日光溫室蔬菜地耕層土壤有機質和氮素含量的變化

日光溫室蔬菜地耕層土壤有機質和氮素含量的變化

日光溫室的栽培主要依靠人工控制和控制，以滿足蔬菜的正常生長發(fā)育，是在非降雨的情況下進行的。連續(xù)的施肥和連續(xù)的栽培。因此，與開放土壤相比，日光溫室的土壤條件和肥力指標發(fā)生了很大變化。設施農業(yè)人為地創(chuàng)造適宜動植物生長發(fā)育與再生產環(huán)境,是進行農業(yè)生產的一種特殊生產方式,也是實現(xiàn)高產高效的有效途徑。隨著人們生活水平的提高和生活質量的改善,人們對蔬菜的需求已從“產量時代”跨入“質量時代”,追求無污染、優(yōu)質、安全營養(yǎng)的食品已逐漸成為時代潮流。青海省以日光溫室為主的設施農業(yè)已達3806.67hm2,占全省蔬菜栽培面積28693.33hm2的13.27%,近年來菜農在設施蔬菜生產中,十分注意營養(yǎng)元素缺乏癥,而對營養(yǎng)元素過剩癥狀卻常常忽視。相當一部分農民追求高產心切,為了獲得高產和高經濟效益,在土壤養(yǎng)分含量已很高的情況下仍大量施肥。盲目過度施用化肥,特別是保護地蔬菜生產中氮肥的超量施用,導致蔬菜硝酸鹽含量嚴重超標,產品品質下降,土壤質量嚴重降低,進而危害人體健康。有機質和氮素含量是土壤肥力的重要指標,盡管它們只占土壤總量的很小一部分,但在土壤肥力、環(huán)境保護、農業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面都有著很重要的作用和意義。設施土壤有機質和氮素的含量與組成會直接影響蔬菜的產量與品質。為了滿足設施無公害蔬菜生產的需要,及時開展設施土壤有機質和氮素含量、分布及變化規(guī)律的研究是十分必要的。鑒于此,采集了青海省西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)、樂都縣碾伯鎮(zhèn)兩地不同種植年限(1～30年)蔬菜日光溫室耕層、剖面(0～100cm)土壤及與之對應的露地土壤樣品,測定了其中有機質及氮素等養(yǎng)分含量,以期了解設施栽培條件下土壤有機質及氮素變化規(guī)律,為日光溫室的施肥管理、合理科學施用氮肥、降低土壤中硝態(tài)氮積累提供基礎資料。1材料和方法1.1不同種植年限的農化混合樣2009年9-12月,調查西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)、樂都縣碾伯鎮(zhèn)日光溫室中土壤管理措施(灌水、施肥量、施肥種類等),每個調查點的日光溫室盡可能為同一農戶所有或者在距離上相隔不遠,以保證耕作管理措施和土壤類型的相對一致性,在城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)陶南村、沈家寨、魏家莊采集不同種植年限(1、3～4、6、8、15、18、21～30年)日光溫室耕層土壤以及與溫室土壤類型相同的露地土壤共14個農化混合樣;在樂都縣碾伯鎮(zhèn)賈灣村、城中村、鄧家莊、北門村采集不同種植年限(1、2、5、8、10、15、22、25～27年)日光溫室耕層土壤以及與溫室土壤類型相同的露地土壤共32個農化混合樣。土樣經風干研磨過篩后裝瓶備用。2008年11月,在樂都縣碾伯鎮(zhèn)賈灣村、北門村采集不同種植年限(2、5、10、15、22、27年)日光溫室剖面土壤(0～10cm,10～20cm,20～40cm,40～60cm,60～80cm,80～100cm),采好的土樣按層次裝入聚乙烯自封袋,標記密封,送往西北農林科技大學進行銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的測定。