山東省設施菜地土壤次生鹽漬化特征及影響因素

李 濤 于 蕾 吳 越 萬廣華 李建偉

（山東省土壤肥料總站，濟南 250100）

設施菜地栽培是玻璃溫室、日光溫室、塑料大棚等園藝設施栽培的總稱［1-2］。由于設施菜地栽培具有產量高、經濟效益高等特點，近年來，中國設施菜地栽培發展迅速，并在蔬菜和其他重要經濟作物的反季節和跨地區種植中有著重要作用［3-4］。據不完全統計，2008年全國設施蔬菜 368×104hm2，總產量2.51×108t，占全國蔬菜產量的34%以上［5-6］。有調查表明，大棚蔬菜生產每公頃產量較露地蔬菜高598.6 kg［7］，利潤率是露地蔬菜的3倍～4倍［7-8］。但是，由于設施菜地栽培處于密閉空間中，缺少雨水淋洗，溫度、濕度、通氣狀況和水肥管理等均與露地栽培有較大差別［9］，加之長期栽培管理措施不當、肥料施用量過大，導致了地下水位上升、土壤板結、次生鹽漬化、養分失衡等諸多問題［3，10-12］。設施菜地發生次生鹽漬化，土壤中可溶性鹽類過多，會引起植物根細胞吸收土壤水分困難或脫水，造成植物生理干旱，同時產生離子毒害作用［10］，以致生長發育不良，病蟲害加重等，嚴重影響蔬菜的產量和品質。設施菜地發生次生鹽漬化已成為限制設施蔬菜發展的主要障礙因子［1，13-14］，因此，了解設施土壤次生鹽漬化的現狀、特征、成因、影響因素及其對土壤性質的影響，對于指導農業生產，實現設施土壤的可持續利用具有十分重要的現實意義。

山東省共轄17市，是全國重要的設施蔬菜生產基地，也是全國設施蔬菜優勢主產區之一，2013年底全省耕地總面積為7.64×107hm2［15］，蔬菜種植面積1.83×107hm2［16］。由于肥料投入量大、設施栽培年限增加及管理不當等原因［17］，山東設施菜地土壤出現不同程度的次生鹽漬化，影響了區域設施栽培的可持續發展［3，13］。本文以山東省設施菜地土壤為研究對象，分析其次生鹽漬化分布、程度及典型原因，以期為全省設施菜地次生鹽漬化管理提供數據支持和參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

本研究數據來源于山東省土壤肥料總站對全省17市蔬菜地次生鹽漬化狀況的調研。

2014年5月至6月，在山東省17市設施菜地采集土樣，分析土壤全鹽含量數據，并對農戶進行調查。在采樣過程中，每133～333 hm2布置一個調查點，0～20 cm全層均勻取樣，8～10個小點混合，并考慮蔬菜種植年限、鹽漬化程度及代表性。共采集了設施菜地樣點2 751個，其中，日光溫室采樣1 489個，大拱棚采樣861個，中小拱棚采樣401個。

1.2 調查方法

農戶調查數據通過填寫調查表格“菜地基本情況調查表”獲得，統計種植類型、種植制度、地形部位、成土母質、土種類型、質地、灌溉水源、灌溉方式、耕作方式、障礙因素等資料。

1.3 分析方法

測定土壤水溶性鹽總量，并對土壤水溶性鹽總量大于6 g kg-1的土樣，進行K+、Na+、Ca2+、水溶性鹽總量用質量法測定；和HCO3-用雙指示劑中和法測定；Cl-用硝酸銀滴定法測定；用硫酸鋇比濁法測定；Ca2+、Mg2+用EDTA絡合滴定法測定；Na+、K+用火焰光度法測定，儀器為火焰光度計（Ap1302，傲譜，上海）。

