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冀中南种植黄瓜设施土壤盐分、酸碱性和养分状况分析

摘要:

目的  明确冀中南种植黄瓜设施土壤盐分、酸碱性和养分状况,为提高土壤质量及农业绿色发展提供依据。

方法  于2015年在冀中南地区6个黄瓜设施栽培主产区以20 cm土层厚度、分5层采集1 m土层的设施内及其相邻或附近露地粮田土壤样品(分别称为设施土壤和粮田土壤),测定盐分、酸碱性及养分含量,分析该区域设施土壤理化性质及养分变化状况。

结果  (1)与粮田土壤相比,冀中南设施表层(0 ~ 20 cm)土壤盐分、有机质、硝态氮、速效磷、速效钾均显著增加,其平均含量分别为粮田土壤的1.78倍、1.43倍、2.56倍、7.59倍、2.56倍;土壤pH显著降低,平均降幅为0.54个单位。(2)不同采样点间设施土壤(0 ~ 20 cm)盐分、酸碱性、养分状况存在较大的差异,土壤电导率变化范围为271.6 ~ 631.6 µS cm−1 ,土壤pH变化范围为7.20 ~ 7.93,土壤有机质、硝态氮、速效磷、速效钾变化范围分别为16.2 ~ 36.4 g kg−1 、52.9 ~ 205.9 mg kg−1、107.5 ~ 315.6 mg kg−1、188.9 ~ 757.9 mg kg−1。(3)设施土壤0 ~ 100 cm土层硝态氮和速效磷含量均高于同层粮田土壤,每层增幅分别为77.9%、69.2%、38.6%、25.1%、73.6%和161.3%、261.85%、224.7%、135.3%、120.4%,除40 ~ 60 cm与60 ~ 80 cm土层土壤硝态氮差异不显著外,其余均显著高于粮田土壤。

结论  与粮田土壤相比,冀中南种植黄瓜的设施土壤盐分积累严重、pH显著下降,养分含量显著提高、但不同养分间比例不平衡;需提高土壤有机质含量、总量控制养分投入量和不同养分间比例,以防治土壤次生盐渍化和pH下降趋势,进而提高土壤质量,为蔬菜高产稳产和设施农业绿色发展提供技术支撑。

关键词: 设施黄瓜  /  土壤质量  /  盐分  /  酸碱性  /  养分  

Abstract:

Objective  Clarifying the soil salinity, acidity, alkalinity and nutrients of the greenhouse cucumber will provide an effective basis for improving soil quality and green development of the greenhouse cucumber in central and southern Hebei Province.

Method  six main production areas of facility in central and Southern Hebe were selected as the research object in 2015, the soil samples with 1 m soil layer in cucumber-planted greenhouse and its adjacent or nearby open grain-planted field were collected in 5 layers with a thickness of 20 cm. These soil samples were used to determine the salinity, acid-base and nutrient status and analyze the physical and chemical properties and nutrient changes in this area.

Result  The results showed that: (1) Compared with the grain-planted soil, the surface soil (0-20 cm) salt, organic matter, nitrate nitrogen, available phosphorus and available potassium in cucumber-planted greenhouse in central and southern Hebei were significantly increased, and the average contents were 1.78, 1.43, 2.56, 7.59 and 2.56 times of the grain-planted soil, respectively. Soil pH decreased significantly by 0.54 units. (2) There were great differences in soil salinity, acidity, alkalinity and nutrients in cucumber-planted greenhouse in different sampling sites. The soil electrical conductivity ranged from 271.57 to 631.6 μS cm−1, and the soil pH ranged from 7.20 to 7.93. Soil organic matter, nitrate nitrogen, available phosphorus and available potassium ranged from 16.2 to 36.4 g kg−1, 52.9 to 205.9 mg kg−1, 107.5 to 315.6 mg kg−1 and 188.9 to 757.9 mg kg−1, respectively. (3) The contents of nitrate nitrogen and available phosphorus in different 0-100 cm soil layers in cucumber-planted greenhouse were higher than those in grain-planted soil. In 0-20 cm, 20-40 cm, 40-60 cm, 60-80 cm, 80-100 cm soil layers, the increase rates of nitrate nitrogen and available phosphorus were 77.9%, 69.2%, 38.6%, 25.1%, 73.6% and 161.3%, 261.85%, 224.7%, 135.3%, 120.4% respectively. Except that the nitrate nitrogen in 40-60 cm and 60-80 cm soil layers was not significant, the others were significantly higher than that in grain field soil.

Conclusion  Comparison between the cucumber-planted greenhouse and grain-planted soil in central and Southern Hebei Province,the soil salt content increased seriously and pH decreased significantly, and the soil nutrient content was significantly improved, but the proportion of different nutrients was not balanced. In order to provide technical support for high and stable yield and green development of vegetables, it is necessary to increase soil organic matter, to control nutrient input and the proportion of different nutrients, to prevent soil secondary salinization and to alleviate the downward trend of pH, and to improve soil quality.