1.2土壤速率測定土壤有機質用重鉻酸鉀容量法測定;全氮用凱氏定氮法測定;土壤速效氮用堿解擴散法測定;銨態(tài)氮和硝態(tài)氮分別采用NH4+離子電極法、NO3-離子電極法測定。2土壤有機質含量與礦化率的關系土壤有機質具有改善土壤理化性質、生物學特性以及保肥供肥等方面的作用。土壤有機質含量變化主要取決于有機物質的年礦化量和年輸入量。隨著土壤有機質的不斷積累,礦化率也會升高,因為土壤有機質的礦化量和礦化率均隨土壤有機質含量的升高而增大。土壤全氮包括可供作物直接利用的礦質氮、易礦化有機氮、不易礦化有機氮及粘土礦物晶格固定的銨,是作物從土壤獲得氮素的氮庫,其含量的增減是評價土壤肥力高低的指標之一。2.1試驗地土壤全氮、聯(lián)流式種植不同年份、2年限制時土壤養(yǎng)分含量表15從表1及圖1可以看出,西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)日光溫室耕層土壤中有機質含量隨著種植年限的增加而增加,在8年時有機質含量達到最大值41.20g/kg,比露地(CK)土壤增加24.40g/kg1～30年有機質較CK增11.31%～145.24%;全氮含量隨著種植年限的增加而增加,在8年時達到最大值,之后逐漸降低,最低值(1年)比露地土壤含量增加0.405g/kg,最高值(8年)比露地土壤含量增加1.566g/kg,1～30年全氮較CK增44.60%～172.47%;速效氮含量隨著種植年限的增加而增加,最低值(1年)比露地土壤含量增加19.70mg/kg,最高值(3～4年)比露地土壤含量增加121.01mg/kg,較CK增19.90%～122.28%。且有機質、全氮較CK增加百分比之間呈極顯著的正相關關系(r=0.9501);有機質、速效氮較CK增加百分比之間呈顯著的正相關關系(r=0.8640);全氮、速效氮較CK增加百分比之間呈極顯著的正相關關系(r=0.9236)。2.2種植年限對土壤養(yǎng)分含量的影響從表2及圖2可以看出,樂都縣碾伯鎮(zhèn)日光溫室耕層土壤中有機質含量的變化趨勢是隨著種植年限的增加而增加,但在15年達到最大值31.00g/kg,而后下降,最低值(25～27年)比露地土壤含量增加8.30g/kg,較CK增83.84%～213.13%;全氮含量隨著種植年限的增加而增加,且在22年處達到最大值2.352g/kg,22年之后逐漸降低,最低值(1年)比露地土壤含量增加0.519g/kg,較CK增58.45%～164.86%;速效氮含量隨著種植年限的增加而增加,在22年處含量達到最大值,之后逐漸降低,最低值(25～27年)比露地土壤含量增加29.99mg/kg,較CK增39.70%～139.38%。且有機質、全氮較CK增加百分比間呈極顯著的正相關關系(r=0.9416),有機質、速效氮較CK增加百分比呈極顯著的正相關關系(r=0.9477),全氮、速效氮較CK增加百分比呈極顯著的正相關關系(r=0.9653)。樂都縣碾伯鎮(zhèn)日光溫室耕層土壤中有機質、全氮、速效氮含量隨著種植年限的增加而增加,但超過一定年限后土壤有機質、全氮不再積累。全氮、速效氮在22年處含量達到最大值,之后逐漸降低。3種養(yǎng)分含量變化趨勢表現(xiàn)出一定的相似性。