寧波市葉菜類(lèi)蔬菜地土壤養(yǎng)分累積狀況

汪 峰，姚紅燕，諶江華，戴瑤璐(寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院， 浙江 寧波 315040)

土壤是糧食生產(chǎn)和安全的根基和載體，是最重要的生產(chǎn)要素和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心基礎(chǔ)[1]。我國(guó)在“十三五”規(guī)劃建議中提出實(shí)施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略，提高糧食產(chǎn)能。保障耕地?cái)?shù)量和提升耕地質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)該戰(zhàn)略的關(guān)鍵和核心，而基礎(chǔ)地力是反映耕地生產(chǎn)能力的重要指標(biāo)，提升基礎(chǔ)地力是實(shí)現(xiàn)“藏糧于地”戰(zhàn)略的基礎(chǔ)和保證[2]。目前，我國(guó)耕地存在整體質(zhì)量偏低，耕地土壤退化趨勢(shì)嚴(yán)重的問(wèn)題[3]，開(kāi)展土壤耕地質(zhì)量調(diào)查，摸清土壤本底情況是實(shí)現(xiàn)耕地質(zhì)量提升的基礎(chǔ)。

除全國(guó)性的土壤普查外，不同空間尺度下的土壤質(zhì)量調(diào)查也相繼開(kāi)展，如浙江省耕地肥力調(diào)查[4]、浙江省蔬菜地土壤肥力狀況調(diào)查[5]、市級(jí)區(qū)域內(nèi)蔬菜地肥力調(diào)查[6-9]，縣級(jí)區(qū)域內(nèi)蔬菜地肥力調(diào)查[10]。但以上調(diào)查距今時(shí)間較長(zhǎng)，不適應(yīng)耕地質(zhì)量的變化；另外，針對(duì)某類(lèi)作物下的土壤樣本量較少。蔬菜種植是一種高度集約化的農(nóng)業(yè)土地利用方式，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料(農(nóng)藥、肥料、農(nóng)膜)的投入是一般糧食作物的數(shù)倍甚至數(shù)十倍[8,11-12]。隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，浙江省蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物種植面積逐年擴(kuò)大，其中寧波市的蔬菜種植面積約13萬(wàn)hm2，其中葉菜類(lèi)面積約為4萬(wàn)hm2，占蔬菜總面積的30%左右。然而近年來(lái)化肥的不合理施用導(dǎo)致肥料資源浪費(fèi)、土壤質(zhì)量退化，生態(tài)環(huán)境遭到破壞[13-16]。因此，我們對(duì)寧波市主要葉菜類(lèi)蔬菜地(青菜和甘藍(lán))的土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行調(diào)查研究，以期為建立科學(xué)的平衡施肥制度和合理的耕作管理體系提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

寧波位于我國(guó)海岸線中段(120°52′～122°26′E，28°43′～30°27′N(xiāo))，地處東海之濱、長(zhǎng)江三角洲的東南角、浙江寧紹平原的東端。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，因?yàn)l臨東海又帶有海洋性季風(fēng)氣候特征。氣候溫暖多雨，年平均氣溫16.4 ℃，平均氣溫以7月最高，為28.0 ℃，1月最低，為4.7 ℃。年降水量為1 480 mm，蒸發(fā)量1 393 mm，降雨量季節(jié)波動(dòng)性大，雨季特征明顯，約60%的降雨量分布于5—9月，每年夏秋間多熱帶風(fēng)暴或臺(tái)風(fēng)。土壤母質(zhì)以殘坡積母質(zhì)、洪沖積母質(zhì)、海相沉積、湖沼沉積母質(zhì)為主[17]。境內(nèi)土壤類(lèi)型主要有紅壤、水稻土、潮土、濱海鹽土，以及少量的粗骨土、紫色土等。

1.2 土壤樣品采集及測(cè)定

土壤樣品采集。2016年6—12月，根據(jù)寧波市主要葉菜類(lèi)蔬菜面積大小、土壤及地貌類(lèi)型選擇了30塊代表性蔬菜地(圖1)，采用多點(diǎn)混合采樣，采樣深度為0～20 cm和20～40 cm的耕地土壤樣品，共60個(gè)(鎮(zhèn)海6個(gè)，江北8個(gè)，鄞州12個(gè)，慈溪8個(gè)，奉化4個(gè)，寧海12個(gè)，象山6個(gè)，余姚4個(gè))，樣品基本覆蓋了全市各地的主要葉菜類(lèi)蔬菜地。其中，青菜地土壤樣品于6月在大棚中采集(30個(gè))，甘藍(lán)地土壤樣品在露天于12月采集(30個(gè))。采集的鮮土在混勻后采用四分法留取1 kg左右，裝入標(biāo)記的聚乙烯塑料袋帶回實(shí)驗(yàn)室。去除石塊和根系，部分土樣放入4 ℃冰箱，用于硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的測(cè)定；另一部分土樣經(jīng)風(fēng)干后研磨，用于測(cè)定土壤pH值、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀等指標(biāo)。

