华北农学报#2010,25(2):206-211
收稿日期:2009-10-26
基金项目：天津市科技支撑计划重点项目(07ZCGYNC00800)；中国-国际植物营养研究所(IPNI)合作项目；天津市农业科学院院长基金
项目(08023)
作者简介：高 伟(1978-)，女，黑龙江佳木斯人，助理研究员，博士，主要从事土壤养分管理研究。 高 伟，朱静华，高宝岩，李明悦，赵 秋，郑鹤龄
(天津市农业资源与环境研究所，天津 300192)
摘要：为了保护设施蔬菜土壤朝着健康的方向发展，针对不同种植年限的设施蔬菜土壤养分状况展开调查。结果表明，碱解氮、速效磷和速效钾在设施土壤中出现了大量的累积，并且随着种植年限的增加，累积强度增大，超过10年的土壤碱解氮和速效磷含量显著增加。天津市设施土壤碱解氮和速效磷累积强度与其他地区相差不多，速效钾累积强度高于其他地区；在设施蔬菜土壤中，硝酸盐在表层及深层土壤都出现了累积现象，地下水中硝酸盐的含量也较高，种植年限超过10年的设施蔬菜地下水硝酸盐含量已经达到14911m g /L ，而种植大田作物地下水硝酸盐含量仅为1113m g /L；在种植不足10年设施土壤的p H 未发生明显变化，超过10年则p H 显著降低；种植年限超过10年的设施蔬菜表层土壤全盐含量显著增加；种植年限超过5年的设施土壤，有机质含量呈显著增加。从以上结果可以看出，种植设施蔬菜超过10年，土壤养分累积强烈，地下水污染也较为严重，应重点加以治理。 关键词：设施蔬菜；棚龄；土壤；地下水；速效养分中图分类号:S626.406.
+
1 文献标识码:A 文章编号:1000-7091(2010)02-0206-06
Characteristic of Soil and G round water Nutrient i n D ifferent Age Greenhouse
Vegetable Culti vation i n T i anji n
GAO W e,i Z HU Jing -hua ,GAO B ao -yan ,LIM i n g -yue ,Z HAO Q iu ,Z HENG He -ling
(T ian jin I nstitute ofAgriculture Resources and Env ironm en,t T ianji n 300192,China)
Abstract :Recent years ,w ith the rapidly gro w th of greenhouse coverage area in T ianji n ,soil nutri e nt stat u s i n di-f ferent o l d greenhouses w ere i n vesti g ated for the hea lthy deve l o p m ent of greenhouses .The results showed that available
nitrogen ,ava ilab l e phosphor us and available po tassi u m were heavy cumu lated in so ilo f greenhouse vegetable .W ith the planting age increasi n g ,the c um ulative i n te nsity w as the h i g her .The contents o f so il available n itr ogen and available phosphorus w ere si g n ificantly increased i n the soilw hich p lanti n g years of greenhouses w ere more t h an 10years .A -va il a b le nitrogen and available phosphorus accumu l a ti o n w ere the sa m e as o ther d istricts ,but ava ilab le potassi u m ac -cumu l a ti o n w asm ore intensity t h an other districts .N itrate w as also cu 磁悬浮鼠标
