基于GIS的凉州区日光温室土壤氮磷钾养分含量随种植年限变化分析

王吉彪，王　祎

(凉州区农业技术推广中心，甘肃武威733000)

基于GIS的凉州区日光温室土壤氮磷钾养分含量随种植年限变化分析

王吉彪，王祎

(凉州区农业技术推广中心，甘肃武威733000)

土壤养分;日光温室;氮;磷;钾;累积变化;凉州区

甘肃武威市凉州区是我国北方冬春设施蔬菜规模化生产基地，设施蔬菜产业已成为当地农民增收、农业增产的一大支柱产业。为了分析在日光温室特殊栽培管理模式下土壤养分的累积状况，评价日光温室土壤质量和指导日光温室施肥，有选择性地对甘肃凉州区1993—2013年建棚的500座温室进行了土样采集和检测分析，结果表明:温室土壤有效磷、速效钾、碱解氮含量普遍很高，土壤养分均有不同程度的累积，尤其是土壤有效磷的累积量大，且分布极不均衡。

日光温室蔬菜生产效益高，生长期长，一年四季均可生产，具有复种指数高、对肥料依赖性大等特点。但在冬季低温季节种植蔬菜，受低温影响，土壤中肥料的分解和作物根系的吸收能力减弱，极易表现出生长异常，菜农往往认为是由于缺肥引起，于是就频繁地向土壤追肥，使温室内土壤盐分积累日趋严重，土壤酸化、盐化和作物生理缺素现象日益突出［1-8］。甘肃武威市凉州区是我国北方冬春设施蔬菜规模化生产基地、省级现代农业示范区，设施蔬菜产业已成为当地农民增收、农业增产的一大支柱产业，但设施蔬菜施肥状况及土壤养分累积状况自1992年建棚起，一直未进行过分析研究。为此，我们以凉州区为研究区，分析其日光温室土壤中氮、磷、钾养分含量随种植年限变化的特点，旨在为该地区设施蔬菜的优质、高效、安全生产及温室土壤的可持续利用提供依据。

1　研究区概况及日光温室分布状况

凉州区地处甘肃省西北部，河西走廊东端，祁连山北麓，武威市中部，总面积5 081 km2，是武威市府所在地。凉州地势西南高而东北低，平均海拔1 632 m，气候属冷温带大陆性干旱气候，年均降水量161 mm，年日照时数达到2 968 h，年均气温7.7℃，无霜期156 d，具有干旱少雨、日照充足、昼夜温差大的特点，有利于设施蔬菜产业的发展。近年来，凉州区全力推进武威市委提出的“设施农牧业+特色林果业”主体生产模式，着力发展以日光温室为主的设施蔬菜产业，全区设施蔬菜生产规模不断扩大、布局不断优化、效益不断提升，成为促农增收的主导产业，有力促进了农业发展方式转变。2014年，全区设施蔬菜面积达到6 600 hm2，总产量达58万多t，总产值达20.6亿元，农民人均设施蔬菜纯收入1 797元，占当年农民人均纯收入的20%，设施蔬菜产业已成为农民增收的特色优势产业之一。

为了分析在日光温室特殊栽培管理模式下土壤养分的累积状况，评价日光温室土壤质量和指导日光温室施肥，应用GIS软件制作了凉州区日光温室分布点位图和温室土样采集点点位图。凉州区日光温室分布在洪积冲积细土平原、山前洪积冲积倾斜平原和低山丘陵3个地貌区，但以洪积冲积细土平原分布最多，山前洪积冲积倾斜平原次之，低山丘陵最少。从灌区看，金羊灌区和清源灌区最多，黄羊灌区和张义灌区最少。

2　研究材料与方法

2.1样点确定

采样时按种植年限为1～5、6～10、11～15、16～20 a分为4个阶段。在日光温室发展早、规模大、分布较集中的高坝镇、发放镇、清水乡、金羊镇、武南镇、中坝镇、大柳乡、清源镇、四坝镇等乡镇每0.67 hm2(10亩)设1个采样点，其余乡镇按发展时间和规模随机采样，总计采样500个。样点采用GPS定位(统一在温室东南角定位)，记录经纬度，精确到0.1″。

2.2土样化验

对土壤碱解氮、有效磷、速效钾采用《土壤分析技术规范》中的分析方法进行化验分析，样品测定方法和每项指标测定样本数详见表1。

表1　样品测定方法和测定样本数

3　结果与分析

3.1土壤养分检测结果

从500个土样中按4个阶段选择化验数据齐全、有代表性的136份土样汇总分析。不同种植年限的温室土壤养分检测情况见表2，相邻大田的土壤养分情况见表3。结果表明，日光温室土壤养分含量较相邻大田明显增加，其中:土壤碱解氮含量温室0～20 cm耕层平均为214.7 mg/kg，是相邻大田的2.7倍，20～40 cm耕层是相邻大田的2.8倍;温室土壤有效磷含量积累最为明显，0～20 cm耕层平均为361.1 mg/kg，是相邻大田的14.2倍，20～40 cm耕层是相邻大田的13.4 倍;土壤速效钾含量温室0～20 cm耕层平均为602 mg/kg，是相邻大田的3.5倍，20～40 cm耕层是相邻大田的2.3倍。

