设施菜地种植年限对土壤理化性质和生物学特征的影响

【目的】 研究分析北京郊区不同种植年限设施菜地的土壤生态环境、土壤理化性状、土壤微生物数量、土壤线虫群落结构的差异,为不同种植年限设施菜地土壤管理提供科学依据。 【方法】 以露地土壤为对照 (CK),采集种植 3年、5年、8年和 12年的0—30 cm设施蔬菜土壤样品,采用常规土壤理化性质检测方法测定了土壤的理化性状,采用荧光定量法和线虫形态学鉴定方法,分析土壤细菌、真菌数量以及土壤线虫群落组成。 【结果】 随种植年限增加,设施菜地土壤容重和pH值均明显下降,总孔隙度、EC值、SO₄2–、Ca2+、有机碳、NH₄+-N、NO₃–-N含量均持续升高。与CK相比,种植年限 3年、5年、8年、12年的样地土壤细菌和真菌的数量均显著增加 (P < 0.05)。随种植年限增加,根结线虫属 ( Meloidogyne)、螺旋属 (Helicotylenchus)、异皮属 (Heterodera) 丰度逐渐增加;土壤线虫密度、植物寄生性线虫丰度显著增加 (P < 0.05),而食细菌、食真菌、杂食/捕食线虫丰度逐渐降低。线虫群落的多样性 H′、SR指数和均匀性J′ 指数均呈现出先增加后降低趋势,与CK相比,种植年限 12年样地的指标值显著降低 (P < 0.05)。所有种植样地NCR > 0.5,表明样地土壤食物网以食细菌通道为主,土壤有机质以细菌分解途径为主。WI、MI指数逐渐降低,而PPI指数表现出相反的趋势,其中种植年限12年样地WI < 1,这表明土壤矿化途径转变为以植物到植食性线虫为主要参与者,土壤生态系统受干扰程度逐渐增强,土壤健康状况变差。土壤环境因子与土壤生物数量间的冗余分析表明,土壤pH 、总孔隙度、容重、EC值、有机碳、SO ₄2–、NH₄+-N、NO₃–-N是影响细菌、真菌和线虫数量的关键因子,不同种植年限设施菜地由于改变这些因素而影响土壤生物群落组成。 【结论】 连续种植导致京郊设施菜地盐分含量显著升高、养分失衡、土壤酸化。理化性状的变化改变了细菌和真菌数量,进而导致土壤线虫总数、植物寄生性线虫比率逐渐增加,尤其根结线虫属比率增加显著,食细菌、真菌和杂食/捕食线虫比率逐渐降低。以种植12年后的土壤受干扰程度最大,土壤微生态失衡最严重。      

土壤次生盐渍化与微生物数量及土壤理化性质研究

次生盐渍化已成为制约设施栽培农业发展的主要障碍因子,为揭示次生盐渍化对土壤微生物和理化性质的影响,对上海市南汇区和崇明区设施栽培大棚土壤酶活性和微生物活性进行研究.结果表明:随着栽培时间的增加,土壤表层(0-5 cm)有机质变化不明显;而土壤中硝态氮和总盐量增加,连续栽培15年土壤的硝态氮(94.23 mg/kg)是露地表层土的14.8倍,EC值是露地的14.9倍;从第5年起土壤出现酸化现象.次生盐渍化越严重,对土壤脲酶、磷酸酶和呼吸强度的抑制越明显,连续栽培15年土壤脲酶活性受抑制率达到71.8%.EC值、总盐、硝态氮与放线菌、细菌数量都呈极显著负相关,与真菌数量呈显著负相关,最高相关系数达到-0.957.次生盐渍化对于深层土(15-20 cm)的影响没有表层土明显.     

