北京市昌平區保護地草莓土壤陽離子交換量分布特征

張雪姣 張衛東 吳文強

摘要對昌平區保護地草莓土壤陽離子交換量進行統計分析，并探討草莓土壤陽離子交換量與有機質、pH之間的關系。結果表明，土壤陽離子交換量的大小是多種因子共同制約的結果;目前昌平區保護地草莓土壤陽離子交換量平均值為14.9 cmol/kg，處于中等供肥能力水平;土壤陽離子交換量與有機質含量之間存在極顯著正相關關系，提高土壤有機質含量能夠有效增強土壤保肥性能。

關鍵詞陽離子交換量;有機質;pH

中圖分類號S153文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2019）03-0067-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.022

草莓種植是昌平區重點發展產業之一，據統計，2015年種植季，昌平區保護地草莓5 200余棟，2013—2014年全區草莓產量771萬kg，總產值達4.19億元。目前有3 000余農戶從事草莓栽培，主要集中在昌平區東部鄉鎮，尤以興壽鎮最為廣泛，占全區種植面積的60%左右。昌平區保護地草莓屬于高投入精細化栽培管理，草莓種植戶對肥料投入較為重視，但存在肥料投入量過高的情況，隨著近年來測土配方施肥工作的不斷深入，合理施肥逐漸被昌平區草莓種植戶接受，提高土壤供肥、保肥能力可以提高肥料利用，進而有效地引導農戶減少過量施肥。

化肥施入土壤后，轉化為離子形態，而土壤對離子形態養分的吸附、解吸能力是決定草莓能否利用肥料養分的關鍵。土壤陽離子交換量是土壤最基本的理化性質，是評價土壤保肥能力、改良土壤和科學施肥的重要依據，也是土壤緩沖性能的主要來源。土壤離子交換量取決于土壤所帶的負電荷數量。前人研究已證實影響土壤負電荷量的因素主要有膠體類型、膠體數量、土壤pH[1]。此外，土壤陽離子交換量與不同土地利用形式有關，總體表現為草地>林地>農田>果園[2]。

目前，有關昌平區草莓種植土壤方面的研究已取得了一定成果，但大多集中在土壤養分元素指標的分析上，對土壤潛在養分供應能力分析及預測的研究尚少。筆者以昌平區興壽鎮為代表，統計昌平區主要草莓種植區土壤陽離子交換量，分析其分布特征，研究保護地草莓土地利用形式下土壤陽離子交換量與有機質、pH之間的關系，以期為提高土壤保肥能力、改善土壤緩沖性能提供可行性方法，進而促進昌平區特色草莓產業的可持續發展。

1材料與方法

1.1研究區概況

該研究區域為昌平區興壽鎮，位于昌平區東部，在北京城中軸線的北延長線上，鎮域面積約75 km2，下屬21個行政村。屬溫帶季風性氣候，年平均降水量550.3 mm。該地區南部為平原地貌，海拔30～100 m，地勢低平，主要為輕壤質潮土，灌排條件良好，較適宜草莓等作物生長。日光溫室草莓種植面積較大，草莓種植年限較長，為昌平區草莓主要產區。

1.2土壤樣品采集

對昌平區興壽鎮草莓主要種植大棚進行布點，原則上各村布點5～10個。主要采集棚內、棚外0～20 cm耕層土壤樣品，在同一采樣單元采用“S”形布點，以5點土樣構成1個混合土樣。共采集土壤樣品170份。其中按村落劃分包括香屯、秦城、東營、沙陀等11個主要種植區域。采集時間選在2015年5—7月上茬拉秧后與下茬未施底肥前，以反映采樣地塊的真實養分狀況和供肥能力。所取土壤樣品經過風干、磨細、過篩、混勻后分析土壤陽離子交換量、土壤有機質及土壤pH。

1.3測定項目與方法

所有養分指標測試方法均按照國標進行。土壤陽離子交換量采用氯化銨-乙酸銨交換法測定;土壤有機質采用濃硫酸-重鉻酸鉀外加熱法測定;堿解氮采用堿解擴散法測定;土壤pH采用電位法測定。

1.4數據處理

運用Excel 2007和SPSS 19.0軟件進行數據的統計分析。

2結果與分析

2.1草莓棚內外土壤陽離子交換量對比

由表1可知，草莓棚內土壤陽離子交換量平均值為14.9 cmol/kg，較棚外土壤陽離子交換量高9.6%，差異達極顯著水平（P<0.01），且二者呈極顯著正相關關系（r=0.820，P<0.01）。此外，草莓棚外土壤由于農戶利用形式不同，土壤陽離子交換量變異系數較棚內略高，為27.9%。

2.2土壤保肥性能

土壤陽離子交換量能夠直接反映土壤緩沖能力和供肥性能，可作為土壤保肥能力的評價指標。由圖1可知，研究地塊土壤陽離子交換量平均值為14.3 cmol/kg，土壤保肥能力處于中等水平。較2008年昌平區耕地質量調查時該地區土壤陽離子交換量平均值（161 cmol/kg）降低了11.2%。其中土壤保肥能力強的地塊數量僅占全部采樣點數量的10%，另有9%地塊土壤保肥能力處于較弱水平。

