全 文 ：蔬菜温室土壤某些化学性质的演变特征 3
刘艳军1 ,2 　姜　勇1 3 3 　梁文举1 　李　琪1 ,2 　闻大中1
(1 中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110016 ;2 中国科学院研究生院 ,北京 100039)
Soil chemical property changes in vegetable greenhouse f ields. L IU Yanjun1 ,2 ,J IAN G Yong1 ,L IAN G Wenju1 ,
L I Qi1 ,2 ,WEN Dazhong1 (1 Institute of A pplied Ecology , Chinese Academy of Sciences , S henyang 110016 , Chi2
na;2 Graduate School of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100039 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2005 ,
16 (11) :2218～2220.
To explore the changes of soil chemical properties in vegetable greenhouse ,a comparative study was carried out
with the samples gathered from vegetable greenhouse fields and their adjacent upland fields in Damintun Town ,
Xinming County ,Liaoning Province. The results showed that compared with upland fields ,the contents of soil or2
ganic carbon and total nitrogen in greenhouse fields increased significantly. At the depth of 0～30 cm ,soil organic
carbon in greenhouses of 12 ,42 and 102year increased by 31109 % ,35144 % ,and 66180 % ,respectively ,compared
with the upland soil. Soil nitrate content at the depth of 0～30 cm in greenhouse fields was 5105～12149 times
as much as that in upland fields. The nitrate content in different soil layers increased with the increasing age of
greenhouse field. , e. g. ,at the depth of 20～30 cm ,soil nitrate content was significantly higher in 102year than
in 12 and 42year greenhouse field ,with an increase of 65173 % and 50189 % , respectively ,and 6155 times as
much as that in upland field ,which indicated that soil nitrate transported downwards ,and obviously enriched in
deeper soil layers under heavy application of fertilizer. Also with the increasing age of greenhouse field ,soil p H de2
creased ,while soil soluble salts accumulated.
Key words 　Vegetable greenhouse , Upland vegetable field , Soil chemical property , Nitrate enrichment .
文章编号 　1001 - 9332 (2005) 11 - 2218 - 03 　中图分类号 　S153 ,S15815 　文献标识码 　A
3 国家“863”计划重大项目 (2004AA246020)和辽宁省博士启动基金
资助项目 (20031008) .3 3 通讯联系人.
2004 - 12 - 30 收稿 ,2005 - 03 - 28 接受.
1 　引 　　言
温室蔬菜生产具有许多露地栽培无可比拟的优点 ,如通
过人工调节水、肥、气、热条件 ,充分利用光能进行高效生产 ,
使土地生产力和光能利用率成倍提高. 然而 ,由于温室土壤
常处于半封闭状态下 ,气温高 ,湿度大 ,水分蒸发量大 ,缺少
雨水淋洗 ,化肥及有机肥投入量大 ,土壤利用频度高 ,与露地
土壤环境条件存在明显差别 [2 ,9 ,10 ,16 ] . 蔬菜栽培几年后 ,温
室土壤的基本性状会发生明显变化 ,从而导致土壤化学性质
发生明显变化 ,并进一步影响蔬菜的生长发育及产量、品质
等[2～5 ,7 ,13 ] .本文对辽宁省新民市大民屯蔬菜基地不同使用
年限蔬菜温室的不同深度土壤化学性质的变化进行对比研
究 ,旨在了解高量施肥条件下温室土壤基本化学性质的演变
特征 ,为蔬菜温室土壤健康与可持续利用、促进我国北方寒
区温室蔬菜生产发展提供理论依据.
