太谷县不同年限大棚土壤性质及养分含量变化特征

马晓瑾，刘子姣

（1.忻州市科学技术情报研究所，山西忻州034000；2.山西农业大学资源环境学院，山西太谷030801）

太谷县不同年限大棚土壤性质及养分含量变化特征

马晓瑾1，刘子姣2

（1.忻州市科学技术情报研究所，山西忻州034000；2.山西农业大学资源环境学院，山西太谷030801）

对晋中市太谷县不同种植年限的大棚蔬菜土壤性质及养分含量变化特征进行调查研究。结果表明，土壤酸化程度不高，但酸化趋势较为明显，且随着使用年限的增加，pH值逐渐降低，电导率逐渐升高；有机质和碱解氮含量较低，有效磷和有效钾含量过高，随大棚使用年限增长无明显规律；因每棚施肥水平差异较大，肥料搭配不合理，存在过量施肥和偏重施肥，造成养分含量不均、营养失衡。因此，提出周期性检测土壤养分含量，做到“因土施肥”，通过合理搭配施肥，平衡养分含量。

不同年限；大棚土壤；性质；养分；太谷县

本研究对晋中市太谷县不同种植年限的大棚蔬菜土壤性质及养分含量变化特征进行了调查，旨在为当地菜农提供合理的种植作物、方式以及施肥配方，从而保证蔬菜大棚土壤的环境质量，并能促进大棚蔬菜的增产增收。

1 材料和方法

1.1 供试土样

选取晋中市太谷县一些温室大棚中的土壤，其中，1，4，6，14 a的各取 1 个样，2 a的取 6 个样，8 a的取18个样，12 a的取4个样。采样时间为2014年5月上中旬，当季主要作物有黄瓜、西葫芦、茄子、番茄、苦瓜，施肥方式主要是底施和追施，所施化肥主要有活力酶、黄腐酸钾、有机肥、三铵、钾肥等。每个大棚土壤样品按对角线采样法采集耕层（0～20 cm）土壤混合，混匀的鲜土用四分法留取500 g左右，装入聚乙烯塑料袋，标记密封，带回实验室。风干后研磨过1 mm筛，并保存，用于测定pH、土壤电导率以及有机质、碱解氮、有效磷和有效钾含量。

1.2 测定项目及方法

pH值测定采用电位法；土壤电导率按水土比为5∶1提取，采用SG3标准型便携式电导率仪测定；有机质含量采用重铬酸钾-外加热法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑钪比色法测定；有效钾用乙酸铵浸提-火焰光度法测定[20-21]。所有试验均在山西农业大学资源环境学院实验室完成。

1.3 评价标准

采用全国第二次土壤普查的分级标准作为本研究的土壤养分评价标准，具体如表1所示[22]。

表1 土壤养分分级标准

1.4 数据处理

试验数据采用Excel（2013版）软件进行统计分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同年限大棚土壤pH值变化及分析评价

从图1可以看出，所有土样的pH值均低于山西大田土壤的平均pH值，幅度在6.76～8.03，大部分呈微碱性，只有1号土样呈酸性；种植年限为2，8，12 a的土样pH值上下变化幅度较大，pH值较低的土壤可能是因为使用过多的肥料尤其是有机肥较多；较高的可能是因为菜农对棚内土壤进行过处理，例如采用更换表层土壤、配合施肥以及施用生石灰等方法以提高pH值，从而避免土壤酸化。图1结果显示，整体上来说大棚土壤的pH值呈现先上升后下降的变化趋势，尤其大于6 a的土壤pH值逐年下降，可能与土壤缓冲能力降低、长期施用单一肥料尤其是有机肥有关[7]。本研究结果及趋势与大多数试验结果相似，都是随着大棚年限的增加pH 值逐渐降低[2，4，7-10]。

根据表2适宜作物生长的pH值[21]范围可知，种植黄瓜的大棚大部分都在适宜范围内，唯有21，25，31号棚pH值略超出7.5，较不利于黄瓜生长。而种植其他4种蔬菜的大棚土壤pH都不在适宜范围内，对西葫芦、番茄、茄子、苦瓜的生长及收获可能会造成不利影响，例如果肉不饱满、口味不好等。菜农应当根据温室土壤的理化性质来决定种植何种作物，以便充分利用土地资源来增加作物的产量和质量，从而实现利益最大化；还必须周期性检测棚内土壤的pH值，pH过度降低会造成土壤酸化，致使重金属残留量增加，危害土壤和作物，从而威胁到人类的健康。

