北京市昌平区保护地草莓土壤阳离子交换量分布特征

张雪姣 张卫东 吴文强

摘要对昌平区保护地草莓土壤阳离子交换量进行统计分析，并探讨草莓土壤阳离子交换量与有机质、pH之间的关系。结果表明，土壤阳离子交换量的大小是多种因子共同制约的结果;目前昌平区保护地草莓土壤阳离子交换量平均值为14.9 cmol/kg，处于中等供肥能力水平;土壤阳离子交换量与有机质含量之间存在极显著正相关关系，提高土壤有机质含量能够有效增强土壤保肥性能。

关键词阳离子交换量;有机质;pH

中图分类号S153文献标识码A

文章编号0517-6611（2019）03-0067-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.022

草莓种植是昌平区重点发展产业之一，据统计，2015年种植季，昌平区保护地草莓5 200余栋，2013—2014年全区草莓产量771万kg，总产值达4.19亿元。目前有3 000余农户从事草莓栽培，主要集中在昌平区东部乡镇，尤以兴寿镇最为广泛，占全区种植面积的60%左右。昌平区保护地草莓属于高投入精细化栽培管理，草莓种植户对肥料投入较为重视，但存在肥料投入量过高的情况，随着近年来测土配方施肥工作的不断深入，合理施肥逐渐被昌平区草莓种植户接受，提高土壤供肥、保肥能力可以提高肥料利用，进而有效地引导农户减少过量施肥。

化肥施入土壤后，转化为离子形态，而土壤对离子形态养分的吸附、解吸能力是决定草莓能否利用肥料养分的关键。土壤阳离子交换量是土壤最基本的理化性质，是评价土壤保肥能力、改良土壤和科学施肥的重要依据，也是土壤缓冲性能的主要来源。土壤离子交换量取决于土壤所带的负电荷数量。前人研究已证实影响土壤负电荷量的因素主要有胶体类型、胶体数量、土壤pH[1]。此外，土壤阳离子交换量与不同土地利用形式有关，总体表现为草地>林地>农田>果园[2]。

目前，有关昌平区草莓种植土壤方面的研究已取得了一定成果，但大多集中在土壤养分元素指标的分析上，对土壤潜在养分供应能力分析及预测的研究尚少。笔者以昌平区兴寿镇为代表，统计昌平区主要草莓种植区土壤阳离子交换量，分析其分布特征，研究保护地草莓土地利用形式下土壤阳离子交换量与有机质、pH之间的关系，以期为提高土壤保肥能力、改善土壤缓冲性能提供可行性方法，进而促进昌平区特色草莓产业的可持续发展。

1材料与方法

1.1研究区概况

该研究区域为昌平区兴寿镇，位于昌平区东部，在北京城中轴线的北延长线上，镇域面积约75 km2，下属21个行政村。属温带季风性气候，年平均降水量550.3 mm。该地区南部为平原地貌，海拔30～100 m，地势低平，主要为轻壤质潮土，灌排条件良好，较适宜草莓等作物生长。日光温室草莓种植面积较大，草莓种植年限较长，为昌平区草莓主要产区。

1.2土壤样品采集

对昌平区兴寿镇草莓主要种植大棚进行布点，原则上各村布点5～10个。主要采集棚内、棚外0～20 cm耕层土壤样品，在同一采样单元采用“S”形布点，以5点土样构成1个混合土样。共采集土壤样品170份。其中按村落划分包括香屯、秦城、东营、沙陀等11个主要种植区域。采集时间选在2015年5—7月上茬拉秧后与下茬未施底肥前，以反映采样地块的真实养分状况和供肥能力。所取土壤样品经过风干、磨细、过筛、混匀后分析土壤阳离子交换量、土壤有机质及土壤pH。

1.3测定项目与方法

所有养分指标测试方法均按照国标进行。土壤阳离子交换量采用氯化铵-乙酸铵交换法测定;土壤有机质采用浓硫酸-重铬酸钾外加热法测定;碱解氮采用碱解扩散法测定;土壤pH采用电位法测定。

1.4数据处理

运用Excel 2007和SPSS 19.0软件进行数据的统计分析。

2结果与分析

2.1草莓棚内外土壤阳离子交换量对比

由表1可知，草莓棚内土壤阳离子交换量平均值为14.9 cmol/kg，较棚外土壤阳离子交换量高9.6%，差異达极显著水平（P<0.01），且二者呈极显著正相关关系（r=0.820，P<0.01）。此外，草莓棚外土壤由于农户利用形式不同，土壤阳离子交换量变异系数较棚内略高，为27.9%。

2.2土壤保肥性能

土壤阳离子交换量能够直接反映土壤缓冲能力和供肥性能，可作为土壤保肥能力的评价指标。由图1可知，研究地块土壤阳离子交换量平均值为14.3 cmol/kg，土壤保肥能力处于中等水平。较2008年昌平区耕地质量调查时该地区土壤阳离子交换量平均值（161 cmol/kg）降低了11.2%。其中土壤保肥能力强的地块数量仅占全部采样点数量的10%，另有9%地块土壤保肥能力处于较弱水平。

