高溫處理對連作土壤基本理化性質的影響

陳金濤

摘 要：通過對不同層位的土壤進行高溫處理前后的土壤樣品采樣，測定其基本理化性質，研究在用高溫處理土壤，防止連作障礙的方法時，高溫處理對土壤理化性質的影響。研究表明，高溫處理過的土壤，各層次的土壤酸堿度、有機質含量和土壤中的全氮、出現下降的趨勢，而有效磷、速效鉀含量增加，土壤容重變大；對土壤的基本理化性能帶來了一定的影響。

關鍵詞：高溫處理；連作障礙；土壤理化性質

中圖分類號 S15 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）15-71-03

作物連作出現障礙的情況給農業生產帶來很大的影響：作物減產、增加農業成本，直接影響到農民的經濟效益。特別是對于設施農業，這一情況尤為突出。消除農業生產中連作障礙，是廣大農民迫切需要解決的問題，也是廣大農業科技工作普遍關注的問題[1]。當前消除農業生產連作障礙的方法有很多種，其中高溫處理就是其中方法之一。它通過高溫高壓間歇滅菌[2]的方法、高溫悶棚[3-4]的方法以及利用太陽能進行土壤消毒的方法對土壤中的病害蟲進行殺死和防治，取得了很好的效果。但這些工作只重視了高溫下對病害、蟲害的防治效果，并沒有考慮到高溫處理后土壤的理化性能的改變情況，本文就此方面做了初步研究，探討土壤經高溫處理后，土壤理化性能的變化，為高溫處理后的土壤修復和施肥提供理論指導。

1 研究方法

1.1 研究方案 選定有連作效應的設施棚，硼的面積為50m2左右，按土壤采樣原則，在棚內以S形選取5個采樣點，分別在高溫處理前后對每個樣點的0～10cm、10～30cm、30～50cm3個層位上的土壤用帶有刻度的鋼制環刀取樣，用以測定高溫處理前后的土壤的容重。同時采取同層位土壤樣品進行混合獲得各相同層位的混合樣，將取的5個土壤樣品的環刀樣的平行樣品和各層位混合樣帶回實驗室進行相應測定項目的處理后，進行土壤樣品各理化性能的測定。

1.2 分析方法[5] 土壤有機質：外加熱/重鉻酸鉀容量法；土壤全氮：凱氏蒸餾法；土壤有效磷：0.5mol/L碳酸氫鈉溶液浸提，鉬藍比色法；土壤速效鉀：乙酸銨浸提—火焰光度計法；土壤容重：環刀法；土壤pH：土液比1∶2.5，電位法。

2 結果與分析

根據研究方案，對采取的土壤樣品進行分析測定，得其結果如表1。

2.1 高溫處理對土壤有機質含量的影響 由表1可以看出，對土壤進行高溫處理后，土壤中的有機質含量發生了改變，且依層位不同變化不同：0～10cm的土壤有機含量，高溫處理后比處理前減少了2.67g/kg，而10～30cm層的土壤有機質含量在高溫處理后卻增加了1.62g/kg，30～50cm的土壤有機質減少了0.31g/kg，研究發現，雖然3個層位的土壤有機質含量有增有減，但如果把3個層位的有機質含量進行統計，會發現其總量比處理前下降了1.36g/kg。因此高溫處理使土壤中的有機質含量減少。分析其原因：在用高溫處理土壤的時候，土壤中部分易氧化的有機物質，在高溫下發生了灼燒，使得有機質發生了分解，這就使得土壤有機質含量相對于沒有處理前出現了下降。而10～30cm層位有機質出現升高的原因是高溫處理機在高溫滅毒的過程中，同時對土壤進行了翻耕，即將0～10cm層位的土壤翻到了10～30cm層位，10～30cm層位的翻到了0～10cm層位，所以0～10cm層位土壤有機質的減少，既有高溫處理使有機質減少的原因，也有層位變化帶來的影響，而10～30cm層有機質的增加，則是土壤層位翻轉造成的結果。由圖1可以發現，3個層位中有機質含量變化幅度最大是0～10cm層，下降幅度達11.04%，相對于上面的二層，30～50cm處的土壤有機質含量雖然也受到高溫的影響，但影響不大，其下降的幅度1.61%，說明高溫處理對土壤的有機質影響主要發生在0～30cm，也就是說與高溫處理機對土壤深度的接觸位置有關，有機質的降低與處理土壤的溫度和接觸面積呈正相關關系。

2.2 高溫處理對土壤全氮含量的影響 高溫處理前后土壤全氮含量的變化與有機質的變化基本一致，0～10cm層位的全氮含量因有機態氮受高溫灼燒揮發而損失，再加上層位翻轉的原因出現了大幅度的降低，降幅達20.39%，10～30cm和30～50cm層位全氮含量比高溫處理前有所提高，是因為土壤層位翻的作用。但3個層位總氮含量依然是高溫處理后比處理前降低了，統計顯示高溫處理后比處理前降低了0.21g/kg，說明高溫處理會對土壤全氮造成損失，而主要原因是在處理過程中有機質燃燒，其中的氮物質發生了分解，以氣體的形式損失。也使得土壤氮素的肥力水平下降。