不同种植年限设施芦笋土壤微生物群落结构与功能研究

以上海某设施园艺场长期设施芦笋种植土壤为研究对象,采用常规梯度稀释混菌平板法和Biolog-Eco微平板反应系统,研究了芦笋设施种植1、3、5、8及11年棚土壤微生物群落结构及功能多样性。结果表明:设施栽培芦笋后,土壤细菌种群数量减少,真菌数量增加,细菌与真菌数量比(B/F值)降低;除11年棚表现特殊外,随种植年限增加,土壤微生物代谢活性逐渐下降,5年和8年棚AWCD值均仅为对照1年棚的15%左右;土壤微生物代谢类群多样性减少,5年和8年棚的土壤微生物丰富度指数(S)均仅为对照1年棚的72%左右,Shannon指数均为对照1年棚的82%左右,Mc Intosh指数则均为对照1年棚的90%;不同种植年限芦笋设施土壤中微生物群落的碳源代谢特征发生了明显的分异变化,主成分分析表明,这种变化主要体现在对6种碳水化合物和5种氨基酸碳源的代谢利用上;设施芦笋土壤微生物参数指标对土壤p H和EC值变化响应敏感,另外,土壤速效磷和速效钾含量也是影响土壤微生物代谢和区系分异的2个主要因素。     

生物有机类复合调理剂在设施叶菜障碍土壤上的应用效果

针对设施叶菜土壤次生盐渍化和酸化严重,研制生物有机类复合调理剂,并从改良土壤综合性状方面探明其改良机制,为研制生物有机类复合调理剂及其在设施障碍土壤中的应用提供技术支撑和科学依据。以植物源有机肥、生物炭和耐酸耐盐功能微生物为原料研制生物有机类复合调理剂1和调理剂2,市场购买生物有机类调理剂3,并以化肥处理为常规对照,在苏南苋菜和鸡毛菜大棚中进行小区试验。调理剂1和调理剂2降低了土壤铵态氮和硝态氮含量,降低了电导率7.2%～12.9%,并显著增加了产量11.7%～24.5%。调理剂3增加了土壤有效磷和速效钾含量,显著增加电导率9.8%～20.8%,降低了土壤pH值,增加1.8%苋菜产量,但减少3.0%鸡毛菜产量。土壤生物学性状方面,调理剂1和调理剂2能显著增加土壤酶活性和有益微生物数量及微生物活性和多样性,并增加7.8%～30.2%土壤细菌数量,减少8.0%～45.2%土壤真菌数量。调理剂3则对土壤酶活性和微生物数量影响不显著,但降低了微生物活性和多样性。统计分析显示,对于高养分酸化设施叶菜土壤,高生物活性调理剂1和调理剂2主要通过降低盐分含量和改善土壤生物学性状有效缓解连作障碍,进而达到增产。在盐渍化和养分过度积累的设施障碍土壤中,应施用养分适宜、生物活性高的有机类土壤调理剂。     

番茄连作对日光温室土壤微生物及土壤理化性状的影响

对大庆地区具有代表性的温室进行调查研究,了解不同种植年限对番茄温室土壤微生物及土壤理化性状的影响,为解决温室土壤连作障碍问题奠定理论依据。结果表明,随着种植年限增加,细菌、真菌的数量及土壤速效钾、有效磷、碱解氮、有机质、盐分的含量呈增加趋势,种植年限为10年分别是对照(露地菜田)的2.14、1.33、2.18、2.09、1.96、2.86、9.5倍,土壤p H值相反,种植年限为10年比对照下降了0.64,但放线菌数量与B/F值[(细菌+放线菌)/真菌]在第5年与第7年达到最高,呈现先增高再降低的趋势,分别比对照增加了34.12%、44.26%;随着土壤深度的增加,土壤微生物数量及土壤速效钾、有效磷、碱解氮、有机质、盐分含量降低,土壤含水量、p H值增加。综合分析番茄连作对土壤微生物和土壤理化性状的影响,番茄连作6年后出现一定程度的连作障碍问题。     

不同种植年限苜蓿对土壤理化性质、微生物群落和苜蓿品质的影响

随着种植年限的延长,苜蓿地土壤质量及牧草品质逐步退化。通过对不同种植年限苜蓿土壤理化性质、牧草品质的测定,分析比较了土壤质量及牧草质量的变化。结果表明:在苜蓿生长季内,土壤含水量随月份的递增其变化规律各异,随取土深度的增加呈先增加后降低的变化趋势;随种植年限的延长,碱解氮和速效钾含量逐渐下降,速效磷含量呈先增加后降低的变化规律;各种植年限苜蓿地土壤微生物区系以细菌为主,真菌数量最少,微生物总数以4年生苜蓿地最高,3年生最低;苜蓿品质随种植年限延长而逐渐下降,即栽培年限对苜蓿地的土壤质量及牧草品质均有不同程度的影响。     

