设施土壤次生盐渍化及其对土壤性质的影响

设施土壤次生盐渍化是我国设施农业生产中的一个重要限制因子。本文根据近年来的相关研究进展,综述了设施土壤次生盐渍化的基本特征、形成原因及其影响因素,并阐述了设施土壤次生盐渍化对土壤理化性质以及土壤微生物状况的影响。     

新疆盐渍化区土壤盐分离子的空间变异特征

土壤中盐分含量与空间分布是了解多孔介质中水盐运移规律并进而因地制宜提出盐渍土改良措施的关键。利用地统计学,结合地理信息系统（GIS）,在面积约为2 000 km2的新疆典型盐渍化区渭干河流域布设了土壤取样点43个,测定了土壤表层（0～30 cm）盐分及其组成（Ca^2＋、Mg^2＋、K^＋、Na^＋、SO4^2-、Cl^-、HCO3^-）的空间变异性规律。结果表明：Ca^2＋、HCO3^-为正态分布,其余盐分离子符合对数正态分布;半方差分析得出总盐分符合球状模型,Mg^2＋、K^＋、Na^＋、Cl^-、SO4^2-符合指数模型,Ca^2＋符合高斯模型,而HCO3-则是纯块金效应;盐分离子的变程在14.3 km～64.1 km之间;盐分离子均表现为中等强度的空间自相关,但程度有所差异。用Kriging插值法对未测点的盐分离子进行最优估计,绘制含量分布图,从而可以更直观的反映研究区土壤盐分离子的空间变异特征。     

种植年限对设施大棚土壤次生盐渍化与酸化的影响

以京郊设施大棚为研究对象,分析了不同种植年限设施大棚土壤盐分含量、离子组成和pH值状况。结果表明,新建设施大棚在第3或第4年就出现了土壤次生盐渍化,5年以上的老设施大棚土壤电导率超标(0.5 m S·cm~(-1))率远高于新建设施大棚。设施大棚土壤盐分在0~20 cm表聚明显,盐分含量随着土层的加深而逐渐降低。盐基离子以SO_4~(2-)为主,其次是C~(2+);盐基离子含量大小顺序:阳离子为Ca~(2+)Na~+K~+Mg~(2+);阴离子为SO_4~(2-)HCO_3~-Cl~-。设施大棚土壤pH值随着种植年限的延长而下降;连续种植15年后,设施大棚土壤盐分平均增加了1.25倍,pH值平均下降9.3%。土壤次生盐渍化与酸化两者伴随出现,已成为限制设施生产可持续发展的重要障碍。     

辽宁设施栽培土壤盐分累积变化规律研究

对辽宁省主要设施栽培地区土壤盐分累积变化规律的凋查研究结果表明：（1）设施栽培土壤盐分含量和电导率较露地土壤有明显增加，且变化幅度较大，是露地的2.0～6.0倍。沈阳、北宁两地设施土壤的盐分含量分别为1347.48mg／kg（CV=59.3％），1274.25mg／kg（CV＝40.5％）。（2）设施土壤连续种植到4年左右为盐分累积的高峰期，此时土壤的平均含盐量为1861.28mg／kg，EC值为0.53mS／cm，已超过所种作物的生育障碍临界点（EC〉0.5mS／cm）。此后，盐分含量因设施使用率的降低及采取的相关措施而有一定程度的降低。（3）设施土壤各盐分离子的含量均较露地土壤大大增加，盐分的累积以NO3^-、SO4^2-和Ca^2＋的相对富集为主要特征。（4）盐分在设施土壤中的运移同时存在着向下迁移和向表层聚集两种方式，且以表聚为主。各盐分离子的含量随土层深度的增加而降低，NO3^-、CI^-、Ca^2＋、Na^＋的累积迁移量较大，在0～100cm各土层内的含量都高于对应露地层次，其中，硝酸盐的大量累积和向下迁移势必对环境造成不利影响。     

