設(shè)施蔬菜地土壤理化性質(zhì)變化特征研究進展

摘 要 綜述近年來不同種植年限設(shè)施蔬菜地土壤理化性質(zhì)變化特征的研究進展，旨在探討設(shè)施蔬菜地土壤理化性狀隨種植年限增加的變化特點，從而為采取措施提高蔬菜產(chǎn)量、改善蔬菜品質(zhì)、保障蔬菜質(zhì)量安全提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 土壤；理化性質(zhì)；設(shè)施蔬菜；種植年限

中圖分類號：S152；S153 文獻標志碼：C 文章編號：1673-890X（2014）13-045-04

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隨著我國居民生活水平的提高，對于蔬菜品質(zhì)和質(zhì)量安全的要求越來越高。近年來，反季節(jié)蔬菜需求越來越大，設(shè)施蔬菜栽培的面積不斷擴大，其中大棚蔬菜栽培占了較大比重[1]。大棚蔬菜等設(shè)施栽培方式改變了傳統(tǒng)露地蔬菜種植的土壤環(huán)境，使土壤長期處于高溫、高濕、無降水淋洗、高施肥量、超強度利用等環(huán)境條件下，是一種高度集約化的利用方式，土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)易發(fā)生變化[2]，伴隨的土壤酸化板結(jié)、次生鹽漬化、重金屬累積等障礙問題日益突出。目前針對設(shè)施土壤理化性質(zhì)隨種植年限的增長而變化的系統(tǒng)研究還相對較少。因此，本文綜述了近年來不同種植年限設(shè)施蔬菜地土壤理化性質(zhì)變化特征的研究進展，旨在探討設(shè)施蔬菜地土壤理化性狀變化特點，為采取措施提高蔬菜產(chǎn)量、改善蔬菜品質(zhì)、保障食品安全提供依據(jù)。

1土壤pH值變化

作物一般根據(jù)自身生長發(fā)育的需要，對土壤中的養(yǎng)分有高度的選擇性。當(dāng)施入某種養(yǎng)分肥料以后，容易出現(xiàn)陰、陽離子不平衡的現(xiàn)象，而對土壤的pH值產(chǎn)生影響。目前，一般認為肥料施用不合理是導(dǎo)致蔬菜地土壤酸化的主要原因[3-4]。大量試驗研究表明，設(shè)施蔬菜地和露天蔬菜地土壤pH隨種植年限的增加都呈現(xiàn)下降趨勢。郭紅偉等[5]對大棚辣椒連作土壤研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH隨種植年限的增加呈顯著的下降趨勢。趙鳳艷等[6]對大棚蔬菜地研究表明，土壤pH值隨種植年限的增加呈逐年下降趨勢，種植年限14、30年的土壤pH值分別比對照降低了0.39、0.50，土壤酸化問題嚴重。孟鴻光等[7]對城郊溫室研究也發(fā)現(xiàn)土壤pH隨種植年限的增加呈逐年下降趨勢。李俊良等[8]對種植13年的日光溫室研究發(fā)現(xiàn)，最低的土壤pH值已經(jīng)降到了4.31，土壤酸化問題十分嚴重。曾希柏等[9]對設(shè)施蔬菜土壤研究表明，pH值出現(xiàn)下降，且其降低幅度與種植年限呈顯著負相關(guān)。

2土壤電導(dǎo)率變化

土壤電導(dǎo)率是指示土壤水溶性鹽的指標，與土壤鹽分的含量有顯著的相關(guān)關(guān)系，表征了土壤鹽分的累積狀況。電導(dǎo)率越高，含鹽量越大，可用于判斷鹽分含量是否達到限制作物生長的水平。目前，大量試驗研究表明，大棚蔬菜地土壤電導(dǎo)率隨種植年限的增加呈現(xiàn)上升趨勢。胡明芳等[10]對大棚菜地土壤研究表明，土壤電導(dǎo)率隨著種植年限的增加基本呈現(xiàn)上升趨勢，種植10年以上的大棚菜地具有明顯的鹽分積累現(xiàn)象。郭紅偉等[5]對大棚辣椒連作土壤研究發(fā)現(xiàn)，隨著栽培年限增長，土壤電導(dǎo)率逐步提高，當(dāng)連作年限大于6年時，隨著連作年限的增加，土壤電導(dǎo)率呈顯著的上升趨勢，連作20年的土壤電導(dǎo)率比對照提高371%。對于導(dǎo)致土壤電導(dǎo)率升高的主要原因目前尚不明確。郭文龍等[11]對大棚蔬菜地研究認為，使用高含鹽量的有機肥導(dǎo)致了土壤電導(dǎo)率升高。李文慶等[12]對設(shè)施蔬菜地土壤研究認為，硝態(tài)氮積累是使土壤電導(dǎo)率升高的原因。

