高温闷棚下不同处理对土壤理化性状的影响

陈传翔，杨巍，2，常义军，王蓓，2，徐明喜，陈莉莉，王东升

（1.江苏南京市蔬菜科学研究所，210042；2.南京农业大学资源与环境科学学院）

高温闷棚下不同处理对土壤理化性状的影响

陈传翔1，杨巍1，2，常义军1，王蓓1，2，徐明喜1，陈莉莉1，王东升1

（1.江苏南京市蔬菜科学研究所，210042；2.南京农业大学资源与环境科学学院）

研究了高温闷棚下，不同填充物和不同灌溉量处理对土壤理化性状的影响。试验结果表明，与单施有机肥或石灰氮相比，有机肥和石灰氮复合添加能明显提高土壤的pH值；增施有机肥提高土壤的EC值；增加土壤湿度能明显降低土壤的EC值；高温闷棚下单施有机肥能明显增加土壤有机质含量，而单施石灰氮会导致土壤有机质含量下降；单施有机肥可导致土壤NO3--N含量明显增加，而单施石灰氮却导致土壤NO3--N含量明显降低，有机肥和石灰氮复合添加能明显促进NH4+-N含量增加，增加土壤湿度使土壤NH4+-N含量增加、NO3--N含量减少；单施有机肥或石灰氮均可增加速效磷和速效钾含量，两者配施情况下土壤速效磷和速效钾含量增加幅度更大，土壤湿度越大速效磷的含量越高，土壤湿度过大则会降低钾的有效性。

土壤理化性状；高温闷棚；不同填充物；不同灌溉量

设施栽培具有品质优、产量高和效益好的特点，近年来，我国设施蔬菜生产快速发展，已成为冬春蔬菜生产的重要方式，是最有活力的新产业之一，在推动我国的“菜篮子”工程建设方面起到了很大的作用[1]。但由于盲目追求高效益、连年种植，并随着连作时间的延长，连作障碍问题日渐突出，严重威胁了设施蔬菜生产的可持续发展。随着连作年限的增加，土壤耕层的可溶性盐含量和硝酸盐含量累积，土壤次生盐渍化成为大棚蔬菜连作的障碍之一。同时，由于过量施用化肥，土壤的缓冲能力和离子平衡能力遭到破坏，导致土壤pH值下降，从而出现化学逆境。土壤次生盐渍化和酸化现象在我国设施蔬菜中普遍发生，以连栋大棚和温室最为明显，在很多地区已成为设施土壤可持续利用的主要障碍[2]。

目前，连作对土壤肥力影响的研究主要集中在对土壤物理性状、微量元素及有效养分等方面。连作是由于偏施氮、磷肥，而忽视微量元素的补给，种植单一作物造成土壤中某种元素特别是微量元素缺乏，过量施用化肥后引起盐分累积，导致蔬菜生长障碍。连作障碍问题已经成为制约大棚蔬菜产业发展的瓶颈[3]，所以对土壤基础养分的调理很重要。

高温闷棚技术因具有方法简单、成本较低和防治效果明显等优点，而得到大面积的推广应用。关于高温闷棚措施对土壤连作障碍防治机理的研究相对较少，往往仅从闷棚后大棚蔬菜的生长情况来判断闷棚的效果[4]，缺乏高温闷棚对土壤生态系统影响的全面研究。为此，研究了高温闷棚下不同处理对土壤理化性状的影响，从土壤酸碱性、土壤盐分浓度及基础养分3个方面进行研究，以期为高温闷棚措施对土壤连作障碍防治机理研究提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2012年秋季在南京市蔬菜科学研究所试验基地进行，基地位于江苏省南京市江宁区横溪镇（31°72′N，118°76′E），属亚热带季风湿润气候区，当地年平均降雨天数 117 d，年平均降雨量1 106.5 mm，年平均温度15.7℃，最大平均湿度81%，年平均无霜期237 d。当地的地下水位常年较高，其中雨季地下水位约0.4 m，旱季约1.0 m。

1.2 试验材料

供试土壤质地为重壤土，已连续栽培番茄达3 a，开始出现连作障碍；供试有机肥为未腐熟的中药渣有机肥，由南京金陵制药厂生产，石灰氮由宁夏大荣化工冶金有限公司生产。分别参照鲍士旦[5]和沈德中[6]的方法测定土壤理化性状和肥料养分含量，测定结果见表1、2。