表2 作物适宜生长的pH值范围

2.2 不同年限大棚土壤电导率变化分析评价

吴多三等[10]研究表明，育苗土壤的电导率极限为0.8mS/cm，一般土壤的电导率极限为1.0 mS/cm。由图2可知，1～6 a的温室大棚土壤电导率都小于1.0 mS/cm，说明少于6 a的大棚土壤电导率对作物生长影响甚微；但6，25，26号大棚的电导率分别为0.82，0.78，0.84 mS/cm，非常接近会对育苗产生抑制影响的指标0.8 mS/cm，不利于育苗；8 a以上的温室土壤电导率大部分都低于0.8 mS/cm，适合育苗与作物生长。但是8 a以上的大棚中有7个大棚电导率大于0.8 mS/cm，其中有5个大于1.0 mS/cm，这些温室土壤会对育苗产生较大抑制作用。

造成10个土样电导率过高的原因与所施肥料以及使用年限有关，2个棚龄为2 a的大棚电导率接近0.8 mS/cm，可能是由施肥过多或者原始土壤的电导率相比其他土壤较高造成的；高于6 a的大棚土壤电导率过高是由长期施用单一肥料，抑或是施肥过量，再加上残留的盐分难以迁移转化而积累在温室土壤中，菜农没有采取必要的措施例如换土等，众多影响因素共同造成土壤的含盐量偏高。虽然整体的电导率都没有达到盐渍化的标准，但从趋势上看，电导率随着大棚土壤的使用年限增加而增加，如不采取必要的防治措施，会造成盐渍化，从而影响作物的生长、产量和质量，还会导致某些重金属形态发生改变而残留于土壤中，或者转移到作物内，对人体造成伤害，最终造成菜农难以避免的经济损失。

2.3 不同年限大棚土壤养分含量变化及分析评价

2.3.1 不同年限大棚土壤有机质含量变化及分析评价 从图3可以看出，有机质含量范围在6.95～22.91 g/kg，总体上高于露地菜田土壤有机质含量（13.0 g/kg），但与大田（16.86 g/kg）相比，有机质含量略低[7]。说明对需肥量大的作物投入有机肥不足，再加上大棚使用年限增加、温室内的高温高湿环境加速了土壤中有机物质的分解消耗。例如部分8 a与12 a的大棚土壤中有机质含量低于6 a及6 a以下。但同样可以看到，部分大棚随着年限的增加有机质含量与之成正比，尤其是棚龄为8 a的1，10，13号棚和棚龄为14 a的29号棚有机质含量最高，均高于大田土壤有机质含量。部分土壤有机质含量较高，主要是由于长期施用有单一种类有机肥以及过量施用化肥而造成的，有机质积累在土壤表层，且降解速率低于菜农的施用速率，导致有机质含量逐年增加。

由图3可知，目前测定的土样有机质含量大部分属于适量范围，处于中等水平，说明采样地区大棚有机肥施用量较为合理，但同时菜农也要做好防护措施，以免有机质含量过高造成pH值降低，从而影响作物的正常生长，抑或造成“烧苗”现象而降低育苗率，还需要注意有机质可能与重金属络合形成毒性较强的复合物，通过协同作用危害作物和人类的健康。

2.3.2 不同年限大棚土壤碱解氮含量变化及分析评价 碱解氮含量的高低可反映出设施土壤对蔬菜作物供氮能力的强弱。由图4可知，采样区大棚土壤的碱解氮含量变幅较大，且超过30%的大棚土壤中的氮素含量处于贫乏状态，土壤供氮能力相对较弱，总体来看，碱解氮含量处于中等偏下水平，说明施用氮肥稍有不足。从图4可以看出，1～6 a的大棚碱解氮含量都低于80 mg/kg，超过50%的8 a以上的大棚碱解氮含量大于80 mg/kg。整体来看，碱解氮含量随着使用年限的增长无明显变化。

