不同种植年限黑土型保护地土壤有机质分组研究

王春宏，孙 玲，张 娟，姜佰文

（东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030）

不同种植年限黑土型保护地土壤有机质分组研究

王春宏，孙 玲，张 娟，姜佰文*

（东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030）

文章对不同种植年限的蔬菜保护地0～60 cm土层土壤有机质各组分进行研究，对比分析黑土型保护地有机质含量、活性有机质、缓性有机质和惰性有机质含量。结果表明，哈尔滨市蔬菜保护地土壤有机质总体上处于不稳定状态，其中活性有机质、惰性有机质和缓性有机质在0～20 cm土层积累较多，随土层深度的增加各形态有机质的含量逐渐降低；在各个层次土壤中各形态有机质随着种植年限增加呈现阶段性变化，在一时间段内受施肥种类、用量、种植方式的影响表现出随着年份增加而先增加后减少趋势，一定年限后有机质含量有减少趋势，种植多年后含量会低于大田土壤；蔬菜保护地土壤有机质的积累以缓性有机质的含量最多，其次为惰性有机质，活性有机质最少，其中活性有机质与有机质的变化趋势基本一致。

不同种植年限；蔬菜保护地；有机质组分；空间分布特征

Key words:different planting duration;vegetable green house soil;organic components;space distribution

保护地栽培是寒冷地区蔬菜生产重要栽培方法，我国自上世纪70年代中期引进保护地栽培技术以来，已在全国各地取得大面积的推广应用[1]。但保护地面积的增加，土使壤退化等问题随之产生[2-3]。

土壤有机质含量是土壤肥力重要指标，在土壤肥力、环境保护、农业可持续发展等方面有重要作用[4-6]。土壤有机质是由各种分解程度不均的有机化合物构成，通常根据土壤有机质对环境条件的敏感性将其分为活性、慢性及惰性有机质三类[7]。设施土壤有机质的含量与组成会直接影响到蔬菜产量与品质[8]，以往研究多针对有机质总量进行研究，较少关注保护地土壤有机质组分变化情况。为了满足保护地蔬菜安全生产与土壤可持续利用，开展土壤有机质及其各组分的含量、分布及变化规律研究尤为必要。

本试验以哈尔滨市种植年限为5～25年的保护地土壤为研究对象，研究0～60 cm各土层不同种植年限的土壤有机质及其各形态组分的变化特征，为土壤肥力质量的评价、保护地合理使用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

供试土壤采自哈尔滨市阿城区蔬菜种植区，经调查研究确定采集种植5、10、15、20、25年的塑料大棚土壤和与其相邻的露地菜园土壤。每个大棚的面积为0.067 hm2，栽培蔬菜为菠菜和香菜，施用农家肥45 t·hm-2，化肥746 kg·hm-2。原始土壤类型为黑土。

1.2 样品采集

采样时间为2009年5月9日，剖面样品采用土钻，分层采集，每20 cm为一土层，采样深度60 cm，每个层次按棚中、棚两端取3个点，各层次分别混匀后用四分法取500 g左右装入袋中，系好标签，为一个土样。相邻的露地菜园土壤同样分层次取，各个层次按“S”型随机取5～7个样点混合组成一个试样。两种土样每个层次均3次重复取样，以降低系统误差。将采集的土壤样品放在阴凉处，摊开晾干，过2、0.15 mm筛备用。

1.3 分析方法

有机碳的测定采用重铬酸钾外加热法[7]；土壤活性有机碳的测定采用333 mmol·L-1的高锰酸钾氧化法[8]，即用333 mmol·L-1的高锰酸钾溶液避光条件下氧化已知质量的土样1 h，离心分开土样与高锰酸钾溶液，将上清液稀释250倍后于565 nm下测量其紫外吸光度；土壤惰性有机碳含量的测定采用酸水解法[9]。

1.4 数据分析

用Microsoft Office Excel 2003软件完成全部数据处理和作图，用DPS软件检验数据的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 种植年限对保护地黑土有机质含量的影响

哈尔滨市蔬菜保护地0～60 cm土层土壤有机质随种植年限增加的积累趋势见图1。由图1可知，有机质在0～20 cm土层富集，并有向下骤减的垂直分布特征。这是因为菜农普遍把肥料施在表层，有机质扩散系数较低，有机质在表层残留较多；与相邻露地土壤比较，0～20、20～40和40～60 cm土层有机质平均含量是相邻露地菜园土壤的1.1、1.0、1.3倍，可见保护地有机质含量在逐年积累，种植年限在5～25年的土壤有机质含量在0～20 cm土层呈现先上升后下降的波动趋势，在20～40 cm 和40～60 cm土层则呈现先下降后上升的波动趋势。从整体来看，随种植年限的增加有机质含量一直在稳步上升。在15年达到最大值，分析原因主要由于刚建棚时有机肥施用较大，农民除秸秆还田外，还施鸡粪、牛粪等，而15年以后大棚由于常年种植，有的甚至常年连作，棚内出现病害，蔬菜产量下降，农民积极性受到影响，投入的有机肥料量也大大减少。另外15年以后的大棚菜农喜欢在炎热的夏天采用高温闷棚为土壤消毒，这样在高温、高湿的条件下，加速了土壤有机质的分解消耗。经方差分析得出，15年种植年限的蔬菜保护地0～20、20～40、40～60 cm土层土壤中有机质含量与其他年限相应层次的有机质含量达到显著水平。结果表明随着蔬菜大棚使用年限的增加，土壤中有机质含量整体上有先增加后下降趋势，且种植15年时达到最高点。