不同形态氮肥对设施土壤盐分含量和离子组成的影响

通过室内模拟培养实验,研究了尿素、碳酸氢铵和硝酸钙对设施土壤盐分含量和离子组成的影响.结果表明:(1)随着培养时间延长,不同形态氮肥处理土壤含盐量总体呈先升高后降低再升高的趋势.施肥处理的土壤含盐量较对照(CK)明显增加,但不同氮肥处理与未施氮肥处理(N0)间的土壤含盐量在整个培养期间内总体差异不显著.且氮肥用量对含盐量的影响也不显著.(2)设施土壤中尿素和碳酸氢铵处理的电导率与含盐量呈极显著正相关,硝酸钙处理电导率与含盐量呈显著正相关.且随培养时间的延长呈波浪状变化.其电导率显著高于相同氮用量时的其他两种氮肥处理;电导率与氮肥用量呈极显著正相关.(3)不同形态氮肥处理的土壤盐分离子组成相近,均以阴离子为主.设施土壤阴离子占盐分总量的76.29%～93.81%,露地土壤为75.16%～96.63%,以SO_4~(2-)含量最高,分别占67.37%和67.28%,NO_3~-含量次之;土壤中阳离子含量较少,以Ca~(2+)为主,K~+,Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+)的含量随氮肥用量的增加而增加.(4)土壤电导率受阳离子的影响较大.阴离子的影响较小.设施土壤的电导率与Ca~(2+),Mg~(2+),K~+.NO_3~-含量呈极显著正相关,与Cl~-1呈显著正相关.露地土壤电导率与Ca~(2+),Mg~(2+)含量呈极显著正相关,与HCO_3~-呈显著负相关.     

设施土壤盐分的累积、迁移及离子组成变化特征

通过对我国不同地区设施栽培现状的野外调查和取样分析,研究了设施栽培条件下土壤盐分的累积、迁移及离子组成变化特点。结果表明:1)设施栽培条件下,土壤含盐量的变化幅度大,且均明显高于露地土壤,各研究区域内已有40%8～9%的土壤含盐量超过了作物正常生长的临界浓度。2)设施栽培的可持续利用周期较短,连续种植到4年左右的设施土壤,其耕层盐分的累积量可达到作物的生长障碍临界点,之后因设施使用率的下降以及采取的措施而有所降低,但仍高于露地土壤。设施连续使用会导致土壤环境质量的不断恶化。3)设施土壤剖面(0100.cm)盐分含量均高于相邻露地,盐分含量随土层深度增加而降低,其中耕层(020.cm)的盐分含量显著高于其下各层;盐分离子在土壤剖面的运移同时存在着明显的向底层迁移和向表层聚集两种方式,但以表聚为主;此外,盐分离子的大量累积和向底层迁移,特别是NO3-的淋溶已严重影响到部分地区的地下水水质。4)设施栽培后,土壤中的NO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+均有不同程度的累积,阴离子以NO3-和SO42-为主,阳离子以Ca2+为主。盐分的大量累积以及某些离子的相对富集在一定程度上引起了作物养分的供需失衡、土壤酸化、棚室内CO2供应不足等生产问题。     

施用菜籽饼肥对次生盐渍化温室土壤有效养分、盐分及盐分组成的影响

通过田间试验研究了施用油菜菜籽饼肥处理后,次生盐渍化温室土壤中的有效养分、水溶性盐分含量及盐分离子组成的变化,以评价施用饼肥改良次生盐浈化温室土壤的可行性以及在温室土壤上大量施用油菜籽饼肥可能出现的后果.结果表明:在次生盐浈化温室土壤上施用饼肥会显著增加0～20 cm土壤中的绝大多数有效养分特别是大量元素有效养分的含量和全盐含量.同时,施用饼肥也使得20～30 cm土壤中的部分养分和盐分离子含量显著增加,土壤次生盐渍化程度进一步加重.因此,施用饼肥并不能作为一种改良次生盐溃化温室土壤的有效措施,为避免土壤次生盐渍化程度的形成和发展,应减少设施农业中饼肥的施用量.     