表2　凉州区不同年限温室土壤养分含量

表3　相邻大田土壤养分含量

3.2温室土壤碱解氮含量随时间变化分析

温室土壤碱解氮含量随时间的变化趋势见图1。由图1可看出，0～20 cm表层土壤中碱解氮含量随种植年限延长整体呈上升趋势，20～40 cm耕层中土壤碱解氮含量随种植年限延长呈下降趋势。温室土壤表层碱解氮含量升高的主要原因是种植时基施了大量磷酸二铵、尿素等含氮肥料，在生长期间又随水冲施了尿素、人粪尿，施入氮量超过了作物的吸收量，大量的含氮化肥及有机肥料的分解产物在好气条件下经硝化作用转化为硝态氮累积在土壤中，导致土壤中碱解氮含量上升幅度较大;同时，由于研究区温室中采用的是全膜覆盖、膜下暗灌的灌溉方式，减缓了水分运移对土壤碱解氮的垂直向下淋洗，而且提高了棚内土壤温度，增加了土壤水分蒸发，因此表施或随水冲施的肥料大量累积在0～20 cm耕层中，并随种植年限的延长而递增。另外，因为追施过量氮肥易诱发各种病虫害，所以研究区温室种植中氮肥的施用量相对较少，土壤中碱解氮的含量平均为214.7 mg/kg。资料显示温室土壤碱解氮在200～300 mg/kg为适宜，研究区温室土壤碱解氮含量属中等偏低，所以向下迁移到20～40 cm耕层中的碱解氮含量会随种植年限的延长而下降。

图1　温室土壤碱解氮累积趋势

3.3温室土壤有效磷含量随时间变化分析

图2　温室土壤有效磷累积趋势

温室土壤有效磷含量在0～20、20～40 cm耕层中均随种植年限的延长，有明显积聚现象，见图2。温室土壤中有效磷含量呈大幅上升趋势，主要原因是:研究区属缺磷地区，1982年土壤普查资料显示土壤有效磷含量只有7.9 mg/kg，几十年来种地都以补氮补磷为主要施肥方式，受传统的施肥习惯影响，农户在效益较高的温室作物上施用了大量的磷肥，导致土壤中磷含量过剩，同时磷肥施入土壤后大部分转化为作物难以利用的难溶性磷，再随着土壤中磷素形态的转化而逐渐释放出来，使温室土壤有效磷累积严重，并且含量随种植年限增加而呈现明显递增趋势。20～40 cm耕层土壤有效磷含量低于0～20 cm耕层，原因同碱解氮，即全膜覆盖、膜下暗灌减缓了养分向下运动，促进了养分向表层的积聚。

3.4温室土壤速效钾随时间累积分析

0～20 cm表层土壤中速效钾含量随种植年限的延长呈降低趋势，20～40 cm耕层中土壤速效钾含量随种植年限的延长有增加趋势，见图3。形成这种现象的原因主要是由施肥引起的，一般新建棚或种植时间短的棚因为农户种植经验较为欠缺，自以为肥料以贵为好，因而价格较高的钾肥施用量很大，而种植时间长的棚病虫害较多，农户在施肥时自然减少了肥料的投入量，尤其是价格高的肥料，所以随种植年限的延长，在0～20 cm表层土壤中速效钾含量呈降低趋势;另外，种植时间短的农户以管理较为简单、吸氮量较多的叶类蔬菜为主，而种植时间长的棚因农户种植经验较丰富，温室种植作物一般以高效益、吸钾量大的茄科类和瓜果类蔬菜为主，且连作频繁，故棚龄长的棚土壤中钾素损耗较多，加剧了表层中速效钾含量的降低。20～40 cm耕层土壤中钾素随种植年限延长增加，说明在当地施肥管理水平下土壤中钾素丰富，部分速效钾淋失到深层土壤并逐渐积累，有积聚现象。

图3　温室土壤速效钾累积趋势

4　小结与讨论

土壤采样化验数据显示:与大田土壤相比，日光温室土壤有效磷和速效钾含量呈现显著累积趋势，以0～20 cm表层土壤中累积较20～40 cm明显，磷素的富集尤为突出，造成了肥料的浪费和养分的富集，由此引起的土壤和生态问题需要进一步关注和研究。温室蔬菜连年生长，施肥次数和施肥数量较多，较多的肥料加大了土壤溶液的浓度;同时温室栽培是一个相对封闭的系统，很少受雨水及灌溉水淋洗，所施肥料除被作物吸收外，大部分残留于土壤中，日积月累使土壤溶液浓度进一步升高，土壤板结盐化。研究区农户在茬口安排上习惯连续多年种植1～2种作物，连作重茬频繁;同时片面追求产量，盲目投入大量肥料，致使土壤养分分布不均衡。建议合理轮作倒茬，高产栽培技术与测土配方技术相结合，增施有机肥料和微生物肥料，提倡根外追肥，保障研究区日光温室蔬菜产业可持续发展。

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(责任编辑徐素霞)

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1000-0941(2016)03-0064-03

王吉彪(1981—)，男，甘肃武威市人，农艺师，学士，从事土壤肥料与节水推广研究工作;通信作者王祎(1986—)，男，甘肃会宁县人，农艺师，硕士，从事土壤肥料与节水推广研究工作。

2015-03-25