日光溫室蔬菜地耕層土壤有機(jī)質(zhì)和氮素含量的變化

日光溫室蔬菜地耕層土壤有機(jī)質(zhì)和氮素含量的變化

日光溫室的栽培主要依靠人工控制和控制，以滿足蔬菜的正常生長(zhǎng)發(fā)育，是在非降雨的情況下進(jìn)行的。連續(xù)的施肥和連續(xù)的栽培。因此，與開放土壤相比，日光溫室的土壤條件和肥力指標(biāo)發(fā)生了很大變化。設(shè)施農(nóng)業(yè)人為地創(chuàng)造適宜動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育與再生產(chǎn)環(huán)境,是進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一種特殊生產(chǎn)方式,也是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的有效途徑。隨著人們生活水平的提高和生活質(zhì)量的改善,人們對(duì)蔬菜的需求已從“產(chǎn)量時(shí)代”跨入“質(zhì)量時(shí)代”,追求無污染、優(yōu)質(zhì)、安全營(yíng)養(yǎng)的食品已逐漸成為時(shí)代潮流。青海省以日光溫室為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)已達(dá)3806.67hm2,占全省蔬菜栽培面積28693.33hm2的13.27%,近年來菜農(nóng)在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中,十分注意營(yíng)養(yǎng)元素缺乏癥,而對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素過剩癥狀卻常常忽視。相當(dāng)一部分農(nóng)民追求高產(chǎn)心切,為了獲得高產(chǎn)和高經(jīng)濟(jì)效益,在土壤養(yǎng)分含量已很高的情況下仍大量施肥。盲目過度施用化肥,特別是保護(hù)地蔬菜生產(chǎn)中氮肥的超量施用,導(dǎo)致蔬菜硝酸鹽含量嚴(yán)重超標(biāo),產(chǎn)品品質(zhì)下降,土壤質(zhì)量嚴(yán)重降低,進(jìn)而危害人體健康。有機(jī)質(zhì)和氮素含量是土壤肥力的重要指標(biāo),盡管它們只占土壤總量的很小一部分,但在土壤肥力、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面都有著很重要的作用和意義。設(shè)施土壤有機(jī)質(zhì)和氮素的含量與組成會(huì)直接影響蔬菜的產(chǎn)量與品質(zhì)。為了滿足設(shè)施無公害蔬菜生產(chǎn)的需要,及時(shí)開展設(shè)施土壤有機(jī)質(zhì)和氮素含量、分布及變化規(guī)律的研究是十分必要的。鑒于此,采集了青海省西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)、樂都縣碾伯鎮(zhèn)兩地不同種植年限(1～30年)蔬菜日光溫室耕層、剖面(0～100cm)土壤及與之對(duì)應(yīng)的露地土壤樣品,測(cè)定了其中有機(jī)質(zhì)及氮素等養(yǎng)分含量,以期了解設(shè)施栽培條件下土壤有機(jī)質(zhì)及氮素變化規(guī)律,為日光溫室的施肥管理、合理科學(xué)施用氮肥、降低土壤中硝態(tài)氮積累提供基礎(chǔ)資料。1材料和方法1.1不同種植年限的農(nóng)化混合樣2009年9-12月,調(diào)查西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)、樂都縣碾伯鎮(zhèn)日光溫室中土壤管理措施(灌水、施肥量、施肥種類等),每個(gè)調(diào)查點(diǎn)的日光溫室盡可能為同一農(nóng)戶所有或者在距離上相隔不遠(yuǎn),以保證耕作管理措施和土壤類型的相對(duì)一致性,在城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)陶南村、沈家寨、魏家莊采集不同種植年限(1、3～4、6、8、15、18、21～30年)日光溫室耕層土壤以及與溫室土壤類型相同的露地土壤共14個(gè)農(nóng)化混合樣;在樂都縣碾伯鎮(zhèn)賈灣村、城中村、鄧家莊、北門村采集不同種植年限(1、2、5、8、10、15、22、25～27年)日光溫室耕層土壤以及與溫室土壤類型相同的露地土壤共32個(gè)農(nóng)化混合樣。土樣經(jīng)風(fēng)干研磨過篩后裝瓶備用。2008年11月,在樂都縣碾伯鎮(zhèn)賈灣村、北門村采集不同種植年限(2、5、10、15、22、27年)日光溫室剖面土壤(0～10cm,10～20cm,20～40cm,40～60cm,60～80cm,80～100cm),采好的土樣按層次裝入聚乙烯自封袋,標(biāo)記密封,送往西北農(nóng)林科技大學(xué)進(jìn)行銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的測(cè)定。