聊城市设施蔬菜土壤肥力状况分析

杜宗泽 袁久东 岳玉苓 李汉章 赵金良 苏炳楠 高进华 胡承孝

摘要：为了解聊城市设施蔬菜土壤肥力状况，为当地设施蔬菜生产提供科学施肥理论依据。本文通过采集聊城市50个设施蔬菜地的土壤样本，对其土壤pH值、有机质以及氮、磷、钾和微量元素等养分特征进行检测，并对检测结果进行分析。结果表明：调研区域内土壤pH均值为8.09、有机质均值为15.54g/kg、硝态氮均值为238.36mg/kg、有效磷均值为181.26mg/kg、速效钾均值为629.79mg/kg、交换性钙均值为4 290.87mg/kg、交换性镁均值为905.98mg/kg、有效铁均值为21.30mg/kg、有效锰均值为7.23mg/kg、有效铜均值为3.89mg/kg、有效锌均值为14.80mg/kg。从土壤样本检测数据上看，调研区域内设施蔬菜土壤肥力较为丰富，甚至有些营养元素出现过量的情况，但土壤呈现碱性，有机质相对缺乏。因此，建议聊城市设施蔬菜在施肥时要根据作物本身的需肥特点和土壤养分状况，控制化学肥料的投入比例、适当增加有机肥的施用量以改善土壤理化性质，施用土壤调理剂调节土壤酸碱度，以达到科学施肥降本增效，减少土壤污染的目的。

关键词：聊城市;设施蔬菜;土壤肥力;有机质;肥料

聊城市位于山东省西部，东经115°16′-116°32′，北纬35°47′-37°02′。境内地形为黄河冲积平原，地势西南高、东北低，海拔高度为22.6-49.0m，土地肥沃，交通便利，十分适宜蔬菜生长，是农业农村部规划的黄淮海与环渤海设施蔬菜重点区域之一。近年来，聊城市蔬菜种植面积逐步扩大，产业结构逐步完善，2019年全市蔬菜产值突破200亿元。

土壤酸碱性（pH值）可以影响土壤微生物以及酶的活性，从而对土壤肥力产生影响[1]。pH值还影响土壤微量元素的理化性状，对微量元素在土壤中的状态起着十分重要的作用[2]。土壤有机质是土壤肥力的物质基础，含量越高，土壤的供肥能力越强，土壤有机质对稳定土壤团粒结构也起着十分重要的作用。合理施用氮、磷、钾肥料可以有效提高作物自身的光合能力[3]，当作物生长过程中缺少氮、磷、钾元素时，往往会出现生长缓慢、植株矮小、黄化、光合作用减弱、根系生长不良等一系列问题。土壤中微量元素在作物生长发育中不可缺少、无法相互代替，参与多种酶、维生素以及植物生长素的合成[4-5]，参与很多重要生物过程，可以提高蔬菜抵抗不良环境能力和持续生产能力，对提高蔬菜产量、品质和外观有极其重要意义。由于设施蔬菜效益比较可观，所以菜农在用肥时往往投入较大，不合理的肥料施用不仅会造成资源浪费，还对生态环境造成污染，对植物生长产生不良影响，甚至威胁到人类健康 [6-8]。所以，全面了解聊城市设施蔬菜土壤肥力状况对指导聊城地区设施蔬菜生产具有十分重要的意义。

1 材料与方法

1.1 样品采集

本调研于2020年在聊城市东昌府区、茌平区、莘县、阳谷县、高唐县等地选取50个日光温室，采用“S”形取样法采集表面0-20cm土壤样品，每个田块取5个以上样点，将采集的土壤样品充分混合，用四分法留取约1kg土样作为土壤分析样本。

1.2 检测方法

本调研所有土壤样品通过风干、研磨，过2mm筛，备用。土壤pH值采用水浸提（土水比1：2.5）电位法测定[9];土壤有机质采用重铬酸钾滴定法测定[10];土壤硝态氮采用连续流动分析仪法测定[11];土壤有效磷采用连续流动分析仪法测定[12];土壤速效钾采用火焰光度计法测定[13];土壤交换性钙镁采用原子吸收分光光度法测定[14];土壤有效铁、锰、铜、锌采用 DTPA 浸提电感耦合等离子体发射光谱法测定[15]。

1.3 数据处理及养分分级标准

数据采用 Excel 2010 统计软件进行统计分析。为了更好地评价调研区域设施蔬菜土壤肥力状况，本文制定了设施蔬菜土壤pH值分级标准，见表1[16-17];设施蔬菜土壤有机质分级标准见表2[16-17];设施蔬菜土壤养分含量分级标准见表3[18-20]。

2 结果与分析

2.1 土壤pH

由表4可知，调研区域内土壤pH的分布范围分别为6.97-9.03，变异系数为5.55%，土壤pH值处于中性的只占到了10%，90%的土壤为碱性。从土壤样本检测数据上看，调研区域内设施蔬菜土壤整体偏碱性。