1.4 鹽漬化程度劃分標準

參考全國第二次土壤普查硫酸鹽型鹽化潮土劃分標準［19］，土壤水溶性鹽總量2～4 g kg-1為輕度鹽漬化，4～6 g kg-1為中度鹽漬化，6～10 g kg-1為重度鹽漬化，大于10 g kg-1為鹽土。

1.5 數據處理

采用Excel 2003和Canoco 4.5將試驗所得數據資料進行整理分析。

2 結 果

2.1 山東省設施菜地土壤次生鹽漬化基本特征

山東省蔬菜生產地基本在平坦的平原地貌上，母質為河流沖積物、湖積物、洪沖積物、洪積物等。土壤類型主要有棕壤、褐土、潮土和砂姜黑土等。質地類型主要為輕壤土和中壤土。全部菜地具有水源保障，溝灌占調查點位總數的89.79%，畦灌占0.25%，微灌占9.96%。耕作方式以旋耕和深耕為主，旋耕占調查點位總數的76.4%，深耕占21.01%，其他為2.58%。

據山東省土壤肥料總站調研（表1），2014年全省設施菜地（含瓜類）總面積（日光溫室、大拱棚含棚間面積）為64.98×104hm2，占全省菜地面積的35.45%，其中，日光溫室25.06×104hm2，大拱棚20.94×104hm2，中小拱棚18.98×104hm2。濰坊、聊城和臨沂的設施菜地面積較大，分別為10.23×104hm2、9.525×104hm2、9.061×104hm2；萊蕪、威海和東營的面積較小，分別為0.092×104hm2、0.615×104hm2、0.929×104hm2。

表1 山東省17市不同類型設施菜地面積Table 1 Area of greenhouse vegetable land in the 17 cities of Shandong Province relative to type of greenhouse（×104 hm2）

本次調查數據（表2）顯示，山東省設施菜地土壤中非鹽漬化土壤、輕度鹽漬化土壤、中度鹽漬化土壤、重度鹽漬化土壤和鹽土調查點位分別占總點位60.27%、28.64%、8.37%、2.29%、0.43%。設施菜地次生鹽漬化推算面積通過各設施菜地的面積（表1）與采樣點所占比例相乘進行推算，結果分別為39.16×104hm2、18.61×104hm2、5.439×104hm2、1.49×104hm2、0.28×104hm2。總體看，山東省設施菜地出現中度以上鹽漬化的比例約為11.09%，需引起高度關注。

表2 不同類型設施菜地次生鹽漬化所占比例及推算面積Table 2 Proportions and areas of facilitated vegetable lands under secondary salinization relative to type of greenhouse

圖1 山東省設施菜地土壤鹽分離子組成Fig. 1 Composition of salt ions in the soils under greenhouse in Shandong Province

日光溫室、大拱棚和中小拱棚覆蓋設施不同，種植類型與施肥管理亦不同，使得土壤積鹽程度不同。本文將日光溫室、大拱棚、中小拱棚分別討論。通過對土壤樣本的調查分析得到不同設施類型土壤次生鹽漬化面積及所占比例（表2），在不同設施類型中，日光溫室土壤鹽漬化發生程度最高，為46.91%；其次是大拱棚，為38.10%；中小拱棚最低，為32.17%。日光溫室和大拱棚分別出現了8個、6個全鹽量大于10 g kg-1的鹽土點位。

2.2 日光溫室土壤次生鹽漬化狀況

由山東省17市日光溫室土壤次生鹽漬化現狀（圖2）可知，山東省日光溫室非鹽漬化土壤、輕度鹽漬化土壤、中度鹽漬化土壤、重度鹽漬化土壤和鹽土調查點位分別占總點位的53.19%、32.44%、9.81%、4.03%、0.53%，推算面積分別為13.33×104hm2、8.129×104hm2、2.458×104hm2、1.01×104hm2、0.133×104hm2，各地市情況各有不同，聊城、萊蕪、東營和煙臺土壤鹽漬化發生程度相對較高，淄博、青島、濰坊和臨沂土壤鹽漬化發生程度相對較低。