图  1   种植黄瓜设施土壤EC状况及其样本分布特征

该图数据来源于全部调研表层(0 ~ 20 cm)土壤,即177个设施土壤样品,55个粮田土壤样品。图(a)盒子内的实线和虚线、盒子下边和上边缘线、盒子外的棒分别代表数据的中位数和平均数、25%和75%分位数、5%和 95%分位数;实心黑点代表小于5%和大于95%分位数的数据;小写字母表示处理间差异在P < 0.05 水平显著。下同。

Figure  1.   The condition and distribution characteristic of soil electrical conductivity in cucumber-planted greenhouse

图  2   种植黄瓜设施土壤pH及其样本分布特征

Figure  2.   The value and distribution characteristic of soil pH in cucumber-planted greenhouse

图  3   种植黄瓜设施土壤有机质含量水平及其样本分布特征

Figure  3.   The content and distribution characteristic of soil organic matter in cucumber-planted greenhouse

图  4   种植黄瓜设施土壤硝态氮含量水平及其样本分布特征

Figure  4.   The content and distribution characteristic of soil nitrate nitrogen in cucumber-planted greenhouse

图  5   种植黄瓜设施土壤速效磷含量水平及其样本分布特征

Figure  5.   The content and distribution characteristic of soil available P in cucumber-planted greenhouse

图  6   种植黄瓜设施土壤速效磷含量水平及其样本分布特征

Figure  6.   The content and distribution characteristic of soil available potassium in cucumber-planted greenhouse

图  7   种植黄瓜设施土壤种植粮食土壤0 ~ 100 cm不同土层硝态氮、速效磷含量

该图数据来源于全部调研土壤样品。柱上不同小写字母表示设施土壤与粮田土壤同一土层间差异在P < 0.05水平显著;不同大写字母表示设施土壤不同土层间差异在P < 0.05水平显著。

Figure  7.   Contents of nitrate nitrogen and available phosphorus in different soil layers of 0-100 cm in cucumber-planted greenhouse and grain-planted field

表  1   菜田土壤盐分分级标准

Table  1   Classification standard of soil salinization in vegetable field

电导率(μS cm−1)
Eelectrical conductivity< 250250 ~ 600600 ~ 800800 ~ 1000≥ 1000 等级 极低盐度 低盐度 中盐度 高盐度 超高盐度 对作物影响 一般作物生长正常 对敏感作物有障碍 多数作物生长受阻 仅耐盐作物能生长 仅极耐盐作物能生长   注:蔬菜正常生长EC临界值为600 μS cm−1

表  2   菜田土壤酸碱性分级标准

Table  2   Classification standard of soil pH in vegetable field

pH< 5.55.5 ~ 6.56.5 ~ 7.57.5 ~ 8.0≥ 8.0 等级强酸性弱酸性中性弱碱性碱性

表  3   菜田土壤养分含量分级标准

Table  3   Classification standard of soil nutrient contents in vegetable field

项目
Item临界值
Critical value极低
Very low低
Low中
Middle较高
Relatively high高
High 有机质 (g kg−1) 20 < 10 10 ~ 20 20 ~ 30 30 ~ 40 ≥ 40 硝态氮 (mg kg−1) 50 < 25 25 ~ 50 50 ~ 100 100 ~ 150 ≥ 150 速效磷 (mg kg−1) 50 < 25 25 ~ 50 50 ~ 100 100 ~ 150 ≥ 150 速效钾 (mg kg−1) 150 < 100 100 ~ 150 150 ~ 200 200 ~ 300 ≥ 300

表  4   不同区域种植黄瓜设施土壤(0 ~ 20 cm)EC、pH和养分含量的均值

Table  4   Regional differences of soil salinity, pH and nutrients in cucumber-planted greenhouse

