日光温室蔬菜地耕层土壤有机质和氮素含量的变化

日光温室蔬菜地耕层土壤有机质和氮素含量的变化

日光温室的栽培主要依靠人工控制和控制，以满足蔬菜的正常生长发育，是在非降雨的情况下进行的。连续的施肥和连续的栽培。因此，与开放土壤相比，日光温室的土壤条件和肥力指标发生了很大变化。设施农业人为地创造适宜动植物生长发育与再生产环境,是进行农业生产的一种特殊生产方式,也是实现高产高效的有效途径。随着人们生活水平的提高和生活质量的改善,人们对蔬菜的需求已从“产量时代”跨入“质量时代”,追求无污染、优质、安全营养的食品已逐渐成为时代潮流。青海省以日光温室为主的设施农业已达3806.67hm2,占全省蔬菜栽培面积28693.33hm2的13.27%,近年来菜农在设施蔬菜生产中,十分注意营养元素缺乏症,而对营养元素过剩症状却常常忽视。相当一部分农民追求高产心切,为了获得高产和高经济效益,在土壤养分含量已很高的情况下仍大量施肥。盲目过度施用化肥,特别是保护地蔬菜生产中氮肥的超量施用,导致蔬菜硝酸盐含量严重超标,产品品质下降,土壤质量严重降低,进而危害人体健康。有机质和氮素含量是土壤肥力的重要指标,尽管它们只占土壤总量的很小一部分,但在土壤肥力、环境保护、农业可持续发展等方面都有着很重要的作用和意义。设施土壤有机质和氮素的含量与组成会直接影响蔬菜的产量与品质。为了满足设施无公害蔬菜生产的需要,及时开展设施土壤有机质和氮素含量、分布及变化规律的研究是十分必要的。鉴于此,采集了青海省西宁市城北区大堡子乡、乐都县碾伯镇两地不同种植年限(1～30年)蔬菜日光温室耕层、剖面(0～100cm)土壤及与之对应的露地土壤样品,测定了其中有机质及氮素等养分含量,以期了解设施栽培条件下土壤有机质及氮素变化规律,为日光温室的施肥管理、合理科学施用氮肥、降低土壤中硝态氮积累提供基础资料。1材料和方法1.1不同种植年限的农化混合样2009年9-12月,调查西宁市城北区大堡子乡、乐都县碾伯镇日光温室中土壤管理措施(灌水、施肥量、施肥种类等),每个调查点的日光温室尽可能为同一农户所有或者在距离上相隔不远,以保证耕作管理措施和土壤类型的相对一致性,在城北区大堡子乡陶南村、沈家寨、魏家庄采集不同种植年限(1、3～4、6、8、15、18、21～30年)日光温室耕层土壤以及与温室土壤类型相同的露地土壤共14个农化混合样;在乐都县碾伯镇贾湾村、城中村、邓家庄、北门村采集不同种植年限(1、2、5、8、10、15、22、25～27年)日光温室耕层土壤以及与温室土壤类型相同的露地土壤共32个农化混合样。土样经风干研磨过筛后装瓶备用。2008年11月,在乐都县碾伯镇贾湾村、北门村采集不同种植年限(2、5、10、15、22、27年)日光温室剖面土壤(0～10cm,10～20cm,20～40cm,40～60cm,60～80cm,80～100cm),采好的土样按层次装入聚乙烯自封袋,标记密封,送往西北农林科技大学进行铵态氮和硝态氮含量的测定。1.2土壤速率测定土壤有机质用重铬酸钾容量法测定;全氮用凯氏定氮法测定;土壤速效氮用碱解扩散法测定;铵态氮和硝态氮分别采用NH4+离子电极法、NO3-离子电极法测定。2土壤有机质含量与矿化率的关系土壤有机质具有改善土壤理化性质、生物学特性以及保肥供肥等方面的作用。土壤有机质含量变化主要取决于有机物质的年矿化量和年输入量。随着土壤有机质的不断积累,矿化率也会升高,因为土壤有机质的矿化量和矿化率均随土壤有机质含量的升高而增大。土壤全氮包括可供作物直接利用的矿质氮、易矿化有机氮、不易矿化有机氮及粘土矿物晶格固定的铵,是作物从土壤获得氮素的氮库,其含量的增减是评价土壤肥力高低的指标之一。2.1试验地土壤全氮、联流式种植不同年份、2年限制时土壤养分含量表15从表1及图1可以看出,西宁市城北区大堡子乡日光温室耕层土壤中有机质含量随着种植年限的增加而增加,在8年时有机质含量达到最大值41.20g/kg,比露地(CK)土壤增加24.40g/kg1～30年有机质较CK增11.31%～145.24%;全氮含量随着种植年限的增加而增加,在8年时达到最大值,之后逐渐降低,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年全氮较CK增44.60%～172.47%;速效氮含量随着种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,较CK增19.90%～122.28%。且有机质、全氮较CK增加百分比之间呈极显著的正相关关系(r=0.9501);有机质、速效氮较CK增加百分比之间呈显著的正相关关系(r=0.8640);全氮、速效氮较CK增加百分比之间呈极显著的正相关关系(r=0.9236)。