暗管排水对大棚土壤次生盐渍化改良及番茄产量的影响

为探讨防治设施土壤次生盐渍化的措施,于发生次生盐渍化的大棚土壤内埋设埋深40cm,间距6m及埋深70cm,间距8m的塑料暗管,研究土壤电导率(EC)、饱和导水率、体积质量等基本理化性质的变化,分析暗管排水对次生盐渍化土壤改良及番茄产量的影响。结果表明:埋设暗管可以明显降低次生盐渍化土壤的EC值,尤其是暗管上方的EC值显著低于对照;同时,土壤饱和导水率增加,体积质量降低而总孔隙度升高;番茄平均单果质量增加,产量显著提高,各项指标均表现为埋深70cm,间距8m暗管的处理优于埋深40cm,间距6m的处理。埋深70cm,间距8m暗管的处理在大棚土壤次生盐渍化改良中的效果优于埋深40cm,间距6m的处理。     

半干旱盐渍化地区果园土壤盐分离子相关性研究

以甘肃省秦安县兴国镇郑川村果园土壤为研究对象,利用统计分析的方法对500个土样盐分离子含量的相关性进行了研究.结果表明:该研究区土壤阴离子主要是HCO3-、SO42-,阳离子主要是Na+.CO32- 与HCO3-、Mg2+ 之间存在着显著的负相关,与Na+ 之间存在着极显著的正相关;HCO3- 与Cl- 之间存在着极显著的负相关,与Mg2+ 之间存在着极显著的正相关;Cl- 与SO42-、Ca2+、Mg2+、Na+ 之间存在着显著的正相关,其中与Ca2+、Na+ 之间存在着极显著的正相关;SO42- 与Ca2+、Mg2+、Na+ 之间存在着极显著的正相关;Ca2+ 与K+ 之间存在着极显著的正相关,与Na+ 之间存在着显著的负相关;Mg2+ 与K+ 之间存在着显著的负相关;K+ 与Na+ 之间存在着极显著的负相关.通过对盐分离子的聚类分析发现,Cl-、Mg2+、CO32-、Ca2+、K+ 和HCO3- 在该区土壤中有着相似或相近的运移特征.对相关分析和偏相关分析这两种分析方法所得结果进行了对比分析,它们之间存在着明显的差异,偏相关分析能进一步消除由于其他变量的影响,因而能够更加准确地刻化多元变量其中的两个变量之间的相关性.     

设施菜地土壤次生盐渍化分类与分级标准

近三十年来,我国设施蔬菜栽培发展迅速,已成为我国农业中最有活力的新兴产业之一。但在长期的设施蔬菜生产过程中,普遍存在着不合理施肥、养分比例失调、肥效下降和资源浪费严重等问题,致使土壤养分富集,盐分积累现象日趋严重。本文对我国设施菜地土壤次生盐渍化的现状、发生原因及其对作物的危害进行综述和分析,在此基础上制定设施菜地土壤次生盐渍化分类与分级的标准的建议及初步构架,旨在为防治设施菜地土壤次生盐渍化,实现设施菜地土壤的质量调控与可持续利用提供理论指导和科学依据。     

塑料大棚设施菜地土壤次生盐渍化特征

以上海郊区规模化设施蔬菜园艺场为研究对象,监测了不同种植年限和不同种植模式的塑料大棚设施菜地土壤的主要理化性状,筛选了设施菜地土壤次生盐渍化特征指标,分析了不同深度土壤特征指标的变化规律。结果表明,与露天菜地相比,设施菜地土壤酸化、盐渍化、养分累积明显,田间最大持水量和土壤呼吸速率降低;各类种植年限和种植模式的设施菜地表层土壤(0~20 cm)可溶性盐分、硝态氮和全磷含量分别达到4.18 g·kg~(-1)、121.8 mg·kg~(-1)和1.38 g·kg~(-1),分别为对应露天菜地的2.9倍、1.7倍和1.6倍。综合考虑设施菜地和露天菜地土壤主要理化性状的显著性以及设施菜地土壤对作物的障碍影响和对环境的污染风险,选择p H值、可溶性盐分、硝态氮和全磷作为设施菜地土壤次生盐渍化特征指标,并采用土壤相对质量评价法进行评价。设施菜地土壤p H值随着深度的增加而升高,可溶性盐分、硝态氮和全磷则随着深度的增加而递减,其中硝态氮相对质量指数达到3.06;随着设施菜地种植年限的增加,土壤p H值逐步降低,硝态氮、全磷和可溶性盐分逐步累积,其中4~6年棚龄的p H值和可溶性盐分相对质量指数最高,7~9年棚龄的硝态氮相对质量指数最高,10年以上棚龄的全磷相对质量指数最高,茄果连作模式的可溶性盐分和硝态氮相对质量指数最高,叶菜连作模式的全磷相对质量指数最高。     