2.2 土壤有机质

由表5可知，调研区域内土壤有机质的分布范围分别为4.23-32.44g/kg，变异系数为46.95%，调研区域内设施蔬菜土壤有机质相对缺乏的占72.0%，土壤有机质处于适量级及以上的为28%。设施蔬菜地整体有机质含量偏低，不利于蔬菜的可持续生产。

2.3 土壤硝态氮、有效磷、速效钾

由表6可知，调研区域内土壤硝态氮、有效磷、速效钾的分布范围分别为3.52-1158.56mg/kg、2.04-531.91mg/kg和91.06-1684.96mg/kg，变异系数分别为105.69%、58.59%和55.54%，土壤硝态氮、有效磷、速效钾处于适量级以上的分别为96%、96%、98%，分别有4%和2%的土壤表现为氮磷缺乏和钾缺乏。从土壤样本检测数据上看，调研区域内设施蔬菜土壤硝态氮、有效磷、速效钾极为丰富。

2.4 土壤交换性钙镁

由表6可知，调研区域内土壤交换性钙和镁的分布范围分别为1882.98-6656.74mg/kg、309.72-1686.55mg/kg，变异系数分别为23.02%、33.98%，土壤交换性钙镁100%处于丰富级，调研区域内设施蔬菜土壤交换性钙镁极为丰富。

2.5 土壤有效鐵和锰

由表6可知，调研区域内土壤有效铁和锰的分布范围分别为6.84-57.60mg/kg、2.12-47.70mg/kg，变异系数分别为21.30%、7.23%，土壤有效铁和锰处于适量级以上的分别为96%、66%，分别有4%和34%的土壤表现为铁缺乏和锰缺乏。从土壤样本检测数据上看，调研区域内设施蔬菜土壤有效性铁和锰相对较为丰富。

2.6 土壤有效铜和锌

由表6可知，调研区域内土壤有效铜和锌的分布范围分别为0.96-18.53mg/kg、0.26-41.30mg/kg，变异系数分别为87.71%、64.6%，土壤有效铜和锌处于适量级以上的分别为98%、96%，仅有2%和4%的土壤缺铜和锌。从土壤样本检测数据上看，调研区域内设施蔬菜土壤有效性铜和锌极为丰富。

3 结论与讨论

聊城市50个设施蔬菜土壤肥力状况的分析结果表明，土壤pH值的均值为8.09，处于中性级别的为10%;土壤有机质的均值为15.54g/kg，处于很丰富级别的为4%;土壤硝态氮、有效磷、速效钾的均值分别为238.36mg/kg、181.26mg/kg、629.79mg/kg，处于丰富级及以上的分别为90%、96%、96%;土壤交换性钙镁的平均值分别为4290.87mg/kg、905.98mg/kg，处于丰富级别均为100%;有效性铁、锰、铜、锌的平均值分别为21.30mg/kg、7.23mg/kg、3.89mg/kg、14.80mg/kg，处于丰富级及以上的分别为64%、10%、76%、96%。总体来看聊城市设施蔬菜土壤pH值处于碱性，土壤的有机质相对缺乏，土壤硝态氮、有效磷、速效钾、交换性钙镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌并不太缺乏，甚至有些元素积累过量，极可能会引发一些污染或毒害现象。

一般作物最为适宜生长的土壤pH值是中性（6.5-7.5）或近中性[21]，土壤过碱不利于微生物繁殖活动，影响土壤缓效养分释放;降低部分元素的有效性，比如造成磷固定;致使土壤可溶性盐增加，植物根系细胞吸水困难甚至水分外渗，造成植物生理干旱，损害植物根系。土壤有机质偏低时，会使土壤的供肥、保水能力下降，引起营养元素供应不足，影响作物的生长。氮磷钾是作物生长所必须的主要营养元素，它们很大程度上决定了植物的生产能力。中微量元素是表征土壤肥力的重要组成部分，同时也是提高作物产量和品质的关键因子，直接影响着作物的生长、产量和品质 [22-23]。

目前，聊城市设施蔬菜种植过程中由于受到传统种植习惯影响，常常重视基肥的投入，不合理施用追肥，导致化肥施用严重超量，这不仅未能达到增产的目的，还造成了化肥资源浪费，更引起严重的生长异常问题和土壤污染问题。氮肥的过量使用会出现“氮肥蔬菜”，茎叶会被硝酸盐污染，导致蔬菜中的硝酸盐含量增加，硝酸盐会转化成亚硝酸盐，能诱发人类癌症，危害性极强。当磷元素在土壤中积累过多时，会引起作物缺硫导致叶片黄化，尤其是种植一些喜硫作物时，使其品质受到极大影响。当钾元素过多时，会导致钙镁元素吸收受阻，土壤中金属元素过量积累，破坏土壤结构，引起作物生长异常。土壤中交换性钙含量过多，会使作物吸收过量的钙，品质下降，还会影响磷、锰、锌元素的吸收。土壤中积累较多的镁元素，会影响作物对钾、钙元素的吸收。土壤铁元素过多引发铁毒害，影响植物叶绿素含量、酶活性等生理指标，破坏植物细胞的结构与功能。土壤中锰过多会造成叶片输导组织坏死，阻碍蛋白质合成，叶绿素含量下降，光合速率和呼吸速率减弱。土壤中大量的铜元素积累，会抑制细胞分裂、抑制根生长，使植株矮小，叶片失绿、变黄，光合作用下降，严重影响作物品质和产量。随着锌肥的大量使用，锌毒害问题日益突出，比如，抑制种子萌发，损伤植物细胞结构，严重伤害内部生理功能，进而抑制植物光合效率，抑制植株生長。

