（ORION）公司生產的 TDS測試儀測土壤溶液的電導率,凱氏消煮法測全氮含量，鉬銻抗顯色法測土壤有效磷含量，火焰光度法測Na+、K+含量，重鉻酸鉀氧化法測土壤有機質含量，全自動間斷化學分析儀（Smartchem200 Alliance Corp.France）測 NO3-含量，雙指示劑中和法測定HCO3-含量，硝酸銀滴定法測Cl-含量，EDTA間接滴定法測SO42-含量，采用EDTA絡合滴定法測 Ca2+、Mg2+含量[1～5]。

2 結果與分析

2.1 不同種植年限大棚土壤的肥力狀況分析

由表1可以看出，隨著設施大棚種植年限的增加，土壤有機質、全氮、堿解氮、有效磷含量上升；種植年限在6 a以下的大棚土壤速效鉀含量呈上升趨勢，而棚齡6 a及以上的則有所降低。棚齡6 a及以上大棚土壤的各養分含量較1 a棚均顯著提高1.27～1.83倍。土壤有機質含量隨棚齡增加而呈上升趨勢，這與黨菊香等[6]、汪建飛等[4]的研究結果略有不同。棚齡在3 a以下的土壤有機質含量差異不顯著，但是其與4 a以上棚齡的差異比較顯著。

2.2 不同種植年限大棚土壤的全鹽量、EC值和pH值分析

由表1可以看出，奉賢區各參試大棚設施菜田土壤全鹽量在 0.77～1.25 g/kg，4 a 以上棚齡土壤的全鹽量高于4 a以下的。一般土壤可溶性鹽含量高于2.0 g/kg時，即為鹽漬化土壤[5]，但本試驗調查的幾個大棚土樣全鹽量均低于這個標準。

從表1中還可以看出，土壤pH值隨著種植年限增加而持續降低，介于 5.87～7.16，6 a 以上棚齡土壤的pH值顯著低于其他棚齡土壤。按照pH值5.6～6.5為微酸性、 pH 值 4.6～5.5 為酸性、pH＜4.5 為強酸性的土壤酸度分類標準[7]，2 a及以上棚齡的土壤開始酸化。

表1 不同種植年限設施保護地土壤肥力、全鹽量、pH值、EC值

隨著種植年限增加，大棚土壤EC值呈現一定的增長趨勢，特別是棚齡2 a土壤的EC值較棚齡1 a的成倍增長。盡管目前奉賢區設施內土壤的EC值與果菜類蔬菜發生鹽分為害的生理障礙臨界點EC值1.2 mS/cm還有一定差距[8]，但是如果不注意種植方法，繼續大量施肥，大棚土壤就會出現嚴重的鹽分障礙。

表2 不同種植年限設施保護地土壤陽離子含量及組成變化

2.3 不同種植年限大棚土壤陽離子組成分析

由表2可知，設施土壤中的陽離子以Ca2+為主，占全鹽量的6.36%~13.68%，其次是 Na+，占全鹽量的 5.32%~7.66%，K+、Mg2+比例均在5.5%以下。設施土壤中的某些陽離子占全鹽量的比例隨種植年限的改變表現規律性的變化，棚齡2~3 a的大棚土壤中的K+、Na+占全鹽量的比例最大，棚齡4~5 a的大棚土壤中Mg2+、Ca2+占全鹽量的比例最大，與呂福堂等[8]研究結果有所不同，可能是因為所研究的土壤基礎條件和施肥結構不同，影響了土壤中的離子組成。

表3 不同種植年限設施保護地土壤陰離子含量及組成變化

2.4 不同種植年限大棚土壤陰離子組成分析

表3數據表明，不同種植年限的設施菜地土壤陰離子以NO3-和SO42-為主，棚齡在2 a以上的土壤中的NO3-占全鹽量的34.23%~36.8%，較棚齡1 a的顯著增加。SO42-占全鹽量的13.87%~35.68%，棚齡4~5 a的較其他種植年限的明顯增加。與其他離子含量均有所升高表現不同的是，HCO3-含量基本持走低態勢，占全鹽量的比例也不斷下降，這與呂福堂等[8]、焦坤等[9]的研究結果一致。姚春霞等[10]的調查結果顯示，上海市郊露天菜地樣本硝態氮含量為0.02~0.333 g/kg，平均為0.112 g/kg。對比本文數據分析可知，奉賢區不同種植年限的設施菜地的硝態氮含量是露天菜地的1.1~4.1倍。

3 結論與討論

3.1 鹽漬化和鹽害

隨著種植年限增加，奉賢區設施菜地土壤的鹽分含量升高，鹽分積累明顯。1 a棚齡土壤的平均鹽分含量為 0.77 g/kg，EC值為 0.24 mS/cm，2~3 a棚齡土壤的鹽分上升至1.11 g/kg以上，EC值升至0.78 mS/cm，已超過普通作物的生育障礙臨界點（EC>0.50 mS/cm）。

隨著種植年限增加，設施菜地土壤中的主要鹽分離子含量增加。設施菜地土壤中的Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、NO3-、SO42-等鹽基離子含量從種植第 2 年起含量顯著增加，HCO3-的含量則逐年降低。土壤中以陰離子為主，陰離子中又以NO3-、SO42-為主。

