日光温室土壤养分变化及次生盐渍化程度与种植年限的关系

杨园媛，贾圣青，贺晓燕，刘 楠，张 万，任 苗，张明科*

（1.西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100；2.泾阳县蔬菜技术推广站，陕西 泾阳 713700）

近年来，我国设施农业迅速发展，其中设施种植规模更是连年增长，设施种植已经成为我国现代农业的重要组成部分［1-4］。目前中国北方地区的设施农业主要以日光温室为主［5-6］，然而在日光温室中，由于设施的固定性、设施栽培年限的增加以及栽培作物的单一性、重复性，加上施肥不合理等原因，出现土壤养分不平衡现象，从而引起土壤微生物种群改变、土壤结构破坏和次生盐渍化等问题，已成为我国设施农业可持续高效利用的重要瓶 颈［7］。尤其是土壤次生盐渍化问题已经成为设施蔬菜生产的主要障碍因子［2，8-10］。土壤一旦发生次生盐渍化，作物生长发育会受到抑制，产量和品质都会受到严重影响，一般会造成减产20%～40%，严重的减产60%以上，甚至绝收［11］。

泾阳是陕西设施蔬菜生产大县，自从1993年引进日光温室，已有25年的种植历史。全县蔬菜种植面积2.6万hm2，其中设施蔬菜近1.3万hm2。近年来，在日光温室蔬菜生产中，普遍出现蔬菜死棵、减产、病虫害加重、产品品质不佳等问题，严重影响种植收益，迫切希望从技术层面入手，通过系统研究，解决问题，提升产业发展。

因此，为了更好地服务于泾阳蔬菜“提级升等、提质增效、做强做绿”的发展思路，本研究对该地区不同种植年限日光温室土壤的理化性质进行测试，分析其变化规律，以期发现生产中存在的问题，开展相关研究，为该地区日光温室蔬果的科学种植管理进行指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

于2018年6～8月与2019年7月两个时间段，在泾阳县7个镇进行土壤样品采集。取日光温室中0～20 cm耕层土壤，每栋温室按“Z”形采样法采集5个点组成1个混合样品，将土壤样品装入封口袋密封，共采集土样1 038份，其中口镇71份，安吴镇339份，中张镇152份，云阳镇282份，桥底镇73份，三渠镇64份，王桥镇57份。各镇各村日光温室种植年限均有差异，前茬或者种植作物也不同（表1）。土样进行统一编号，记录种植年限、上茬作物及下茬作物等信息，并于室内阴干过筛，然后进行相关项目测试。

如表1所知，该地区日光温室在取土时种植作物多数为番茄。于2019年6月，选取1～5、6～10、11～15、16～20、21～25年5个栽培年限阶段，29户番茄种植户进行两年越冬茬番茄种植管理的调查。通过样表统计施肥方式、灌溉方式、耕作方式等资料。结果表明，2018、2019年两年越冬茬番茄种植管理一致，施用的化肥种类主要有磷酸二铵、复合肥、尿素等；有机肥以农家肥为主，包括鸡粪、牛粪、羊粪、鹌鹑粪。具体用量见表2。

表1 土样分区区域及种植作物

表2 日光温室越冬茬番茄土壤施肥状况及灌溉方式

1.2 测定方法

土壤有机质、碱解氮、速效钾、有效磷均采用常规方法测定［12］。pH值用1 mm土样（2.5∶1水土比）酸度计测定。电导率用1 mm土样（5∶1水土比）DDS-307A电导率测定（直接用土壤浸出液的电导率来表示土壤水溶性盐总量）。

采用 Excel 2010软件对试验数据进行统计分析与作图。

2 结果与分析

2.1 土壤养分含量、次生盐渍化的变化与日光温室种植年限的关系

如表3可知，采集土样1 038份，按种植年限分为5个阶段：1～5年土样204份、6～10年土样589份、11～15年土样110份、16～20年土样99份、21～25年土样36份。

表3 不同年限土壤养分含量的变化与日光温室种植年限的关系

日光温室土壤有机质含量平均值为22.56 g·kg-1。在1 038个土样中，有机质含量不足20 g·kg-1的土样占39.78%。不同种植年限日光温室土壤中，随着日光温室年限增高，有机质含量先增加后减少。有机质含量小于20 g·kg-1最多的年份为11～15年，该年限阶段日光温室土壤平均有机质含量29.79 g·kg-1，是5个年限最高值。分析原因可能与农户有机肥施用情况差异较大相关。