2.3土壤阳离子交换量分布

以行政村为单位划分，该地区土壤阳离子交换量分布见图2、3。由图2、3可知，西新城、秦家屯村土壤阳离子含量较高，最高达19.58 cmol/kg，与辛庄村差异不显著。秦城、香屯、沙陀3个村的阳离子交换量显著低于其他村。

2.4土壤有机质对土壤阳离子交换量的影响

土壤阳离子交换量由土壤胶体性质决定，由有机的交换基和无机的交换基构成，前者主要是腐殖酸，后者主要是黏土矿物[3]。因此，土壤有机质含量也是土壤阳离子交换量的重要影响因子。统计分析后得知，该地区土壤有机质平均含量为32.4 g/kg，土壤阳离子交换量与有机质含量之间呈极显著正相关关系（r=0.46，P<0.01），这与前人研究结果一致[2-5]。

2.5土壤pH对土壤阳离子交换量的影响

土壤pH是直接影响土壤中可变电荷数的重要因素，因此土壤pH对阳离子交换量有重要影响。目前研究pH与土壤阳离子交换量之间的关系存在争议。有理论认为土壤胶体微粒表面羟基的解离受介质pH的影响，当介质pH降低时，土壤胶体微粒表面负电荷也减少，其阳离子交换量也降低，反之增加[6]。但王晓春[3]通过对太原市代表性区域土壤研究发现，由于土壤阳离子交换量越高，土壤中有机质和腐殖酸越高，因此土壤中阳离子交换量与 pH 呈负相关性，相关系数可达 0557。这与许亚琪[7]的研究结果一致。张水清等[8]对砂姜黑土、水稻土和褐土3种土壤阳离子交换量进行研究，结果发现土壤pH对砂姜黑土的影响远大于其他2个土类。在该试验中，兴寿地区土壤pH在6.21～7.97，平均值为7.20，属中性土壤，较适宜草莓生长。阳离子交换量与pH之间相关系数为-0.165，呈弱负相关关系。

3结论与讨论

土壤阳离子交换量的高低是多种因子共同制约的结果。草莓棚内土壤阳离子交换量与相应的棚外土壤阳离子交换量呈极显著正相关，且草莓棚内土壤阳离子交换量极显著高于棚外土壤阳离子交换量，这说明阳离子交换量由土壤自身

属性决定，但土地利用形式、灌溉施肥等农艺措施等外界因子对土壤阳离子交换量有极显著影响，能够通过人为因素提

高土壤阳离子交换量，从而提高土壤缓冲性能。

研究区域内土壤保肥能力普遍处于中等水平，且较8年前有所下降。这可能与时间、气候等自然因素有关。随着草莓种植年限的增加，土壤矿物不断风化，盐基离子有所淋失，且土壤养分被植株吸收利用，腐殖质含量降低，土壤持续生产力有所下降，故土壤阳离子交换量降低。应加强重视，合理选择提高土壤胶体数量和质量的措施，从而提高土壤保肥性能。如增施有机肥提高胶体含量、改良土壤质地、深翻中耕等。

土壤阳离子交换量与土壤有机质含量关系密切。这是因为较高的土壤有机质含量能够通过提高土壤有机胶体数量而提高阳离子交换量。因此增施有机肥、加大有机物料投入是提高土壤保肥性能的有效手段。

土壤pH对阳离子交换量的影响尚不能一概而论。即便在同一块土地，由于改土、施肥措施不同，土壤的空间变异仍很大[9]。二者之间的关系受土壤类型、成土母质、土地利用形式等共同影响。下一步将根据不同影响因子进行分类探讨。

47卷3期张雪姣等北京市昌平区保护地草莓土壤阳离子交换量分布特征

参考文献

[1] 黄昌勇，徐建明.土壤学[M].北京：中国农业出版社，2010：163.

[2] 魏孝荣，邵明安.黄土高原小流域土壤pH、阳离子交换量和有机质分布特征[J].應用生态学报，2009，20（11）：2710-2715.

[3] 王晓春.太原市代表性区域内土壤阳离子交换量的测定及分析[J].山西科技，2016，31（3）：58-60.

[4] 蔡祖聪，马毅杰.土壤有机质与土壤阳离子交换量的关系[J].土壤学进展，1988，16（3）：10-15.

[5] 郑日华，詹菁，周洋.设施蔬菜栽培对土壤阳离子交换性能的影响[J].江西农业，2017（22）：31.

[6] 徐明岗，刘宝存，辛景树，等.健康土壤200问[M].北京：中国农业出版社，2015：29-30.

[7] 许亚琪.土壤阳离子交换量的分析结果研究[J].干旱环境监测，2018，32（1）：19-23.

[8] 张水清，黄绍敏，郭斗斗.河南三种土壤阳离子交换量相关性及预测模型研究[J].土壤通报，2011，42（3）：627-631.

[9] 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，1999：22.