集约化大棚蔬菜种植条件下土壤硒有效性的影响因子分析

Soil properties dramatically change after long-term greenhouse vegetable cultivation, which further affects soil selenium (Se) nutritional status and plant Se uptake. An evaluation of Se availability after long-term greenhouse vegetable cultivation (GVC) can help in better understanding its influential factors under GVC conditions and will also facilitate further regulation of soil Se nutrition in GVC systems. Two typical GVC bases were chosen: one with clayey and acidic soil in Nanjing, southern China, and the other with sandy alkaline soil in Shouguang, northern China. Twenty-seven surface soil samples at the Nanjing base and 61 surface soil samples at the Shouguang base were collected according to cultivation duration and cultivation intensity. Soil properties including soil available Se (PO₄^3--Se) and total Se (T-Se) were analyzed. The results showed that soil PO₄^3--Se was significantly and negatively correlated with soil Olsen-P, available K (A-K), and electrical conductivity (EC) at the Nanjing base. At the Shouguang base, however, no significant correlation was found between soil PO₄^3--Se and Olsen-P and EC, and soil PO₄^3--Se increased with increasing soil organic matter (OM). Intensively utilized greenhouse vegetable cultivation caused significant changes in soil properties and further affected soil Se availability. Due to different management practices, the dominant factors affecting Se availability varied between the two GVC bases. At the Nanjing base, the dominant influential factor on soil Se availability was soil nutritional status, especially Olsen-P and A-K status. At the Shouguang base, where organic fertilizers were applied at high rates, soil OM was the dominant influential factor.     

碳调节剂降低次生盐渍化土壤中可溶性盐含量的可行性

【目的】设施土壤次生盐渍化主要是由于氮肥施用过多造成的硝酸盐在表土中的累积。本研究根据碳/氮互作原理,向次生盐渍化土壤中添加碳调节剂(秸秆+腐解菌),探讨其降低土壤可溶性盐含量的可行性。【方法】碳调节剂主要以小麦成熟期秸秆磨成粉加入快腐菌剂制成。采用盆钵试验方法,土壤盐分动态试验在每盆2.5 kg土壤中添加150 g碳调节剂,调节剂用量试验在每盆中添加0(CK)、 30(T1)、 60 (T2)、 90(T3)、 120(T4)、 150(T5)和180 g/pot(T6)碳调节剂,进行短期(7 d)和长期(90 d)培养,并在培养过程中测定土壤溶液的电导率、 可溶性盐含量及离子组成。【结果】盐分动态试验监测结果表明,土壤中加入碳调节剂后,明显增加了起始电导值,随培养进行,电导值不断下降,呈二项式关系(y=0.0138x2-0.2681x+3.7768,r=0.9966**),7 d以后基本趋于稳定。碳调节剂用量试验结果表明,培养7 d后,添加碳调节剂的所有处理其水溶性盐含量均较对照有极显著下降,下降幅度随调节剂用量的增加而增加。培养90 d后,添加碳调节剂的各处理土壤水溶性盐呈现进一步下降趋势。与培养7 d时相比,T3和T4处理降幅最为明显,其中T4处理在培养7 d已降低23.82%的基础上又降低了9.14%,总降幅达到32.96%,该结果说明碳调节剂的加入,其长期效应也是不可忽视的。无论是短期培养还是长期培养,只要加入碳调节剂,土壤溶液中的硝酸根浓度均明显下降,最多可使硝酸根浓度降低97.10%,这些结果说明,通过向次生盐渍化土壤中加入碳调节剂来降低硝酸根含量的方法是可行的。碳调节剂还可大幅增加土壤速效钾的含量,其中T6处理使土壤水溶性钾浓度提高了近10倍,但对速效磷的补充有限。长期培养90 d,速效氮、 磷、 钾养分的变化与短期培养7 d相似,只是铵态氮和硝态氮进一步明显减少。【结论】综合考虑经济效益,理论上碳调节剂用量在36 g/kg(T3处理)和48 g/kg(T4处理)之间较为合适,但实际田间用量需经过大田生产过程加以进一步验正。     

