宿迁市宿城区设施土壤次生盐渍化状况调查研究

朱坤 李小艳 袁奇

摘要    宿迁市宿城区设施保护地土壤存在明显的次生盐渍化现象。为了有效地改良次生盐渍化土壤，对本区设施土壤进行采样与分析测定，测定项目包括土壤电导率、水溶性盐总量及离子组成。结果表明，土壤水溶性钾离子含量介于15～779 mg/kg，平均占总盐量的6.06%;土壤钠离子含量介于11～248 mg/kg，平均占总盐量的3.74%;土壤钙离子含量介于127～998 mg/kg，平均占总盐量的17.66%;土壤镁离子含量介于15～172 mg/kg，平均占总盐量的2.97%;土壤硫酸根离子含量介于44～1 647 mg/kg，平均占总盐量的25.02%;土壤氯离子含量介于14～550 mg/kg，平均占总盐量的8.56%;土壤碳酸氢根离子含量介于44～353 mg/kg，平均占总盐量的10.31%;土壤硝酸根离子含量介于81～1 524 mg/kg，平均占总盐量的25.67%。土壤钙离子、硝酸根离子与硫酸根离子是构成土壤次生盐渍化最重要的几种离子。土壤硝酸根、硫酸根积累的主要原因是氮肥和有机肥施用过多，相关部分离子未能被作物吸收利用而残留在土壤中。钙离子的积累与土壤酸化促进了土壤中难溶性钙盐的溶解。除了碳酸氢根离子含量与总盐量成负相关外，其他几种水溶性离子含量均与总盐量成正相关。土壤总盐量与电导率的关系密切，可将土壤电导率测定结果乘以2.446 7来粗略估算总盐量。针对宿城区设施土壤次生盐渍化特点，建议适当控制氮素化肥、含硫有机肥的施用，推广平衡施肥技术，增加施用高碳氮比秸秆类物质调节土壤碳氮比，适当降低土壤硝酸盐及总盐量，抑制土壤酸化。

关键词    设施土壤;次生盐渍化;土壤盐分组成;江苏宿迁;宿城区

中图分类号    S153        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）22-0146-04                                                开放科学（资源服务）标识码（OSID）

宿城区是江苏省苏北地区重要的蔬菜生产基地之一，设施栽培经历了很长的发展历史。随着地方政府对菜篮子工程与食品安全生产的日益重视，设施农业规模发展极为迅速。设施农业生产由于周期短、作物品种多样、市场灵活性大、比较效益高等优点，在宿城区得到不断快速发展，已成为地方经济发展、农民增收的重要来源。

设施农业生产往往借助于大棚、温室或者地表覆盖等进行环境温度、湿度等条件的调控，促进作物生长、提高作物产量。与露天土壤相比，设施土壤施肥量巨大、养分供应强度高[1-3]。肥料的大量施用对作物生长以及产量形成具有明显的促进作用，设施土壤过量施用各种肥料尤其是氮、磷、钾肥料的情况十分普遍[4-6]。在多数情况下，肥料过量施用对作物生长、产量以及品种的负面效应并不容易被发现，连续过量地施用各种肥料很快就会引起土壤次生盐渍化问题。本文选择宿城区设施农业典型区域进行土壤样品采集，测定土壤水溶性盐以及离子组成，对土壤盐渍化特征进行分析评价，并对次生盐渍化土壤的改良利用提出参考建议。

1    材料与方法

1.1    土壤樣品采集与制备

于2018年6—10月对宿迁市宿城区设施农业代表性区域进行土壤样品采集。考虑到设施土壤盐分的表聚特点，取样深度设为0～15 cm，共采集27个土样。土样风干、磨细，过20目筛备用。

1.2    样品的分析测定

土壤水溶性盐采用水土比5∶1进行浸提，电导率采用电导率仪直接测定，K+、Na+用火焰光度法测定，Ca2+、Mg2+用原子吸收分光光度法测定，SO42-用硫酸钡比浊法测定，Cl-含量用硝酸银滴定法测定，HCO3-用中和滴定法测定，CO32-因预备试验未检出而未加测定。考虑到次生盐渍化土壤中大量存在NO3-，因而对NO3-进行测定，测定方法采用紫外分光光度法。总盐用离子总和法计算得到。

1.3    数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2016软件对所得到的数据进行处理和绘图。

2    结果与分析

2.1    土壤水溶性阳离子含量

从表1可以看出，土壤K+含量介于15～779 mg/kg，平均值119 mg/kg，占总盐量的6.06%，对土壤次生盐渍化的贡献位列阳离子第二，对土壤次生盐渍化的贡献低于Ca2+，高于Na+和Mg2+。从土壤K+含量与总盐量的关系图（图1）中可以看出，二者之间的决定系数达到了0.487 2。K+含量小于50 mg/kg的土壤样品占到总样品数的44%，对喜钾作物来说可能存在缺钾问题。土壤Na+含量介于11～248 mg/kg，平均值为73 mg/kg，占总盐量的3.74%。从土壤Na+含量与总盐量的关系图（图2）中可以看出，其决定系数为0.375 6。所有样品钠离子含量均在248 mg/kg以下，基本不存在钠离子毒害问题。