2 　材料与方法
211 　试验设计
研究地点位于辽宁省新民市大民屯镇朱家房村 (41°50′
N ,122°55′E) . 大民屯镇是沈阳市最大的蔬菜生产基地 ,有蔬
菜温室 2 000 hm2 ,发展大规模温室蔬菜生产已有 10 年历
史 ,在温室蔬菜生产方面具有很好的代表性. 研究地点土壤
类型为耕型淤黄壤质草甸土. 试验所选择的蔬菜温室分别建
于 1994、2000 和 2003 年 ,对应的使用年限分别为 10、4 和 1
年.每个温室的面积约为 011 hm2 ,供试蔬菜为番茄 ,每年施
腐熟有机肥 80 t·hm - 2 ,化肥 4 000 kg·hm - 2 . 实地调查后 ,
从不同使用年限的温室中各选择一个管理措施相对稳定且
具有代表性的温室作为研究对象. 选择相邻的露地菜田作对
照 (CK) . 2004 年 10 月 16 日采集土壤样品 ,在每个温室内按
3～5 m 的间距随机 3 点和 0～10、10～20 和 20～30 cm 3 个
深度采集土样. 每个处理 4 次重复.
212 　测定方法
土壤有机碳采用 TOC25000A 型固体有机碳分析仪测
定 ;全 N 采用开氏蒸馏法测定 ; NH +4 2N、NO -3 2N 用 MgO2代
氏合金蒸馏法测定 ;土壤含盐量以水土比为 5∶1 的土壤溶
液 ,经振荡 3 min 放置澄清 015 h 后 ,用电导仪测定的电导率
(EC)值来表示 ;土壤 p H 值用酸度计法测定 (水土比 215∶
1) [12 ] . 数据处理和统计分析采用 Microsoft Excel 和 SPSS
1010 软件.
3 　结果与分析
311 　高量施肥条件下土壤有机碳的变化
与相邻的露地蔬菜田土壤相比 ,不同种植年限温室土壤
应 用 生 态 学 报 　2005 年 11 月 　第 16 卷 　第 11 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Nov. 2005 ,16 (11)∶2218～2220
图 1 　不同处理及不同深度土壤化学性质的变化趋势
Fig. 1 Change of soil chemical parameters among treatments and depths.
有机碳 ( TOC)含量均显著提高 (图 1) . 使用年限为 1、4 和 10
年的蔬菜温室 TOC 含量分别比露地菜田土壤增加
31109 %、35144 %和 66180 % ,而随着土层深度的增加 , TOC
含量均呈下降趋势. 多因素方差分析表明 ,不同处理及不同
土层深度之间 TOC 含量差异均极显著 ( P < 01001) (表 1) .
表 1 　不同处理及不同深度土壤化学性质差异显著性检验
Table 1 Univariate analysis of variance for soil chemical properties a2
mong treatments and depths
项目
Item
处理 Treatment
F 检验 P
F2test 深度 DepthF 检验 PF2test
有机碳 TOC 661121 < 01001 631565 < 01001
全 N Total N 57193 < 01001 181079 < 01001
铵态氮 NH +4 2N 11639 01195 11296 01284
硝态氮 NO -3 2N 211545 < 01001 41601 01016
p H 151926 < 01001 11485 01238
电导率 EC 24133 < 01001 11926 01158
　　肖千明等[14 ]对辽宁省 4 个重点蔬菜产区不同种植年限
保护地耕层土壤养分进行比较也发现 , TOC 含量随保护地
种植年限的延长而增加的趋势明显. 赵风艳等 [17 ]的研究也
表明 ,温室菜地 TOC 含量较露地土壤明显增加 ,种植 5 年以
上的温室与露地 TOC 含量差异均极显著 , TOC 随种植年限
增加而增加. 温室 TOC 含量高 ,主要是由于蔬菜温室每年大
量施用有机肥的结果 ,另外与温室周年进行多茬生产 ,残留
在土壤中的根系量很大 ,有机碳含量增加 [1 ]也有一定关系.
312 　高量施肥条件下土壤 N 素的变化
0～30 cm 温室土壤全 N 含量显著高于露地菜田 (图 1) .