2.2 种植年限对保护地黑土活性有机质影响

活性有机质是在土壤中具有较高有效性的有机质，对于指示土壤肥力和质量变化较有机质更加灵敏。不同种植年限保护地土壤活性有机质含量一般随深度的增加而降低，与总有机质变化趋势基本一致（见图2）。哈尔滨市蔬菜保护地活性有机质0～20、20～40、40～60 cm土层分别占同层次总有机质平均含量的4.6%、4.0%和4.0%，可见活性有机质的移动速率较慢。由图2可知，蔬菜保护地土壤有机质在0～20 cm土层强烈富集，同样有向下骤减的垂直分布特征；与相邻露地土壤比较，0～20、20～40和40～60 cm土层活性有机质平均含量是相邻的露地菜园土壤的1.2、1.3和1.2倍，其活性有机质有所积累；种植年限在5～25年的土壤有机质含量在0～20 cm土层呈现出先上升后下降的波动趋势，在20～40 cm和40～60 cm土层则呈现出先下降后上升的波动趋势。从整体来看，随种植年限的增加活性有机质含量一直在稳步上升。在15年达到最大值，20～40和40～60 cm土层土壤活性有机质的变化趋势与同层次土壤总有机质含量一致。经方差分析得出，种植年限为5、30年的土壤在0～20、20～40、40～60 cm土层活性有机质含量差异并不显著，种植年限为10、15、25年的土壤活性有机质含量在0～20、20～40、40～60 cm土层间活性有机质含量达到显著水平，分析原因可能是开始种植时施肥量少，随种植年限的增加有机肥不断积累，种植15年后施肥量下降。

图1 不同种植年限蔬菜保护地土壤0～60 cm土层有机质含量的变化Fig.1 Content changes of Organic of vegetable green house soil in 0-60 cm layer of different planting years

图2 不同种植年限蔬菜保护地土壤0～60 cm土层活性有机质含量的变化Fig.2 Content changes of active organic matter of vegetable green house soil in 0-60 cm layer of different planting years

2.3 不同种植年限对保护地黑土惰性有机质的影响

土壤惰性有机质含量是一类具有对物理、化学分解作用具有较强抗性的有机质，性质非常稳定。不同种植年限保护地土壤活性有机质含量一般随深度的增加而降低，与总有机质变化趋势基本一致（见图3）。哈尔滨市蔬菜保护地惰性有机质0～20、20～40、40～60 cm土层分别占同层次总有机质平均含量的27.7%、30%和36%，说明蔬菜保护地土壤惰性有机质有积累的趋势，图3显示，惰性有机质累积现象在0～20cm土层比较明显，且随着土壤深度的增加其含量逐渐降低；与相邻露地土壤比较，0～20、20～40、40～60 cm土层惰性有机质平均含量是相邻的露地菜园土壤的1.5、1.2和1.1倍。种植5～30年的土壤有惰性有机质含量在0～20 cm土层呈现出先上升后下降的波动趋势；种植5～15、15～30年的土壤惰性有机质含量在20～40 cm土层呈现出各阶段先下降后上升的趋势。种植5～15年惰性有机质含量在40～60 cm土层呈现出先下降后上升的趋势，15～30年有上升的趋势。经方差分析得出，种植年限10年15年的土壤0～20、20～40、40～60 cm土层间惰性有机质差异显著，其他年限土壤各土层间差异不显著。

图3 不同种植年限蔬菜保护地土壤0～60 cm土层惰性有机质含量的变化Fig.3 Content changes of inert organic matter of vegetable green house soil in 0-60 cm layer of different planting years

2.4 不同种植年限对保护地黑土缓性有机质的影响

不同种植年限土壤缓性有机质一般随土壤深度的增加而降低，与土壤总有机质变化趋势基本一致（见图4）。哈尔滨市蔬菜保护地惰性有机质0～20、20～40、40～60 cm土层分别占同层次总有机质平均含量的68.6%、66.3%和59.7%。说明蔬菜保护地土壤惰性有机质有减少的趋势，图3显示，惰性有机质累积现象在0～20、20～40 cm土层比较明显，且随着土壤深度的增加其含量逐渐降低；与相邻露地土壤比较，0～20、20～40、40～60 cm土层惰性有机质平均含量是相邻的露地菜园土壤的1.0、1.0和1.4倍。种植5～15年缓性有机质含量在0～20 cm土层呈现出先下降后上升的波动趋势，在15～30年呈现下降趋势，种植年限在5～15、15～30年的土壤缓性有机质含量在20～40、40～60 cm呈现出各时间段先下降后上升的趋势。经方差分析得出，种植年限年5～30年的土壤0～20、20～40、40～60 cm土层间惰性有机质含量差异不显著。