3土壤養(yǎng)分變化

3.1土壤有機質(zhì)變化

土壤有機質(zhì)既是植物有機和礦質(zhì)營養(yǎng)的源泉，也是形成土壤結(jié)構(gòu)體的重要因素，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大，是判斷土壤肥力水平的重要指標。目前，大量試驗研究表明，設(shè)施蔬菜地土壤有機質(zhì)隨種植年限的增加呈現(xiàn)上升趨勢。王輝等[1]對蘇南地區(qū)設(shè)施蔬菜地研究發(fā)現(xiàn)，隨著種植年限的增加土壤有機質(zhì)逐漸增加。焦坤等[4]對大棚菜地研究認為，與露天菜地相比，大棚菜地土壤有機質(zhì)含量有增加的趨勢。郭紅偉等[5]研究表明，溫室菜地土壤的有機質(zhì)含量出現(xiàn)增加，而且有機質(zhì)積累程度與種植年限有關(guān)。

3.2土壤全氮、堿解氮變化

氮素是植物生長所需的主要營養(yǎng)元素之一，合理的土壤氮素管理對維持作物產(chǎn)量非常重要。蔬菜作物具有需肥量大的特點，蔬菜生產(chǎn)中肥料投入尤以氮肥施用量居首[13]。目前，大量試驗研究表明，設(shè)施蔬菜地土壤全氮隨著種植年限增加呈上升趨勢。郭紅偉等[5]對大棚辣椒連作土壤研究認為，全氮含量隨連作年限增加呈現(xiàn)上升趨勢，且達極顯著水平。薛延豐等[14]對設(shè)施菜地研究發(fā)現(xiàn)，隨著種植年限增加，設(shè)施地土壤全氮含量顯著增加。堿解氮含量的高低可反映土壤當(dāng)季蔬菜作物的供氮能力，郭文龍等[11]對蔬菜大棚土壤性質(zhì)研究表明，發(fā)現(xiàn)土壤堿解氮含量與種植年限無關(guān)。

3.3土壤全磷、速效磷變化

磷肥的過量施用，不僅浪費資源、增加生產(chǎn)成本，而且磷素在土壤中容易富集，對周邊水體環(huán)境構(gòu)成潛在威脅[15]。大量試驗研究和報道表明，我國設(shè)施蔬菜地磷素累積問題突出[16]。目前，相關(guān)試驗研究結(jié)果表明，隨著種植年限增加，設(shè)施蔬菜地土壤全磷含量顯著增加。王輝等[1]研究結(jié)果表明，隨著大棚菜地種植年限的增加，土壤中全磷逐漸增加。薛延豐等[14]對設(shè)施蔬菜地研究發(fā)現(xiàn)，隨著種植年限增加，土壤全磷含量顯著增加，7年左右設(shè)施地土壤20 cm耕作層中全磷含量為1.74 g/kg，屬于極高水平。同時，相關(guān)試驗研究結(jié)果表明，隨著種植年限增加，大棚、保護蔬菜地土壤速效磷含量顯著增加。王輝等[1]對蘇南地區(qū)大棚蔬菜地土壤研究發(fā)現(xiàn)，土壤速效磷含量隨著種植年限的增加而逐漸增加，這與郭文龍等[11]研究結(jié)果一致，土壤中速效磷含量變化與種植年限呈極顯著正相關(guān)，他們一致認為這可能與大棚土壤施用磷肥及其在土壤中的固定釋放機理有關(guān)。郭紅偉等[5]研究大棚辣椒地土壤速效磷顯著升高，并且隨著連作年限增加而逐步增加，當(dāng)達到一定年限時均顯著下降。