综上，针对聊城市设施蔬菜土壤养分状况，在今后的种植过程中建议：第一，增加有机肥用量，提高土壤基础地力，改善土壤团粒结构，改善因大量使用化肥造成的土壤问题，促进土壤持续生产能力;第二，合理选择土壤调理剂，降低土壤pH值，增加土壤养分有效性，以利于作物根系生长和养分吸收，提高蔬菜产量和品质;第三，适当减少中微量元素肥施用量，大部分区域土壤中微量元素含量极其丰富，降低施用量避免毒害作用;第四，深耕，在设施栽培中进行土壤深翻，使土壤上下两层的养分进行中和，改善土壤的理化性质，促进设施土壤可持续利用;第五，定期进行土壤检测，根据检测结果进行配方施肥，减少不必要的投入，从源头上减少养分的过度累积，起到减肥增效、培肥地力的作用。

参考文献

[1] 王涵，王果，黄颖颖，等.pH变化对酸性土壤酶活性的影响[J].生态环境，2008，17（6）：2401-2406.

[2] 李士杏.重庆市紫色土酸化现状及机理研究[D].重庆：西南农业大学，2003.

[3] 邢倩，谷艳芳，高志英，等.氮、磷、钾营养对冬小麦光合作用及水分利用的影响[J].生态学杂志，2008，27（3）：355-360.

[4] Ge Y，Murray P，Hendershot W H.Trace metal speciation and bioavailability in urban soils[J].Environmental Pollution，2000，107：137-144.

[5] Thornton Iain.Geochemistry and the mineral nutrition of agricultural livestock and wildlife[J].Applied Geochemistry，2002（17）：1017-1028.

[6] 王祖伟，徐利淼，张文具.土壤微量元素与人类活动强度的对应关系[J].土壤通报，2002，33（4）：303-305.

[7] 潘方杰，王宏志，王璐瑶，等.湖北省土壤微量元素县域分异特征及其与健康相关性[J].华中师范大学学报（自然科学版），2019，53（1）：137-146.

[8] 石淑芹，陈佑启，李正国，等.基于土壤类型和微量元素辅助信息的土壤属性空间模拟[J].农业工程学报，2010，26（12）：199-205+432.

[9] NY/T 1121.2-2006，土壤检测.第2部分：土壤pH的测定[S].2006.

[10] NY/T 1121.6-2006，土壤检测.第6部分：土壤有机质的测定[S].2006.

[11] LY/T 1228-2015，森林土壤氮的测定[S].2015.

[12] NY/T 1121.25-2012，土壤检测.第25部分：土壤有效磷的测定.连续流动分析仪法[S].2012.

[13] NY/T 889-2004，土壤速效钾和缓效钾含量的测定[S].2004.

[14] NY/T 1121.13-2006，土壤检测第13部分：土壤交换性钙和镁的测定[S].2006.

[15] HJ 804-2016，土壤8种有效态元素的测定二乙烯三胺五乙酸浸提-电感耦合等离子体发射光谱法[S].2016.

[16] 沈善敏.中国土壤肥力[M].北京：中国农业出版社，1998：30-224.

[17] 朱祖祥.土壤学（上、下册）[M].北京：农业出版社，1983.

[18] California Plant Health Association.Western Fertilizer Handbook[M].Upper Saddle River：Prentice Hall，2002.

[19] 曹榕彬.耕地土壤中微量元素含量空间分布及施肥对策[J].土壤通报，2018，49（3）：646-652.

[20] 高峻嶺，宋朝玉，黄绍文，等.青岛市设施蔬菜施肥现状与土壤养分状况[J].山东农业科学，2011（3）：68-72.

[21] 赫伟红.土壤酸碱性对土壤肥力和作物生长的影响[J].现代农村科技，2012（24）：43.

[22] 刘建明，亓昭英，刘善科，等.中微量元素与植物营养和人体健康的关系[J].化肥工业，2016，43（3）：85-90+103.

[23] 武婕，李玉环，李增兵，等.南四湖区农田土壤有机质和微量元素空间分布特征及影响因素[J].生态学报，2014，34（6）：1596-1605.

基金项目：山东省重点研发计划（重大科技创新工程）-菜田与果园土壤修复成套技术研究与示范（2021CXGC010802）;2021年度山东省重点扶持区域引进急需紧缺人才项目“苹果、桃‘双微’协同增效技术及绿色高效产品研发与应用”（2021JQRC）。

作者简介： 杜宗泽，农学学士，助理农艺师，主要从事植物营养研究与农技推广工作。Email：1604269720@qq.com

通讯作者：高进华，正高级工程师，主要从事植物营养研究与农技推广工作。