m ulated i n surface layer and deep layer of the soil of greenhouse vegetable .At sa m e ti m e ,the content o f nitrate i n the groundw ater was h i g her .For exa mple ,if the greenhouse vegetable lasted m ore then 10years ,t h e content of n itrate i n the groundw aterw as up to 149.1mg /L;ho w -ever itw as only 1.13mg /L w here filed cr ops w ere p lanted .The p H didn c t change a lot i n the so ilw here greenhouse vegetablesw ere planted l e ss than 10years ,but ifmore than 10years it decreased re m arkab l y .A fter 10years o f green -house vegetab le planting ,the sa lt contents of so ilw ere i n creased obv i o usly .The content o f soil organic m atter was also i n creased re m arkab le after 5years p lanti n g o f greenhouse vegetab les .These results i n d icate t h at so il nutrientsw ere c u -m ulated i n tensively after 10year p lanti n g o f greenhouse vegetables .Si m ultaneity ,ground w ater po ll u tion w as serious i n t h ese area ,so effective m easures should be taken to dea lw ith i.t
K ey words :Greenhouse ;Age o f greenhouse ;So i;l G r oundwater ;Available nutri e nt 近年来，我国设施蔬菜栽培发展迅速,1981年
全国设施蔬菜栽培面积不足7200hm 2
,1998年就
2期
高 伟等：天津市设施蔬菜不同种植年限土壤及地下水养分特征
207
已突破144万hm 2
,2002-2003年发展到250万
h m 2，为1981年的347倍[1]。据专家测算，我国的设施栽培面积尚不到适宜推广面积的1/3，在未来10年内还将有一个大的发展[2]
。天津市是蔬菜的主要产区，设施农业建设已成为本市农业最大的经济增长点,2008年，全市建成高标准蔬菜大棚6700h m 2
，预计到2011年将到达6.67万hm
2[3]
。
设施蔬菜栽培具有特殊的水、肥、气、热环境，形
成了独具特的土壤养分特点。设施栽培作为一种终年可以种植作物的栽培形式，能够形成蔬菜的反季生产，冬季、早春蔬菜价格高，效益好[4-6]
。在利益的驱动下，菜农盲目追求高产，尤其是在12月到次年3月，由于温度低，光照不足，作物吸收养分的
能力低，为使作物速生、高产，菜农施用大量的肥料
以弥补作物吸收能力不足。本研究针对设施蔬菜栽培中的施肥问题及土壤养分状况展开调查和研究，为设施蔬菜合理施肥和设施蔬菜土壤的健康发展提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 样品采集地点
在天津市设施蔬菜主产区西青、武清、汉沽、津南和宁河县展开调查，选择不同种植年限的蔬菜大棚进行土壤及地下水样品的采集；同时采集附近种植大田作物(玉米、小麦、棉花)田块的土壤及地下水样品作为对照；同时调查施肥状况及轮作制度等(表1)。
表1 设施土壤调查地点
T ab .1 Investi gati on sites of greenhou se so il
大棚分类
G reenhouse classificati on
地点Site
茬口
C rops for rotation 轮作制度R o tati on syste m 棚龄/a
Ag e o f greenhouse
对照CK
武清区大孟庄后幼村玉米收获后玉米-小麦-西青区辛口镇第六埠小麦播种后玉米-小麦-西青区辛口镇水高庄玉米收获后玉米-小麦-宁河县种苗中心棉花
棉花-宁河县板桥镇赵学村空地(前茬芥菜)芥菜-菜花-宁河县板桥镇赵学村棉花棉花-汉沽区大田镇小王村玉米收获后玉米-津南葛沽镇南新房村
