姜佰文，鄭學(xué)東，王春宏，楊桂榕

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江哈爾濱，150030）

近年來(lái)，保護(hù)地蔬菜生產(chǎn)以一種高投入、高產(chǎn)出、高效益的集約化栽方式在黑龍江省哈爾濱地區(qū)發(fā)展迅速[1-2]。據(jù)調(diào)查，哈爾濱市溫室、大棚保護(hù)地生產(chǎn)面積在2010年已達(dá)19萬(wàn)畝，占蔬菜總播種面積的9.5%。但由于保護(hù)地土壤管理、施肥技術(shù)水平的差異和種植年限不同，加上保護(hù)地生產(chǎn)過(guò)程中特殊環(huán)境條件，由蔬菜保護(hù)地的種植障礙、耕作障礙和施肥障礙產(chǎn)生一系列土壤與環(huán)境問(wèn)題[3-6]。已有研究多為長(zhǎng)期大量施用肥料造成資源浪費(fèi)，保護(hù)地土壤養(yǎng)分積累情況及土壤酸化鹽漬化等，研究多以土壤的耕作層為主[7-9]。而對(duì)黑土型蔬菜保護(hù)地土壤鹽分、酸堿性變化隨時(shí)間和空間的分布及變化趨勢(shì)鮮有研究[10-11]。本研究以黑龍江省哈爾濱市阿城區(qū)5～25年的保護(hù)地土壤和相鄰菜地為研究對(duì)象，探討蔬菜保護(hù)地0～60 cm土層中土壤鹽分和pH隨種植年限增加的變化趨勢(shì)和在不同土壤層次中的分布特征，為保護(hù)地蔬菜生產(chǎn)中合理施肥管理和土壤持續(xù)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤采自哈爾濱市阿城蔬菜種植區(qū)，經(jīng)調(diào)查研究確定采集5、10、15、20、25年的塑料大棚土壤和與其相鄰的露地菜園土壤（CK）。每個(gè)大棚的面積為0.067 hm2，栽培蔬菜為菠菜和香菜，施用農(nóng)家肥45 t·hm-2，化肥中尿素、磷酸二銨和氯化鉀的施用量分別為400 kg·hm-2、200 kg·hm-2、150 kg·hm-2。原始土壤類型為黑土。

1.2 樣品采集

采樣時(shí)間為2010年6月13日，剖面樣品用土鉆采樣，每20 cm為一土層，采樣深度60 cm，每個(gè)層次按棚中、棚兩端取3個(gè)點(diǎn)，各層次分別混勻后用四分法取500 g。均3次重復(fù)取樣。將采集的土壤樣品放在陰涼處晾干，過(guò)2、0.15 mm篩備用。

1.3 分析方法

酸堿度（pH）：采用電位法（水土比為2.5∶1）測(cè)定；電導(dǎo)率（EC）：采用電導(dǎo)儀測(cè)定法（水土比為5∶1）測(cè)定；全鹽：用去離子水（水土比為5∶1）浸提，烘干法測(cè)定；每個(gè)樣品測(cè)定均3次重復(fù)。用Micro?soft of fice Excel 2007軟件完成全部數(shù)據(jù)處理和作圖，用DPS軟件檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 保護(hù)地土壤剖面全鹽量的變化

阿城區(qū)各種植年限蔬菜保護(hù)地各土層土壤中全鹽含量如圖1所示，不同種植年限保護(hù)地中土壤鹽分含量均高于相鄰露天菜地土壤，并且隨種植年限延長(zhǎng)，土壤中鹽分在保護(hù)地上層中積累量逐漸加大，并且積累速度加快，說(shuō)明鹽分在保護(hù)地土壤中有表聚現(xiàn)象。與相鄰露天菜地土壤相比，0～20、20～40、40～60 cm土層鹽分平均含量分別是相鄰露地相應(yīng)各層次土壤的2.54、2.06、1.89倍，這是由于長(zhǎng)時(shí)間蔬菜保護(hù)地的種植，鹽分在土壤中積累，造成保護(hù)地土壤發(fā)生鹽漬化現(xiàn)象[12-13]。

由圖1可知，隨種植年限增加，各層次土層中鹽分含量均有上升趨勢(shì)，且在剖面上有向下驟減垂直分布特征，但土壤耕層中鹽分積累速度明顯＞20～40、40～60 cm層，且各層次間其含量差異顯著。

圖1 不同種植年限蔬菜保護(hù)地土壤0～60 cm土層全鹽量變化Fig.1 Changes of soil total salt in different planting years of vegetable soil in 0-60 cm layer

2.2 保護(hù)地土壤剖面pH的變化

種植年限對(duì)蔬菜保護(hù)地各層次土壤pH有一定影響，由圖2可知，隨保護(hù)地種植年限的增加，土壤pH總體上表現(xiàn)為持續(xù)下降。除5年棚外，10～25年棚各層土壤pH都有明顯降低，與相鄰露地各層次土壤相比較，0～20、20～40、40～60 cm土層各年限棚土壤pH平均下降0.44、0.47、0.37個(gè)單位。在保護(hù)地種植前期，也就是5年棚，土壤pH下降緩慢，其后5～10年棚土壤pH急劇下降，在隨后的保護(hù)地栽培過(guò)程中雖然土壤pH下降速度降低，但總體上各層次土壤pH都有所下降。