圖2 山東省各地市日光溫室次生鹽漬化狀況Fig. 2 Secondary salinization of the soils under sunlight greenhouse in the 17 cities in Shandong Province

聊城、萊蕪、東營和煙臺發生鹽漬化的土壤調查點位占總點位的比例均超過了65%，分別為83.62%、77.78%、76%和65.71%。萊蕪雖然鹽漬化程度較高，但輕度鹽漬化土壤占比為66.67%，無中度、重度鹽漬化土壤和鹽土。東營的中度鹽漬化土壤達到52%，煙臺重度鹽漬化土壤達到了7.14%，聊城中度、重度鹽漬化土壤和鹽土均有占比，需引起注意。聊城、東營是易發生鹽漬化和潛在鹽漬化地區，更易發生或加重鹽漬化。

淄博、青島、濰坊和臨沂非鹽漬化土壤調查點位占總點位的比例均超過了65%，分別為98.41%、82.42%、68.51%和65.91%。

2.3 大拱棚土壤次生鹽漬化狀況

由山東省各地市大拱棚次生鹽漬化現狀（圖3）可知，山東省大拱棚非鹽漬化土壤、輕度鹽漬化土壤、中度鹽漬化土壤、重度鹽漬化土壤和鹽土調查點位分別占總點位61.90%、27.88%、8.59%、0.93%、0.70%，推算面積分別為12.96×104hm2、5.838×104hm2、1.799×104hm2、0.195×104hm2、0.147×104hm2，各地市情況各有不同，萊蕪和濱州土壤鹽漬化程度相對較高，淄博、日照、棗莊、德州、濟南和濰坊非鹽漬化程度相對較高。

萊蕪和濱州發生鹽漬化的土壤調查點位占總點位的比例均超過了65%，分別為85.71%、75%，其中，萊蕪土壤鹽漬化比例較高，但全部為輕度鹽漬化土壤，無中度、重度鹽漬化土壤和鹽土。濱州是易發生鹽漬化和潛在鹽漬化地區，更易發生鹽漬化或加重。

淄博無發生鹽漬化土壤；日照、棗莊、德州、濟南和濰坊非鹽漬化土壤調查點位占總點位的比例均超過了70%，分別為90.91%、89.06%、87.5%、81.58%和72.22%，但棗莊有0.78%的中度、重度鹽漬化土壤和鹽土。

2.4 中小拱棚土壤次生鹽漬化狀況

由山東省各地市中小拱棚次生鹽漬化現狀（圖4）可知，中小拱棚土壤次生鹽漬化發生率較低，無鹽土。非鹽漬化土壤、輕度鹽漬化土壤、中度鹽漬化土壤、重度鹽漬化土壤和鹽土調查點位分別占總點位67.83%、24.44%、6.23%、1.50%、0.00%，推算面積分別為12.87×104hm2、4.639×104hm2、1.182×104hm2、0.285×104hm2、0 hm2。各地市情況各有不同，威海、泰安和濱州土壤鹽漬化程度相對較高，濟南、淄博和日照無鹽漬化土壤。

威海、泰安和濱州發生鹽漬化的土壤調查點位占總點位的比例分別為64.71%、60.87%和58.33%，其中，濱州均為輕度鹽漬化土壤。

圖3 山東省各地市大拱棚次生鹽漬化狀況Fig. 3 Secondary salinization of the soils under large arched hut in the 17 cities in Shandong Province

圖4 山東省各地市中小拱棚次生鹽漬化狀況Fig. 4 Secondary salinization of the soils under middle and small arched shed in the 17 cities in Shandong Province

濟南、淄博和日照無鹽漬化土壤。棗莊、聊城、德州、濰坊、青島和臨沂非鹽漬化土壤調查點位占總點位的比例均超過了65%，分別為87.78%、85.71%、80%、73.33%、69.23%和69.14%，臨沂有1.23%重度鹽漬化土壤，棗莊有1.11%的重度鹽漬化土壤。