图4 不同种植年限蔬菜保护地土壤0～60 cm土层缓性有机质含量的变化Fig.4 Content changes of slow nature of organic matter of vegetable green house soil in 0-60 cm layer of different planting years

3 讨论

试验结果表明，蔬菜保护地土壤有机质呈表层富集趋势，且随着土层深度的增加而减少，这与刘春红[10]、汪建飞等[11]和邓玉龙等[12]研究结果一致。并且随土层深度增加，活性有机质的变化趋

势与有机质的变化趋势基本一致这与邵雪红等[9]的研究结果一致，说明活性有机质同有机质一样都对土壤肥力的指示很灵敏。另外，试验结果表明设施土壤有机质含量在种植15年时达到最大值，在15～30年有机质含量有所下降，总有机质含量并不是随着种植年限增加一直增加，这与邓玉龙等[12]、刘兆辉[13]和陈伦寿等[14]试验结果不一致，但与熊汉琴等[15]研究结果一致。本试验研究结果表明，设施土壤在种植5～25年有机质含量均高于邻近露地土壤，这与汪建飞[11]、刘兆辉等[13]和余海英等[16]研究结果一致，但是在种植30年后有机质含量低于临近菜地土壤，其原因可能是由于多年种植后地膜覆盖的增温、保墒作用，改善土壤理化性状，增加微生物活动，从而加速土壤中有机质的分解。本研究的对象为东北地区的典型黑土，在这一地区，由于不同年份施用的肥料种类及农民的灌溉方式不同，出现这种波动趋势是客观的，蔬菜保护地总有机质含量积累状况不稳定对保护地蔬菜品质和产量造成威胁，只有重视土壤地力的培肥，合理使用有机肥，增强土壤的供肥能力，才能以实现设施蔬菜的可持续生产。

4 结论

a.不同区域因地理、气候、成土母质等自然条件和耕作制度、施肥习惯、管理水平等人为因素不同，造成不同种植年限设施土壤的有机质的统计特征值和变化趋势有显著差异。

b.不同种植年限设施土壤有机质、活性有机质、惰性有机质、缓性有机质则随着设施土壤层次的加深而降低；并且由于经济条件、施肥量、管理水平的不同，造成这些指标在15年达到最大值后逐渐降低；种植5～30年的土壤这四个指标含量均高于露地蔬菜地。

c.不同种植年限设施土壤的有机质各组分与种植年限直接相关，不同种植年限有机质各组分含量不同；有机质组分中以缓性有机质为主，惰性有机质次之，活性有机质最少。

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Organic status of black soil in vegetable soil after different planting duration

WANG Chunhong,SUN Ling,ZHANG Juan,JIANG Baiwen(School of Resources and Environmental Sciences,NortheastAgricultural University,Harbin 150030,China)

In this paper,different vegetables planted years 0-60 cm soil protected the various components of soil organic matter has been studied,Comparative analysis of black-type protection to the organic matter content,active organic matter,slow and inert organic matter content of organic matter,The results showed that:Harbin vegetables to protect soil organic matter in general increasing trend in an unstable state,One active organic matter,organic matter inert organic gentle nature of the accumulation of soil in 0-20 cm more,Increased with soil depth and the form of organic matter decreased gradually;At all levels of soil organic matter in the form of plant life increases with the stage show changes，Fertilization in a period of time by type,dosage,method of planting is shown to increase with the years the trend was first increased and then decreased,Organic matter content after a certain number of years a decreasing trend,after years of planting the soil level is lower than the field; Protected vegetables to slow the accumulation of soil organic matter content of organic matter most, Followed by inert organic matter,reactive organic matter at least,one active organic matter and organic matter are basically the same trends.

S152.5

A

1005-9369（2014）12-0077-05

时间2014-12-29 9∶08∶00 [URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20141229.0908.016.html

王春宏,孙玲,张娟,等.不同种植年限黑土型保护地土壤有机质分组研究[J].东北农业大学学报,2014,45(12):77-81.

Wang Chunhong,Sun Ling,Zhang Juan,et al.Organic status of black soil in vegetable soil after different planting duration [J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(12):77-81.(in Chinese with English abstract)

2013-10-22

农业部公益性行业科研专项（200803034）

王春宏（1970-），女，实验师，研究方向为施肥技术。E-mail∶wangchunhong04722@163.com

*通讯作者：姜佰文，教授，硕士生导师，研究方向为植物营养与肥料。E-mail∶jbwneau@163.com