不同种植年限设施地土壤养分和重金属含量的变化特征

为了解设施地土壤的理化性质,以江苏省苏北地区大棚土壤为例,研究种植年限分别为1,3,5,7 a大棚土壤含水量、全N、全P、全K和重金属含量的变化情况。结果表明,随着种植年限的增加,设施地土壤含水量显著降低,随着土层深度的增加,土壤含水量进一步降低。设施地土壤全N、全P和全K含量比大田高,特别是全N和全K积累量大,且分布于耕作层,随着土层深度的增加全N和全K含量变化较大;同时,随着种植年限增加,设施地土壤全N、全P和全K含量显著增加,7 a左右的设施地土壤20 cm耕作层中的全N含量分别为1.99,1.87,2.40 g/kg;全P含量分别为1.03,1.01,1.74 g/kg;全K含量分别为1.94,3.52,4.40 g/kg,且全N和全K含量随着土层深度的增加而逐渐降低,与土层深度的变化呈显著负相关关系。随着种植年限的增加重金属含量增加,7 a左右大棚种植年限扬州和连云港地区20 cm土层中的Pb含量分别为194,225 mg/kg;淮安地区不同种植年限20 cm土层的Cd含量分别为0.80,0.93,1.14,2.49 mg/kg;扬州和连云港地区无论种植年限多久,Cr含量均大于120 mg/kg;扬州地区As含量均大于25 mg/kg,Pb、Cr和As含量随着土层深度的增加而逐渐降低,与土层深度的变化呈显著负相关关系。所以设施地随着种植年限的增加,土壤理化性质会发生变化,应采取措施保持土壤含水量,防止土壤板结、盐渍化,消除重金属累积。     

设施土壤微生物学特性变化研究

采用定点取样的方法，研究了不同种植年限设施土壤微生物主要类群、生物量碳和5种酶活性的变化特点，结果表明：（1）不同种植年限设施土壤微生物主要类群随季节变化不一致，细菌数量先升后降，高峰出现在6月，10月最低；真菌和放线菌数量均在3月最多，而后逐渐减少。随设施种植年限的延长，微生物总数逐渐增加，但真菌和放线菌占微生物总数的比例却呈下降趋势。与露地相比，设施栽培中真菌增加快于细菌。（2）不同种植年限设施土壤微生物生物量碳在3月和6月含量最高，随设施种植年限的延长，微生物生物量碳含量也增加。（3）不同种植年限设施土壤酶活性季节变化明显，除过氧化氢酶外，脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶和转化酶活性高峰主要出现在3月，土壤酶的总体活性随设施种植年限的延长有所下降。     

土壤调理剂及其配施微生物菌肥对设施菜田次生盐渍化土壤改良效果研究

针对设施菜田土壤次生盐渍化问题,研究分析不同用量土壤调理剂及其配施微生物菌肥对促进土壤脱盐、改善土壤理化性质及土壤微生物多样性的改良效果。试验结果表明,施用土壤调理剂和微生物菌肥后,土壤理化性质明显改善,土壤容重、EC、全盐量均有不同程度下降,Na+、K+、Ca2+、Cl-、HCO3-含量降低,有效抑制土壤返盐;且施用土壤调理剂和微生物菌肥后,土壤细菌群落多样性和丰富度趋于增加,尤其是固氮菌和分解有机质菌属的数量显著增加,土壤有益菌含量的增加对黄瓜生长起到促进作用。土壤调理剂及其配施微生物菌肥在改善土壤理化性质、降低土壤表层盐分、提高土壤微生物细菌群落多样性方面具有显著效果,可为设施菜田次生盐渍化土壤缓解盐胁迫提供参考。     

日光温室土壤养分变化及次生盐渍化程度与种植年限的关系

以泾阳县 7个镇的 1 038栋日光温室内的土壤为研究对象，进行了土壤养分含量、pH值及电导率测定，研究日光温室内的土壤理化性质变化与种植年限的关系，为明确土壤肥力、存在问题和科学施肥提供理论依据。结果表明，随着种植年限的延长，日光温室土壤有机质先增加后减少；碱解氮、有效磷平均含量在 16～20年期间达到最大；速效钾在各年限阶段平均值均大于 600 mg·kg -1；日光温室土壤 EC值大于 500 μS·cm -1，表明土壤次生盐渍化趋势明显；土壤 pH值均大于 7.0，为碱性土。综上所述，该地区日光温室普遍发生了不同程度的土壤次生盐渍化现象，但与种植年限关系不明显。     