3 討 論

3.1 施肥對設施菜地土壤次生鹽漬化的影響

在設施生產中，種植戶常過量施用化肥和大量施用有機肥。有研究表明，盲目大量施肥和偏施氮肥是造成設施土壤次生鹽漬化的另一重要因素，氮、磷養分遠遠超出了蔬菜本身的吸肥量［20-21］，一些未被作物吸收利用的肥料及其副成分便大量殘留于土壤中，成為土壤鹽分離子的主要來源［20，22］。

分別對設施菜地氮、磷、鉀平均施用量計算得到表3，全省年平均施用化肥純養分為1 624 kg hm-2，其中，施用氮肥（N）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）分別為559.5、465.2、599.3 kg hm-2。日光溫室平均施用氮肥、磷肥、鉀肥量最高，分別為643.8、529.7、683.7 kg hm-2；中小拱棚施用氮肥、磷肥、鉀肥最低，分別為564.2、386.8、524.3 kg hm-2。文獻［23-24］表明，山東省用于設施栽培的化肥年施用量達6 000～9 000 kg hm-2，與此相比，2014年化肥年施用量已明顯降低。

通過對不同設施類型、不同鹽漬化程度菜地氮、磷、鉀平均施用量計算（表4）發現，化肥施用與可溶性鹽分增加有一定關系。日光溫室中，氮肥施用量與鹽漬化發生程度呈線性關系；磷肥和鉀肥為先增后降，在重度鹽漬化情況施用量降低，鹽土情況下最高。大拱棚和中小拱棚中，氮肥、磷肥和鉀肥施用量均為非鹽漬化土壤較高，輕度和中度鹽漬化情況較低，重度鹽漬化或鹽土最高（中小拱棚無鹽土）。由此可見，設施栽培條件下化肥的高投入是其可溶性鹽分增加的一個重要原因［10］，但在實際生產中受各種因素影響，不呈完全線性相關關系。

表3 不同類型設施菜地氮、磷、鉀年平均施用量Table 3 Mean annual application rate of nitrogen，phosphorus and potassium in facilitated vegetable land relative to type of greenhouse（kg hm-2）

3.2 種植年限對設施菜地土壤次生鹽漬化的影響

由于設施菜地土壤僅在涼棚期才受降雨淋洗，施入的多余肥料則大部分殘留于土壤中并逐年累積。因此，隨著棚室使用年限不斷延長，土壤中鹽分的累積量也不斷增加［25］。

全省設施菜地種植年限（表5）調查表明，大部分菜地種植年限均較短，種植年限在0～15 a的調查點位數占到了調查點位總數的80%～90%。在日光溫室栽培中，種植年限最長為25 a，其中，種植年限＜5 a的調查點位占日光溫室調查點位的41.22%，種植年限5～10 a的調查點位占31.05%，種植年限＞10 a的調查點位占27.72%；在大拱棚生產中，種植年限最長為30 a，其中，＜5 a的調查點位占大拱棚調查點位的41.02%，種植年限5～10 a的調查點位占31.72%，種植年限＞10 a的調查點位占27.26%；在中小拱棚生產中，種植年限最長為32 a，其中，＜5 a的調查點位占中小拱棚調查點位的34.54%，種植年限5～10 a的調查點位占32.99%，種植年限＞10 a的調查點位占32.48%。

表4 不同設施類型、不同鹽漬化程度菜地氮、磷、鉀平均施用量Table 4 Mean annual application rate of nitrogen，phosphorus and potassium in facilitated vegetable land relative to type of greenhouse and degree of salinization（kg hm-2）

表5 山東省不同類型設施菜地種植年限分布Table 5 Distribution of facilitated vegetable lands relative to type of greenhouse and cropping history in Shandong Province（%）