2.3 高溫處理對土壤有效磷含量的影響 土壤中有效磷的含量在高溫處理后，呈現出0～10cm降低，10～30cm和30～50cm層位增加的現象，與氮素受高溫處理影響有一樣的規律。不過，有效磷在0～10cm降低的值很小，與處理前相比，只差了0.5mg/kg，變幅僅為0.9%。而其它2層的增加值卻達到了7.1mg/kg。因此，總體來看，高溫處理后，土壤有效磷是增加的。究其原因，首先是土壤有機質被燃燒后，有機質中的磷素以可溶性灰分的形式存在于土壤中，增加了有效磷的含量；其次，高溫或能對土壤中難溶性磷酸鹽的晶相產生改變：因為高溫可以使晶態的磷酸鹽向非晶態的磷酸鹽轉化，提高了土壤中難溶磷酸鹽的活化性，使得土壤中有效態的磷素增多。這其中哪種作用對土壤中有效磷增多的貢獻大，從3個層位有效磷的變化幅度看（如圖1），還是以有機質分解為主要原因，因為10～30cm增加的幅度最大，而此層位是處理前的0～10cm層位，有機質含量最高，當然這樣的推測還需要日后更多的研究來確定。

2.4 高溫處理對土壤速效鉀含量的影響 土壤速效鉀含量受高溫處理的影響是是各層位的速效鉀含量都出現了增加的現象，只是增加幅度不同，其中10～30cm增加的幅度最大。分析原因：高溫處理使有機質分解后的鉀素以可溶性灰分存在于土壤中，增加了土壤中速效鉀的含量；另外，高溫使得土壤中的礦物態的鉀和次生礦物態的含鉀礦物分解加速，從而增加了土壤中鉀的含量。由圖1可以看出，鉀素3個層位中增加的幅度最大的10～30cm層位，增幅達到了5.76%，0～10cm和30～50cm，則增加的幅度較小，分別為0.59%和1.98%，說明土壤中速效鉀的增多，主要與土壤有機質含量有關；其次也有土壤中原生礦物和次生礦物的貢獻：因為10～20cm層位是由0～10cm翻轉下去的，溫度剛開始接觸地面時溫度最高，對原生和次生態的鉀礦物的風化影響也最大。速效鉀的增多，固然可以提高土壤中鉀素的肥力水平，但是因為速效鉀的可移動性和土壤中層狀硅酸鹽對鉀的固結作用，使土壤中突然大量增加速效鉀，減少了緩效鉀的量，對鉀素的合理利用有一定影響，需要特別注意。

2.5 高溫處理對土壤容重的影響 高溫處理前后土壤結構的影響通過土壤容重變化可以表現出來。由表1和圖1可以看出，高溫處理后的土壤容重3個層位都呈現增加的情況。主要是高溫處理土壤引起土壤有機質灼燒，使得土壤有機質減少，破壞了土壤原有的結構及各物質間的比例關系，礦質物質所占比例增大，土壤容重增加；高溫機的壓實作用，增加了土壤無效孔隙的量，也使得土壤容重增加。因此，高溫處理土壤后，不但對某些土壤養分造成了影響，對土壤結構也帶來了一定的破壞。因此，在對土壤進行高溫處理后應及時的補加有機肥，不但可以增加土壤中的養分含量，還可以改善和修復土壤結構，使其盡快恢復原有狀態。

2.6 高溫處理對土壤酸堿度的影響 由表1結果可以看出，土壤經高溫處理后，其pH值都低于處理前。最低的在10～30cm處，降低了0.23個pH值。土壤pH的降低可能與金屬離子的水解有關：與土壤有機質絡合的金屬離子，在高溫處理時由于有機質的灼燒，使得其與有機質分離釋放，進入到土壤水溶液中并進行水解。金屬離子的水解使得土壤水溶液中的氫離子增多，因此土壤的酸堿度下降，pH變小。

3 結語

綜上所述，土壤經高溫處理后對土其理化性質是有一定影響的，雖層位不同影響結果不同，但總體看來，有機質含量、全氮含量和酸堿度下降；有效磷、速效鉀的含量和土壤容重增加。因此用高溫處理連作障礙的土壤后要及時補充有機肥。可以通過種植綠肥和秸稈還田的方法進行補充，這樣既可以增加土壤有機質的含量，又可以改善土壤結構。但要適當的增施氮肥，以補充在高溫處理土壤時造成的氮素損失。

參考文獻

[1]馬玉乾，劉裕嶺.設施棚室連作障得土壤的修復改良[J].上海蔬菜，2014（2）：68.

[2]胡繁榮.設施蔬菜連作障礙原因與調控措施探討[J]。金華職業技術學院學報，2005，2（6）：18-22.

[3]曹志強，金慧，許永華，等.老參地連續種參試驗報告[J].中藥材，2004，27（8）：554-555.

[4]古崇、曉笛.規避設施蔬菜連作障礙的良策——高溫悶棚及其方法[J].科普天地（資訊版）： 2009，1：45-49.

[5]鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，2000，56-57.

（責編：徐煥斗）