图4结果还表明，各大棚施用氮肥情况不同，有高有低。碱解氮含量低的大棚菜农施用氮肥过少，主要是因为国家倡导农民无公害栽培、限制氮肥施用，也可能受到“偏施氮肥，磷、钾肥不足”错误报道的影响而减少了氮肥的施用量，从而造成作物氮素供应不足，致使蔬菜产量减少、质量下降。一小部分碱解氮含量较高的大棚可能是由于菜农为了追求高产而长期盲目施用氮肥造成的土壤表层氮素积累，同时温室环境条件下难以降解，微生物的降解速率低于施肥速率。各个菜农应当根据自己大棚的氮含量确定氮肥的施用量，含氮量低的大棚应提高氮肥施用量；含量处于中等水平的大棚则应继续保持适量施用氮肥；含量过多的则需要对土壤做一定的处理例如换土等措施，防止土壤盐渍化。

2.3.3 不同年限大棚土壤有效磷含量变化及分析评价 由图5可知，6 a以下的有效磷含量明显低于8 a以上；有效磷含量最高的处在8 a大棚中，最低的处于4 a大棚中，变幅在144.3～481.93 mg/kg。采样地区大棚土壤中有效磷含量均大于20 mg/kg，处于丰富水平，很明显是由于菜农施用过量的磷肥，造成有效磷含量过高。

有效磷含量过高主要与施肥量以及使用年限有关，使用年限少的大棚土壤中有效磷含量相对较少，可能是由于新棚中施用的磷肥量没有形成较大的积累；部分2 a大棚有效磷含量相对其他6 a以下的土壤较高，可能是由磷肥施用过多造成的；8 a以上老棚中有效磷含量较高，均大于200 mg/kg，可能是由于菜农们担心氮肥过多而磷肥不足，过量施用磷肥致使磷元素积累于土壤表层所造成，同时磷可能与有机质形成较稳定的络合物残留于土壤中难以消除。磷在土壤中易富集，会造成蔬菜作物养分不均衡、利用率低等后果，还可能进入水体造成生态环境恶化的水体富营养化后果。菜农应当采取一定措施减少有效磷含量，严格控制磷肥的施用量，防止土壤中磷含量过高导致磷富集而影响作物的产量和质量。有必要周期性采集土样进行定量检测查看土壤中有效磷含量，以便了解大棚土壤中磷元素的含量处于何种级别，从而制定相关方案加速消除土壤中的磷或者控制施肥量。

2.3.4 不同年限大棚土壤有效钾含量变化及分析评价 从图6可以看出，试验采样区有效钾含量变幅为416～1 536 mg/kg，所有土样中该指标均超过150 mg/kg，处于丰富状态。很明显，菜农施用钾肥过量，用火焰光度法测钾时将待测液稀释5倍才可得出读数。另外，有效磷含量与大棚使用年限没有直接的线性关系。1 a和2 a大棚中多数土壤有效钾含量过高，主要是因为是近年来我国倡导“补钾工程”，菜农过量施用钾肥而使土壤中所含钾离子浓度升高。8 a以上的大棚土壤中有效钾含量普遍偏高，主要是因为除菜农过量施用钾肥外，还有随着使用年限的增长，再加上菜农过量施用钾肥，导致投入速率大于消除速率，使得土壤中钾逐年富集于表层。

根据文献描述，有效钾含量为270 mg/kg时最适宜番茄生长，400 mg/kg时最适宜茎叶生长[7]。图6显示，大棚的有效钾含量均超过400 mg/kg，对作物生长均有一定的不利影响。虽然一些蔬菜作物生长过程中需钾量较大，但菜农很少考虑自己大棚土壤中实际的有效钾含量而盲目施用大量钾肥，不仅造成土壤中钾元素的富集，还造成了资源浪费。菜农应当根据自己土壤中有效钾含量水平来判断是否施用钾肥或者采取一定化学措施降解土壤中的钾，严格控制钾肥的施用。

