宁波市叶菜类蔬菜地土壤养分累积状况

汪 峰，姚红燕，谌江华，戴瑶璐(宁波市农业科学研究院， 浙江 宁波 315040)

土壤是粮食生产和安全的根基和载体，是最重要的生产要素和农业可持续发展的核心基础[1]。我国在“十三五”规划建议中提出实施“藏粮于地、藏粮于技”战略，提高粮食产能。保障耕地数量和提升耕地质量是实现该战略的关键和核心，而基础地力是反映耕地生产能力的重要指标，提升基础地力是实现“藏粮于地”战略的基础和保证[2]。目前，我国耕地存在整体质量偏低，耕地土壤退化趋势严重的问题[3]，开展土壤耕地质量调查，摸清土壤本底情况是实现耕地质量提升的基础。

除全国性的土壤普查外，不同空间尺度下的土壤质量调查也相继开展，如浙江省耕地肥力调查[4]、浙江省蔬菜地土壤肥力状况调查[5]、市级区域内蔬菜地肥力调查[6-9]，县级区域内蔬菜地肥力调查[10]。但以上调查距今时间较长，不适应耕地质量的变化；另外，针对某类作物下的土壤样本量较少。蔬菜种植是一种高度集约化的农业土地利用方式，其农业生产资料(农药、肥料、农膜)的投入是一般粮食作物的数倍甚至数十倍[8,11-12]。随着种植结构的调整，浙江省蔬菜等经济作物种植面积逐年扩大，其中宁波市的蔬菜种植面积约13万hm2，其中叶菜类面积约为4万hm2，占蔬菜总面积的30%左右。然而近年来化肥的不合理施用导致肥料资源浪费、土壤质量退化，生态环境遭到破坏[13-16]。因此，我们对宁波市主要叶菜类蔬菜地(青菜和甘蓝)的土壤养分状况进行调查研究，以期为建立科学的平衡施肥制度和合理的耕作管理体系提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

宁波位于我国海岸线中段(120°52′～122°26′E，28°43′～30°27′N)，地处东海之滨、长江三角洲的东南角、浙江宁绍平原的东端。该地区属亚热带季风性湿润气候，因濒临东海又带有海洋性季风气候特征。气候温暖多雨，年平均气温16.4 ℃，平均气温以7月最高，为28.0 ℃，1月最低，为4.7 ℃。年降水量为1 480 mm，蒸发量1 393 mm，降雨量季节波动性大，雨季特征明显，约60%的降雨量分布于5—9月，每年夏秋间多热带风暴或台风。土壤母质以残坡积母质、洪冲积母质、海相沉积、湖沼沉积母质为主[17]。境内土壤类型主要有红壤、水稻土、潮土、滨海盐土，以及少量的粗骨土、紫色土等。

1.2 土壤样品采集及测定

土壤样品采集。2016年6—12月，根据宁波市主要叶菜类蔬菜面积大小、土壤及地貌类型选择了30块代表性蔬菜地(图1)，采用多点混合采样，采样深度为0～20 cm和20～40 cm的耕地土壤样品，共60个(镇海6个，江北8个，鄞州12个，慈溪8个，奉化4个，宁海12个，象山6个，余姚4个)，样品基本覆盖了全市各地的主要叶菜类蔬菜地。其中，青菜地土壤样品于6月在大棚中采集(30个)，甘蓝地土壤样品在露天于12月采集(30个)。采集的鲜土在混匀后采用四分法留取1 kg左右，装入标记的聚乙烯塑料袋带回实验室。去除石块和根系，部分土样放入4 ℃冰箱，用于硝态氮和铵态氮的测定；另一部分土样经风干后研磨，用于测定土壤pH值、电导率、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾等指标。

图1 土壤样品采集点的分布

土壤性质的测定。土壤pH值采用玻璃电极测定，水土比2.5∶1。土壤电导率采用电导法，水土比5∶1。土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定，全氮测定采用半微量开氏法，土壤碱解氮采用扩散法测定。有效磷测定采用Olsen-P法，钼锑抗比色测定。速效钾用醋酸铵浸提，火焰光度法测定。所有土壤养分的分析方法参照土壤农业化学分析方法[18]。

