基于GIS的凉州区日光温室土壤氮磷钾养分含量随种植年限变化分析

甘肃武威市凉州区是我国北方冬春设施蔬菜规模化生产基地,设施蔬菜产业已成为当地农民增收、农业增产的一大支柱产业。为了分析在日光温室特殊栽培管理模式下土壤养分的累积状况,评价日光温室土壤质量和指导日光温室施肥,有选择性地对甘肃凉州区1993—2013年建棚的500座温室进行了土样采集和检测分析,结果表明:温室土壤有效磷、速效钾、碱解氮含量普遍很高,土壤养分均有不同程度的累积,尤其是土壤有效磷的累积量大,且分布极不均衡。     

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。     

不同种植年限日光温室土壤盐分和养分变化研究

以山西省临汾市不同种植年限的蔬菜日光温室土壤为研究对象，分析了土壤有机质、碱解氮、硝态氮、速效磷、速效钾等养分指标的累积状况以及温室土壤电导率、可溶性盐、pH值的变化情况。结果表明，与大田土壤相比，温室土壤电导率和可溶性盐含量逐年增加，pH值下降，种植8a的日光温室土壤盐分累积量已接近黄瓜的生育障碍临界点；土壤养分均有不同程度的累积，尤其是土壤速效磷、硝态氮的累积严重；日光温室特殊的环境条件以及过量施用化肥是土壤盐分累积和养分富集的主要原因。     

新建日光温室土壤养分平衡与累积特性

连续3年定点监测位于黄土高原南部陕西杨凌的10余个新建日光温室栽培蔬菜种类、产量及施肥情况,并在每季作物种植前及收获后测定0~100 cm土壤电导率、有机质、全氮、有效磷、速效钾及0~200 cm土壤硝态氮等理化性质。结果表明,过量施用有机肥及化肥导致新建温室土壤养分大量盈余,前3年土壤氮、磷、钾养分(以N、P2O5、K2O计)表观盈余量之和分别高达3 784、4 097及2 727 kg/hm2。种植前3年有机质、全氮呈线性增加,年均增加量分别为4.25、0.25 g/kg;土壤有效磷、速效钾累积更加突出,种植2年后,耕层有效磷及速效钾已达高或极高水平;随着种植年限的增加,土壤剖面硝态氮累积量显著增加,耕层以下土壤有效磷、速效钾含量也有所增加。说明新建日光温室在种植初期就存在施肥过量问题,由此引发的问题值得关注。     

日光温室栽培对土壤养分累积及交换性养分含量和比例的影响

研究了日光温室栽培下陕西关中地区不同土壤养分累积及交换性养分含量及比例的变化,结果表明：日光温室栽培下土壤有机质、硝态氮、有效磷和速效钾等养分显著累积,土壤阳离子交换量明显增加,而土壤pH却出现下降趋势。日光温室土壤交换性K^＋含量显著增加;日光温室和大田土壤交换性Ca^2＋含量相比无明显差异,而日光温室土壤交换性Mg^2＋的含量及其离子饱和度有所提高。日光温室土壤钙饱和度、Ca/K和M g/K均明显低于大田土壤。认为日光温室栽培下大量施用钾肥,是土壤钙离子饱和度及Ca/K和M g/K比例降低的主要原因,建议在评价日光温室土壤养分有效性时,应综合考虑交换性养分的含量、饱和度及离子间的比例关系。     

不同年限日光温室土壤盐分及养分动态研究

以青海省西宁市城北区大堡子乡日光温室土壤为研究对象,分析了种植年限分别为1年、3～4年、6年、8年、15～18年、21年、30年日光温室土壤的盐分和养分含量情况。结果表明:随着日光温室种植年限的增加,盐分含量较对照增加13.40%～287.50%,pH值较对照下降10.13%～1.27%,两者呈相反趋势。随着日光温室种植年限的增加,土壤中有机质、全氮、全磷含量明显高于对照,分别较对照增加11.31%～145.24%、44.60%～172.47%、30.29%～191.70%;碱解氮含量较对照增加14.07%～122.28%;温室土壤中有效磷含量呈波动变化,波动范围为21.88%～218.75%。     

