熏蒸对设施栽培土壤中微量元素形态和有效性的影响

【摘要】：随着我国农业现代化的快速发展、设施作物栽培面积的不断扩大和粮食产量的不断提高,设施农业中土传病虫害、线虫危害和草害发生愈发严重,土传病虫害制约农产品收获的产量与品质。土壤熏蒸作为最为全面、有效且能够稳定防治多种土传病虫草害的技术,目前在全世界范围内得到广泛的应用,我国的使用范围也逐渐扩大。现在市场上的熏蒸效果最好且应用范围最广的土壤熏蒸剂品种有氯化苦(CP)、棉隆(DZ),1,3-二氯丙烯(1,3-D)和二甲基二硫(DMDS)。而由于土壤灭菌和熏蒸均能杀灭和抑制土壤中的多种微生物种群,从而改变土壤中氮素和一些微量元素的形态。本研究采用改进BCR三步连续浸提法、DTPA浸提法等多种土壤元素分析手段,以期进一步发现并分析使用范围广泛的几种熏蒸剂对土壤氮素和微量元素有效性、迁移性和毒性的影响,进而更好地评价几种常用的熏蒸剂对土壤环境和土壤生态系统有何具体影响,以更好地指导实际农业生产。1.不同熏蒸剂对土壤氮素和微量元素形态变化的影响试验结果表明,在三种不同类型的土壤中,氯化苦、棉隆、二甲基二硫和1,3-二氯丙烯均能通过抑制土壤的硝化作用以增加土壤中铵态氮的含量从而增加了土壤中无机氮素的总量,显著活化了土壤氮素,且四种熏蒸剂处理后土壤铵态氮含量的增加量从大到小可以排列为:氯化苦棉隆二甲基二硫1,3-二氯丙烯。在土壤微量元素形态变化方面,利用改进BCR三步顺序提取法,氯化苦、棉隆和二甲基二硫三种熏蒸剂熏蒸后均显著增加了土壤中可交换态锰元素和钴元素含量,而显著减少了土壤中铁锰氧化物结合态锰元素含量,在有机物结合态中锰元素和钴元素含量均没发现显著变化;对于另外几种研究的元素,镍元素和铜元素在不同处理下发现了不同的变化,其他元素仅仅在特定处理下发现了元素显著变化。因而土壤熏蒸能够显著增加土壤中锰元素和钴元素的有效性和迁移性,对于镍元素和铜元素的变化在不同土壤性质中有待更深入研究,而对于铁元素和铅元素等几种元素的有效性和毒性并没有显著影响。土壤熏蒸显著增加了有效态氮素、锰元素和钴元素的含量,且氯化苦、棉隆和二甲基二硫这三种熏蒸剂处理后,对锰元素和钴元素有效性增强作用由强到弱分别是棉隆氯化苦二甲基二硫。熏蒸后土壤中的几种元素被活化,这可能是熏后土壤种植的农作物生长好、产量高的重要原因。2.氯化苦熏蒸对土壤有效态微量元素动态变化的影响低剂量、常规剂量和高剂量三种不同浓度的氯化苦熏蒸在设施栽培土壤的室内培养试验,测定氯化苦熏蒸对土壤微生物呼吸强度和土壤有效态微量元素的具体影响,发现氯化苦熏蒸对设施栽培土壤中有效态微量元素的影响强度和时间。试验结果显示氯化苦熏蒸后显著杀灭了土壤中的微生物,抑制了土壤中的微生物的呼吸作用。在氯化苦对土壤有效态微量元素动态变化影响方面,试验结果显示出氯化苦熏蒸后由于土壤中微生物数量的减少以及死后微生物分泌的活性物质造成了Mn、Co、Ni和Cu元素有效态含量的增加。熏蒸后土壤中熏蒸剂散发干净以后,土壤中的微生物会慢慢恢复,这就使得几种有效态微量元素含量慢慢恢复,到了熏后第4~5周,有效态Mn、Co和Cu含量恢复到跟对照组基本相同的水平,但有效态镍元素含量到了第6周还没完全恢复。因此,在农业生产中,氯化苦熏蒸在土壤微量元素方面显示出明显的“肥料效应”,这很有可能是氯化苦熏蒸过后作物生长旺盛且产量较高的重要原因。同时,试验结果证明土壤熏蒸不会持续地影响和改变土壤的微量元素环境,进一步证明了氯化苦这种熏蒸药剂在环境方面的生态安全性是可靠的。