1.3 数据处理与分析

采用SPSS 20.0软件进行统计分析，用单因素方差分析法(one-way ANOVA)中的Duncan法进行不同处理样本间的差异显著性分析(P<0.05)，采用Excel 2010软件进行数据处理和作图。

2 结果与讨论

2.1 土壤速效养分

图2结果表明，相同土层露天甘蓝地土壤的有效磷含量高于大棚青菜地土壤，种植青菜和甘蓝的土壤表层(0～20 cm)土壤有效磷含量分别是亚表层(20～40 cm)的5.2和2.3倍。对于表层土壤，种植青菜的土壤有效磷含量为8.9～147.1 mg·kg-1，而种甘蓝地土壤有效磷含量为27.7～205.5 mg·kg-1。在土壤表层和亚表层，甘蓝地土壤有效磷平均含量比青菜地分别高24%和178%。调查区域土壤速效钾含量较为丰富，青菜和甘蓝地表层土壤速效钾含量平均分别为332和284 mg·kg-1，均高于该种植条件下的亚表层土壤，但无显著性差异。土壤硝态氮和铵态氮也呈现表层高于亚表层，青菜地表层土壤铵态氮平均含量(32.5 mg·kg-1)显著高于甘蓝地(13.9 mg·kg-1)，而硝态氮含量则无显著差异。

与近期文献报道的全国其他地区相比，宁波市叶菜类蔬菜地表层土壤有效磷含量略高于浙江省蔬菜地平均水平(66.9 mg·kg-1)[5]，远低于杭州市(261.5 mg·kg-1)[9]和温州市(262.5 mg·kg-1)[6]，和南京郊区蔬菜地(11～227 mg·kg-1)[8]大致相当；而调查区土壤速效钾含量高于浙江全省平均水平(152.3 mg·kg-1)，与杭州(267.5 mg·kg-1)和温州(264.9 mg·kg-1)相当，为速效钾含量丰富区域。近年来，随着蔬菜种植业和设施农业的快速发展，蔬菜地土壤硝态氮的积累问题比较突出。相对露天蔬菜地而言，大棚蔬菜地问题更为严重，其主要原因为由于大棚复种指数高、大量有机肥施用，以及管理措施影响，更加有利于土壤速效养分的富集。叶菜类蔬菜中硝酸盐超标是一个普遍性的问题，种植区内土壤硝酸盐过高会严重影响叶菜食用的安全性。从本调查结果上看，宁波市叶菜种植区土壤的硝态氮富集问题并不严重(青菜4.7～36.9 mg·kg-1，甘蓝0.2～58.6 mg·kg-1)，所有样品NO3-N 含量均低于推荐种植蔬菜时土壤无机氮的含量标准(60～90 mg·kg-1)[19]，平均含量也远低于北京郊区(6.7～223.2 mg·kg-1)[20]、山东寿光(112 mg·kg-1)[21]。

图2 宁波市主要叶菜类蔬菜地的土壤速效养分

2.2 土壤有机质和土壤全氮

宁波市叶菜种植区土壤有机质和全氮含量如图3所示。大棚(青菜)土壤表层有机质和全氮含量显著高于露天(甘蓝)土壤，但亚表层土壤无显著差异。大棚土壤表层有机质和全氮含量显著高于亚表层，但露天土壤表层和亚表层土壤有机质和全氮含量无显著差异。对于表层土壤，大棚青菜土壤有机质含量15.1～71.5 g·kg-1，87%的样品有机质>30 g·kg-1。土壤全氮含量1.2～4.9 g·kg-1，67%的样品全氮> 2 g·kg-1。高于南京郊区土壤有机质(8.7～40.0 g·kg-1)和全氮(0.79～2.66 g·kg-1)，也高于浙江全省蔬菜种植区平均水平。

图3 宁波市主要叶菜类蔬菜地的土壤有机质和全氮含量

宁波市叶菜种植区土壤有机质和全氮含量以中高量为主，这可能与近年来宁波市大力推广有机肥的举措有关，尤其是农民在大棚中增施有机肥的积极性有极大地提高。有机肥的利用有利于调节土壤酸碱度，起到改良土壤作用[22]，但过量的施用也会导致氮素淋失[23]和抗生素污染[24]，应该引起一定的重视。