各地研究發現，設施土壤積鹽和鹽漬化現象非常普遍。哈爾濱市和大慶市的蔬菜大棚內土壤的EC值是露天菜田的2.0~5.6倍，最高達0.87 mS/cm；南京市堯化鎮露天菜田的土壤EC值為0.137~0.276 mS/cm，而大棚菜地的土壤則升高到0.367~0.506 mS/cm[12]。EC值增加表明土壤已鹽漬化，表現為土壤干燥時其表層出現明顯的白色返鹽物質并板結，破碎后呈灰白色粉狀；土壤濕潤時其顏色發暗，產生鹽害。在實際生產中，由于土壤中鹽分的積累，種植2~3 a的溫室對蔬菜表現出抑制作用，種植年限較長的日光溫室中的蔬菜生長矮小，甚至死亡，導致很多設施菜田荒廢，造成極大浪費。

3.2 土壤酸化

奉賢區的設施菜地土壤已出現輕微酸化的現象。Cl-、NO3-的含量在全鹽中所占比例不斷上升，導致了保護地土壤酸化的發生，而超量使用化肥和偏施氮肥是導致保護地土壤酸化的主要原因。常用肥料中往往帶有Cl-和SO42-等強酸性離子，這些離子隨肥料的大量施用后僅部分被作物吸收，而大部分則殘留于土壤中，成為土壤次生鹽漬化和土壤pH值下降的原因之一。此外，保護地內土壤的硝化作用強烈，極易產生大量的 H+和NO3-。Malhi等[13]、徐仁扣等[14]研究表明，大量施用氮肥，特別是銨態氮肥會導致土壤嚴重酸化。設施土壤酸化與次生鹽漬化已成為限制設施蔬菜可持續生產的重要因素。

3.3 有機質、氮素、磷素、鉀素積累

本研究表明，隨設施大棚種植年限增加，土壤中有機質、全氮、堿解氮、有效磷的含量呈上升趨勢，而速效鉀含量則先增后減，6 a及以上棚齡大棚的土壤速效鉀含量低于2~3 a和4~5 a棚齡，但低于1 a棚齡的，但差異均不顯著，這可能是因為蔬菜為喜鉀作物，對鉀肥需要量較大，而菜農不注重鉀肥的施用[15]，所以導致種植年限長的大棚土壤速效鉀含量較低。

總之，鹽分的大量積累以及Cl-、NO3-、SO42-的相對富集對土壤與植物的養分供需平衡以及土壤環境質量的演變都將產生不利影響。控制土壤鹽分累積，防止土壤酸化、連作障礙及次生鹽漬化成為保證設施菜地生產可持續發展的關鍵。

[1]劉文利，馬琳.蔬菜保護地連作土壤肥力性狀調查研究[J].安徽農業科學，2006，34（19）：4 987-4 988.

[2]丁國強.設施蔬菜土壤鹽漬化的成因及防治[J].長江蔬菜，2005（1）：32-33.

[3]王學軍.保護地土壤次生鹽漬化分析[J].北方園藝，1998（3/4）：12-13.

[4]汪建飛，于群英，李孝良，等.設施栽培條件下土壤有機質和氮素變化規律研究[J].安徽農業科學，2003（2）：191-193.

[5]司東霞，呂福堂，張敏，等.設施栽培條件下土壤養分及有機質組成變化趨勢的研究[J].土壤通報，2004，35（5）：566-569.

[6]黨菊香，郭文龍，郭俊煒，等.不同種植年限蔬菜大棚土壤鹽分累積及硝態氮遷移規律[J].中國農學通報，2004，20（6）：189-191.

[7]勞秀榮，張淑茗.保護地蔬菜施肥新技術[M].北京：中國農業出版社，1999.

[8]呂福堂，司東霞.日光溫室土壤鹽分積累及離子組成變化的研究[J].土壤，2004，36（2）：208-210.

[9]焦坤，李德成.蔬菜大棚條件下土壤性質及環境條件的變化[J].土壤，2003（2）：94-97.

[10]姚春霞，陳振樓，陸利民，等.上海市郊菜地土壤和蔬菜硝酸鹽含量狀況[J].水土保持學報，2005，9（1）：84-88.

[11]趙風艷，吳鳳芝，劉德，等.大棚菜地土壤理化特性的研究[J].土壤肥料，2000（2）：11-13.

[12]謝學東，李加友.蔬菜大棚土壤肥力和狀況調查[J].南京農專學報，1999，15（1）：26-29.

[13]Malhi SS,Nyborg M,Harapiak JT.Effects of long-term N fertilizer-induced acidification and liming on micronutrients in soil and in bromegrass hay[J].Soil and Tillage Research,1998,48:91-101.

[14]徐仁扣，Coventry D R.某些農業措施對土壤酸化的影響[J].農業環境保護，2002，21（5）：385-388.

[15]李家康，陳培生，沈桂琴，等.幾種蔬菜的養分需求與鉀素增產效果[J].土壤肥料，1997（3）：3-6.

[16]范亞娜，趙國棟.隴東地區設施蔬菜連作土壤性質變化趨勢[J].水土保持通報，2007，27（6）：116-119.