项目
Item栽培方式
Cultivation method藁城
Gao cheng永清
Yong qing高邑
Gao yi青县
Qing xian馆陶
Guan tao武邑
Wuyi 电导率 (µs cm−1) 设施土壤 271.6 d 631.6 a 443.8 bc 586.7 a 412.9 c 558.2 ab 粮田土壤 248.2 a 247.3 a 375.6 a 249.1 a 301.5 a 66.9 a pH 设施土壤 7.91 a 7.56 c 7.20 d 7.93 a 7.55 c 7.76 b 粮田土壤 7.86 b 8.07 ab 7.86 b 8.27 a 8.35 a 8.26 a 有机质 (g kg−1) 设施土壤 16.2 d 25.7 bc 27.6 b 17.9 d 21.1 cd 36.4 a 粮田土壤 21.7 a 17.3 ab 16.7 ab 13.5 b 17.4 ab 17.8 ab 硝态氮 (mg kg−1) 设施土壤 52.9 c 205.9 a 110.0 b 109.6 b 105.8 b 110.0 b 粮田土壤 37.3 a 53.2 a 48.0 a 45.1 a 48.7 a 41.6 a 速效磷 (mg kg−1) 设施土壤 107.5 d 315.6 a 218.0 b 130.6 cd 139.1 cd 159.5 c 粮田土壤 39.8 a 27.5 ab 25.5 ab 16.1 b 32.8 ab 21.9 ab 速效钾 (mg kg−1) 设施土壤 188.9 c 708.8 a 380.3 b 427.0 b 377.5 b 757.9 a 粮田土壤 217.2 ab 250.0 a 153.3 ab 167.5 ab 139.1 b 215.8 ab   注:该表数据来源全部调研表层(0 ~ 20 cm)土壤样品,藁城、永清、高邑、青县、馆陶和武邑设施土壤样品数分别为33、37、33、29、24和21个,而粮田土壤样品数分别为13、10、9、8、9和6个。不同字母表示同一栽培方式下不同区域土层间差异在P < 0.05水平显著。 [1] 吕晓男, 孟赐福, 麻万诸, 等. 土壤质量及其演变[J]. 浙江农业学报, 200, 4(2): 55 − 59. [2] 农业部办公厅关于印发《全国设施蔬菜重点区域发展规划(2015—2020年)》的通知[J]. 中华人民共和国农业部公报, 201, 5(3): 33-46. [3] 范庆锋, 张玉龙, 陈 重. 保护地蔬菜栽培对土壤盐分积累及pH值的影响[J]. 水土保持学报, 2009, 23(1): 103 − 106. doi: 10.3321/j.issn:1009-2242.2009.01.022 [4] 武雪萍, 李银坤. 温室蔬菜水肥增效机制与管理研究[J]. 中国农业科学, 2019, 52(20): 3605 − 3610. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.20.011 [5] 余海英, 李廷轩, 周健民. 设施土壤盐分的累积、迁移及离子组成变化特征[J]. 植物营养与肥料学报, 2007, (4): 642 − 650. doi: 10.3321/j.issn:1008-505X.2007.04.017 [6] 段宏凯, 高利娟, 刘东生, 等. 长期连作下不同栽培措施对设施蔬菜土壤理化性状的影响[J]. 江苏农业科学, 2018, 46(13): 276 − 280. [7] 高 伟, 朱静华, 高宝岩, 等. 天津市设施蔬菜不同种植年限土壤及地下水养分特征[J]. 华北农学报, 2010, 25(2): 206 − 211. doi: 10.7668/hbnxb.2010.02.041 [8] 黄绍文, 王玉军, 金继运, 等. 我国主要菜区土壤盐分、酸碱性和肥力状况[J]. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(4): 906 − 918. doi: 10.11674/zwyf.2011.1104 [9] 王倩姿, 王书聪, 张书贵, 等. 潮土区菜田土壤肥力现状评价[J]. 农业资源与环境学报, 2020, 37(5): 645 − 653. [10] 高峻岭, 宋朝玉, 王玉军, 等. 施肥对青岛市设施蔬菜产量、净产值及土壤环境的影响[J]. 中国生态农业学报, 2011, 19(6): 1261 − 1267. [11] 姜佰文, 孙 玲, 王春宏, 等. 蔬菜连作对保护地土壤养分变化的影响[J]. 东北农业大学学报, 2014, 45(3): 85 − 90. doi: 10.3969/j.issn.1005-9369.2014.03.015 [12] 黄绍文, 高 伟, 唐继伟, 等. 我国主要菜区耕层土壤盐分总量及离子组成[J]. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(4): 965 − 977. doi: 10.11674/zwyf.15010 [13] 朱国鹏, 王玉彦, 刘士哲, 等. 蔬菜设施栽培土壤的盐分累积及其调控[J]. 热带农业科学, 2002, (3): 57 − 61 + 69. doi: 10.3969/j.issn.1009-2196.2002.03.011 [14] 张彦才, 李巧云, 翟彩霞, 等. 河北省大棚蔬菜施肥状况分析与评价[J]. 河北农业科学, 2005, (3): 61 − 67. doi: 10.3969/j.issn.1088-1631.2005.03.015 [15] 刘兆辉, 江丽华, 张文君, 等. 山东省设施蔬菜施肥量演变及土壤养分变化规律[J]. 土壤学报, 2008, (2): 296 − 303. doi: 10.3321/j.issn:0564-3929.2008.02.015 [16] 曹文超, 张运龙, 严正娟, 等. 种植年限对设施菜田土壤pH及养分积累的影响[J]. 中国蔬菜, 2012, (18): 134 − 141. [17]

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