1.3 试验设计

在保证田间持水量100%、小区灌水量1.08 m3的情况下，设置不同填充物处理，试验填充物设计详见表3；在保证田间填充物一致的情况下，设置不同灌水量，试验土壤湿度设计详见表4。

田间持水量测定参照鲁如坤[7]的方法，根据田间持水量计算对应的灌水量，灌水量Q=2（θ1-θ2）× S×H，式中，Q表示灌水量，m3；θ1表示供试土壤耕作层灌水后土壤含水量，%；θ2表示供试土壤耕作层灌水前土壤含水量，%；S表示灌水场地面积，m2；H表示灌水深度，m；2为保证系数。

如要使土壤田间持水量达到100%，则对应的灌水量 Q=2（θ1-θ2）×S×H=2（30%-15%）×12×0.3= 1.08 m3。

1.4 试验方法

试验田充分旋耕后划分小区，小区面积12 m2，随机排列，并严格隔离小区，按不同土壤湿度要求灌水，其中石灰氮用量为750 kg/hm2，有机肥用量为15 000 kg/hm2，并密闭大棚。每处理重复3次，高温闷棚处理结束后、番茄定植前，各小区补施肥料以确保土壤养分含量相等，田间进行统一常规管理。

1.5 项目的测定方法

土壤理化性状的分析指标包括pH值和EC值，从闷棚开始至结束，分别于0、5、10、15、20、25、30 d，用土钻采集各处理小区0～30 cm耕层的土样，每次取样位置相同（标记位置）；基础养分含量（有机质、铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾）参照鲍士旦[5]的方法测定。

1.6 数据分析

采用Excel、SPSS 16.0软件进行数据分析和图形绘制。

2 结果与分析

2.1 土壤pH值的变化

土壤酸碱性是土壤的重要化学性质，对土壤微生物活性、矿物质和有机质的分解及农作物的生长起着重要作用，并对土壤养分元素的释放、固定和迁移有影响[8]。石灰氮肥料pH值12.40，属强碱性肥料，施入土壤后分解产物氢氧化钙、氰氨化钙能中和土壤中的酸性物质，使土壤pH值升高，对调节土壤酸度有非常明显的改善效果[9]，未腐熟的有机肥大量施入土壤后，随闷棚时间的延长，有机物分解，促使土壤pH值上升[10]。

表1 供试土壤基本性状

表2 供试肥料养分含量

表3 高温闷棚下不同填充物试验设计

表4 高温闷棚下不同灌水量试验设计

①不同填充物处理对土壤pH值的影响 由图1可知，除处理A3闷棚10 d、处理A1闷棚25 d后土壤pH值比对照（CK）降低外，各处理的土壤pH值均有不同程度的升高，增加了0.07～0.43个单位。土壤pH值升高幅度的大小排序为：处理A4＞处理A2＞处理A3＞处理A1＞CK；高温闷棚15 d后，处理A4的土壤pH值达到6.46，比对照（CK）提高0.43个单位。结果表明，不同填充物对土壤pH值影响程度不同，高温闷棚下，石灰氮和有机肥的复合施加比单施石灰氮和有机肥效果好，能有效调节土壤酸度。

②不同灌水量处理对土壤pH值的影响 由图2可见，闷棚后，对照（CK）的土壤pH值变化不大；处理B1～B5的土壤pH值随闷棚时间的延长整体呈升高趋势，基本在15 d时达最大，超过15 d后略有下降，最终趋于稳定。高温闷棚结束时，与对照（CK）相比，处理B1～B5土壤pH值均不同程度升高，增加了0.21～0.38个单位。各调查时间段，处理B1～B5的土壤pH值升高幅度差距不大。结果表明，高温闷棚下，石灰氮和有机肥的复合添加能明显调节土壤的酸化状态，但不同灌水量处理间差异不明显。