寿光大棚菜地土壤呼吸强度、酶活性、pH与EC的变化研究

为防治土壤退化、促进农业可持续发展提供科学依据,以寿光地区露地土壤作对照,研究了连作1、5、8和12年大棚蔬菜(番茄)土壤有关生物学指标的变化。结果表明,土壤呼吸强度和脱氢酶活性棚内高于棚外,并随连作年限延长开始增强而后减弱,由于管理差异,12年棚龄土壤又回升。随着连作年限延长,土壤脲酶活性逐渐减弱,而过氧化氢酶活性逐渐增强;土壤呼吸强度和酶活性都由表层向底层逐渐减弱。土壤pH随连作年限增加逐渐下降,而EC逐渐增加,至12年棚龄时,与对照比0—20 cm土层pH下降了1.06单位,其他层次变化不显著。试验还表明,该地区表层土壤pH变化于6.45~7.51,EC 0.5 mS/cm,能较好地满足作物生长需要,同时,EC是影响土壤pH及酶活性变化的重要因素。土壤EC及过氧化氢酶活性可作为反映大棚菜地土壤质量变化的参考指标。     

Cucumber Productivity and Soil Degradation in Recropping System in Greenhouse

Soil degradation resulting from recropping of greenhouse-cultivated cucumber (Cucumis statirus L.) has become a serious problem for production. The objective was to determine the soil degradation processes and make suggestions for prevention. Experiments were conducted in a solar greenhouse 4.0 m long and 0.7 m wide during 2001–2005 in northern China. In 2001, every fourth plot was filled with continuously cropped typical sandy soils from the winter–spring cucumber season for 0, 1, 4, or 8 years, respectively. Soil particle composition, nutrient content, and species of soil microbes were analyzed. A grafted cucumber with squash root was transplanted to the continuously cropped soil. Results indicated that cucumber fruit productivity increased with increases of recropping year up to the fourth year and then decreased thereafter with continuous cropping. Soil particle percentages did not change significantly as recropping years increased. Soil nutrients were not the main factor for decreased productivity. As the number of recropping years increased, the soil available nitrogen (N), available phosphorus (P), available potassium (K), and organic content increased. The soil bacteria and fungi increased after 3 or 5 years of recropping, and soil actinomycetes decreased significantly after 5 years of recropping. The ratio of bacteria–fungi–actinomycetes changed, populations of fungi and bacteria increased, and the ratio of actinomycetes decreased, which led to an increase in the occurrence of pathogenic and soil-borne microbes and a decrease in fruit productivity, which were assumed to be the main factors of soil degradation. To stop recropping from influencing populations of fungi, bacteria, and actinomycetes, recropping should not be utilized after 4 years of recropping in order to continue with vegetable productivity in greenhouses.     

上海市郊旱作农田土壤养分资源状况

研究了上海市郊旱作农田土壤养分特征,结果表明：自80年代以来经过近20年的土壤耕作演替,上海市郊蔬菜、瓜果旱作土壤总体养分状况表现为有机质、氮素、磷素和钾素含量均很丰富。土壤氮、磷养分积累明显,较80年代第二次土壤普查有大幅度增加,一方面施用过多肥料造成浪费,另一方面带来潜在的非点源污染,对周围的环境造成威胁。各区域由于受土壤质地、土壤类型、气候条件、作物种类、耕作方式等不同土壤养分有所差异。不同耕作方式对农田土壤养分的含量影响较大,其水平高低依次为：大棚土壤、露天菜地土壤、传统自留地土壤。大棚瓜、菜地土壤有酸化趋势,菜园土壤有效磷含量远高于稻麦田土壤,这主要和施肥水平有关。     