两种轮作模式下秸秆还田对土壤呼吸及其温度敏感性的影响

通过分析不同作物轮作模式下秸秆还田对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,为深入探究关中地区农田生态系统碳循环提供理论依据。试验设置于陕西省杨凌地区,在2012年10月至2014年9月期间以冬小麦-夏玉米轮作模式和冬小麦-夏大豆轮作模式作为研究对象,分别设置秸秆还田(SM)和秸秆不还田(NS)两个处理,测定分析不同处理下土壤呼吸、土壤温度及土壤含水量的变化趋势和差异,并估算土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))。结果表明:土壤呼吸存在明显的季节变化,在作物生育期大部分时间内,SM处理的土壤呼吸速率均显著高于NS处理(P0.05),且SM处理的作物生育期土壤呼吸平均速率及土壤呼吸累计排放量也极显著高于NS处理(P0.01);不同作物生育期土壤呼吸平均速率依次为夏玉米夏大豆冬小麦,土壤呼吸总量表现为冬小麦夏玉米夏大豆、冬小麦-夏玉米轮作冬小麦-夏大豆轮作。冬小麦-夏玉米轮作与冬小麦-大豆轮作的土壤温度间存在差异;其中,在冬小麦生育前期,冬小麦-夏玉米轮作的土壤温度显著高于冬小麦-大豆轮作;第2季夏玉米生育期内5 cm深度的土壤温度显著低于同季的夏大豆;相比NS处理,SM处理能提高冬季土壤的温度,并降低春季和夏季的土壤温度;在高温少雨的时期内,SM处理能够提高0~30 cm土壤的平均含水量,不同的前茬作物引起两种轮作模式中冬小麦耕作层土壤含水量间明显的差异,夏玉米耕作层土壤含水量显著高于夏大豆。相关分析表明,土壤呼吸与5 cm和10 cm土壤温度均存在极显著的正相关性,且与5 cm土壤温度的相关性更好;但土壤呼吸与0~30 cm的土壤平均含水量无显著相关性。5 cm和10 cm土壤温度变化能够分别解释土壤呼吸变化的64.6%~67.3%和51.5%~59.6%。整个研究周期内,温度敏感性(Q_(10))为1.70~2.01,冬小麦-夏玉米轮作的温度敏感性显著高于冬小麦-大豆轮作,且同一轮作模式下SM处理的温度敏感性显著低于NS处理。因此,秸秆还田能够提高农田的土壤呼吸作用,降低土壤呼吸的温度敏感性,同时能够调节土壤的水热状况。     

外源有机物料对次生盐渍化大棚土壤的改良效果

大棚土壤次生盐渍化已成为制约大棚设施农业生产的突出问题。在云南采集典型次生盐渍化大棚土壤,选择土壤调理剂、生物炭、商品有机肥、猪粪4种有机物料进行盆栽试验,研究其对盐渍化土壤的改良效果,结果表明:(1)施用生物炭和商品有机肥能有效改善次生盐渍化大棚土壤结构,降低容重,提高总孔隙度。(2)外源有机物料对改良大棚次生盐渍化土壤有显著作用,不仅降低了土壤全盐和电导率,还提高了作物产量。(3)大棚次生盐渍化土壤的主导阳离子为Ca2+、阴离子为NO-3、SO2-4,商品有机肥、生物炭和猪粪3类外源有机物料对降低Ca2+、NO-3、SO2-4的效果较好。(4)生物炭改良次生盐渍化大棚土壤的效果优于其它3种有机物料。     