图1 不同填充物处理对土壤pH值的影响

图2 不同灌水量处理对土壤pH值的影响

图3 不同填充物处理对土壤EC值的影响

图4 不同灌水量处理对土壤EC值的影响

2.2 土壤EC值的变化

①不同填充物处理对土壤EC值的影响 由图3可见，随着闷棚时间的延长，处理A1土壤EC值变化趋势不明显，但闷棚结束时，土壤EC值比闷棚前降低；随着闷棚时间的延长，处理A2～A4的土壤EC值先升高，至第15天升至最高点，15 d后随着闷棚时间的延长逐渐降低，至闷棚结束时土壤EC值均比闷棚前有所增加。处理A1～A4的EC值从大到小排序是：处理 A3＞处理 A4＞处理 A2＞处理 A1＞CK，表明高温闷棚下，采用不同填充物时，土壤EC值增加大小不同，说明不同填充物对土壤EC值的提高功效不同，其中处理A3填充有机肥的土壤EC值最高，有机肥配施石灰氮的次之。

②不同灌水量处理对土壤EC值的影响 由图4可见，随着闷棚时间的延长，处理B1～B5的土壤EC值前期呈升高趋势，至第15天时升至最高点，15 d后随着闷棚时间的延长土壤EC值略有降低，至闷棚结束时，土壤EC值均比闷棚前有所增加，而闷棚结束后，对照的土壤EC值较闷棚前有所降低。土壤EC值从大到小排序是：处理B1＞处理B2＞处理B4＞处理B3＞处理B5＞CK。结果表明，在有机肥和石灰氮复合添加条件下，采用不同灌水量处理、高温闷棚后，随着土壤湿度的增加，土壤EC值呈下降趋势，这与朱炳良等[11]、刘媛媛等[12]的研究结果一致，即同一填充物下，土壤EC值随土壤湿度的增加而降低，原因是水的淋洗作用降低了土壤中的NO3--N含量。

2.3 土壤有机质含量的变化

土壤有机质含量的高低是土壤肥力水平高低的标志，是作物获得高产的基础。有研究表明，大量增施有机肥，可提高土壤有机质含量；有机肥配合石灰氮施用，有利于土壤有机质的积累[13]。由图5可见，高温闷棚结束后，处理A1、处理A2和对照的土壤有机质含量均较闷棚前下降，其中,处理A2下降最多，降低了6.6%，即高温闷棚下，无填充物或是单施石灰氮时，土壤有机质的损失比传统晒垡处理多。而闷棚结束后，处理A3、A4土壤有机质含量较闷棚前有所提高，处理3比闷棚前增加了12.1%，处理A4比闷棚前增加了16.5%。

图5 不同填充物处理对有机质含量的影响

图6 不同灌水量处理对有机质含量的影响

由图6可知，闷棚结束后，处理B1～B5的土壤有机质含量均较闷棚前增加，闷棚结束后土壤有机质含量从大到小依次为：处理B2=处理B3=处理B5＞处理B1＞处理B4＞CK，处理B2、B3、B5土壤有机质含量比闷棚前增加了18.1%，处理B1比闷棚前增加了17.7%，处理B4比闷棚前增加了16.3%。

结果表明，大量增施有机肥，可提高土壤有机质含量，配合施用石灰氮，有利于土壤有机质的积累；采用相同的填充物，在不同的土壤湿度下，短时间内土壤有机质含量变化差异不大。

2.4 土壤NH4+-N和NO3--N含量的变化

土壤NH4+-N、NO3--N含量高低，表示土壤中有效态氮含量的高低，两者可相互转化，且NH4+-N不易流失，而NO3--N容易淋洗损失。有研究表明，增施石灰氮可阻碍硝化作用，使土壤中NH4+-N含量变化平稳，NO3--N含量较低；有机肥分解产生的NH4+-N迅速转化成NO3--N，易造成氮素营养的损失；两者配合施用时，可有效减缓 NH4+-N迅速转化成NO3--N的速度，提高氮肥利用率[14]。

①土壤NH4+-N含量变化 由图7、8可见，不同填充物处理及不同灌水量处理下，土壤NH4+-N含量均随着闷棚时间的延长逐渐增加，到15 d达到最大值，15 d后随闷棚时间的延长而下降，表明闷棚超过15 d时，容易引起铵态氮的流失。

不同填充物处理中，土壤NH4+-N含量从大到小顺序为：处理A4＞处理A2＞处理A1＞CK，其中处理A3的数据变化较大，单施有机肥或石灰氮对土壤NH4+-N含量影响不明显，两者配施影响较明显。

不同灌水量处理中，土壤NH4+-N含量从大到小顺序为：处理B5＞处理B4＞处理B3，其中处理 B2和处理B1的大小关系处于动态变化中，且两系列的NH4+-N的含量均小于处理B3的，表明随着土壤含水量的增加，土壤NH4+-N的含量增加。