圖1 土壤樣品采集點(diǎn)的分布

土壤性質(zhì)的測(cè)定。土壤pH值采用玻璃電極測(cè)定，水土比2.5∶1。土壤電導(dǎo)率采用電導(dǎo)法，水土比5∶1。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定，全氮測(cè)定采用半微量開(kāi)氏法，土壤堿解氮采用擴(kuò)散法測(cè)定。有效磷測(cè)定采用Olsen-P法，鉬銻抗比色測(cè)定。速效鉀用醋酸銨浸提，火焰光度法測(cè)定。所有土壤養(yǎng)分的分析方法參照土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用單因素方差分析法(one-way ANOVA)中的Duncan法進(jìn)行不同處理樣本間的差異顯著性分析(P<0.05)，采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤速效養(yǎng)分

圖2結(jié)果表明，相同土層露天甘藍(lán)地土壤的有效磷含量高于大棚青菜地土壤，種植青菜和甘藍(lán)的土壤表層(0～20 cm)土壤有效磷含量分別是亞表層(20～40 cm)的5.2和2.3倍。對(duì)于表層土壤，種植青菜的土壤有效磷含量為8.9～147.1 mg·kg-1，而種甘藍(lán)地土壤有效磷含量為27.7～205.5 mg·kg-1。在土壤表層和亞表層，甘藍(lán)地土壤有效磷平均含量比青菜地分別高24%和178%。調(diào)查區(qū)域土壤速效鉀含量較為豐富，青菜和甘藍(lán)地表層土壤速效鉀含量平均分別為332和284 mg·kg-1，均高于該種植條件下的亞表層土壤，但無(wú)顯著性差異。土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮也呈現(xiàn)表層高于亞表層，青菜地表層土壤銨態(tài)氮平均含量(32.5 mg·kg-1)顯著高于甘藍(lán)地(13.9 mg·kg-1)，而硝態(tài)氮含量則無(wú)顯著差異。

與近期文獻(xiàn)報(bào)道的全國(guó)其他地區(qū)相比，寧波市葉菜類(lèi)蔬菜地表層土壤有效磷含量略高于浙江省蔬菜地平均水平(66.9 mg·kg-1)[5]，遠(yuǎn)低于杭州市(261.5 mg·kg-1)[9]和溫州市(262.5 mg·kg-1)[6]，和南京郊區(qū)蔬菜地(11～227 mg·kg-1)[8]大致相當(dāng)；而調(diào)查區(qū)土壤速效鉀含量高于浙江全省平均水平(152.3 mg·kg-1)，與杭州(267.5 mg·kg-1)和溫州(264.9 mg·kg-1)相當(dāng)，為速效鉀含量豐富區(qū)域。近年來(lái)，隨著蔬菜種植業(yè)和設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，蔬菜地土壤硝態(tài)氮的積累問(wèn)題比較突出。相對(duì)露天蔬菜地而言，大棚蔬菜地問(wèn)題更為嚴(yán)重，其主要原因?yàn)橛捎诖笈飶?fù)種指數(shù)高、大量有機(jī)肥施用，以及管理措施影響，更加有利于土壤速效養(yǎng)分的富集。葉菜類(lèi)蔬菜中硝酸鹽超標(biāo)是一個(gè)普遍性的問(wèn)題，種植區(qū)內(nèi)土壤硝酸鹽過(guò)高會(huì)嚴(yán)重影響葉菜食用的安全性。從本調(diào)查結(jié)果上看，寧波市葉菜種植區(qū)土壤的硝態(tài)氮富集問(wèn)題并不嚴(yán)重(青菜4.7～36.9 mg·kg-1，甘藍(lán)0.2～58.6 mg·kg-1)，所有樣品NO3-N 含量均低于推薦種植蔬菜時(shí)土壤無(wú)機(jī)氮的含量標(biāo)準(zhǔn)(60～90 mg·kg-1)[19]，平均含量也遠(yuǎn)低于北京郊區(qū)(6.7～223.2 mg·kg-1)[20]、山東壽光(112 mg·kg-1)[21]。

圖2 寧波市主要葉菜類(lèi)蔬菜地的土壤速效養(yǎng)分

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)和土壤全氮

寧波市葉菜種植區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量如圖3所示。大棚(青菜)土壤表層有機(jī)質(zhì)和全氮含量顯著高于露天(甘藍(lán))土壤，但亞表層土壤無(wú)顯著差異。大棚土壤表層有機(jī)質(zhì)和全氮含量顯著高于亞表層，但露天土壤表層和亞表層土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量無(wú)顯著差異。對(duì)于表層土壤，大棚青菜土壤有機(jī)質(zhì)含量15.1～71.5 g·kg-1，87%的樣品有機(jī)質(zhì)>30 g·kg-1。土壤全氮含量1.2～4.9 g·kg-1，67%的樣品全氮> 2 g·kg-1。高于南京郊區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)(8.7～40.0 g·kg-1)和全氮(0.79～2.66 g·kg-1)，也高于浙江全省蔬菜種植區(qū)平均水平。

