宿迁市宿豫区保护地土壤盐分含量及组成特征研究

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　　摘要    针对宿迁市宿豫区保护地盐渍化状况，对辖区保护地进行了土壤样品的采集与测定分析。结果表明，①土壤硝酸根含量介于138～4 034 mg/kg，平均值1 022 mg/kg，占总盐量的34.6%，是构成土壤氮素污染與次生盐渍化最重要的离子。土壤硫酸根含量介于65～2 816 mg/kg，平均值672 mg/kg，占总盐量的22.7%，也是构成土壤次生盐渍化的重要离子之一。土壤碳酸氢根、氯离子对土壤次生盐渍化影响很小;②土壤钙离子含量介于154～1 792 mg/kg，平均值589 mg/kg，占总盐量的19.9%，是构成土壤次生盐渍化最重要的阳离子;③土壤镁离子含量介于20～285 mg/kg，平均值79.9 mg/kg，占总盐量的2.7%，对土壤次生盐渍化的贡献并不大;④镁离子含量小于50 mg/kg的土样占40.6%，最小含量仅为20 mg/kg，加上部分土壤水溶性钙/镁高，存在作物缺镁的风险;⑤土壤钾离子含量介于9～423 mg/kg，平均值113 mg/kg，占总盐量的3.8%。钾离子含量小于50 mg/kg的土壤样品占34.4%，这部分土壤可能存在供钾不足的问题。从土壤钾/镁来看，少数土样该数值>2.5，最高达到9.9，存在钾镁颉颃引起缺镁的情况。因此，在保护地土壤盐渍化治理方面，应特别重视科学施用氮肥，减少土壤硝酸盐的来源;注意平衡施肥，加强对土壤物理、化学、生物学环境的全面改善，提高作物对氮素的利用效率。
　　关键词    保护地土壤;次生盐渍化;土壤盐分组成;江苏宿迁;宿豫区
　　中图分类号    S153        文献标识码    A
　　文章编号   1007-5739（2020）02-0167-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）
　　宿豫区是宿迁市乃至江苏省重要的蔬菜产区之一，尤其是保护地具有较长的栽培历史。近年来，随着各级政府对农业安全高效生产的高度重视，以设施栽培为特征的高效农业发展迅速，设施栽培因具有生长周期短、种植茬口灵活、市场适应性强、种植效益高等特点，在该区得到持续快速发展，现已成为该区加快发展壮大乡村产业、拓宽农民增收渠道的重要支撑条件之一。
　　保护地作物栽培的环境温度、湿度条件优越，作物复种指数大、生长速度快、产量高，养分供应强度更大[1-4]。由于施用多种肥料对作物生长及产量形成的促进作用明显，农民常过量施用肥料[5-7]。尽管在一定范围内增加某些肥料的施用对作物产量的负面效应不明显，但可能引起土壤的次生盐渍化和养分失衡的问题[8-9]。针对这一现状，选择宿豫区保护地进行布点，采集代表性土壤样品，进行土壤总盐量及盐分离子组成测定，分析评价本区保护地土壤盐渍化特征，旨在为指导本区保护地土壤科学管理与合理施肥，减少设施土壤障碍的形成，为提高作物产量和品质提供参考。
　　1    材料与方法
　　1.1    样品采集
　　2018年7—11月对宿迁市宿豫区保护地代表性地块进行土壤农化样品的采集。取样深度为0～20 cm，共采集32个土壤样品。土样经抽湿风干后，磨细过20目筛。
　　1.2    分析测定
　　水溶性盐：用水土比5∶1浸提，K+、Na+用火焰光度法测定;Ca2+、Mg2+用火焰原子吸收分光光度法测定;HCO3-用中和滴定法测定;Cl-含量用硝酸银滴定法测定;SO42-用硫酸钡比浊法测定;NO3-用紫外分光光度法测定。总盐为上述离子之和[10]。
　　1.3    数据处理与分析
　　采用Microsoft Excel 2010软件对数据进行处理和绘图，采用SPSS 19.0统计分析软件对数据进行相关性分析。
　　2    结果与分析
　　2.1    土壤水溶性盐的阴离子组成
　　由表1可知，土壤硝酸根含量介于138～4 034 mg/kg，平均值1 022 mg/kg，占总盐量的34.6%，是构成土壤次生盐渍化最重要的离子。这从土壤含盐量与硝酸盐含量的散点图（图1）也可以看出。氮肥施用过多不仅造成土壤氮素污染，还是土壤次生盐渍化的决定性因素。在所有土壤硝酸根含量的测定结果中，<500 mg/kg（氮素对环境的负面影响相对较轻）的土样占44%，这其中除了4个样品（占比12.5%）硝酸根含量<200 mg/kg，可能存在供氮不足的问题外，剩余样品与其他所有样品（占比87.5%）都可能存在或多或少氮素盈余的情况。硝酸根含量介于500～1000mg/kg和1 000～2 000 mg/kg的土样分别占22%和19%。尽管在这一含量范围内，硝酸根不一定会明显抑制作物生长，但存在较大的氮素污染风险。