2.3樂都縣摩伯城不同種植年份2.27的日光溫室剖面土壤(0～100cm)中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮積累變化情況分析2.3.1硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量在010cm土壤層的分布由表3、圖3可看出,剖面(0～100cm)中銨態(tài)氮在0～10cm土層含量最高為0.4351mg/kg,0～80cm隨著深度增加銨態(tài)氮含量降低,在60～80cm處出現(xiàn)最小值0.3751mg/kg,80～100cm銨態(tài)氮含量升高,土壤中銨態(tài)氮(NH4+-N)為0.3751～0.4351mg/kg,變化最大幅度為0.0600mg/kg;硝態(tài)氮(NO3--N)在土壤表層0～10cm積累,0～60cm隨著深度的增加硝態(tài)氮(NO3--N)急劇下降,在40～60cm處出現(xiàn)最小值4.581mg/kg,60cm以下含量變化趨于穩(wěn)定;剖面(0～100cm)中,銨態(tài)氮含量變化最大幅度為0.0600mg/kg,0～80cm含量的降低可能是由于種植植物的吸收利用和銨態(tài)氮的不穩(wěn)定性導致;但是80cm后含量逐漸上升,這可能是由于銨態(tài)氮在土壤嫌氣條件下比較穩(wěn)定有關。硝態(tài)氮在0～10cm土壤層含量特高,從人為管理措施看,菜農一般比較重視溫室氮肥的施用,日光溫室施肥量高,每公頃每年投入化肥量平均都在7500kg以上,作物對肥料均存在選擇吸收,不能被吸收的成分不受雨水直接沖刷,則會殘留在土壤中而產生積累,而大量的含N化肥及有機物料分解產物在好氣條件下經硝化作用轉化為NO3--N累積在土壤中,導致溫室土壤中以NO3--N為主的鹽分含量急劇上升。同時日光溫室薄膜的覆蓋不僅阻擋了降水對土壤鹽分的自然淋洗,而且提高了棚內和土壤的溫度,增加了土壤水分的蒸發(fā),進一步加劇了硝態(tài)氮NO3--N在土壤表層的累積。2.3.2不同種植年限土壤中銨態(tài)氮含量的變化由表4、圖4可以看出,剖面0～10cm土壤中,在種植15年時銨態(tài)氮(NH4+-N)達到最高值0.465mg/kg,與最小值相差0.090mg/kg,總體上變化趨勢比較平緩;在種植22年時硝態(tài)氮達到最高值45.360mg/kg與最小值(12.300mg/kg)相差33.060mg/kg,硝態(tài)氮隨著種植年限增加總體都有不同程度的積累。剖面80～100cm,土壤中銨態(tài)氮(NH4+-N)含量在種植5年時含量達到最高值0.432mg/kg,且最高值與22年時相差0.016mg/kg,但在27年時與最高值相差0.118mg/kg,從圖4中可以看出,80～100cm銨態(tài)氮含量在2～22年中,隨著種植年限的增加總體上變化趨勢比較平緩;硝態(tài)氮在種植15年時出現(xiàn)最小值0.946mg/kg,與5年時最高值(8.112mg/kg)相差7.166mg/kg,按照種植年限變化趨勢從5年開始降低在15年時達到最小值,而后慢慢升高。3立地條件對土壤有機質、全氮和代金流量的影響1)西寧市城北區(qū)大堡子鄉(xiāng)、樂都縣碾伯鎮(zhèn)日光溫室耕層土壤中有機質、全氮、速效氮含量均高于露地土壤含量,而且最高值與最低值出現(xiàn)的年限不同,這一現(xiàn)象的出現(xiàn)可能是由于日光溫室內常處于封閉或半封閉狀態(tài),高溫、高濕,同時又由于溫室表土施用了較多的氮肥。據調查,日光溫室內施肥比露地多4～5倍,肥料施用量遠遠高于作物需求量,導致肥料在土壤中累積;從人為因素看,可能與兩地人的種植積極性和施肥管理習慣有關。2)種植1～30年日光溫室土壤中有機質、全氮和速效氮含量顯著高于露地土壤。隨著種植年限增加,有機質較CK增11.31%～213.13%;全氮較CK增44.60%～174.86%;速效氮較CK增19.90%～139.38%。3)硝態(tài)氮(NO3-