圖3 寧波市主要葉菜類(lèi)蔬菜地的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量

寧波市葉菜種植區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量以中高量為主，這可能與近年來(lái)寧波市大力推廣有機(jī)肥的舉措有關(guān)，尤其是農(nóng)民在大棚中增施有機(jī)肥的積極性有極大地提高。有機(jī)肥的利用有利于調(diào)節(jié)土壤酸堿度，起到改良土壤作用[22]，但過(guò)量的施用也會(huì)導(dǎo)致氮素淋失[23]和抗生素污染[24]，應(yīng)該引起一定的重視。

2.3 土壤pH值和電導(dǎo)率

寧波市葉菜類(lèi)蔬菜地土壤pH值和電導(dǎo)率如圖4所示。大棚青菜地表層土壤pH值4.54～7.66，平均為5.63，除位于慈溪濱海樣點(diǎn)外，其余87%的樣品呈酸性。由于寧波市甘藍(lán)主要種植區(qū)分布于慈溪、象山、寧海等濱海平原地區(qū)，露天甘藍(lán)表層土壤pH值顯著高于青菜地，其pH值4.84～8.30，平均為7.34，73%的樣品呈堿性。值得注意的是，大棚表層土壤pH值顯著低于亞表層土壤，pH值下降達(dá)1.12個(gè)單位，土壤出現(xiàn)嚴(yán)重的酸化特征，這與酸性化學(xué)肥料的不合理施用有關(guān)，因此肥料施用中要做到化肥減量與平衡施肥相結(jié)合[25-26]。

與露天栽培相比，大棚種植條件下的土壤次生鹽漬化危害也需要引起足夠的重視，本研究中大棚青菜土壤在0～40 cm的電導(dǎo)率平均已達(dá)445 μS·cm-1，最高的大棚表層土壤已達(dá)969 μS·cm-1，電導(dǎo)率甚至高于種植甘藍(lán)的濱海鹽漬土壤(圖4)，與種植大棚瓜類(lèi)和茄果類(lèi)作物的土壤相近[11-12]，已達(dá)可以危害作物生長(zhǎng)的水平。除加強(qiáng)肥料利用管理外，通過(guò)改變種植方式，進(jìn)行瓜菜輪作、水旱輪作等措施可以有效減輕土壤次生鹽漬化危害[27]。

圖4 寧波市主要葉菜類(lèi)蔬菜地的土壤pH值和電導(dǎo)率

2.4 描述性統(tǒng)計(jì)分析

標(biāo)準(zhǔn)差可用來(lái)表示一個(gè)樣本群體內(nèi)的變異和離散程度，變異系數(shù)則可用來(lái)表示平均數(shù)或單位不同的多個(gè)樣本間的變異程度。比較不同土壤養(yǎng)分的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，能在一定程度上反應(yīng)土壤樣品所代表的用地類(lèi)型和土壤不同化學(xué)組分的組內(nèi)和組間的變異程度和均一性。寧波市主要葉菜類(lèi)蔬菜地土壤描述性統(tǒng)計(jì)分析如表1所示，變異系數(shù)較大的土壤性質(zhì)指標(biāo)(>80%)包括硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和有效磷?？傮w上，表層土壤理化性質(zhì)(pH值、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)和全氮)變異程度高于亞表層。對(duì)于表層土壤，除pH值和速效鉀外，露天甘藍(lán)地土壤變異程度高于大棚青菜土壤，說(shuō)明大棚土壤與露天土壤相比，受自然條件影響較小，相對(duì)比較均一。

表1 寧波市主要葉菜類(lèi)蔬菜地的土壤理化性質(zhì)

3 小結(jié)

寧波市葉菜類(lèi)蔬菜種植區(qū)土壤速效鉀含量豐富，但有效磷含量中等，硝態(tài)氮含量偏低，土壤硝態(tài)氮富余風(fēng)險(xiǎn)較小。土壤有效磷、速效鉀、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮等速效養(yǎng)分呈現(xiàn)表層(0～20 cm)高于亞表層(20～40 cm)，且大棚表層土壤速效養(yǎng)分高于露地(有效磷除外)。

土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量豐富，87%的樣品有機(jī)質(zhì)>30 g·kg-1，67%的樣品全氮>2 g·kg-1，均高于浙江省蔬菜種植區(qū)平均水平。

大棚土壤pH值平均為5.63，87%樣品偏酸性，0～40 cm土壤電導(dǎo)率平均達(dá)445 μS·cm-1，大棚土壤表現(xiàn)出一定的酸化和次生鹽漬化危害。

不同區(qū)域土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和有效磷變異系數(shù)較大，表層土壤pH值、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)和全氮等性質(zhì)變異程度高于亞表層。

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