>2 000 mg/kg的土样占16%，这部分土壤不仅存在更大的氮素污染风险，而且可能因为硝酸根含量过高而抑制作物生长与产量、品质的形成，并很容易导致农产品硝酸盐含量超标的问题。 　　土壤硫酸根含量为65～2 816 mg/kg，平均值672 mg/kg，占总盐量的22.7%，同样也是构成土壤次生盐渍化的重要离子之一。但从土壤总盐量与硫酸根含量的散点图（图2）可以看出，二者关系远没有硝酸根与总盐量之间的关系密切。硫酸根含量<100 mg/kg的土壤樣品占12.5%，这部分土壤可能存在供硫不足的问题。硫酸根含量介于100～500 mg/kg 的土样占比21.9%，500～1 000 mg/kg的土样占比53.1%。在这一含量范围内，硫酸根对作物生长的不良影响较小。硫酸根含量 >1 000 mg/kg的土样占12.5%，这部分土壤存在硫酸根含量过高对作物生长与产量的负面影响。
　　土壤碳酸氢根含量介于98～358 mg/kg，平均值154 mg/kg，占总盐量的5.2%。土壤氯离子含量介于55～1 027 mg/kg，平均值226 mg/kg，占总盐量的7.7%。表明碳酸氢根、氯离子并不是构成土壤次生盐渍化的主要离子。此外，从几种阴离子浓度的变异系数看，除了碳酸氢根离子浓度的变异系数较小外，硝酸根、硫酸根、氯离子浓度的变异系数均很高，即对该3种离子的平衡来说，人为破坏或调节的余地较大。
　　2.2    土壤水溶性盐的阳离子组成
　　由表2可知，土壤钙离子含量介于154～1 792 mg/kg，平均值589 mg/kg，占总盐量的19.9%，是构成土壤次生盐渍化最重要的阳离子。从图3也可以看出，土壤钙离子含量与土壤总盐量成正相关，相关系数高达0.955 5，可能是长期过多施用氮肥导致的土壤酸化引起了土壤含钙物质的溶解，钙离子的积累也是土壤次生盐渍化污染的决定性因素之一。在所有土壤钙含量的测定结果中，最小含量为154 mg/kg，因而基本不存在作物缺钙的情况。钙离子含量<500 mg/kg的土样占53.1%，钙离子含量介于500～1 000 mg/kg和>1 000 mg/kg的土样分别占31.3%和15.6%。尽管在合适的范围内，钙离子不一定会对作物产生直接毒害，但存在镁离子、钾离子等其他阳离子养分供应相对不足而影响作物生长的可能性。
　　土壤镁离子含量介于20～285 mg/kg，平均值79.9 mg/kg，占总盐量的2.7%，对土壤次生盐渍化的贡献并不大。由图4也可以看出，土壤镁离子含量与土壤总盐量成正相关，相关系数为0.759 3，也有可能是由于土壤酸化引起了土壤含镁物质的溶解有关。在水溶镁含量的测定结果中，镁离子含量 <50 mg/kg的土样占40.6%，最小含量仅为20 mg/kg，平均钙/镁高达8.1，最高钙/镁达到了12.7。有53.1%的土样因为镁离子绝对含量<50 mg/kg或钙/镁达到10以上而存在作物缺镁的风险。
　　土壤钾离子含量介于9～423 mg/kg，平均值113 mg/kg，占总盐量的3.8%，对土壤次生盐渍化的贡献略高于镁离子。从土壤总盐量与钾离子含量的散点图（图5）可以看出，二者之间的相关系数仅为0.416 7，相关性低于钙镁离子与总盐量的相关性。钾离子含量<50 mg/kg的土壤样品占34.4%，这部分土壤可能存在缺钾问题。钾离子含量介于50～100 mg/kg 的土样占比25%，对于喜钾作物来说可能也存在钾素供应不足的情况。钾离子含量>100 mg/kg的土样占21.9%，这部分土壤基本不存在缺钾的情况。从土壤钾/镁来看，少数土样该数值达到了2.5以上，最高达到9.9，存在钾-镁颉颃引起作物缺镁的可能。
　　土壤钠离子含量介于9～602 mg/kg，平均值为100 mg/kg，占总盐量的3.3%，对土壤次生盐渍化的贡献略高于镁离子。从土壤总盐量与钠离子含量的散点图（图6）可以看出，二者关系远没有钙离子、镁离子与总盐量之间的关系密切，其相关系数仅为0.219 7。除个别土样水溶性钠离子含量达到了602 mg/kg外，其他所有土样钠离子含量<257 mg/kg，基本不存在钠离子危害作物生长的情况。
　　3    结论与讨论
　　（1）土壤硝酸根含量平均占总盐量的34.6%，是构成土壤氮素污染与次生盐渍化最重要的离子。土壤硫酸根含量平均占总盐量的22.7%，也是构成土壤次生盐渍化的重要离子之一。土壤碳酸氢根、氯离子对土壤次生盐渍化贡献很小。
　　（2）土壤钙离子含量平均占总盐量的19.9%，是构成土壤次生盐渍化最重要的阳离子。土壤镁、钾、钠离子含量分别平均占总盐量的2.7%、3.8%和3.3%，对土壤次生盐渍化的贡献均不大。
　　（3）近半数土壤因水溶性镁离子含量低或水溶性钙/镁和钾/镁过高，存在作物缺镁的风险。土壤钾离子含量<50 mg/kg的土壤样品占3成，这部分保护地土壤可能存在供钾不足的问题。
　　4    参考文献
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