玉米收获后玉米
-1~3年宁河县芦台镇薄前村西红柿辣椒-西红柿11-3a 武清区河北屯镇张新庄芹菜芹菜-西红柿2西青区辛口镇水高庄西红柿/辣椒辣椒-西红柿25~10年武清区大孟庄后幼村西红柿西红柿-黄瓜65-10a
宁河县种苗中心西红柿
西红柿-西红柿7西青区辛口镇水高庄空地(前茬丰雷瓜)丰田瓜-油麦菜8津南葛沽镇南新房村萝卜
西红柿-萝卜8宁河县板桥镇赵学村
空地(前茬西红柿)西红柿-西红柿10>10年汉沽区大田镇小王村西红柿
西红柿-黄瓜14>10a
西青区辛口镇第六埠空地(前茬菜花)菜花-芹菜16武清区大孟庄前幼村
茴香
芹菜-黄瓜-茴香
19
1.2 样品采集方法
在设施大棚内的对角线上选择5个点进行土壤样品采集，共分4层取样，取样深度分别为0~20,20~40,40~60,60~100c m，把5个点相同层次的土壤样品混在一起用于各项指标分析；再选择2~3个取样点用土钻打到150~250c m (根据地下水渗出量)时有地下水渗出，用细管吸出地下水放入瓶
子内用于水样各项指标测定。测定硝酸盐含量的土壤样品及地下水样品，采集后存放在加冰的保温盒内备用。
1.3 测定项目及方法
土壤样品测定项目：各土层鲜样的硝酸盐含量;0~20c m 土层风干土样的碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、盐分含量及p H;0~20c m 土壤鲜样的细菌、真菌、放线菌含量。地下水样品测定硝酸盐、p H 、盐分。
土壤有机质测定采用重铬酸钾滴定法；土壤p H 采用1B 5水土比悬液电位法测定；土壤盐分含量测定采用1B 1土壤悬液电导法；土壤硝态氮采用紫外分光光度法测定；土壤碱解氮测定采用碱解扩散法;
208华北农学报25卷
土壤速效磷测定采用015m o l/L碳酸氢钠浸提-钼
锑抗比法；土壤速效钾测定采用1m o l/L醋酸铵
浸提-火焰光度法比[7]。地下水硝酸盐测定采
用双波长紫外分光光度法。土壤微生物采用平板涂
布法测定，细菌用牛肉膏蛋白胨培养基，真菌用马丁
氏培养基，放线菌用高氏1号培养基，平板测定值复
合标准规定的允许差后，采用下面公式计算样品的
有效活菌数[8]。
有效活菌数(个/g)=
菌落平均数@稀释倍数@
母液菌悬液的体积数(mL)
菌剂克数或mL数
@1
接种量(m L)
采用DPS3.01统计软件进行数据统计分析。
2结果与分析
2.1设施蔬菜土壤养分状况
2.1.1土壤速效氮、磷、钾由图1可以看出，天津
市设施土壤的碱解氮含量显著或极显著高于大田土
壤，而且随着种植年限的延长碱解氮含量不断增加,
1~3年棚龄的含量为11116m g/kg,5~10年含量
为12619m g/kg，种植年限超过10年的含量高达
15919m g/kg，显著高于前两者。由此说明，天津蔬
菜设施土壤的碱解氮出现累积现象，但累积强度没
有山东寿光设施土壤强烈[4],
累积量相对较少。
不同英文字母表示5%显著水平，余图(表)同。
Val u es foll ow ed by differen t l etters in t h e sa m e locati on
site i nd i cate s i gn ifi cant at5%leve,l the sa m e as belo w.
图1不同种植年限设施土壤(0~20c m)碱解氮含量
钻井泥浆泵
Fig.1A vail ab le N con ten t of soil(0-20cm)i n
d ifferen t ag
e o
f greenhou se
天津市不同种植年限设施土壤的速效磷含量差
异较大(图2),1~3年棚龄的土壤速效磷含量为
14513m g/kg,5~10年棚龄的含量为22318m g/kg,
种植蔬菜10年以上的设施土壤中速效磷含量高达
35612m g/kg。而种植大田作物的土壤速效磷含量
为714m g/kg，仅相当于设施土壤含量的2%~5%。
测定结果表明，天津市设施土壤速效磷出现了明显
的累积效应，并且随着种植年限的延长，其累积量也
不断增加，平均含量显著高于辽宁省的平均水
平[9]。刘兆辉等[4]的研究也发现棚龄与土壤速效
磷含量之间存在极显著的相关性(r=01550**,n=
35)，大量施用磷肥是造成土壤速效磷累积的主要
原因。
图2不同种植年限设施土壤(0~20c m)速效磷含量
F ig.2Availab le P con ten t of soil(0-20c m)
in d ifferent age of greenhouse
设施土壤速效钾含量的变化与种植年限没有明
显的规律性(图3),5~10年棚龄的土壤速效钾含
量(69313m g/kg)稍高于10年以上的设施土壤