②土壤NO3--N含量变化 由图9、10可见，不同处理土壤NO3--N含量均随着闷棚时间的延长呈增加趋势。

图7 不同填充物处理对土壤NH4+-N含量的影响

图8 不同灌水量处理对土壤NH4+-N含量的影响

图9 不同填充物处理对土壤NO3--N含量的影响

不同填充物处理中，土壤NO3--N含量从高到低为：处理A3＞处理A1＞处理A4＞CK＞处理A2；不同灌水量处理中，处理B1土壤NO3--N含量最高，处理B2次之，处理B3、处理B4、处理B5、CK间土壤NO3--N含量相差不大，由于硝态氮淋洗损失较大，随着土壤含水量的增加，土壤NO3--N的含量降低。

图10 不同灌水量处理对土壤NO3--N含量的影响

图11 不同填充物处理对速效磷含量的影响

图12 不同填充物处理对速效钾含量的影响

图13 不同灌水量处理对速效磷含量的影响

图14 不同灌水量处理对速效钾含量的影响

2.5 土壤速效磷和速效钾含量的变化

①不同填充物处理对土壤速效磷和速效钾含量的影响 由图11、12可见，处理A1和对照CK闷棚前后土壤速效磷和速效钾含量变化不大；随着闷棚时间的延长，处理A2～A4的土壤速效磷和速效钾含量整体呈增加趋势，到15 d时达到最大值，此后随闷棚时间的延长，速效钾含量整体呈下降趋势，速效磷含量则基本趋于稳定。其中，不同填充物处理的土壤速效磷含量从高到低为：处理A4＞处理A3＞处理A2＞A1＞CK，而处理A2～A4的土壤速效钾含量处于动态变化状态。结果表明，有机肥和石灰氮均能增加土壤中速效磷和速效钾的含量。处理A2～A4随闷棚时间的延长，速效磷和速效钾均有较明显的增加，但不同处理间差异不明显。分析原因，增施石灰氮可加速土壤中缓溶性磷、缓溶性钾转化成速效磷、速效钾，从而提高土壤中速效磷和速效钾含量；此外，施加有机肥一方面可补充速效磷和速效钾的含量，另一方面还可增加土壤腐殖质的含量，有利于土壤中速效磷、速效钾的保持和释放[15]。

②不同灌水量处理对土壤速效磷和速效钾含量的影响 由图13、14可见，同一填充物下，采用高温闷棚处理后，处理B1～B5的土壤速效磷、速效钾含量均较闷棚前增加。处理B1～B5的速效磷、速效钾含量均明显高于对照，但不同处理间差异不明显。当土壤湿度达到田间持水量的100%时，高温闷棚后，土壤速效磷和速效钾含量均有所提高，这是因为与磷肥相比，钾肥淋洗作用损失较大，由于钾肥淋洗损失量大，当土壤含水量升高时，反而降低了钾的有效性。

3 结论

①高温闷棚下，与单施有机肥或石灰氮相比，有机肥和石灰氮复合添加能明显提高土壤pH值，而土壤湿度对其影响不明显。

②高温闷棚下，有机肥施加能提高土壤EC值，土壤湿度的增加能明显降低土壤EC值。

③高温闷棚下，单施有机肥对土壤有机质含量的增加效果最明显，复合添加有机肥和石灰氮不利于土壤有机质的积累，单施石灰氮使土壤有机质含量下降，土壤湿度对土壤有机质含量的影响不大。

④单施有机肥时，促进了土壤NO3--N含量的增加；单施石灰氮处理却导致土壤NO3--N含量降低；复合添加有机肥和石灰氮，可使土壤NH4+-N和土壤NO3--N的含量明显提高；随着土壤湿度增加，土壤NH4+-N含量增加和土壤NO3--N的含量降低。

⑤单施有机肥或石灰氮均可促进土壤速效磷和速效钾含量的增加，两者配施时速效磷和速效钾含量增加的幅度更大；土壤湿度越大，土壤速效磷的含量越大，当土壤湿度大于田间持水量的100%时，反而降低了钾的有效性。

[1]李琼芳．不同连作年限麦冬根际微生物区系动态研究[J]．土壤通报，2006，37（3）：563-565.