日光温室土壤碱解氮含量平均值为178.04 mg·kg-1。所有土样中，碱解氮含量大于300 mg·kg-1的土样占10.60%。不同种植年限温室之间碱解氮含量变化无明显规律，16～20年日光温室土壤碱解氮平均值最高为203.40 mg·kg-1，碱解氮含量大于300 mg·kg-1占12.12%。11～15年期间温室间碱解氮含量差距很大，标准差值大于平均值，变异系数大于1。这可能与采样时距离上次施肥时间短及种植户施肥习惯各异相关。

日光温室土壤有效磷含量平均值为128.22 mg·kg-1。所有土样中，有效磷含量大于150 mg·kg-1占30.06%。不同种植年限日光温室之间有效磷含量变化无明显规律。有效磷平均含量由高到低的年限为16～20年（153.55 mg·kg-1）、21～25年（135.71 mg·kg-1）、6～10年（132.29 mg·kg-1）、1～5年（107.83 mg·kg-1）、11～15年（105.39 mg·kg-1）。其中16～20年有效磷含量超过150 mg·kg-1占48.48%，接近一半。

日光温室土壤速效钾含量平均为1 212.87 mg·kg-1。在1 038个土样中，速效钾含量大于600 mg·kg-1的土样占83.33%。不同种植年限日光温室之间速效钾含量变化无明显规律。11～15年的日光温室土壤速效钾平均含量最低，为774.79 mg·kg-1，仍大于600 mg·kg-1。造成土壤中钾含量过高的原因可能是采土时间为番茄结果期，结果后期钾肥过量使用，作物未能吸收，从而滞留在土壤中所致。

由表4可知，1 038个土样pH平均值为8.28，pH小于8的土样占22.16%。不同种植年限日光温室中，标准差均小于0.4，离散程度不高。11～15年日光温室土壤平均pH值最大，为8.40。pH<8占比最多的年限为1～5年（24.51%）、6～10年（22.75%）、16～20年（21.21%）。

日光温室土壤电导率平均为746.35 μS·cm-1，次生盐渍化程度明显（表4）。在1 038个土样中，EC值大于500 μS·cm-1的土样占51.54%。不同种植年限温室之间电导率含量变化无明显规律，电导率超过500 μS·cm-1占比由高到低的年限分别为6～10年（54.50%）、1～5年（52.94%）、16～20年（45.45%）、11～15年（41.82%）、21～25年（41.67%）。

表4 不同年限土壤酸碱度、电导率的变化与日光温室种植年限的关系

2.2 同一年限各镇日光温室的土壤肥力状况及次生盐渍化分析

表5为7个镇6～10年阶段日光温室土壤肥力状况。有机质平均含量在20.67～29.23 g·kg-1之间，变幅不大，整体有机质含量水平不高；7个镇日光温室土壤碱解氮平均含量均未超过土壤碱解氮的临界水平（300 mg·kg-1）［13］，三渠镇碱解氮含量最低，为44.98 mg·kg-1，是口镇的0.18倍、安吴镇的0.27倍、中张镇的0.19倍、云阳镇的0.32倍、桥底镇的0.34倍、王桥镇的0.27倍。王桥镇碱解氮变异系数大于80%。王桥镇、中张镇、安吴镇碱解氮变异系数偏高，分别为86.48%、69.63%、66.08%；7个镇日光温室土壤速效钾平均含量均远远大于300 mg·kg-1，土壤富集钾，中张镇变异系数为86.44%；口镇、中张镇和桥底镇的日光温室土壤有效磷平均含量分别为160.7、202.79和237.86 mg·kg-1，含量偏高。桥底镇、王桥镇有效磷变异系数偏高，分别为99.89%、82.77%。总体而言，同一年限范围各镇日光温室土壤肥力差异较大，同一年限同一地区同一指标差异性大。

7个镇中，除中张镇外，其余6镇pH平均值均大于8。中张镇变幅为7.33～8.69，变幅超过1。中张镇的日光温室土壤电导率平均值最高，为869.51 μS·cm-1，最大值为4 190 μS·cm-1。除三渠镇以外，其余6镇电导率平均值均大于500 μS·cm-1，土壤次生盐渍化趋势明显。王桥镇和中张镇的日光温室土壤电导率的变异系数超过80%，分别为93.39%和83.00%。