同時，按不同設施類型土壤鹽漬化平均種植時間進行統計分析（表6）表明，三種設施類型種植年限與土壤全鹽量變化趨勢不盡相同。

在日光溫室中，種植年限越長，鹽漬化程度越高，但鹽土出現年限一般為9 a，低于中度鹽漬化的平均年限10.17 a，可能與土壤和地下水礦化度有關；大拱棚中，種植年限越長，鹽漬化程度越高，鹽土種植年限最長，為20 a，非鹽漬化和輕度鹽漬化年限較短，為8.65 a和8.67 a；中小拱棚中，種植年限較為平均，最低為9.32 a，最高為10.89 a，表現為先升高后降低又升高，輕度鹽漬化土壤最高。在日光溫室中出現鹽土的年限最短，說明鹽漬化程度不完全與種植年限密切相關，可能與設施菜地有季節性揭棚等因素相關。有研究［3］表明，鹽分含量在一年中會出現明顯的季節性消積變化現象，即冬春覆棚時表土鹽分積累，夏季揭棚后，表土含鹽量明顯下降，但隨著使用年限的增長，整個土體內鹽分仍呈逐年累積趨勢。設施菜地含鹽量有隨種植年限的增加而上升的趨勢，在約0～8 a時隨著種植年限的增加，土壤全鹽含量呈現增加的趨勢；而在8～15 a間，則有隨種植年限增加而降低的趨勢［26］。

表6 不同設施類型土壤鹽漬化平均種植時間Table 6 Mean number of years of cropping under greenhouse relative to grade of secondary salinization and type of greenhouse

3.3 山東省設施菜地土壤鹽分離子與環境變量的關系

為進一步研究，利用Canoco 4.5軟件對設施菜地土壤的鹽分離子進行典型對應分析，以反映鹽分離子與環境變量和采樣區域之間的關系，獲得如圖5所示的結果。典型對應分析（Canonical correspondence analysis）是研究兩組變量之間相關關系的非線性多元直接梯度分析方法［27-28］。利用降維的思想，分別對兩組研究變量提取主成分，將對應分析與多元回歸分析相結合，將鹽分離子、樣點和環境指標同時表示在一個低維的空間中，直觀地反映出三者之間的關系。

圖5 山東省設施菜地土壤鹽分離子的典型對應分析Fig. 5 Canonical correspondence analysis of salt ions in the soils under greenhouse in Shandong Province

鹽分離子間的距離為卡方距離，表明它們之間的親疏關系。鹽分離子中，的距離較近，說明硫酸鹽積累較高的區域，Ca2+、Mg2+的濃度也比較高。

鹽分離子對環境變量線段的投影點至空箭頭的距離表示環境變量對鹽分離子的影響，距離越短，影響越大，即在該環境變量中，鹽分離子有較大的積累量。對Years（種植年限）的投影點至空心箭頭的距離較近，說明2種離子的積累量隨種植年限的增加而增大Cl-受種植年限的影響較小。N、P、K對K+、Na+、Mg2+的影響較大。

環境變量間夾角的余弦值表示二者的相關關系。OF（有機肥）與Years呈負相關，說明短期內有機肥在一定程度上可以改良鹽漬化土壤。

4 結 論

通過調研發現，山東省約39.73%的設施菜地出現不同程度的次生鹽漬化現象，其中，輕度鹽漬化為28.64%，中度鹽漬化為8.37%，重度鹽漬化為2.29%，鹽土為0.43%，肥料投入量大和設施栽培年限增加是發生次生鹽漬化的重要原因。不同地市不同設施類型次生鹽漬化發生程度不均衡，從類型看，日光溫室＞大拱棚＞中小拱棚；從不同地市看，聊城、萊蕪和東營發生程度相對較高。鹽漬化在一定程度上影響區域設施栽培的可持續發展，針對山東省的情況，可根據不同地市不同設施類型，從肥料投入、種植年限等方面加強管理，以減少次生鹽漬化的發生或降低其程度的加深。

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