1.2土壤速率測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法測(cè)定;全氮用凱氏定氮法測(cè)定;土壤速效氮用堿解擴(kuò)散法測(cè)定;銨態(tài)氮和硝態(tài)氮分別采用NH4+離子電極法、NO3-離子電極法測(cè)定。2土壤有機(jī)質(zhì)含量與礦化率的關(guān)系土壤有機(jī)質(zhì)具有改善土壤理化性質(zhì)、生物學(xué)特性以及保肥供肥等方面的作用。土壤有機(jī)質(zhì)含量變化主要取決于有機(jī)物質(zhì)的年礦化量和年輸入量。隨著土壤有機(jī)質(zhì)的不斷積累,礦化率也會(huì)升高,因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)的礦化量和礦化率均隨土壤有機(jī)質(zhì)含量的升高而增大。土壤全氮包括可供作物直接利用的礦質(zhì)氮、易礦化有機(jī)氮、不易礦化有機(jī)氮及粘土礦物晶格固定的銨,是作物從土壤獲得氮素的氮庫,其含量的增減是評(píng)價(jià)土壤肥力高低的指標(biāo)之一。2.1試驗(yàn)地土壤全氮、聯(lián)流式種植不同年份、2年限制時(shí)土壤養(yǎng)分含量表15從表1及圖1可以看出,西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)日光溫室耕層土壤中有機(jī)質(zhì)含量隨著種植年限的增加而增加,在8年時(shí)有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到最大值41.20g/kg,比露地(CK)土壤增加24.40g/kg1～30年有機(jī)質(zhì)較CK增11.31%～145.24%;全氮含量隨著種植年限的增加而增加,在8年時(shí)達(dá)到最大值,之后逐漸降低,最低值(1年)比露地土壤含量增加0.405g/kg,最高值(8年)比露地土壤含量增加1.566g/kg,1～30年全氮較CK增44.60%～172.47%;速效氮含量隨著種植年限的增加而增加,最低值(1年)比露地土壤含量增加19.70mg/kg,最高值(3～4年)比露地土壤含量增加121.01mg/kg,較CK增19.90%～122.28%。且有機(jī)質(zhì)、全氮較CK增加百分比之間呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.9501);有機(jī)質(zhì)、速效氮較CK增加百分比之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.8640);全氮、速效氮較CK增加百分比之間呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.9236)。2.2種植年限對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響從表2及圖2可以看出,樂都縣碾伯鎮(zhèn)日光溫室耕層土壤中有機(jī)質(zhì)含量的變化趨勢(shì)是隨著種植年限的增加而增加,但在15年達(dá)到最大值31.00g/kg,而后下降,最低值(25～27年)比露地土壤含量增加8.30g/kg,較CK增83.84%～213.13%;全氮含量隨著種植年限的增加而增加,且在22年處達(dá)到最大值2.352g/kg,22年之后逐漸降低,最低值(1年)比露地土壤含量增加0.519g/kg,較CK增58.45%～164.86%;速效氮含量隨著種植年限的增加而增加,在22年處含量達(dá)到最大值,之后逐漸降低,最低值(25～27年)比露地土壤含量增加29.99mg/kg,較CK增39.70%～139.38%。且有機(jī)質(zhì)、全氮較CK增加百分比間呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.9416),有機(jī)質(zhì)、速效氮較CK增加百分比呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.9477),全氮、速效氮較CK增加百分比呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.9653)。樂都縣碾伯鎮(zhèn)日光溫室耕層土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮含量隨著種植年限的增加而增加,但超過一定年限后土壤有機(jī)質(zhì)、全氮不再積累。全氮、速效氮在22年處含量達(dá)到最大值,之后逐漸降低。3種養(yǎng)分含量變化趨勢(shì)表現(xiàn)出一定的相似性。