白银市日光温室土壤养分累积特征及重金属污染现状评价

以甘肃省白银市的日光温室土壤为研究对象,调查分析了土壤剖面养分累积状况和土壤电导率、pH值的变化;对土壤重金属Cd、As、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni含量进行了测定,采用单项质量指数与综合质量指数相结合的方法对土壤重金属的环境质量状况进行了评价。结果表明,日光温室土壤有机质、硝态氮、速效磷和速效钾含量显著高于农田土壤,其中速效磷在0-40 cm土层和速效钾在0-60 cm土层累积尤为明显。温室栽培条件下土壤电导率高于农田土壤,雒家滩温室土壤表层EC值为0.94 mS·cm-1,超过蔬菜的生育障碍临界点（EC〉0.50 mS·cm-1）。大部分温室土壤Cd含量超过国家土壤环境质量三级标准,其中雒家滩温室土壤Pb、Zn、Cd、As含量超过温室蔬菜地土壤环境质量评价标准（HJ 333—2006）限量值。根据各重金属的单项与综合质量指数,靖远日光温室土壤环境质量为2级,属于尚清洁水平,而雒家滩和重坪日光温室土壤环境质量为3级,属于超标水平,不适宜发展无公害蔬菜。     

不同栽培年限日光温室土壤磷素累积特性研究

测定了陕西关中地区不同栽培年限日光温室土壤不同形态磷素的含量,以评价土壤磷素累积特性。结果表明:与农田土壤相比,日光温室栽培土壤全磷、有效磷、水溶性磷含量显著增加,土壤表层Olsen-P和水溶性磷平均含量分别达227 mg kg-1和8.45 mg kg-1;0～20 cm土层土壤全磷、Olsen-P和水溶性磷含量平均分别为农田的1.78倍,8.00倍和3.70倍,20～40 cm土层的分别为农田的0.62倍,3.24倍和2.53倍;且随日光温室栽培年限的增加,不同形态磷的累积量呈逐年递增的趋势。日光温室土壤全磷、有效磷、水溶性磷三者关系呈显著线性相关关系,有效磷与水溶性磷达极显著正相关。表明研究地区日光温室栽培下土壤磷素过量累积带来的淋溶风险值得关注。     

西安市郊区日光温室大棚番茄施肥现状及土壤养分累积特性

调查了西安市郊区100余个日光温室栽培番茄的施肥现状,并采集了60个日光温室土壤剖面样品,测定了土壤养分及盐分含量。结果表明,当地番茄的氮磷钾化肥的平均施用量分别为N 600 kg hm-2,623 kg P2O5hm-2和497 kgK2O hm-2。过量施肥特别是过量施用磷肥比较普遍。日光温室土壤0~20 cm和20~40 cm土层有机质、有效磷、速效钾含量均明显高于露地。不同地点日光温室土壤0~100 cm土层硝态氮含量及土壤电导率存在差别,但其含量均高于露地土壤,其中日光温室土壤0~100 cm土层硝态氮含量较露地的增加幅度在127%~433%之间。由于研究地区土壤多发育在河流冲积物上,地下水位埋藏浅,土壤质地相对较粗,因此,不合理施肥引起的土壤养分累积及损失,以及由此带来的环境问题值得关注。     

土壤养分与春小麦产量关系及最佳施肥量研究

土壤养分与春小麦产量关系及最佳施肥量研究结果表明 ,春小麦产量与土壤养分关系十分密切 ,尤其与土壤有机质、碱解氮含量相关性较好 ,而与速效磷和速效钾关系较差 ;土壤养分供N量严重不足、部分缺P但富K ,这与产量 养分敏感性分析结论相一致 ;春小麦最佳施N量较常规减少 10 % ,施P量减少 15 %。     

土壤养分类型与小麦最佳施肥比例及最大施肥量的关系

在同一试验中采用以氮定磷和氮磷等比条件下同步增加氮磷用量的方法,对土壤养分类型与小麦最佳施肥比例和最大施肥量进行了田间试验。试验表明,不同养分类型的土壤种植小麦,均存在平衡与不平衡土壤养分类型和特定的最佳施肥比例,而小麦最大氮磷施用量严重受试验设计方法的影响。田间试验以最佳氮磷施肥比例条件下同步增加用量设计方法确定的最大氮磷用量较为准确,而以氮定磷的试验方法只有其中有一个处理的施肥比例和用量接近小麦最大氮磷用量的情况下,试验结果才接近实际情况。     