3 讨论

3.1 日光温室种植年限与日光温室土壤酸化、盐渍化的关系

EC值和pH值分别是评价土壤次生盐渍化和土壤酸化的重要指标［14］。

土壤pH值变化与土壤母质、肥料种类数量、灌溉水定额、栽培作物、种植年限及土壤微生物等因素有关［15］。从测定结果来看，1～5、6～10、11～16年3个年限阶段土壤pH平均值由稳定到上升，随着年限增加小于8的土样减少。16～20年土壤pH平均值下降为8.17。赵满兴等［16］研究延安不同种植年限日光温室测定种植5年的土壤pH值平均为8.46，种植20年的土壤pH值平均为7.54。万欣等［17］研究1～17年山东海阳地区pH年变化率为每年降低1.47%，17年间pH值平均变化幅度在6.35～4.76之间。郭文龙等［18］研究陕西关中不同种植年限（1、3、5、10年）pH值变化为8.14→8.04→7.90→8.21→8.10，10年下降0.4个单位。杨凤军等［19］研究大庆地区不同种植年限（2、3、5、7、10年）随着年限增加土壤pH值下降，10年后的温室土壤较10年前温室土壤pH值下降0. 3个单位。测定结果与前人结果基本一致，但测定结果中1～10年pH平均值无变化，这可能与西北土壤具有较高的酸化缓冲容量、当地农户施肥习惯等有关，待进一步试验分析。

土壤EC值大于500 μS·cm-1的土样占近50%，说明该地区日光温室土壤已经表现出一定程度的次生盐渍化特征，这与已有研究结果一致［20-21］。6～10年EC平均值最高，为755.28 μS·cm-1，此年限阶段超过作物生长障碍临界点（EC>500 μS·cm-1），在所有年限阶段占比最多达54.50%。这与曹文超 等［22］研究1～3、4～6、7～9、≥10年年限，电导率先上升后下降结果一致。造成土壤次生盐渍化的原因：一方面是过度和不合理施肥，有研究表明过度使用氮肥会使土壤酸度与盐度增加［23］，张耀良 等［24］指出设施土壤养分过剩性积累是造成土壤次生盐渍化的主要因素，NO3-、H2PO4-、K+等的明显积累是设施土壤次生盐渍化的重要表观特征；另一方面，由于设施生产环境具有一定的封闭或半封闭性，设施菜地很少有雨水淋洗，温度、湿度以及栽培模式等都具有较大的特殊性，因此该系统内某些因子的变化，特别是土壤养分平衡被破坏，导致设施土壤在连续种植数年之后就会出现影响设施农业正常生产的现象，如土壤次生盐渍化等［25］；再加之，温室一般种植经济效益较高的作物，种植作物类型单一，连作现象严重，明显影响作物对养分的均衡 吸收［26］。

3.2 日光温室种植年限与日光温室土壤养分含量的关系

土壤有机质含量直接影响着土壤的保肥性、保水性、缓冲性、可耕性和通气性等，故有机质含量是衡量土壤肥力高低的主要指标［27］。所测定的日光温室内的土壤有机质含量随着种植年限的延长总体呈先增加后降低的趋势；这与已有的研究结果一致［20-21］。1 038个土样中，有机质低于20 g·kg-1的占比接近40%，仍有84.87%的温室土壤有机质含量低于理想菜田要求30 g·kg-1［28］的水平，建议多施有机肥。测定日光温室土壤碱解氮各种植年限变化趋势不明显，总体偏低；速效钾、有效磷含量偏高，各种植年限阶段速效钾变异系数均较大。这与胡美美等［13］研究山东省3个地区日光温室土壤碱解氮水平普遍偏低、速效钾水平普遍偏高结果一致。同一年限下，各个镇土壤养分差异大的原因可能与日光温室种植植物种类、施肥方式、灌溉方式、复种次数和灌溉频率密切相关。

设施蔬菜生产中，肥料使用过量已是不争的事实，然而氮磷钾投入比例不科学往往被忽视［29］。泾阳县日光温室种植作物以番茄为主，其土壤氮磷钾质量比见表6。与番茄生长所需求的适宜氮磷钾比例（1∶0.38∶1.81）［30］相比而言，所有测试日光温室的土壤中氮磷钾的比例，在不同种植年限下都表现为磷、钾肥所占比例较高。尤其是在6～10年栽培阶段，速效钾是碱解氮的7.07 倍。陈碧 华等［29］研究认为，不同种植年限大棚土壤中氮磷钾的比例都表现为磷素所占比例较高，而钾素所占比例较低，本试验结果与其不大一致。研究结果表明土壤中磷、钾含量过高，且氮、磷、钾比例失调，因此，在后茬作物种植前需要施用配方肥进行调节。

4 结论

试验结果表明，泾阳县的日光温室随着种植年限的增加，土壤无明显酸化趋势；土壤次生盐渍化无明显增加趋势，但目前一半以上土壤已出现次生盐渍化现象。有机质含量较低，建议多施用有机肥。土壤中驻留的磷、钾素含量偏高，建议科学施肥，避免磷、钾肥富积。