2.3土壤陽離子交換量分布

以行政村為單位劃分，該地區土壤陽離子交換量分布見圖2、3。由圖2、3可知，西新城、秦家屯村土壤陽離子含量較高，最高達19.58 cmol/kg，與辛莊村差異不顯著。秦城、香屯、沙陀3個村的陽離子交換量顯著低于其他村。

2.4土壤有機質對土壤陽離子交換量的影響

土壤陽離子交換量由土壤膠體性質決定，由有機的交換基和無機的交換基構成，前者主要是腐殖酸，后者主要是黏土礦物[3]。因此，土壤有機質含量也是土壤陽離子交換量的重要影響因子。統計分析后得知，該地區土壤有機質平均含量為32.4 g/kg，土壤陽離子交換量與有機質含量之間呈極顯著正相關關系（r=0.46，P<0.01），這與前人研究結果一致[2-5]。

2.5土壤pH對土壤陽離子交換量的影響

土壤pH是直接影響土壤中可變電荷數的重要因素，因此土壤pH對陽離子交換量有重要影響。目前研究pH與土壤陽離子交換量之間的關系存在爭議。有理論認為土壤膠體微粒表面羥基的解離受介質pH的影響，當介質pH降低時，土壤膠體微粒表面負電荷也減少，其陽離子交換量也降低，反之增加[6]。但王曉春[3]通過對太原市代表性區域土壤研究發現，由于土壤陽離子交換量越高，土壤中有機質和腐殖酸越高，因此土壤中陽離子交換量與 pH 呈負相關性，相關系數可達 0557。這與許亞琪[7]的研究結果一致。張水清等[8]對砂姜黑土、水稻土和褐土3種土壤陽離子交換量進行研究，結果發現土壤pH對砂姜黑土的影響遠大于其他2個土類。在該試驗中，興壽地區土壤pH在6.21～7.97，平均值為7.20，屬中性土壤，較適宜草莓生長。陽離子交換量與pH之間相關系數為-0.165，呈弱負相關關系。

3結論與討論

土壤陽離子交換量的高低是多種因子共同制約的結果。草莓棚內土壤陽離子交換量與相應的棚外土壤陽離子交換量呈極顯著正相關，且草莓棚內土壤陽離子交換量極顯著高于棚外土壤陽離子交換量，這說明陽離子交換量由土壤自身

屬性決定，但土地利用形式、灌溉施肥等農藝措施等外界因子對土壤陽離子交換量有極顯著影響，能夠通過人為因素提

高土壤陽離子交換量，從而提高土壤緩沖性能。

研究區域內土壤保肥能力普遍處于中等水平，且較8年前有所下降。這可能與時間、氣候等自然因素有關。隨著草莓種植年限的增加，土壤礦物不斷風化，鹽基離子有所淋失，且土壤養分被植株吸收利用，腐殖質含量降低，土壤持續生產力有所下降，故土壤陽離子交換量降低。應加強重視，合理選擇提高土壤膠體數量和質量的措施，從而提高土壤保肥性能。如增施有機肥提高膠體含量、改良土壤質地、深翻中耕等。

土壤陽離子交換量與土壤有機質含量關系密切。這是因為較高的土壤有機質含量能夠通過提高土壤有機膠體數量而提高陽離子交換量。因此增施有機肥、加大有機物料投入是提高土壤保肥性能的有效手段。

土壤pH對陽離子交換量的影響尚不能一概而論。即便在同一塊土地，由于改土、施肥措施不同，土壤的空間變異仍很大[9]。二者之間的關系受土壤類型、成土母質、土地利用形式等共同影響。下一步將根據不同影響因子進行分類探討。

47卷3期張雪姣等北京市昌平區保護地草莓土壤陽離子交換量分布特征

參考文獻

[1] 黃昌勇，徐建明.土壤學[M].北京：中國農業出版社，2010：163.

[2] 魏孝榮，邵明安.黃土高原小流域土壤pH、陽離子交換量和有機質分布特征[J].應用生態學報，2009，20（11）：2710-2715.

[3] 王曉春.太原市代表性區域內土壤陽離子交換量的測定及分析[J].山西科技，2016，31（3）：58-60.

[4] 蔡祖聰，馬毅杰.土壤有機質與土壤陽離子交換量的關系[J].土壤學進展，1988，16（3）：10-15.

[5] 鄭日華，詹菁，周洋.設施蔬菜栽培對土壤陽離子交換性能的影響[J].江西農業，2017（22）：31.

[6] 徐明崗，劉寶存，辛景樹，等.健康土壤200問[M].北京：中國農業出版社，2015：29-30.

[7] 許亞琪.土壤陽離子交換量的分析結果研究[J].干旱環境監測，2018，32（1）：19-23.

[8] 張水清，黃紹敏，郭斗斗.河南三種土壤陽離子交換量相關性及預測模型研究[J].土壤通報，2011，42（3）：627-631.

[9] 魯如坤.土壤農業化學分析方法[M].北京：中國農業科技出版社，1999：22.