我国设施栽培养分管理中待解的科学和技术问题

我国设施栽培迅速发展为保障城乡居民蔬菜和瓜果供应、增加农民收入发挥了极为重要的作用,但是,由于不合理施肥,土壤酸化、次生盐渍化、养分失衡、氮、磷、钾、硫元素过量积累等土壤快速退化现象极为普遍,正在严重威胁设施栽培的可持续发展。相关科学研究严重滞后于生产发展水平,设施栽培养分管理中还存在诸多科学问题亟待解决。本文探讨了设施栽培中确定养分合理施用量、判断土壤养分供应是否平衡、评价养分环境效应和去除土壤中过量积累的养分等方面尚待解决的科学问题。认为我国亟需组织力量,系统地研究在设施栽培特殊的小气候、土壤水分运移、作物生长和养分吸收特点以及高复种指数下,土壤养分转化规律,水、土、气和作物之间的相互作用机理及其对土壤养分有效性的影响,尽速改变科学研究滞后于生产实际的现状。     

京郊桃园养分投入对土壤养分和桃果品质的影响

以绿化9号品种为调查对象,2006年调查了平谷区141个桃园的施肥现状及其对土壤养分和桃果品质的影响。结果表明:所调查的桃园施用的有机肥以鸡粪、羊粪、猪粪、牛粪为主,化肥投入以复合肥居多;与2004年的调查结果相比,2006年来自有机肥和化肥的总N投入数量下降,但是P、K投入总量增加;由于桃园多年的过量养分投入,2006年桃园土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量比1981年第二次土壤普查结果均有大幅度提高;调查结果还显示,养分投入为适宜等氮素投入水平(100～200kghm-2)、中磷素投入水平(20～100kghm-2)和低钾素投入水平(50kghm-2)的桃园桃果实单果重较大,可溶性固形物含量较高,因此,桃园要进行合理的养分管理以保证产量和品质的形成,以及桃园的可持续发展。     

设施菜地长期施肥对土壤线虫群落结构和多样性的影响

基于设施菜田肥料定位试验地,研究了长期施用化肥对土壤线虫群落结构及多样性的影响,为设施蔬菜的合理施肥和可持续生产提供理论依据。研究期间,共鉴定土壤线虫38个属,其中假海矛属(Pseudhalenchus)、短体属(Pratylenchus)和真滑刃属(Aphelenchus)为优势属。长期施用化肥显著增加各研究土层的线虫总数,并改变线虫的群落结构。长期施化肥对0～10 cm土层线虫各生态指数的影响不显著。在10～20 cm和20～40 cm土层,长期施用化肥显著提高食真菌与食细菌线虫比例(F/B)而降低线虫通路比值(NCR),表明其促进以食真菌为主的腐屑食物网分解通道;其显著提高优势度指数(λ)而降低香农指数(H)'、均匀度指数(J)和丰富度指数(SR),表明长期施用化肥导致土壤线虫多样性降低。土壤线虫可以作为评价施肥对土壤质量影响的生物指标。     

膨胀珍珠岩对大棚设施土壤养分含量及分布的影响

通过设施栽培实验,研究了膨胀珍珠岩的施入(4m3/亩)对两次种植土壤(一茬和二茬)中碱解氮有效磷速效钾含量变化及分布规律。结果表明:膨胀珍珠岩的施入有效提高了设施土壤中有效养分的含量;其中碱解氮含量可提高14.5%～49.7%,有效磷可提高12.8%～113.3%,速效钾可提高1.3%～25.1%。膨胀珍珠岩施入后第二次种植土壤中,表层土壤的有效养分含量明显低于对照区和珍珠岩施入后的第一次种植土壤,而耕层土壤中的养分含量高于第一次种植土壤及对照区;其中表层中碱解氮的含量比第一次种植土壤降低了34.5%,而耕层中含量却提高了10.5%～13.0%;有效磷含量在表层中降低了42.8%,而耕层中提高了35.0%;表层中的速效钾含量变化不明显,但耕层中速效钾含量由第一次的增加量1.3%～16.3%提高到14.6%～25.1%。     