2.3樂都縣摩伯城不同種植年份2.27的日光溫室剖面土壤(0～100cm)中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮積累變化情況分析2.3.1硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量在010cm土壤層的分布由表3、圖3可看出,剖面(0～100cm)中銨態(tài)氮在0～10cm土層含量最高為0.4351mg/kg,0～80cm隨著深度增加銨態(tài)氮含量降低,在60～80cm處出現(xiàn)最小值0.3751mg/kg,80～100cm銨態(tài)氮含量升高,土壤中銨態(tài)氮(NH4+-N)為0.3751～0.4351mg/kg,變化最大幅度為0.0600mg/kg;硝態(tài)氮(NO3--N)在土壤表層0～10cm積累,0～60cm隨著深度的增加硝態(tài)氮(NO3--N)急劇下降,在40～60cm處出現(xiàn)最小值4.581mg/kg,60cm以下含量變化趨于穩(wěn)定;剖面(0～100cm)中,銨態(tài)氮含量變化最大幅度為0.0600mg/kg,0～80cm含量的降低可能是由于種植植物的吸收利用和銨態(tài)氮的不穩(wěn)定性導(dǎo)致;但是80cm后含量逐漸上升,這可能是由于銨態(tài)氮在土壤嫌氣條件下比較穩(wěn)定有關(guān)。硝態(tài)氮在0～10cm土壤層含量特高,從人為管理措施看,菜農(nóng)一般比較重視溫室氮肥的施用,日光溫室施肥量高,每公頃每年投入化肥量平均都在7500kg以上,作物對(duì)肥料均存在選擇吸收,不能被吸收的成分不受雨水直接沖刷,則會(huì)殘留在土壤中而產(chǎn)生積累,而大量的含N化肥及有機(jī)物料分解產(chǎn)物在好氣條件下經(jīng)硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3--N累積在土壤中,導(dǎo)致溫室土壤中以NO3--N為主的鹽分含量急劇上升。同時(shí)日光溫室薄膜的覆蓋不僅阻擋了降水對(duì)土壤鹽分的自然淋洗,而且提高了棚內(nèi)和土壤的溫度,增加了土壤水分的蒸發(fā),進(jìn)一步加劇了硝態(tài)氮NO3--N在土壤表層的累積。2.3.2不同種植年限土壤中銨態(tài)氮含量的變化由表4、圖4可以看出,剖面0～10cm土壤中,在種植15年時(shí)銨態(tài)氮(NH4+-N)達(dá)到最高值0.465mg/kg,與最小值相差0.090mg/kg,總體上變化趨勢(shì)比較平緩;在種植22年時(shí)硝態(tài)氮達(dá)到最高值45.360mg/kg與最小值(12.300mg/kg)相差33.060mg/kg,硝態(tài)氮隨著種植年限增加總體都有不同程度的積累。剖面80～100cm,土壤中銨態(tài)氮(NH4+-N)含量在種植5年時(shí)含量達(dá)到最高值0.432mg/kg,且最高值與22年時(shí)相差0.016mg/kg,但在27年時(shí)與最高值相差0.118mg/kg,從圖4中可以看出,80～100cm銨態(tài)氮含量在2～22年中,隨著種植年限的增加總體上變化趨勢(shì)比較平緩;硝態(tài)氮在種植15年時(shí)出現(xiàn)最小值0.946mg/kg,與5年時(shí)最高值(8.112mg/kg)相差7.166mg/kg,按照種植年限變化趨勢(shì)從5年開始降低在15年時(shí)達(dá)到最小值,而后慢慢升高。3立地條件對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和代金流量的影響1)西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)、樂都縣碾伯鎮(zhèn)日光溫室耕層土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮含量均高于露地土壤含量,而且最高值與最低值出現(xiàn)的年限不同,這一現(xiàn)象的出現(xiàn)可能是由于日光溫室內(nèi)常處于封閉或半封閉狀態(tài),高溫、高濕,同時(shí)又由于溫室表土施用了較多的氮肥。據(jù)調(diào)查,日光溫室內(nèi)施肥比露地多4～5倍,肥料施用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于作物需求量,導(dǎo)致肥料在土壤中累積;從人為因素看,可能與兩地人的種植積極性和施肥管理習(xí)慣有關(guān)。2)種植1～30年日光溫室土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮和速效氮含量顯著高于露地土壤。隨著種植年限增加,有機(jī)質(zhì)較CK增11.31%～213.13%;全氮較CK增44.60%～174.86%;速效氮較CK增19.90%～139.38%。3)硝態(tài)氮(NO3-