3.4土壤全鉀、速效鉀變化

鉀不僅可以提高蔬菜的產(chǎn)量，而且能有效改善蔬菜的品質(zhì)。速效鉀含量是反應(yīng)土壤鉀素供應(yīng)狀況的重要指標之一，了解土壤速效鉀變化，對指導(dǎo)鉀肥合理施用具有重要意義。目前，相關(guān)研究表明，設(shè)施蔬菜地土壤全鉀含量表現(xiàn)出隨種植年限增加而增加的趨勢。王輝等[1]對江蘇省蘇南地區(qū)大棚蔬菜地土壤研究發(fā)現(xiàn)，隨著大棚種植年限的增加，全鉀逐漸增加。薛延豐等[14]對設(shè)施地土壤研究發(fā)現(xiàn)，隨著種植年限的增加，設(shè)施地土壤全鉀含量顯著增加，7年左右的設(shè)施地土壤20 cm耕作層中全鉀含量為4.40 g/kg，屬于極高水平。目前，相關(guān)研究表明，設(shè)施蔬菜地土壤速效鉀含量與種植年限呈一定的相關(guān)關(guān)系，有升高，也有降低，尚不明晰。劉兆輝等[17]的研究結(jié)果表明，山東大棚蔬菜土壤中速效鉀具有積累效應(yīng)，隨種植年限增加土壤中速效鉀不斷積累。胡明芳等[10]對不同種植年限大棚菜地土壤研究表明，種植年限對表層土壤速效鉀影響不明顯，對20 cm以下土壤影響顯著，隨著種植年限增加不斷減少。郭紅偉等[5]研究表明，大棚辣椒連作土壤速效鉀顯著升高，并且隨著連作年限增加而逐步增加，當(dāng)達到一定年限時均顯著下降。

3.5土壤微量元素變化

目前，試驗研究表明，設(shè)施蔬菜地土壤有效態(tài)微量元素含量與pH、有機質(zhì)含量密切相關(guān)。魏孝榮等[18]研究表明，不同地形條件下土壤有效態(tài)微量元素的剖面分布特征主要受有機質(zhì)含量差異的影響，有效態(tài)微量元素含量與有機質(zhì)含量均達到了極顯著正相關(guān)關(guān)系。周國華等[19]認為，較高的土壤有機質(zhì)含量促進了有效態(tài)微量元素的活化，而土壤酸性增加也能增加微量元素的生物有效性。伊田[20]的研究結(jié)果中，設(shè)施菜地土壤pH與有效鐵、錳、銅、鋅含量均達到極顯著負相關(guān)，土壤有機質(zhì)含量與有效鐵、銅、錳、鋅含量達到極顯著正相關(guān)。這些表明在設(shè)施栽培條件下，有機肥施用量的增加可以適當(dāng)提高土壤有效態(tài)微量元素的含量，土壤pH的下降也能增加有效態(tài)微量元素含量。

4土壤重金屬變化

土壤重金屬污染問題是環(huán)境和土壤科學(xué)研究者關(guān)注的熱點問題之一，土壤環(huán)境安全是蔬菜質(zhì)量安全的基礎(chǔ)。近年來，我國蔬菜地土壤重金屬污染問題日漸突出，廣州、杭州等市的設(shè)施菜地土壤重金屬污染形勢已到不容忽視的地步[21-22]。目前認為，化學(xué)肥料和畜禽廢棄物施用是蔬菜地土壤重金屬污染的重要來源[23-24]，土壤pH和有機質(zhì)也直接影響重金屬元素的存在形態(tài)[20，25]。近年來有關(guān)研究表明，設(shè)施蔬菜地土壤重金屬Pb、As、Cd、Cr、Mn等含量隨種植年限的增加而增加。王俊等[26]對日光溫室研究表明，溫室中重金屬Zn含量與種植年限呈極顯著正相關(guān)，Cd、Cr、Zn、As和Cu含量明顯增高。陳碧華等[27]研究表明，大棚菜田土壤中重金屬Pb、Cr、Cd、Mn、Zn、Cu隨種植年限的增加呈現(xiàn)增加趨勢，與種植年限均呈線性相關(guān)，重金屬Pb、Zn、Cu的含量和種植年限呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，重金屬Cd、Ni、Mn的含量與種植年限呈顯著正相關(guān)關(guān)系。薛延豐等[14]通過對不同種植年限的蔬菜大棚土壤研究發(fā)現(xiàn)，隨著種植年限的增加，Pb、Cd、Cr、As含量逐漸增加，連云港地區(qū)種植年限為7年的大棚菜地土壤Pb含量為225 mg/kg，淮安地區(qū)種植年限為7年的大棚菜地土壤Cd含量為2.49 mg/kg，連云港和揚州地區(qū)所有種植年限的大棚菜地土壤Cr含量均大于120 mg/kg，揚州地區(qū)所有種植年限的大棚菜地土壤As含量均大于25 mg/kg，均屬于極高水平。

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