[2]邹莉，袁晓颖，李玲．连作对大豆根部土壤微生物的影响研究[J]．微生物学杂志，2005，25（3）：27-30.

[3]刘亚锋，孙富林，周毅．黄瓜连作对土壤微生物区系的影响Ⅰ——基于可培养微生物种群的数量分析[J]．中国蔬菜，2006（1）：4-7.

[4]赵淑英，赵九洲，陈洁敏．连作对大豆生理生化特性的影响[J]．大豆科学，1995，14（2）：113-118.

[5]鲍士旦．土壤农化分析[M]．北京：中国农业出版社，2000.

[6]沈德中．环境和资源微生物学[M]．北京：中国环境科学出版社，2003：187.

[7]鲁如坤.土壤农业化学分析法[M].北京：中国农业科技出版社，2000：12-24.

[8]黄素芳，朱育菁，肖荣凤．辣椒枯萎病原菌分离鉴定及其在植株体内的分布[J]．厦门大学学报：自然科学版，2004，43（8）：71-73.

[9]袁龙刚，张军林．辣椒连作障碍的主要原因及其对策[J]．中国农村小康科技，2006，6（2）：232.

[10]高岩，胡白石，王福祥．玉米细菌性条斑病病原细菌的鉴定[J]．江苏农业学报，2007，23（1）：22-25.

[11]朱炳良，马军伟，叶雪珠，等．石灰氮的土壤改良作用及对蔬菜的施用效果研究[J]．浙江大学学报：农业与生命科学版，2001，27（3）：339-342.

[12]刘媛媛，李廷轩，余海英．有机肥与尿素对设施土壤盐分含量与组成变化的影响[J]．农业环境学报，2009，28（2）：292-298.

[13]袁龙刚，张军林．辣椒连作障碍的主要原因及其对策[J]．中国农村小康科技，2006，6（2）：232.

[14]高岩，胡白石，王福祥．玉米细菌性条斑病病原细菌的鉴定[J]．江苏农业学报，2007，23（1）：22-25.

[15]王震宇，王云祥，陈祖仁．重茬大豆生长发育障碍机制初探[J]．大豆科学，1991（10）：31-36.

Effects of Different Treatments on Soil Physical and Chemical Properties in Closed Greenhouses at High Temperature

CHEN Chuanxiang1,YANG Wei1,2,CHANG Yijun1,WANG Bei1,2, XU Mingxi1,CHEN Lili1,WANG Dongsheng1
(1.Nanjing Institute of Vegetable Science,Jiangsu 210042; 2.College of Resources and Environmental Sciences,Nanjing Agricultural University)

This experiment researched the effects of different fertilizer and irrigation amount treatments on soil physical and chemical properties on the condition of closed greenhouse at high temperature.The results showed that,compared with the treatments single addition of organic fertilizer or lime nitrogen,the combined addition of organic fertilizer and lime nitrogen could obviously improve soil pH value,and the addition of organic fertilizer increased soil EC value,while the increase of soil humidity could obviously reduce soil EC value.In the closed greenhouse at high temperature,the single addition of organic fertilizer could obviously increase the contents of organic matter and NO3--N in soil,on the contrary, the single addition of lime nitrogen reduced the contents of organic matter and NO3--N obviously in soil.The combined addition of organic fertilizer and lime nitrogen could promote the content increase of NH4+-N in soil,and increasing soil humidity could increase NH4+-N content but reduce NO3--N content in soil.The contents of available phosphorus and potassium were increased in soil when single organic fertilizer or lime nitrogen was added,and the increasing range was larger especially when both two fertilizers were added in soil.The increase of soil humidity caused the content increase of available phosphorus in soil,while larger irrigation amounts reduced the availability of potassium in soil.

Soil physical and chemical properties;Closed greenhouse at high temperature;Different fertilizers;Different irrigation amounts

S15

：A

：1001-3547（2015）10-0047-06

10.3865/j.issn.1001-3547.2015.10.017

陈传翔（1963-），男，高级农艺师，主要从事植物保护、蔬菜连作障碍以及棚室CO2施肥研究

王东升（1980-），男，通信作者，硕士，农艺师，主要从事土壤肥料、有机营养型基质和设施蔬菜连作障碍研究，电话：13813939563，E-mail：wdsh000@126.com

2015-03-16