姜佰文，鄭學東，王春宏，楊桂榕

（東北農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，黑龍江哈爾濱，150030）

近年來，保護地蔬菜生產以一種高投入、高產出、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]。據調查，哈爾濱市溫室、大棚保護地生產面積在2010年已達19萬畝，占蔬菜總播種面積的9.5%。但由于保護地土壤管理、施肥技術水平的差異和種植年限不同，加上保護地生產過程中特殊環(huán)境條件，由蔬菜保護地的種植障礙、耕作障礙和施肥障礙產生一系列土壤與環(huán)境問題[3-6]。已有研究多為長期大量施用肥料造成資源浪費，保護地土壤養(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]。而對黑土型蔬菜保護地土壤鹽分、酸堿性變化隨時間和空間的分布及變化趨勢鮮有研究[10-11]。本研究以黑龍江省哈爾濱市阿城區(qū)5～25年的保護地土壤和相鄰菜地為研究對象，探討蔬菜保護地0～60 cm土層中土壤鹽分和pH隨種植年限增加的變化趨勢和在不同土壤層次中的分布特征，為保護地蔬菜生產中合理施肥管理和土壤持續(xù)利用提供理論依據。

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)，經調查研究確定采集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）。每個大棚的面積為0.067 hm2，栽培蔬菜為菠菜和香菜，施用農家肥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，每個層次按棚中、棚兩端取3個點，各層次分別混勻后用四分法取500 g。均3次重復取樣。將采集的土壤樣品放在陰涼處晾干，過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）測定；電導率（EC）：采用電導儀測定法（水土比為5∶1）測定；全鹽：用去離子水（水土比為5∶1）浸提，烘干法測定；每個樣品測定均3次重復。用Micro?soft of fice Excel 2007軟件完成全部數據處理和作圖，用DPS軟件檢驗數據的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 保護地土壤剖面全鹽量的變化

阿城區(qū)各種植年限蔬菜保護地各土層土壤中全鹽含量如圖1所示，不同種植年限保護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，土壤中鹽分在保護地上層中積累量逐漸加大，并且積累速度加快，說明鹽分在保護地土壤中有表聚現象。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各層次土壤的2.54、2.06、1.89倍，這是由于長時間蔬菜保護地的種植，鹽分在土壤中積累，造成保護地土壤發(fā)生鹽漬化現象[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，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 保護地土壤剖面pH的變化

種植年限對蔬菜保護地各層次土壤pH有一定影響，由圖2可知，隨保護地種植年限的增加，土壤pH總體上表現為持續(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個單位。在保護地種植前期，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，在隨后的保護地栽培過程中雖然土壤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、耕鋤等保護地田間管理措施以及作物根系在該層的分布都對該層有較大影響，與表層土壤相比，中下層土壤pH雖然降低緩慢，但保護地土壤酸化是一個由表及里的過程，深層土壤面臨酸化問題亦不容忽視。土壤pH降低的主要原因是沒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，導致土壤pH下降。

圖2 不同種植年限保護地土壤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 保護地土壤剖面Ec值的變化

種植年限對蔬菜保護地各層次土壤Ec有一定影響，由圖3可知，隨著保護地種植年限增加，土壤Ec值總體上表現為持續(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個單位。在保護地種植前期，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。據湯村義男研究，棚栽土壤電導率EC值（1∶5水比）小于0.5 ms·cm-1時，其電導率EC值越高蔬菜生長越好，而超過該標準蔬菜吸收水分、養(yǎng)分開始受阻，當超過1.0 ms·cm-1或者1.5 ms·cm-1時，作物生長急劇下降。但是在土壤Ec值土壤層次上表現為，隨著層次的加深Ec值也有所降低[14-15]。

結果見圖3。

圖3 不同種植年限保護地土壤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值和全鹽量之間關系

總體來說保護地土壤鹽分濃度不斷增高，造成土壤鹽漬化發(fā)生，不僅會對作物產生直接的鹽分濃度危害，同時也降低大棚pH、提高土壤的Ec值，導致土壤質量的下降。土壤pH降低和鹽分含量上升是保護地利用過程中土壤發(fā)生退化的基本表現。將不同使用年限保護地土壤pH、Ec值和全鹽量變化趨勢作圖分析，由圖4可見，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關系。從圖可知，土壤pH與土壤鹽分量間的相關關系為負相關，相關系數R=-0.934**，說明土壤的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數正相關關系，相關系數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。大量施用化學肥料必然會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置換土壤膠體 表面吸附的氫離子，進入土壤溶液使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、生產環(huán)境以及氣候條件的不同，蔬菜保護地栽培施肥量普遍比露地高，經過一系列復雜的反應后，會導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，用量差異也會導致土壤鹽分類型的不同[16-17]。

由于保護地溫度較高，地表水分揮發(fā)量較大，蒸發(fā)量大，導致地下的水分和土壤水不斷向地表移動，將土壤中鹽分移動至土壤表層，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地種植年限增加，鹽分在土壤中積累，使得保護地土壤pH急劇下降。

4 結論

a.通過對哈爾濱市阿城區(qū)5～25年蔬菜保護地0～60 cm土層土壤pH、Ec值、全鹽量分析，蔬菜保護地各層土壤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。而保護地土壤pH變化趨勢則相反。

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

總之，長期不當施肥和種植管理已對保護地生產和土壤質量的演變產生不良影響，應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中養(yǎng)分管理，以利保護地生產可持續(xù)發(fā)展。

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