(62217mg/kg)，差异不显著；但都显著高于1~3年
新建设施土壤(44411m g/kg)。设施土壤速效钾含
量都显著或极显著高于种植大田作物的土壤
(18215m g/kg)，说明速效钾在蔬菜设施土壤中的
累积效应也比较明显。
图3不同种植年限设施土壤(0~20c m)速效钾含量
Fig.3A vail ab le K con tent of soil(0-20c m)
in d ifferent age of greenhouse
2.1.2土壤硝酸盐设施土壤硝态氮含量与种植
年限、土层深度密切相关(图4)。1~3年设施土壤
中,0~20c m土层硝酸盐含量为4912m g/kg,20~
40c m土层迅速下降到2011m g/kg，更深土层的含
量基本维持在这个水平上，几乎没有变化。5~10
沉淀池年设施土壤，土层间硝酸盐含量水平比较稳定,0~
20,20~40,40~60c m土层的含量分别为3514,
3712,3413m g/kg，由此可见,0~60c m土层硝酸盐
含量几乎没有变化，到60~100c m土层才稍有降低
(2513mg/kg)。10年以上设施土壤,0~20c m土层
硝酸盐含量高达7210m g/kg,20~40c m土层降至
4717mg/kg,40~100c m土层下降幅度趋缓，即使
在60~100c m土层，含量也达到3814mg/kg，比种
2期高 伟等：天津市设施蔬菜不同种植年限土壤及地下水养分特征
209
植年限短的设施土壤含量都高。种植大田作物的土
壤,0~20c m 土层硝酸盐含量只有617mg /kg ，而且土层间的含量水平几乎没有变化。可见，设施土壤
中硝酸盐出现了明显的累积现象，种植年限越长，累积量越大。硝酸盐大量累积，容易造成土壤盐渍化，降低蔬菜品质,
还会通过淋洗作用污染地下水。
图4 不同种植年限设施土壤硝酸盐含量
F i g .4 N itrate con tent of s o il i n d ifferen t age of greenhouse
2.1.3 土壤有机质设施土壤有机质含量显著高于种植大田作物的土壤(图5)。种植大田作物土壤有机质含量仅为1413g /kg ，设施土壤可以达到2514~3118g /kg 。虽然设施土壤有机质含量随着种植年限的延长而有所增加,
但差异不显著。
图5 不同种植年限设施土壤(0~20c m )有机质含量Fig .5 O rgan ic matter conten t of soil(0-20cm)i n
d ifferen t ag
e o
f greenhou se
2.1.4 土壤p H 从测定结果可以看出,1~3,5~10年设施土壤p H 值分别为8110和8121，与种植大田作物土壤的8155比较没有明显差异，而10年以上设施土壤p H 值为7173，极显著低于大田作物土壤。李俊良
[10]
在山东寿光测定的一个种植13年的
设施土壤p H 值降至4113，达到极强酸性标准，对蔬菜生产造成极大损害。可见，设施土壤种植年限增加会导致土壤酸化，在天津市种植年限超过10年的设施土壤才有体现，但尚未出现土壤酸化现象。2.1.5 土壤全盐 种植大田作物土壤全盐含量为0104%，设施土壤全盐含量比大田土壤高0106~0113个百分点(图6)，差异达到显著或极显著水平。1~3年和5~10年的设施土壤全盐含量相近，不存在显著
性差异，均低于10年以上设施土壤，差异显著。可
见，种植年限超过10年的设施土壤出现了盐分的大量累积，长期下去将导致土壤盐渍化的发生。
图6 设施蔬菜不同种植年限土壤(0~20c m )全盐含量
F ig .6 T otal salt con ten t of soil(0-20cm)i n
d ifferen t ag
e o
f greenhouse
2.2 设施蔬菜地下水水质状况
糖化锅
2.2.1 地下水硝酸盐 种植年限在5年以上设施蔬菜地下水的硝酸盐含量显著高于种植大田作物的地下水(1.13m g /L);1~3年的设施蔬菜地下水中硝酸盐含量虽然明显高于对照，但差异不显著(图7)。不同种植年限间地下水硝酸盐含量没有显著性差异，但是随着种植年限的增加，硝酸盐含量也随之增加，其变化趋势与土壤含量变化基本一致。种植年限在10年以上设施蔬菜地下水硝酸盐含量(149.1m g /L)要比1~3年设施土壤地下水(79.0mg /L)高出近1倍。由此可见，设施蔬菜的种植已经对地下水造成了污染，并且随种植年限的增加，污染越为严重。
图7 设施蔬菜不同种植年限地下水硝酸盐含量
Fig .7 N itrate con ten t of groundwater