由表1可以看出，检测土壤中的Ca2+含量介于127～998 mg/kg，平均值达347 mg/kg，占总盐量的17.66%，高于其他三大阳离子的总和，是构成土壤次生盐渍化的重要因子。从图3可以看出，土壤中Ca2+含量与土壤总盐量成正相关，决定系数高达0.722 8。在所有土壤钙含量的测定结果中，最小含量为127 mg/kg，因而基本不存在作物缺钙的问题。Ca2+最高含量为998 mg/kg，一般不会对作物产生直接毒害，但是可能因为相对水平偏高，而引起镁、钾等其他阳离子养分供应相对缺乏。

土壤Mg2+含量介于15～172 mg/kg，平均值58 mg/kg，占总盐量的2.97%，对土壤次生盐渍化的贡献并不大。从图4可以看出，土壤Mg2+含量与土壤总盐量成高度正相关，决定系数为0.779 2，与土壤Ca2+的影响极为类似，这可能是由于土壤酸化引起了土壤含镁与含钙物质的溶解有关。土壤Mg2+含量小于50 mg/kg的土样占59.3%，最小含量仅为15 mg/kg，加上土壤钙/镁、钾/镁偏高，作物存在缺镁的风险。

2.2    土壤水溶性阴离子组成

从表2可以看出，土壤中的SO42-含量介于44～1647 mg/kg，平均值491 mg/kg，占总盐量的25.02%，是构成土壤次生盐渍化的重要因素之一。从土壤SO42-含量与总盐量的关系图（图5）可看出，二者关系密切，决定系数高达0.827 0。土壤Cl-含量介于14～550 mg/kg，平均值168 mg/kg，占总盐量的8.56%，Cl-并不是构成土壤次生盐渍化的主要阴离子（图6）。

土壤中的HCO3-含量介于44～353 mg/kg，平均值202 mg/kg，占总盐量的10.31%，不仅对土壤次生盐渍化贡献不大，甚至还出现了与土壤总盐量成反相关的情况（图7），其决定系数达到0.557 5。土壤NO3-含量介于81～ 1524mg/kg，均值504 mg/kg，占总盐量的25.67%，与SO42-的占比25.02%十分接近，同样是构成土壤次生盐渍化的重要因素之一。另外，从土壤NO3-含量与总盐量的关系图（图8）也可以看出，二者之间关系密切，决定系数达到0.7，仅次于SO42-含量与总盐量关系的决定系数0.827。土壤NO3-积累的主要原因是氮肥施用过多，且未能很好地被作物吸收利用。土壤SO42-积累的主要原因可能是有机肥施用量比较多，根据调查，宿城区施用的有机肥中多为含量较为丰富的含硫化合物。

从几种阴离子浓度的变异情况看，Cl-与HCO3-浓度的变幅较小，NO3-与SO42-浓度的变幅很大，可以认为对该2种离子的平衡来说，人为破坏或调节的余地相对较大。

2.3    土壤总盐量与电导率的关系

从图9可以看出，土壤总盐量与电导率的关系十分密切，其决定系数高达0.914 5。考虑到土壤电导率测定相对简便快捷，而土壤总盐量测定耗时较多，可以将土壤电导率测定结果乘以2.446 7来粗略估算总盐量。

3    结论与讨论

（1）宿城区代表性设施土壤次生盐渍化现象较为普遍。在全部检测的27个样品中，非盐渍化土壤占22.2%，轻度盐渍化土壤占37.0%，中度以上盐渍化土壤占40.8%。

（2）土壤SO42-、NO3-含量平均占总盐量的25.02%和25.67%，是构成土壤次生盐渍化的最重要阴离子。土壤HCO3-、Cl-在总盐量中占比很小，对土壤次生盐渍化贡献较小，而且HCO3-含量与土壤总盐量成反相关关系。

（3）土壤Ca2+含量平均占总盐量的17.66%，是构成土壤次生盐渍化的最重要阳离子。土壤中的K+、Na+、Mg2+含量分别平均占总盐量的6.06%、3.74%和2.97%，对土壤次生盐渍化的贡献分列阳离子第2、3、4位。Mg2+占比最小，对需镁比较多的作物存在相对缺乏的可能。

（4）土壤總盐量与电导率之间的关系可用方程y=2.446 7x拟合。

4    参考文献

[1] 唐冬，毛亮，支月娥，等.上海市郊设施大棚次生盐渍化土壤盐分含量调查及典型对应分析[J].环境科学，2014，35（12）：4705-4711.

[2] 杜磊，郑子成，李廷轩，等.不同次生盐渍化程度设施土壤的水盐运移特征研究[J].水土保持学报，2014，28（6）：183-189.

[3] 杜岩.设施土壤次生盐渍化危害及解决途径研究[D].扬州：扬州大学，2014.

[4] 周鑫鑫.设施农业肥料高投入对土壤环境次生盐渍化的影响研究[D].上海：东华大学，2013.

[5] 王楠.设施栽培年限对设施土壤生态环境的影响及次生盐渍化土壤的改良[D].重庆：西南大学，2012.

[6] 张金锦，段增强.设施菜地土壤次生盐渍化的成因、危害及其分类与分级标准的研究进展[J].土壤，2011，43（3）：361-366.