2.2种植年限对土壤养分含量的影响从表2及图2可以看出,乐都县碾伯镇日光温室耕层土壤中有机质含量的变化趋势是随着种植年限的增加而增加,但在15年达到最大值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,较CK增83.84%～213.13%;全氮含量随着种植年限的增加而增加,且在22年处达到最大值2.352g/kg,22年之后逐渐降低,最低值(1年)比露地土壤含量增加0.519g/kg,较CK增58.45%～164.86%;速效氮含量随着种植年限的增加而增加,在22年处含量达到最大值,之后逐渐降低,最低值(25～27年)比露地土壤含量增加29.99mg/kg,较CK增39.70%～139.38%。且有机质、全氮较CK增加百分比间呈极显著的正相关关系(r=0.9416),有机质、速效氮较CK增加百分比呈极显著的正相关关系(r=0.9477),全氮、速效氮较CK增加百分比呈极显著的正相关关系(r=0.9653)。乐都县碾伯镇日光温室耕层土壤中有机质、全氮、速效氮含量随着种植年限的增加而增加,但超过一定年限后土壤有机质、全氮不再积累。全氮、速效氮在22年处含量达到最大值,之后逐渐降低。3种养分含量变化趋势表现出一定的相似性。2.3乐都县摩伯城不同种植年份2.27的日光温室剖面土壤(0～100cm)中铵态氮和硝态氮积累变化情况分析2.3.1硝态氮和铵态氮含量在010cm土壤层的分布由表3、图3可看出,剖面(0～100cm)中铵态氮在0～10cm土层含量最高为0.4351mg/kg,0～80cm随着深度增加铵态氮含量降低,在60～80cm处出现最小值0.3751mg/kg,80～100cm铵态氮含量升高,土壤中铵态氮(NH4+-N)为0.3751～0.4351mg/kg,变化最大幅度为0.0600mg/kg;硝态氮(NO3--N)在土壤表层0～10cm积累,0～60cm随着深度的增加硝态氮(NO3--N)急剧下降,在40～60cm处出现最小值4.581mg/kg,60cm以下含量变化趋于稳定;剖面(0～100cm)中,铵态氮含量变化最大幅度为0.0600mg/kg,0～80cm含量的降低可能是由于种植植物的吸收利用和铵态氮的不稳定性导致;但是80cm后含量逐渐上升,这可能是由于铵态氮在土壤嫌气条件下比较稳定有关。硝态氮在0～10cm土壤层含量特高,从人为管理措施看,菜农一般比较重视温室氮肥的施用,日光温室施肥量高,每公顷每年投入化肥量平均都在7500kg以上,作物对肥料均存在选择吸收,不能被吸收的成分不受雨水直接冲刷,则会残留在土壤中而产生积累,而大量的含N化肥及有机物料分解产物在好气条件下经硝化作用转化为NO3--N累积在土壤中,导致温室土壤中以NO3--N为主的盐分含量急剧上升。同时日光温室薄膜的覆盖不仅阻挡了降水对土壤盐分的自然淋洗,而且提高了棚内和土壤的温度,增加了土壤水分的蒸发,进一步加剧了硝态氮NO3--N在土壤表层的累积。2.3.2不同种植年限土壤中铵态氮含量的变化由表4、图4可以看出,剖面0～10cm土壤中,在种植15年时铵态氮(NH4+-N)达到最高值0.465mg/kg,与最小值相差0.090mg/kg,总体上变化趋势比较平缓;在种植22年时硝态氮达到最高值45.360mg/kg与最小值(12.300mg/kg)相差33.060mg/kg,硝态氮随着种植年限增加总体都有不同程度的积累。剖面80～100cm,土壤中铵态氮(NH4+-N)含量在种植5年时含量达到最高值0.432mg/kg,且最高值与22年时相差0.016mg/kg,但在27年时与最高值相差0.118mg/kg,从图4中可以看出,80～100cm铵态氮含量在2～22年中,随着种植年限的增加总体上变化趋势比较平缓;硝态氮在种植15年时出现最小值0.946mg/kg,与5年时最高值(8.112mg/kg)相差7.166mg/kg,按照种植年限变化趋势从5年开始降低在15年时达到最小值,而后慢慢升高。3立地条件对土壤有机质、全氮和代金流量的影响1)西宁市城北区大堡子乡、乐都县碾伯镇日光温室耕层土壤中有机质、全氮、速效氮含量均高于露地土壤含量,而且最高值与最低值出现的年限不同,这一现象的出现可能是由于日光温室内常处于封闭或半封闭状态,高温、高湿,同时又由于温室表土施用了较多的氮肥。据调查,日光温室内施肥比露地多4～5倍,肥料施用量远远高于作物需求量,导致肥料在土壤中累积;从人为因素看,可能与两地人的种植积极性和施肥管理习惯有关。2)种植1～30年日光温室土壤中有机质、全氮和速效氮含量显著高于露地土壤。随着种植年限增加,有机质较CK增11.31%～213.13%;全氮较CK增44.60%～174.86%;速效氮较CK增19.90%～139.38%。3)硝态氮(NO3-