蔬菜连作对保护地土壤盐分积累的影响

姜佰文，郑学东，王春宏，杨桂榕

（东北农业大学资源与环境学院，黑龙江哈尔滨，150030）

近年来，保护地蔬菜生产以一种高投入、高产出、高效益的集约化栽方式在黑龙江省哈尔滨地区发展迅速[1-2]。据调查，哈尔滨市温室、大棚保护地生产面积在2010年已达19万亩，占蔬菜总播种面积的9.5%。但由于保护地土壤管理、施肥技术水平的差异和种植年限不同，加上保护地生产过程中特殊环境条件，由蔬菜保护地的种植障碍、耕作障碍和施肥障碍产生一系列土壤与环境问题[3-6]。已有研究多为长期大量施用肥料造成资源浪费，保护地土壤养分积累情况及土壤酸化盐渍化等，研究多以土壤的耕作层为主[7-9]。而对黑土型蔬菜保护地土壤盐分、酸碱性变化随时间和空间的分布及变化趋势鲜有研究[10-11]。本研究以黑龙江省哈尔滨市阿城区5～25年的保护地土壤和相邻菜地为研究对象，探讨蔬菜保护地0～60 cm土层中土壤盐分和pH随种植年限增加的变化趋势和在不同土壤层次中的分布特征，为保护地蔬菜生产中合理施肥管理和土壤持续利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

供试土壤采自哈尔滨市阿城蔬菜种植区，经调查研究确定采集5、10、15、20、25年的塑料大棚土壤和与其相邻的露地菜园土壤（CK）。每个大棚的面积为0.067 hm2，栽培蔬菜为菠菜和香菜，施用农家肥45 t·hm-2，化肥中尿素、磷酸二铵和氯化钾的施用量分别为400 kg·hm-2、200 kg·hm-2、150 kg·hm-2。原始土壤类型为黑土。

1.2 样品采集

采样时间为2010年6月13日，剖面样品用土钻采样，每20 cm为一土层，采样深度60 cm，每个层次按棚中、棚两端取3个点，各层次分别混匀后用四分法取500 g。均3次重复取样。将采集的土壤样品放在阴凉处晾干，过2、0.15 mm筛备用。

1.3 分析方法

酸碱度（pH）：采用电位法（水土比为2.5∶1）测定；电导率（EC）：采用电导仪测定法（水土比为5∶1）测定；全盐：用去离子水（水土比为5∶1）浸提，烘干法测定；每个样品测定均3次重复。用Micro⁃soft of fice Excel 2007软件完成全部数据处理和作图，用DPS软件检验数据的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 保护地土壤剖面全盐量的变化

阿城区各种植年限蔬菜保护地各土层土壤中全盐含量如图1所示，不同种植年限保护地中土壤盐分含量均高于相邻露天菜地土壤，并且随种植年限延长，土壤中盐分在保护地上层中积累量逐渐加大，并且积累速度加快，说明盐分在保护地土壤中有表聚现象。与相邻露天菜地土壤相比，0～20、20～40、40～60 cm土层盐分平均含量分别是相邻露地相应各层次土壤的2.54、2.06、1.89倍，这是由于长时间蔬菜保护地的种植，盐分在土壤中积累，造成保护地土壤发生盐渍化现象[12-13]。

由图1可知，随种植年限增加，各层次土层中盐分含量均有上升趋势，且在剖面上有向下骤减垂直分布特征，但土壤耕层中盐分积累速度明显＞20～40、40～60 cm层，且各层次间其含量差异显著。

图1 不同种植年限蔬菜保护地土壤0～60 cm土层全盐量变化Fig.1 Changes of soil total salt in different planting years of vegetable soil in 0-60 cm layer

2.2 保护地土壤剖面pH的变化

种植年限对蔬菜保护地各层次土壤pH有一定影响，由图2可知，随保护地种植年限的增加，土壤pH总体上表现为持续下降。除5年棚外，10～25年棚各层土壤pH都有明显降低，与相邻露地各层次土壤相比较，0～20、20～40、40～60 cm土层各年限棚土壤pH平均下降0.44、0.47、0.37个单位。在保护地种植前期，也就是5年棚，土壤pH下降缓慢，其后5～10年棚土壤pH急剧下降，在随后的保护地栽培过程中虽然土壤pH下降速度降低，但总体上各层次土壤pH都有所下降。