使用年限为 1、4 和 10 年的蔬菜温室土壤全 N 含量分别比露
地菜田土壤增加 26126 %、35135 %和 83184 %. 多因素方差
分析表明 ,不同处理及不同土层深度之间土壤全 N 含量差
异均极显著 ( P < 01001) (表 1) . 土壤全 N 含量随土壤深度
的增加而下降 ,随蔬菜温室使用年限增加而上升 (图 1) . 不
同处理土壤全 N 变化趋势及变化幅度与 TOC 的变化趋势
相近. 土壤全 N 含量与 TOC 含量呈显著正相关 (表 2) .
　　温室与露地菜田相比 ,土壤 NO -3 2N 含量显著提高 ,是
露地菜田土壤 NO -3 2N 含量的 5105～12149 倍. 随着温室种
植年限的增加 ,土壤NO -3 2N含量在各土层均呈增加的趋
表 2 　温室土壤不同化学指标间的相关性
Table 2 Correlation coeff icients for soil properties in different green2
houses
项目
Item
有机碳
TOC
全 N
Total N
NH +4 2N NO -3 2N pH 电导率
EC
有机碳 TOC 11000
全 N Total N 01843 3 3 11000
NH +4 2N - 01122 - 01042 11000
NO -3 2N 01642 3 3 01709 3 3 - 01039 11000
pH - 01459 3 3 - 01443 3 3 01080 - 01333 3 11000
电导率 EC 01491 3 3 01717 3 3 - 01074 01786 3 3 - 01241 110003 P < 0105 ; 3 3 P < 0101.
势 ;随着土壤深度的增加 ,各处理土壤 NO -3 2N 含量呈下降
的趋势 (图 1) . 土壤 NO -3 2N 含量在不同处理及不同土壤深
度之间差异显著 (表 1) . 土壤 NO3 - 2N 含量与 TOC、土壤全
N、EC 等呈极显著正相关 ,与土壤 p H 呈显著负相关 (表 2) .
使用年限为 10 年的温室土壤 NO -3 2N 在 20～30 cm 土层显
著高于 1 和 4 年温室 ,分别比 1 和 4 年温室增加 65173 %和
50189 % ,是露地菜田土壤的 6155 倍 ,说明高量施肥条件下
蔬菜温室土壤 NO -3 2N 向下层移动 ,出现明显的积累现象.
与 NO -3 2N 含量相比 ,蔬菜温室土壤 NH4 + 2N 含量相对
较低 (图 1) . 土壤 NH +4 2N 含量与温室的使用年限及土壤深
度之间没有明显的相关性 ,而且与 TOC、土壤全 N、p H、EC
等化学性质间也没有明显的相关性 (表 2) .
硝态氮含量是旱田土壤有效氮的强度因子 ,直接影响作
物的产量和品质 ,也是评价氮肥环境效应的重要指标. 研究
发现 ,蔬菜温室土壤 NO -3 2N 含量显著增加. 孟鸿光等[11 ]等
调查也发现 ,沈阳市于洪区大田改建成蔬菜温室后 ,土壤
NO -3 2N 含量发生明显的积累. Jiang 等[5 ]研究表明 ,沈阳市
近郊菜田土壤由于高量施肥 ,不仅使菜田土壤 NO -3 2N 含量
显著增加 ,导致蔬菜硝酸盐含量超标 ,同时也会引起地下水
NO -3 2N 含量大幅增加. 温室土壤 NO -3 2N 含量显著提高 ,主
要是由于在温室栽培条件下 ,为了使蔬菜高产 ,人们往往大
量施用氮肥 ,从而在缺少降雨淋洗的半封闭条件下 ,残留的
氮肥大部分以 NO -3 2N 的形态滞留在土壤中 ;同时 ,硝化作
用最适宜的温度为 30～35 ℃,而蔬菜温室内较高的空气和
土壤温度 ,间接地为土壤硝化作用创造了条件 ;另外 ,蔬菜温
912211 期 　　　　　　　　　　　　　　刘艳军等 :蔬菜温室土壤某些化学性质的演变特征 　　　　　　　　　　　
室内温度较高 ,土壤水分蒸发强烈 ,深层土壤中的 NO -3 2N
随水分上移 ,导致 NO -3 2N 在土壤表层聚集[15 ] . 从表 2 可以
看出 ,NO -3 2N 含量与 EC 呈显著正相关 ,说明土壤中 NO -3 2N
含量对土壤可溶性盐浓度有直接的影响.