in d ifferent age of greenhouse
图8 设施蔬菜不同种植年限地下水全盐含量F i g .8 T otal sa lt of groundwater in d ifferen t
age of greenhouse
210华北农学报25卷
2.2.2地下水全盐含量种植年限为1~3、5~10
和10年以上设施蔬菜地下水全盐含量分别为
3190,2137,3137m g/L，而种植大田作物地下水全盐
含量仅为1147m g/L(图8)。不同种植年限设施蔬
菜地下水全盐含量未见明显的规律性。
2.3设施蔬菜土壤微生物
从表2可以看出，不同种植年限设施土壤微生
物种及数量与种植大田作物土壤相比，未见明显
差别，一般不同种植年限设施土壤中各种微生物只
差一个数量级。
表2设施蔬菜不同种植年限土壤(0~20c m)微生物数量
T ab.2Amoun t of an i m alcule of soil(0-20c m)
i n differen t age of greenhouse cf u/g
大棚分类
G reenhouse
c l assifi ca tion
细菌总数
Amount
o f bac teria
真菌总数
Am ount
o f fung i
放线菌总数
Am ount
o f acti no m ycetes
对照2.22@1071.42@1056.05@105
1~3年1.27@1084.55@1055.46@106
5~10年6.13@1071.55@1052.07@106
>10年1.00@1071.83@1043.67@105
3讨论与结论
了解设施蔬菜土壤肥力状况及其变化规律是设
施蔬菜合理施肥的基础。虽然各地设施蔬菜土壤的
肥力特征有许多相似之处，例如耕层盐分累积、土壤
酸化、速效氮、速效磷和速效钾成倍增加、硝态氮累
积等[4,10-20]，但是由于生态条件、耕作制度、施肥等
方面的差异，各地设施土壤肥力状况并不完全一致。
本次调查结果表明，与种植大田作物的土壤相
比，设施蔬菜土壤中碱解氮、速效磷和速效钾都出现
了一定的累积效应，碱解氮平均含量为13218
m g/kg，速效磷平均含量为24118m g/kg，速效钾平
均含量为58614m g/kg，并且随着种植年限的增加,
其累积程度也不断加强。与其他地区相比[4,13-15],
碱解氮的累积没有山东寿光严重，速效磷的累积强
度与其他地区相差不多，但是速效钾的累积强度要
高于其他地区。由本次调查可以看出，天津市设施
蔬菜在种植过程中施用了大量的化肥，而且存在明
显的比例失调现象，氮肥施用量过大，磷钾肥的施用
严重过量，不能被农作物完全吸收，导致养分大量累
积，对土壤造成了严重的污染。在设施蔬菜的种植
过程中，应在了解土壤肥力状况下进行合理施肥。
从本次调查的情况看，应在保证有机肥施用量的基
础上，减少氮肥和钾肥的施用，磷肥几乎不用施用,
就可以满足作物生长对磷素的需要。同时也要针对
不同作物的需肥规律进行相应的调整。
硝态氮是设施蔬菜吸收氮素的主要形态，但是
gu10灯头土壤中硝态氮含量过高会造成硝酸盐在蔬菜体内累
积，同时伴随着土壤酸化，将引起地下水污染。本次
调查结果表明，与种植大田作物土壤相比，设施蔬菜
土壤硝酸盐含量显著增加，其中耕层土壤增加了
4~10倍，下层土壤硝酸盐含量也增加了2~7倍；地
下水硝酸盐的平均含量为11017mg/L，是种植大田
作物地下水硝酸盐含量的100倍。周建斌[17]、胡田
田[18]等在陕西杨凌、山东的研究也发现了类似结
果。因此，在设施蔬菜的种植过程中，应该根据作物
的需要科学合理施肥，尽量减少氮肥的施用量，同时
严格限制硝态氮肥的施用。
种植年限在10年以下的设施蔬菜土壤p H值
与种植大田作物的土壤相差不多，但是种植年限超
过10年的设施土壤开始累积活性酸，出现了酸化趋
势。这与古巧珍[19]、吴忠红[20]等的研究结果一致。
初步分析认为，土壤酸化一方面是由于土壤硝酸盐
累积，另一方面则与蔬菜对钙的大量吸收导致土壤
含钙量降低有密切关系。因此，在控制氮肥施用量
的前提下，增施适量的钙肥，既有利于满足蔬菜的需
要，又有利于减少硝态氮污染和土壤酸化趋势。
在本次调查过程中，由于设置的样点数量偏少,
所获调查结果难以涵盖全市蔬菜设施土壤养分的变
化特点；另外，未对设施土壤微量元素含量进行调
查，也是本次调查存在的不足之处，这些均需在今后
工作中弥补和完善。
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豫公网安备41160202000603
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