但是在土壤pH土壤层次上表现为，随着层次的加深土壤pH也有所增加。由于0～20 cm土层是耕作层，人为的施肥、耕锄等保护地田间管理措施以及作物根系在该层的分布都对该层有较大影响，与表层土壤相比，中下层土壤pH虽然降低缓慢，但保护地土壤酸化是一个由表及里的过程，深层土壤面临酸化问题亦不容忽视。土壤pH降低的主要原因是没有被作物吸收的氮肥中的NH4+和钾肥中的K+与土壤胶体上吸附的H+发生交换吸附作用，使得土壤表面吸附的H+被交换到土壤溶液中，导致土壤pH下降。

图2 不同种植年限保护地土壤0～60 cm土层pH变化Fig.2 Changes of soil pH in different planting years of vegetable soil in 0-60 cm layer

2.3 保护地土壤剖面Ec值的变化

种植年限对蔬菜保护地各层次土壤Ec有一定影响，由图3可知，随着保护地种植年限增加，土壤Ec值总体上表现为持续升高。与相邻菜地相比较，15～25年棚各层土壤Ec值都有明显升高，与相邻露地各层次土壤相比较，0～20、20～40、40～60 cm土层各年限棚土壤Ec值平均提高0.18、0.14、0.11个单位。在保护地种植前期，也就是5、10年棚，土壤Ec值上升缓慢，其后15～25年棚土壤Ec急剧上升，并且上升速度加快，总体上各层次土壤Ec值都有所上升。据汤村义男研究，棚栽土壤电导率EC值（1∶5水比）小于0.5 ms·cm-1时，其电导率EC值越高蔬菜生长越好，而超过该标准蔬菜吸收水分、养分开始受阻，当超过1.0 ms·cm-1或者1.5 ms·cm-1时，作物生长急剧下降。但是在土壤Ec值土壤层次上表现为，随着层次的加深Ec值也有所降低[14-15]。

结果见图3。

图3 不同种植年限保护地土壤0～60 cm土层Ec值变化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值和全盐量之间关系

总体来说保护地土壤盐分浓度不断增高，造成土壤盐渍化发生，不仅会对作物产生直接的盐分浓度危害，同时也降低大棚pH、提高土壤的Ec值，导致土壤质量的下降。土壤pH降低和盐分含量上升是保护地利用过程中土壤发生退化的基本表现。将不同使用年限保护地土壤pH、Ec值和全盐量变化趋势作图分析，由图4可见，土壤pH随土壤盐分含量增多而不断下降，土壤Ec值则与盐分含量成正相关关系。从图可知，土壤pH与土壤盐分量间的相关关系为负相关，相关系数R=-0.934**，说明土壤的pH随土壤含盐量的积累而不断下降，但其降低的速率逐渐下降。土壤Ec值与含盐量间呈极显著对数正相关关系，相关系数R=0.942**，即土壤Ec值随着土壤含盐量的增加而升高，但升高速度不断下降。大量施用化学肥料必然会造成土壤中盐分的积累，而盐分中的铵离子和钾离子在一定条件下会置换土壤胶体 表面吸附的氢离子，进入土壤溶液使pH下降，土壤酸化。

图4 土壤Ec、pH与盐分含量的关系Fig.4 Correlation between total salts with Ec and pH in the soil of protected field

3 讨论

由于种植方式、耕作模式、生产环境以及气候条件的不同，蔬菜保护地栽培施肥量普遍比露地高，经过一系列复杂的反应后，会导致土壤中盐分含量富集，土壤Ec值上升。但由于肥料施用种类的不同，用量差异也会导致土壤盐分类型的不同[16-17]。

由于保护地温度较高，地表水分挥发量较大，蒸发量大，导致地下的水分和土壤水不断向地表移动，将土壤中盐分移动至土壤表层，由于大棚常年缺少降雨水淋洗，使盐分富集在土壤上层，致使保护地的盐含量显著多于露地，而与其他土壤不同的是随着保护地种植年限增加，盐分在土壤中积累，使得保护地土壤pH急剧下降。

4 结论

a.通过对哈尔滨市阿城区5～25年蔬菜保护地0～60 cm土层土壤pH、Ec值、全盐量分析，蔬菜保护地各层土壤Ec值和盐分含量都比相邻露地土壤有所增加，并且随着土壤层次加深含量随之降低。而保护地土壤pH变化趋势则相反。

b.保护地剖面土壤Ec值与全盐量随种植年限增加而上升，而保护地土壤pH变化趋势则相反。

总之，长期不当施肥和种植管理已对保护地生产和土壤质量的演变产生不良影响，应注意施肥模式和耕作措施的改善，控制养分积累和平衡蔬菜生产中养分管理，以利保护地生产可持续发展。

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