313 　高量施肥条件下土壤 p H 和盐分的变化
蔬菜温室土壤与露地菜田土壤 p H 差异极显著 ( P <
01001) . 随着温室种植年限的增加 ,土壤 p H 呈下降趋势 (图
1) ,而且不同土层间 p H 差异不明显 ( P = 01238) (表 1) . 温室
土壤 p H 降低是由于大量施用有机肥的结果. 以鸡粪、猪粪
和牛粪为主的有机肥施入土壤后 ,有机肥腐解和微生物代谢
产物产生大量的有机酸类物质 ,导致土壤 p H 下降[8 ] .
在 0～30 cm 土层中 ,蔬菜温室土壤 EC 值是露地菜田土
壤的 212～418 倍 ,而且随着温室使用年限的增加土壤 EC
值逐渐增高 (图 1) . 从不同土层深度看 ,露地菜田土壤 EC 值
在 20～30 cm 的土层中最高 ;而在蔬菜温室中 ,土壤 EC 值在
0～10 cm 的表土层中含量最高. 其主要原因是 :一方面 ,温
室蔬菜栽培施肥量大 ,特别是以氮肥为主的化肥施用量大 ,
使土壤耕层内的含盐量增加 ,并长期在土壤耕层积累 ;另一
方面 ,温室栽培土壤长年覆盖或季节性覆盖改变了自然状态
下的水热平衡 ,土壤得不到雨水充分淋洗 ,致使盐分在土壤
表层中聚集[5 ,6 ] . 土壤盐分浓度障碍是温室蔬菜生产过程中
普遍存在的问题. 连续多年栽培蔬菜的温室土壤可溶性盐积
累都比较严重 ,已成为限制蔬菜生长的主要因子. 研究表明 ,
随温室使用年限的增加 ,土壤 EC 值增高 ,说明蔬菜温室土
壤具有一定的盐渍化趋势. 温室土壤 NO3 - 2N 含量也随温室
使用年限的增加而显著增加 ,其在土壤中的积累与总盐量的
积累呈极显著正相关 (表 2) . 由于硝酸盐是致癌物质 ,土壤
中 NO3 - 2N 含量过高 ,会导致蔬菜中硝酸盐含量严重超标 ,
危害人类的身体健康.
4 　结 　　论
411 　与露地菜田土壤相比 ,蔬菜温室土壤有机碳含量随使
用年限的增加而上升 ,说明在高量施用有机肥和化肥的条件
下 ,蔬菜温室土壤有机碳含量显著提高.
412 　土壤全 N 含量随蔬菜温室使用年限的增加而显著提
高 ,土壤全 N 的变化与土壤有机碳变化趋势一致. 随蔬菜温
室使用年限的增加 ,土壤 NO3 - 2N 含量上升的趋势较明显 ,
但不同使用年限的蔬菜温室之间及与露地菜田之间土壤
NH4 + 2N 含量无明显差异.
413 　蔬菜温室土壤与露地菜田土壤相比 ,土壤 p H 随蔬菜
温室使用年限的增加呈下降趋势 ,说明随蔬菜温室使用年限
的增加 ,土壤出现酸化 ,这主要与高量使用有机肥和化肥有
关.土壤盐分随着蔬菜温室使用年限的增加而逐渐提高 ,盐
分积累现象明显 ,并逐渐出现土壤盐渍化趋势.
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作者简介 　刘艳军 ,男 ,1965 年 12 月生 ,博士生 ,高级工程
师.主要从事土壤生态学研究. E2mail : liuyanjun726 @sohu.
com. cn
0222　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