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我国现阶段设施蔬菜产业主要体现为塑料大棚、日光温室、中小拱棚及少量玻璃温室的时令及反季节蔬菜生产。栽培面积已发展到210万公顷,成为世界上设施蔬菜栽培面积最大的围家,设施蔬菜产量占世界设施蔬菜总产量的80%以上。但设施蔬菜的生产大多在冬春反季节进行,低温弱光抑制了蔬菜根系对土壤养分的吸收;同时,各地设施农业普遍向规模化和单一化栽培发展,追求高产和日益严重的连作障碍现象又促使许多农民试图通过多施肥料缓解生长障碍。不合理的肥料投入、缺乏雨水淋溶与落后的生产方式导致设施土壤质量的恶化,与此相关的设施土壤养分累积和次生盐渍化已成为我国设施蔬菜生产中普遍出现的问题,同时也是围内外设施栽培中要解决的技术难题。
本论文针对太湖流域典型的设施蔬菜生产方式和普遍出现的温室土壤次生盐渍化问题展开研究,在土壤调查、分析评估、盆栽实验、测土施肥等研究的基础上,探寻次生盐渍化温室土壤的肥力调控与治理措施,为温室土壤的健康、持续利用提供理论和方法依据。
本文首先研究了江苏宜兴塑料大棚(标准钢架棚6 m×36 m)土壤0-50 cm土层中的主要养分的垂直分布状况和耕层土壤水溶性盐分分布状况,并与露天耕地土壤(对照)的相应土层进行比较。结果表明,连续耕作三年的温室土壤,已发生盐分表聚现象,全盐量和电导率显著增加,并伴随酸化趋势,随着土层的加深,逐步缓解,但都高于相应土层的露地土壤。在引起次生盐渍化的盐离子中,绝大多数为养分离子,且各离子的成盐贡献相差很大,具中,阴离子以NO3-、SO42-为主,约占可溶性盐分离子总量的69%;阳离子以Ca2+为主,约占可溶性盐分离子总量的18%,磷酸根、氯离子、碳酸根离子以及钾离子、钠离子和微量元素离子的贡献很小,其总和不足13%。养分方面,氮、硫和磷累积最严重,微量元素的变化不一,有的升高,有的降低;但土壤中的大量营养元素存在着严重的失衡现象。由此可以看出,盲目过量施用肥料,特别是超量使用化肥是引起温室土壤次生盐渍化的直接原因。
因此,对于该类次生盐渍化温室土壤的治理应本着边生产边调整的方针,通过测土施肥,在充分利用土壤中累积的养分的基础上,逐步平衡土壤中的养分;并选择性地使用肥料品种,避免肥料陪伴离子的带入,缓解并最终消除温室土壤的次生盐渍化。
基于此研究结果,本文在已产生次生盐渍化的土壤上,连续开展了两季田间试验,试验设测土施肥、传统施肥和对照三个处理,品种选择该地区种植最为广泛的两种作物(黄瓜与番茄)研究不同处理对次生盐渍化温室土壤的养分、盐分和作物经济产量的影响。结果表明,传统施肥处理的作物经济产量显著低于测土施肥处理,进一步加剧了温室土壤的次生盐渍化和养分的不平衡状况,有效硫和有效磷以及Ca2+、Mg2+和SO42-的含量都显著地高于测土施肥处理。测土施肥处理没有增加土壤全盐量和电导率,有效阻止了土壤次生盐渍化的发展;虽然土壤有效氮和钾的含量有所增加,但养分趋于平衡;同时,原本累积严重的土壤有效硫和磷平稳下降,作物经济产量明显高于对照和传统施肥处理。
上述结果表明,测土施肥处理是调控与持续利用次生盐渍化温室土壤的一种有效措施,但同时也应注意到,在一个处理中同时施用氮和钾,不能明确区分氮和钾在处理中的作用,不利于试验结果的解释和更佳施肥方案的探索。因此,有必要研究不同的含氮和含钾处理对次生盐渍化温室土壤有效养分、盐分状况以及作物生长情况的影响,以便更好地解释大田试验结果,为土壤的调控与持续利用和找出更佳的施肥方案提供依据。
为此,以露地土壤作对照,采用盆栽试验研究了次生盐渍化温室土壤在其它养分状况处于适宜范围内,不同含氮处理对土壤有效养分、盐分以及作物生长情况的影响。结果表明,一季试验后,在不同含氮处理中,除含氮量最低的处理(200mg/kg)的土壤有效钾含量显著低于其它处理外,其余处理间土壤中有效钾含量无显著差异;不同氮水平处理间温室土壤有效氮和磷的含量无显著差异;Ca2+、和SO42-含量也无显著差异;各处理间土壤EC值的差异没有达到显著水平;作物产量无显著差异,说明温室土壤中有效氮含量已很高,单施氮肥不能进一步提高作物产量。另外,与露地土壤相比,不同氮素水平处理的温室土壤有效氮、磷、钾及各主要盐分离子的含量与EC值均显著地高于露地土壤;露地土壤的作物产量极显著地高于温室土壤,说明温室土壤的次生盐渍化己限制了作物产量和养分利用率的提高。
盆栽试验同时研究了次生盐渍化温室土壤在其它养分状况处于适宜范围内,不同钾水平对土壤有效养分、盐分以及作物生长情况的影响。结果表明,一季试验后,高钾处理(含量为350 mg/kg)的作物产量显著高于低钾(含量为300 mg/kg)处理,其土壤中有效钾及水溶性钾的含量均显著低于低钾处理;虽然不同处理间土壤中有效氮、磷、以及各主要盐分离子的含量无显著差异,但高钾处理土壤的EC值有下降的趋势,这表明合理施用钾肥是次生盐渍化温室土壤调控并使之持续利用的一条有效途径。同时,本试验的低钾处理中有效钾的含量要高于露地土壤中推荐的土壤含钾量(240 mg/kg),但高钾处理的作物产量仍然高于低钾处理。这表明为满足次生盐渍化温室土壤上作物高产的需要,次生盐渍化温室土壤上的含钾量要高于非次生盐渍化土壤;该试验同时也表明大田试验中施用氮肥没有效果,而钾的使用量稍显不足,应该继续施用钾,施用量的多少需要进一步研究。