沿海区土壤线虫对海水入侵土壤盐渍化的响应

在2013年对大连市大魏家镇海水入侵污染区域进行了土壤理化性质和线虫群落调查,在此基础上,应用线虫多样性指数和功能类群指数研究海水入侵土壤盐渍化以及不同土地利用方式对土壤线虫群落结构的影响。研究期间共鉴定出土壤线虫30科48个属。其中食细菌类群的比例最高,共17属,占总数42.81%;其次为杂食/捕食类群,共9个属,占总数25.26%。优势属为Plectus。结果显示:海水入侵已造成该地区土壤盐渍化;土壤盐分与线虫生态指数SR、f/b、NCR、PPI、MI、PPI/MI、PP%、FF%、BF%和OP%存在显著的相关关系;土地利用方式、土壤盐分对线虫群落的生态指数影响显著,是影响该地区土壤线虫群落结构的主要因素。通过开展土壤线虫对海水入侵土壤盐渍化响应的研究,为促进沿海受海水污染区土壤生态系统的健康发展提供科学依据。     

Impact of tillage and crop rotation on light fraction and intra-aggregate soil organic matter in two Oxisols

It is well known that no-tillage (NT) practices can promote greater stocks of soil organic matter (SOM) in the soil surface layer compared to conventional tillage (CT) by enhancing the physical protection of aggregate-associated C in temperate soils. However, this link between tillage, aggregation and SOM is less well established for tropical soils, such as Oxisols. The objective of this study was to investigate the underlying mechanisms of SOM stabilization in Oxisols as affected by different crop rotations and tillage regimes at two sites in southern Brazil. Soils were sampled from two agricultural experiment sites (Passo Fundo and Londrina) in southern Brazil, with treatments comparing different crop rotations under NT and CT management, and a reference soil under native vegetation (NV). Free light fraction (LF) and intra-aggregate particulate organic matter (iPOM) were isolated from slaking-resistant aggregates. Of the total C associated with aggregates, 79–90% was found in the mineral fraction, but there were no differences between NT and CT. In contrast, tillage drastically decreased LF-C concentrations in the 0–5 cm depth layer at both sites. In the same depth layer of NT systems at Londrina, the concentrations of iPOM-C were greater when a legume cover crop was included in the rotation. At Londrina, the order of total iPOM-C levels was generally NV > NT > CT in the 0–5 cm depth interval, but the difference between NT and CT was much less than in Passo Fundo. At Passo Fundo, the greatest concentrations and differences in concentrations across tillage treatments were found in the fine (53–250 μm) iPOM fractions occluded within microaggregates. In conclusion, even though no aggregate hierarchy exists in these Oxisols, our results corroborate the concept of a stabilization of POM-C within microaggregates in no-tillage systems, especially when green manures are included in the rotation.     

基于电磁感应仪数据的南疆棉田土壤电导率反演模型研究

土壤盐渍化是南疆棉田优质高产的主要障碍因素,定额灌溉可有效改良土壤盐渍化,EM38-MK2可快速、动态获取土壤盐渍化数据,适时监测土壤盐渍化,为棉田定额灌溉提供数字依据。针对电磁感应仪(EM38-MK2)的发射圈和接收圈设计了不同采样方案,在同一条田内采集了6个不同时期的土壤表观电导率数据及相应的剖面土样,分析了不同土壤采集方案及土壤含水量对表观电导率模型精度的影响,对比了以单一时期数据建模的局部模型和6个时期整体数据建模的全局模型的反演精度。结果表明,由单点采集电磁感应仪发射线圈位置土样所构建的模型精度更高,稳定性更好,能有效减少由采样带来的误差。当土壤含水量低于10%时,表观电导率与实测电导率之间的相关性较低,决定系数为0.58,反演模型只具备粗略估计实测电导率的能力;当土壤含水量高于10%时,表观电导率与实测电导率具有很好的相关性,决定系数达到0.80以上,反演模型具有较好的预测能力。EMH+EMV多测定模式下表观电导率与实测电导率之间的模型精度高于EMH或EMV单一测定模式,确立EC_h0.375+(EC_h0.75+EC_v0....