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设施农业土壤磷素富集的动态变化及影响因素研究

魏玉奎  
【摘要】:随着农业产业结构的调整和人们生活水平的提高,对反季节设施农业的需求量大,品质要求高。因此,设施农业迅猛发展。为促进农业增效,农民增收,繁荣农村经济发挥了重要作用。磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一,它既是植物体内许多重要有机化合物的组分,又以多种方式参与植物体内各种代谢过程。而植物所利用的磷素,主要来源于土壤。设施土壤肥力水平的高低,与设施作物的产量、品质和经济效益密切相关。设施土壤质量的退化已成为影响设施农业品质、效益及限制持续发展的主要因子。在生产中,设施农业处于半封闭状态下,具有气温高、湿度大、肥料投入量多、蔬菜生长周期短,产出量大,且次数多等特点,农户对这种特殊的设施环境缺乏系统了解,盲目大量施用磷肥的现象十分严重,造成了磷肥施用量远远高于蔬菜需求量。导致设施农业土壤磷素养分大量富集,出现了养分比例失调、肥效不高、盐分累积、土壤酸化、土壤环境污染、蔬菜品质下降和资源浪费严重等问题日趋突出,严重影响了作物的产量、品质和效益。为了找出设施农业土壤磷素富集的动态变化规律以及磷素养分与土壤pH、有机质、土壤质地、氮素养分、速效钾、重金属镉和土壤酶的关系。通过对延安子长、杨凌和宝鸡地区设施农业进行调查和对不同种植年限,不同土层的设施农业土壤进行实验分析、系统比较,得出以下结论: (1)设施农业土壤全磷、速效磷、无机磷和有机磷含量都高于对照大田土壤,并在不同的种植年限及土层上形成了显著差异。在设施农业环境条件下,长期大量施用磷肥不仅使0~20cm耕层土壤磷素大量富集,20~40cm土层磷素也均有不同幅度的增加。随着设施农业种植年限的增加,各形态磷素都以不同的幅度逐年增加,随土层深度的加深,磷素含量逐渐降低。 (2)随着设施土壤种植年限的增加,无机磷和有机磷的含量显著增加。主要以无机磷为主,占土壤全磷含量的69.88%;有机磷含量占土壤全磷含量的30.12%。在无机磷组分中,随着种植年限的增加,Ca_2-P(磷酸二钙盐)、Ca_8-P(磷酸八钙盐)、Al-P(磷酸铝盐)、Fe-P(磷酸铁盐)、O-P(闭蓄态磷)和Ca_(10)-P(磷灰石盐)含量都有不同程度的富集,随土层深度的加深含量逐渐降低。无机磷主要以磷酸钙盐(Ca-P包括Ca_8-P、Ca_(10)-P、Ca_2-P型)的形态积累在不同土层中,占无机磷含量的72.91%,其次是O-P、Al-P和Fe-P较少,O-P、Al-P和Fe-P分别占无机磷含量的14.20%、7.38%和5.50%。Ca-P中以Ca_(10)-P含量最高,高达388.25mg﹒kg~(-1),占Ca-P含量的54.67%,其次是Ca_8-P和Ca_2-P,分别占Ca-P含量的32.37%和12.96%。从0~40cm的剖面中可以看出Ca_8-P、Ca_2-P和Al-P随着种植年限的增加其增加幅度较大,Ca_(10)-P、O-P和Fe-P增加幅度相对较小。 (3)有机磷的含量变化基本和其它形态的磷素含量变化趋势一致。在土壤剖面中,0-20cm的含量要高于20-40cm的含量,随着土层深度的加深含量逐渐降低,随着种植年限的增加,含量逐渐增加。 (4)设施土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、硝态氮、铵态氮、速效钾和重金属镉变化明显,pH随着设施栽培年限的增加而降低,随土壤层次的加深而增大;有机质、全氮、碱解氮、硝态氮、铵态氮、速效钾和重金属镉含量都高于对照大田土壤含量,都随着设施种植年限的增加具有明显的累积现象,随着土层深度的加深而降低。土壤质地在0~40cm范围内,0.05mm、0.02mm、0.01mm、0.005mm和0.002mm的土壤粒度含量随种植年限的增加逐渐降低,随着深度的增加各粒度含量逐渐升高;过氧化氢酶、尿酶、蔗糖酶和磷酸酶活性随种植年限的增加而增强,在不同的种植年限及土层形成了显著差异,随着土壤深度的增加酶活性逐渐降低。 (5)设施农业土壤pH与磷素(全磷、速效磷和有机磷)养分都呈极显著负相关;有机质含量与磷素养分都呈极显著正相关;全氮和碱解氮含量与磷素养分都呈极显著正相关;氮素矿化培养28天后,硝态氮(NO~(3-)-N)含量与磷素养分呈显著负相关,铵态氮(NH~(4+)-N)含量与磷素养分呈正相关;速效钾含量与磷素养分呈极显著正相关;0.05mm、0.02mm、0.01mm和0.005mm的土壤粒度含量与磷素养分呈极显著负相关,0.002mm的土壤粒度含量与磷素养分呈负相关;尿酶、蔗糖酶、磷酸酶与磷素富集呈极显著正相关,随着磷素的富集酶的活性逐渐增强;重金属镉含量与磷素养分呈极显著正相关,随着磷素养分的富集,重金属镉含量逐渐升高。


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