3 结论与讨论

本研究表明，太谷县不同种植年限大棚蔬菜土壤的碱解氮和有机质含量大部分为适量水平，而有效磷和有效钾含量均过高，处于丰富水平；pH值呈现逐年下降的趋势，有部分土壤电导率也过高。这些问题现在可能对作物还没有造成太大的影响，但随着大棚使用年限的增长以及不合理的施肥，可能会造成蔬菜品质下降，还可能会对食用者的健康造成影响。根据土壤养分分级标准，6 a以下的大棚应当增施有机肥，8 a和12 a的大棚维持现有的施肥水平，14 a的则需要适当减少有机肥施用量；4 a以下的大棚需增加氮肥的施用量，4 a以上的大棚应当维持现有水平，部分氮素含量少的大棚还需增施氮肥；采样区所有大棚的磷和钾含量均已超过丰富水平，应当严格控制磷肥和钾肥的施用量，避免含量过高对作物产生不利影响。

目前，我国蔬菜大棚中存在的主要问题就是施肥不合理，施肥过量或不足，品种单一。最主要的因素还是菜农不能够根据大棚土壤的具体理化性质和栽培的植物来确定所施肥料的品种和数量，不能做到“因土施肥”；另外对施肥的理论知识掌握不够充足，对利用现代科学技术促进作物增产增收的意识不够强，从而导致土壤所含养分不均衡，对农作物的生长造成一定的影响。

今后蔬菜大棚的菜农应当对温室内的土壤中养分含量做周期性检测，以便菜农及时了解土壤状况，从而确定此种环境适宜种植何种作物，同时还可以决定施肥种类和数量来确保作物的增产增收。还需做好防护措施防止土壤盐渍化或酸化。

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Variation Characteristics of Soil Properties and Nutrient Content in Greenhouse in Different Planting Years in Taigu County

MA Xiaojin1，LIUZijiao2
（1.Xinzhou Information Institute of Science&Technology，Xinzhou 034000，China；2.College of Resources and Environment，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

In Taigu county,Jinzhong city,the variation characteristics of soil properties and nutrient in greenhouse at different planting years were researched.The results showed that level of soil acidification was relatively low,but the trend of acidification was obvious,with the increasing of ages in services,pH reduced gradually and EC of greenhouse soil increased gradually.And the content of organic matter and available N was low,yet available P and available K was excessive,it had unconspicuous law with increased planting years.The horizontal differentiation of fertilizer was huge,unreasonable fertilize such as excessive or partial result in imbalance nutrient.The nutrient content of greenhouse soil should be text periodically and balanced fertilization base on soil,keeping nutrient balance through reasonable comprehensive fertilization.

different years;greenhouse soil;property;nutrient;Taigu county

S153

A

1002-2481（2017）10-1638-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.16

随着我国经济的不断发展，农业水平也达到一个更高的层次。传统的春播秋收现象慢慢淡出人们的生活，转而利用科学技术来创造适合农作物生长的环境条件，抑或改变作物的某些基因，从而提高作物的产量和质量。温室大棚已成为当今时代生产农作物的重要设施，辅之农药会有更好的收成。蔬菜大棚土壤主要是在人工控制下进行作业和调节，以满足作物正常生长发育需要[1]，温室大棚具有常年的高温、高湿、无降水淋洗及高施肥、高产出、超强度利用等特点，是一种高度集约化的流水线式农业利用方式[2]。与此同时，农药的大量使用，对环境和农产品造成的污染也不可忽视，农产品中的农药残留问题也成为食品和生态安全领域的研究热点和人们最关心的问题[3]。大棚内避开了雨水的淋溶，连续种植作物几年后，土壤肥力会发生明显变化，导致大量盐分积聚在土壤表层而难以迁移转化，致使设施内土壤发生次生盐渍化[4]。因此，菜农要根据不同年限大棚的土壤理化性状特点做好土肥管理，延长大棚使用年限，提高土壤环境质量[5]。

近年来，许多科研人员已经对不同年限大棚土壤的理化性质变化特点进行了大量研究[1-2，6-10]，表述了各地大棚土壤不同土层中各种养分的含量，并且对它们的现状做出了评价，也根据具体情况给予了处理方案。对北京、河南等土壤性状进行了评价分析，结果显示，大部分地区大棚土壤的pH值逐年降低，有些土壤还出现了较为严重的酸化现象，有机质含量和碱解氮含量处于中等偏下的水平，而有效磷含量和有效钾含量均处于中等偏上水平，并对于养分含量极度匮乏或者过量的地区土壤给出了解决办法[11-19]。

2017-04-24

马晓瑾（1976-），女，山西繁峙人，讲师，主要从事农村科技服务工作。刘子姣为通信作者。