保护地菜田与稻麦轮作田土壤微生物学特征的比较

比较分析了位于长江三角洲嘉兴市的三类主要水稻土(漏水型水稻土、爽水型水稻土和囊水型水稻土)由稻麦(或油菜)轮作改为多年连作露地蔬菜和大棚蔬菜后一些土壤微生物学特征的变化,以衡量土壤质量演变的趋势。结果表明,与稻麦(油)轮作土壤相比,蔬菜地土壤微生物区系发生了极大的变化,细菌数量显著减少,真菌和放线菌数量却显著增加;硝化细菌和反硝化细菌数量随土壤类型不同呈不同的变化。多年连作露地蔬菜和蔬菜大棚保护地土壤中微生物生物量碳和总磷脂(TPL)含量显著低于稻麦轮作土壤,土壤中脱氢酶活性也显著低于稻麦轮作土壤。Biolog分析表明,蔬菜大棚保护地土壤中微生物能利用的碳源显著少于露地蔬菜和稻麦轮作土壤,而后两者间无显著差异。说明由稻麦(油)轮作改为多年连作大棚蔬菜后土壤微生物群落结构、功能的多样性明显下降,土壤质量的稳定性和可持续利用性土壤的长期生产力也将大大降低。土壤微生物数量、活性及群落结构和功能多样性的下降主要与蔬菜栽培特别是大棚蔬菜栽培的旱作与稻麦水旱轮作的生态环境条件的变化和前者的过量施用精有机肥和高效NPK复合肥导致的土壤氮、磷富集、有机质下降、次生盐渍化和酸化有关。     

辽宁省保护地土壤盐渍化特征的研究

在进行全面生产调查的基础上,自辽宁省主要蔬菜保护地生产区采集保护地及其相邻露地大田0~20 cm和20~40 cm土层土壤样品,测定全盐含量,探讨了当地保护地土壤盐渍化程度及其成因。结果表明:(1)保护地土壤全盐含量显著高于相邻露地相应土层土壤,0~20 cm和20~40 cm土层土壤全盐含量分别是相邻露地土壤的1.5~17.0倍和1.2~11.3倍,盐分表聚现象明显;(2)保护地土壤盐渍化现象较为严重,0~20 cm土层、20~40 cm土层全盐含量超过2 g kg-1的土样分别占46%和29%,而露地大田0~20 cm和20~40 cm土层土样全盐含量均在2 g kg-1以下。(3)区域间保护地土壤盐渍化程度不同,沈阳法库、大连瓦房店、朝阳喀左和鞍山海城等地土壤盐渍化程度相对较重,沈阳新民和丹东东港土壤盐渍化程度相对较轻,其它地区保护地土壤盐渍化程度居中;(4)土壤盐渍化与改种保护地前土壤盐分含量及改作保护地后种植年限、施肥量、复种指数等因素关系密切。因此,应加强相关研究,采取措施,积极防治保护地土壤盐渍化。     

设施园艺土壤的盐化与治理对策

对山东设施园艺土壤盐分状况进行了调查分析，结果表明：设施栽培土壤盐化的主要原因是连年施肥量的增加，使设施内比设施外土壤盐分高，一般为露地的1.34～3.74倍，尤其是3～5年棚龄出现积盐高峰，电导率平均1.21 ms/cm，高者达4.06 ms/cm；同时，土壤盐分离子也均有不同程度增加，其中K⁺、Ca²⁺、SO^2-₄与NO^-₃增幅较大，大多为对照(露地)的2.1～21.5倍。该文探讨了设施园艺土壤盐化的原因，为持续稳定利用提供了参考。     

连续3年施用生物有机肥对土壤养分、微生物生物量及酶活性的影响

通过温室盆栽试验,研究了连续3年在不同土壤中施用不同量的生物有机肥的土壤养分、微生物生物量、酶活性及棉花各器官干物质量的变化。结果表明:连续3年施用生物有机肥,3种土壤的养分、酶活性、微生物量和各器官干物质量均有不同程度的提高。随着其用量的增加,土壤养分、微生物量及脲酶活性也在增加,土壤pH则相反,土壤蔗糖酶、多酚氧化酶、蛋白酶活性表现先上升后下降的趋势,且在不同土壤施用生物有机肥10~30 g/kg时基本达到最高,过氧化氢酶活性无显著变化。高、中、低有机质含量的土壤的棉花各器官干物质量分别在施用生物有机肥10~20、20~30、40 g/kg时基本达到最高。随着施肥年限的延长,3种土壤微生物生物量碳、氮均表现为先降低后升高的趋势,土壤酶活性则变化差异较大。通过在不同有机质含量土壤中施肥与不施肥比较发现,本底有机质含量越低的土壤,施肥较不施肥的土壤养分、脲酶、蔗糖酶、蛋白酶活性及微生物量增加幅度越大。     