不同年限温室土壤盐分变化及对土壤退化的影响

为明确种植年限与土壤盐分及土壤退化间的关系,选择栽培模式和管理方式相近的温室,研究其土壤盐分、pH和交换性盐基离子随种植年限的变化趋势。结果表明:随种植年限的增加,土壤全盐量增加,第18年达1.833g/kg;土壤K~+和SO_4~(2–)含量升高,Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~–含量降低;土壤中Na~+和Cl~–增量相对较少。土壤盐离子之和占全盐百分比在第6年平均为77.58%,而至第18年时为52.46%,说明随着种植年限延长,土壤盐离子组成已发生较大改变。土壤pH,第18年比第6年平均下降了1.01个单位,土壤交换性盐基下降了20.11%。因而,随温室种植年限延长,土壤盐渍化严重,酸化程度加重,交换能力下降,土壤肥力下降。     

水氮互作对稻田温室气体排放的影响

水肥管理对农田土壤肥力质量和环境质量有重要影响。依托安徽科技学院长期定位试验小区,通过设置两种灌溉模式（控制灌溉C1和常规灌溉C2）以及三个施氮水平(低氮N1、中氮N2和高氮N3),研究水氮互作对稻田温室气体CH4、N2O和CO2排放及土壤理化性质的影响。结果表明,与常规灌溉相比,控制灌溉可显著降低稻田中的CH4和N2O的累计排放量,降幅分别为43.12%和23.53%;常规灌溉条件下,低、中、高施氮处理的土壤铵态氮含量分别为35.26、38.90和35.20 mg?kg-1,而控制灌溉分别为33.08、34.30和42.40 mg?kg-1;控制灌溉条件下,CO2排放量高于常规灌溉,且随施氮水平的提高而增加。根据总体温室效应分析,控制灌溉下稻田的全球增温潜势（global warming potential,GWP）为0.55 t?hm-2（以CO2当量计）,远低于常规灌溉下稻田0.82 t?hm-2,且中氮处理下稻田的GWP远低于低氮和高氮处理。水氮耦合是稻田N2O排放的主要影响因素,且在中、高氮施肥条件下,稻田N2O排放对于温室效应的贡献大于CH4。因此,采用控制灌溉结合氮肥减量施用,可有效减少农田温室气体CH4和N2O的排放,维持较高的土壤铵态氮水平,这对提高土壤肥力质量和发展可持续农业具有重要意义。     

耕层增减对作物产量、养分吸收和土壤养分状况的影响

试验于2012—2015年在淮北平原中部的濉溪县展开,设原始耕层(TS)、在原始耕层厚度上人工削减5 cm(TS-5)和在原始耕层厚度上人工增加5 cm(TS+5) 3个处理。在玉米和小麦成熟期采样分析和田间测产,在3季小麦收获后分别采集0~20 cm土层土样进行分析,明确耕层厚度变化对玉米–小麦轮作体系作物产量、养分积累的影响和土壤养分含量的变化规律。结果表明,耕层减少5 cm处理明显降低玉米–小麦轮作体系作物产量和N、P2O5、K2O积累量,与原始耕层处理相比,分别下降了5.61%和8.31%、5.65%、18.38%;耕层增加5cm后作物产量和各养分积累量均未出现显著变化。第1个轮作周期结束时,耕层减少5cm处理的土壤有机质、全氮和速效钾含量明显低于原始耕层处理;而经过3个轮作周期,土壤有机质含量仍处于较低水平,全氮和速效钾含量逐渐回升,与原始耕层对应指标已无显著差异。耕层增加5cm处理明显提高了土壤有机质和各养分含量,并在3个轮作周期后仍处于较高水平。综上,耕层厚度减少5 cm会降低玉米–小麦轮作体系作物产量、各养分积累量和土壤有机质含量,并在短期内难以恢复;增加5 cm耕层虽然能改善土壤养分状况,但对作物产量和养分积累量的提高没有明显效果。