2.3 土壤pH值和电导率

宁波市叶菜类蔬菜地土壤pH值和电导率如图4所示。大棚青菜地表层土壤pH值4.54～7.66，平均为5.63，除位于慈溪滨海样点外，其余87%的样品呈酸性。由于宁波市甘蓝主要种植区分布于慈溪、象山、宁海等滨海平原地区，露天甘蓝表层土壤pH值显著高于青菜地，其pH值4.84～8.30，平均为7.34，73%的样品呈碱性。值得注意的是，大棚表层土壤pH值显著低于亚表层土壤，pH值下降达1.12个单位，土壤出现严重的酸化特征，这与酸性化学肥料的不合理施用有关，因此肥料施用中要做到化肥减量与平衡施肥相结合[25-26]。

与露天栽培相比，大棚种植条件下的土壤次生盐渍化危害也需要引起足够的重视，本研究中大棚青菜土壤在0～40 cm的电导率平均已达445 μS·cm-1，最高的大棚表层土壤已达969 μS·cm-1，电导率甚至高于种植甘蓝的滨海盐渍土壤(图4)，与种植大棚瓜类和茄果类作物的土壤相近[11-12]，已达可以危害作物生长的水平。除加强肥料利用管理外，通过改变种植方式，进行瓜菜轮作、水旱轮作等措施可以有效减轻土壤次生盐渍化危害[27]。

图4 宁波市主要叶菜类蔬菜地的土壤pH值和电导率

2.4 描述性统计分析

标准差可用来表示一个样本群体内的变异和离散程度，变异系数则可用来表示平均数或单位不同的多个样本间的变异程度。比较不同土壤养分的标准差和变异系数，能在一定程度上反应土壤样品所代表的用地类型和土壤不同化学组分的组内和组间的变异程度和均一性。宁波市主要叶菜类蔬菜地土壤描述性统计分析如表1所示，变异系数较大的土壤性质指标(>80%)包括硝态氮、铵态氮和有效磷。总体上，表层土壤理化性质(pH值、电导率、有机质和全氮)变异程度高于亚表层。对于表层土壤，除pH值和速效钾外，露天甘蓝地土壤变异程度高于大棚青菜土壤，说明大棚土壤与露天土壤相比，受自然条件影响较小，相对比较均一。

表1 宁波市主要叶菜类蔬菜地的土壤理化性质

3 小结

宁波市叶菜类蔬菜种植区土壤速效钾含量丰富，但有效磷含量中等，硝态氮含量偏低，土壤硝态氮富余风险较小。土壤有效磷、速效钾、硝态氮、铵态氮等速效养分呈现表层(0～20 cm)高于亚表层(20～40 cm)，且大棚表层土壤速效养分高于露地(有效磷除外)。

土壤有机质和全氮含量丰富，87%的样品有机质>30 g·kg-1，67%的样品全氮>2 g·kg-1，均高于浙江省蔬菜种植区平均水平。

大棚土壤pH值平均为5.63，87%样品偏酸性，0～40 cm土壤电导率平均达445 μS·cm-1，大棚土壤表现出一定的酸化和次生盐渍化危害。

不同区域土壤硝态氮、铵态氮和有效磷变异系数较大，表层土壤pH值、电导率、有机质和全氮等性质变异程度高于亚表层。

参考文献：

[1] 张甘霖, 吴华勇. 从问题到解决方案:土壤与可持续发展目标的实现 [J]. 中国科学院院刊, 2018, 33(2): 124-134.

[2] 沈仁芳, 王超, 孙波. “藏粮于地、藏粮于技”战略实施中的土壤科学与技术问题 [J]. 中国科学院院刊, 2018, 33(2): 135-144.

[3] 徐明岗, 卢昌艾, 张文菊, 等. 我国耕地质量状况与提升对策 [J]. 中国农业资源与区划, 2016 (7): 8-14.

[4] 麻万诸. 浙江省耕地肥力现状及管理对策 [D]. 杭州：浙江农林大学, 2011.