栽培年限对新建日光温室番茄生长及土壤供氮能力的影响

为评价栽培年限对新建日光温室土壤供氮能力的影响,采用盆栽生物耗竭试验和间歇淋洗好气培养法相结合的方法研究了陕西杨凌不同年限新建日光温室(温室建造前的大田及温室建造后第2年和第3年取样)耕层(0~20 cm)土壤供氮能力的变化。结果表明:随着温室栽培年限的增加,番茄生物量和吸氮量与温室栽培前相比均显著增加,其中栽培年限为第2年和第3年的番茄株高、茎粗、地上及根系生物量、叶片SPAD值均显著高于温室建造前,而第2年和第3年间各指标无显著差异;第2年和第3年温室的番茄吸氮量分别是建造前大田的2.53倍和3.01倍;与种植前土壤相比,第3年温室土壤有机质、全氮和速效养分含量均显著增加,第2年及第3年温室土壤可矿化氮量分别是建造前大田的2.84倍和2.96倍,说明随栽培年限的增加,温室土壤供氮能力显著增强。相关分析表明,土壤有机质、全氮、初始矿质氮及累积矿化氮量与番茄吸氮量间呈极显著正相关关系,其中以土壤累积矿化氮量与番茄吸氮量间的相关系数最大,说明这些指标均可用于评价土壤供氮能力。随栽培年限的增加,日光温室土壤供氮能力显著提高,生产中应随温室栽培年限增加适当降低氮肥用量。     

浙江慈溪不同利用年限水稻土肥力特征的比较

温室盆栽条件下比较了浙江慈溪不同利用年限水稻土（50至2000年）水稻生长与谷物产量的差异,以及无施肥条件下种植水稻对水稻土微生物生物量与转化酶、脲酶活性的影响。结果发现,利用年限较长水稻土上种植的水稻植株相对较高（p 0.10）,水稻秸秆、根系及谷粒的生物量均随水稻土利用年限延长而显著增加（p 0.05）;N、P、K等营养元素在植株不同部位的分异状况不同,其中秸秆的全P和全K含量均随水稻土利用年限延长而显著升高（p 0.05）,而米粒的全N含量也趋于升高（p 0.10）。温室盆栽试验之后,水稻土的微生物生物量及酶活性与利用年限之间的关系规律和种植水稻之前基本一致,且整体上又趋于下降,即无施肥条件下种植水稻转化利用了土壤部分微生物生物量,并减弱了与碳氮转化相关酶的活性,对保持水稻土的营养水平造成不利影响。结果表明,水稻土的肥力质量历经两千年的长期稻作长盛不衰、粮食生产能力不减反增,而且是在作物有效养分可循环利用（如秸秆还田或外施肥料）的前提下实现持续利用的。     

山东寿光不同农业利用方式下土壤铬的累积特征

为探讨不同农业利用方式下土壤中重金属铬含量状况及其空间分布趋势,按照基本等距离采样的原则,在山东寿光蔬菜种植基地采集土壤样本进行相关分析,并在此基础上探讨了设施菜地中铬含量随着设施种植年限的累积特征。结果表明,山东寿光农业土壤中铬含量均值为51.17mg·kg-1,与山东省土壤铬背景值66.0mg·kg-1比较,发现其中9.7%的样本含量超过背景值,但均未超过国家土壤环境质量Ⅱ级标准（GB15618—1995）;将4种不同农业利用方式比较,发现设施栽培模式下土壤铬含量最高,达53.04mg·kg-1;其后依次为普通农田、露天菜地和对照。同时,研究区域内土壤铬含量在空间分布上呈现出外周高中间低的趋势。设施栽培模式下,土壤铬含量随设施年限的增加呈现出一定的升高趋势,局部区域设施土壤铬的年累积速率达2.18mg·kg-1·a-1,导致这种结果的原因可能与含铬量较高有机肥的大量施用等有关。总体来说,研究区域内农田铬含量处于土壤标准正常范围,但从长远看,设施菜地中铬累积的现象不容忽视。