但是在土壤pH土壤層次上表現(xiàn)為，隨著層次的加深土壤pH也有所增加。由于0～20 cm土層是耕作層，人為的施肥、耕鋤等保護(hù)地田間管理措施以及作物根系在該層的分布都對(duì)該層有較大影響，與表層土壤相比，中下層土壤pH雖然降低緩慢，但保護(hù)地土壤酸化是一個(gè)由表及里的過(guò)程，深層土壤面臨酸化問(wèn)題亦不容忽視。土壤pH降低的主要原因是沒(méi)有被作物吸收的氮肥中的NH4+和鉀肥中的K+與土壤膠體上吸附的H+發(fā)生交換吸附作用，使得土壤表面吸附的H+被交換到土壤溶液中，導(dǎo)致土壤pH下降。

圖2 不同種植年限保護(hù)地土壤0～60 cm土層pH變化Fig.2 Changes of soil pH in different planting years of vegetable soil in 0-60 cm layer

2.3 保護(hù)地土壤剖面Ec值的變化

種植年限對(duì)蔬菜保護(hù)地各層次土壤Ec有一定影響，由圖3可知，隨著保護(hù)地種植年限增加，土壤Ec值總體上表現(xiàn)為持續(xù)升高。與相鄰菜地相比較，15～25年棚各層土壤Ec值都有明顯升高，與相鄰露地各層次土壤相比較，0～20、20～40、40～60 cm土層各年限棚土壤Ec值平均提高0.18、0.14、0.11個(gè)單位。在保護(hù)地種植前期，也就是5、10年棚，土壤Ec值上升緩慢，其后15～25年棚土壤Ec急劇上升，并且上升速度加快，總體上各層次土壤Ec值都有所上升。據(jù)湯村義男研究，棚栽土壤電導(dǎo)率EC值（1∶5水比）小于0.5 ms·cm-1時(shí)，其電導(dǎo)率EC值越高蔬菜生長(zhǎng)越好，而超過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)蔬菜吸收水分、養(yǎng)分開(kāi)始受阻，當(dāng)超過(guò)1.0 ms·cm-1或者1.5 ms·cm-1時(shí)，作物生長(zhǎng)急劇下降。但是在土壤Ec值土壤層次上表現(xiàn)為，隨著層次的加深Ec值也有所降低[14-15]。

結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 不同種植年限保護(hù)地土壤0～60 cm土層Ec值變化Fig.3 Changes of soil Ec in different planting years of vegetable soil in 0-60 cm layer

2.4 不同年限土壤pH、Ec值和全鹽量之間關(guān)系

總體來(lái)說(shuō)保護(hù)地土壤鹽分濃度不斷增高，造成土壤鹽漬化發(fā)生，不僅會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生直接的鹽分濃度危害，同時(shí)也降低大棚pH、提高土壤的Ec值，導(dǎo)致土壤質(zhì)量的下降。土壤pH降低和鹽分含量上升是保護(hù)地利用過(guò)程中土壤發(fā)生退化的基本表現(xiàn)。將不同使用年限保護(hù)地土壤pH、Ec值和全鹽量變化趨勢(shì)作圖分析，由圖4可見(jiàn)，土壤pH隨土壤鹽分含量增多而不斷下降，土壤Ec值則與鹽分含量成正相關(guān)關(guān)系。從圖可知，土壤pH與土壤鹽分量間的相關(guān)關(guān)系為負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R=-0.934**，說(shuō)明土壤的pH隨土壤含鹽量的積累而不斷下降，但其降低的速率逐漸下降。土壤Ec值與含鹽量間呈極顯著對(duì)數(shù)正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R=0.942**，即土壤Ec值隨著土壤含鹽量的增加而升高，但升高速度不斷下降。大量施用化學(xué)肥料必然會(huì)造成土壤中鹽分的積累，而鹽分中的銨離子和鉀離子在一定條件下會(huì)置換土壤膠體 表面吸附的氫離子，進(jìn)入土壤溶液使pH下降，土壤酸化。

圖4 土壤Ec、pH與鹽分含量的關(guān)系Fig.4 Correlation between total salts with Ec and pH in the soil of protected field

3 討論

由于種植方式、耕作模式、生產(chǎn)環(huán)境以及氣候條件的不同，蔬菜保護(hù)地栽培施肥量普遍比露地高，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的反應(yīng)后，會(huì)導(dǎo)致土壤中鹽分含量富集，土壤Ec值上升。但由于肥料施用種類的不同，用量差異也會(huì)導(dǎo)致土壤鹽分類型的不同[16-17]。

由于保護(hù)地溫度較高，地表水分揮發(fā)量較大，蒸發(fā)量大，導(dǎo)致地下的水分和土壤水不斷向地表移動(dòng)，將土壤中鹽分移動(dòng)至土壤表層，由于大棚常年缺少降雨水淋洗，使鹽分富集在土壤上層，致使保護(hù)地的鹽含量顯著多于露地，而與其他土壤不同的是隨著保護(hù)地種植年限增加，鹽分在土壤中積累，使得保護(hù)地土壤pH急劇下降。

4 結(jié)論

a.通過(guò)對(duì)哈爾濱市阿城區(qū)5～25年蔬菜保護(hù)地0～60 cm土層土壤pH、Ec值、全鹽量分析，蔬菜保護(hù)地各層土壤Ec值和鹽分含量都比相鄰露地土壤有所增加，并且隨著土壤層次加深含量隨之降低。而保護(hù)地土壤pH變化趨勢(shì)則相反。

b.保護(hù)地剖面土壤Ec值與全鹽量隨種植年限增加而上升，而保護(hù)地土壤pH變化趨勢(shì)則相反。

總之，長(zhǎng)期不當(dāng)施肥和種植管理已對(duì)保護(hù)地生產(chǎn)和土壤質(zhì)量的演變產(chǎn)生不良影響，應(yīng)注意施肥模式和耕作措施的改善，控制養(yǎng)分積累和平衡蔬菜生產(chǎn)中養(yǎng)分管理，以利保護(hù)地生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。

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