[5] 曾许芳, 方珊珊, 章明奎. 浙江省蔬菜地土壤肥力状况调查 [J]. 浙江农业科学, 2012 (6): 837-839.

[6] 潘可可, 朱剑桥, 孙娟, 等. 温州设施蔬菜的施肥现状及土壤地力特征分析 [J]. 上海农业科技, 2011 (5): 101-104.

[7] 倪中应, 石一珺, 谢国雄, 等. 杭州市典型设施栽培土壤环境质量调查 [J]. 浙江农业学报, 2017(12): 2091-2096.

[8] 王辉, 董元华, 安琼, 等. 高度集约化利用下蔬菜地土壤养分累积状况：以南京市南郊为例[J].土壤, 2006 (1): 61-65.

[9] 章林英, 李丹, 孙吉林, 等. 浙江省杭州市蔬菜地土壤肥力状况调查 [J]. 农业灾害研究, 2013 (增刊1): 51-54.

[10] 郑红波, 吴健平, 张珊. 浙江宁海农用地土壤有机质和土壤养分空间变异分析 [J]. 浙江林学院学报, 2010(3): 379-384.

[11] 汪峰, 李国安, 王丽丽, 等. 减量施氮对大棚黄瓜产量和品质的影响 [J]. 应用生态学报, 2017, 28(11): 3627-3633.

[12] 汪峰, 戴瑶璐, 李国安, 等. 复合肥用量对大棚樱桃番茄产量和品质的影响 [J]. 浙江农业科学, 2017(4): 605-608，614.

[13] 孙波, 廖红, 苏彦华, 等. 土壤-根系-微生物系统中影响氮磷利用的一些关键协同机制的研究进展 [J].土壤, 2015(2): 210-219.

[14] ZHANG F, CHEN X, VITOUSEK P. Chinese agriculture: An experiment for the world [J]. Nature, 2013, 497(7447): 33-35.

[15] LIU JG, DIAMOND J. China′s environment in a globalizing world [J]. Nature, 2005, 435(7046): 1179-1186.

[16] 孙波, 陆雅海, 张旭东, 等. 耕地地力对化肥养分利用的影响机制及其调控研究进展 [J]. 土壤, 2017 (2): 209-216.

[17] 王飞, 周志峰. 宁波市耕地地力评价及培肥改良 [M].杭州: 浙江大学出版社, 2011.

[18] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法 [M].北京: 中国农业科技出版社, 2000.

[19] 杨丽娟, 张玉龙. 保护地菜田土壤硝酸盐积累及其调控措施的研究进展 [J]. 土壤通报, 2001(2): 66-69，98.

[20] 诸葛玉平,苏志慧,张彤,等.北京郊区有机蔬菜土壤养分平衡及δ～(15)N特征分析[J].农业环境科学学报, 2011(11): 2313-2318.

[21] 李润, 李絮花, 袁亮, 等. 设施栽培土壤有机质和氮素含量的积累规律 [J]. 山东农业科学, 2006(2): 64-67.

[22] 龙光强, 蒋瑀霁, 孙波. 长期施用猪粪对红壤酸度的改良效应 [J]. 土壤, 2012 (5): 727-734.

[23] 龙光强, 孙波. 基于钾平衡和氮淋失风险的红壤猪粪安全用量 [J]. 农业工程学报, 2011(11): 300-305.

[24] LIANG Y, PEI M, WANG D, et al. Improvement of soil ecosystem multifunctionality by dissipating manure-induced antibiotics and resistance genes [J]. Environmental Science & Technology, 2017, 51(9): 4988-4998.

[25] 孟红旗, 刘景, 徐明岗, 等. 长期施肥下我国典型农田耕层土壤的pH演变 [J]. 土壤学报, 2013 (6): 1109-1116.

[26] 徐仁扣. 土壤酸化及其调控研究进展 [J]. 土壤, 2015(2): 238-244.

[27] 施毅超, 胡正义, 龙为国, 等. 轮作对设施蔬菜大棚中次生盐渍化土壤盐分离子累积的影响 [J]. 中国生态农业学报, 2011 (3): 548-553.