水田长期种植蔬菜后土壤化学性状的变化分析(2)

　　2.3 土壤磷、钾、铁、锰的变化特征

　　水田长期改种蔬菜后，土壤全磷与有效磷无一例外地增加（表 2），与对应水田相比，全磷增加量在0.06~0.64 g/kg 之间，平均增加量为 0.20 g/kg;有效磷增 加 量 在 2.34~32.14 mg/kg 之 间 ,平 均 增 加 量 为15.71 mg/kg.改种蔬菜后土壤全磷和有效磷的增加量：丘陵山地>河谷平原>滨海平原>水网平原。种植蔬菜后，土壤速效钾也呈现增加趋势，与对应水田相比，速效钾的变化量在-6.00~24.00 mg/kg之间，平均增加量为10.03 mg/kg.在研究的32对水田与蔬菜地对比土壤中，种植蔬菜后速效钾呈现下降的仅有2对，占6.25%.从平均变化量来看，河谷平原和丘陵山地水田种植蔬菜后土壤速效钾的增量略高于水网平原和滨海平原。

　　水田长期改种蔬菜后，多数情况下土壤有效铁与有效锰呈现下降，与对应水田相比，土壤有效铁与有效锰的变化量分别为-41.00~6.00 mg/kg和-14.00~3.00 g/kg,平均变化量分别为-22.19 mg/kg和-5.09 mg/kg.在研究的32对水田与蔬菜地对比土壤中，种植蔬菜后土壤有效铁和有效锰呈现下降的分别为30和25对，分别占93.75%和 78.13%.

　　2.4 土壤重金属的变化特征

　　水田长期改种蔬菜后，土壤重金属普遍呈现积累趋势（表3）。与对应水田相比，土壤Cd、Cu、Cr、Pb、Hg和 Zn 的变化量分别为-0.04~0.07、-3.15~9.58、-6.45~7.24、-3.24~8.98、-0.05~0.07、-3.25~14.65 mg/kg,平均变化量分别为 0.02、2.61、1.57、0.02、2.80、5.08mg/kg,平均分别比水田土壤增加了12.40%、9.85%、2.81%、11.76%、9.50%和 7.18% ,土壤中 Cr 的变化相对不明显。在研究的32对水田与蔬菜地对比土壤中，种植蔬菜后土壤Cd、Cu、Cr、Pb、Hg和Zn呈现增加的分别为26、26、19、26、24、27 对 ,分别占 81.25% 、81.25% 、59.38%、81.25%、75.00%和 84.38%.长期种植蔬菜后，土壤中Cd、Pb、Hg的变化在水网平原、河谷平原、滨海平原和丘陵山地等地貌区中的变化较为接近；土壤中Cu 的变化在河谷平原和丘陵山地等地貌区中的变化较为明显；土壤中Zn的变化在丘陵山地小于水网平原、河谷平原和滨海平原等地貌区。

　　3 结论

　　水田长期种植蔬菜后土壤化学性状发生了明显的变化，土壤水溶性盐分和土壤磷素（包括全磷的有效磷）呈明显增加，土壤有机碳普遍呈现下降；多数土壤速效钾呈现增加，多数土壤有效铁和有效锰呈现下降；土壤全氮有增有减，总体上变化较小；土壤明显酸化，pH 平均下降达 0.42 个单位。pH 变化量与原土 pH 呈抛物线关系，近中性土壤的pH下降量最大，向酸性和向碱性两侧的pH变化量逐渐减小。有机质和全氮的下降量随原土有机质和全氮含量增加而增加，两者呈显着的正相关。长期种植蔬菜后，土壤重金属污染有增加的趋势，其中以Cd、Cu、Pb、Hg和Zn的积累较为明显。

　　4 讨论

　　由于不同的土地利用方式对土地的要求不同，因此，当土地利用方式发生改变时，施肥、耕作、灌溉、排水等管理措施都会发生相应的改变。水田改种蔬菜后，由于蔬菜复种指数较高及蔬菜生长需要较多的养分，肥料的投入量将比种植水稻的情况下有明显的提高；同时，蔬菜生产不需要对土壤淹水，从而显着地改变了土壤的氧化还原状况。水分、养分的输入-产出平衡发生改变极大地影响了土壤的物理、化学及生物学过程，从而改变了土壤的肥力状况。以上研究结果表明，水田长期种植蔬菜后，土壤中水溶性盐分明显增加，这与肥料的投入增加、而土壤灌溉-排水的强度减弱减少了土壤中盐分的淋洗有关。另外，蔬菜生产的部分季节土壤被地膜覆盖也明显增加了盐分积累的风险。而长期种植蔬菜后土壤呈现明显的酸化也主要与肥料（特别是氮肥）施用量的增加有关，已有研究表明，不当的施肥量和施肥方式如作物收获移走土壤中的碱性物质等也可促进土壤酸化[17-18].而种植蔬菜后土壤pH 的下降量在近中性的土壤最大可能与近中性的条件下，土壤对酸的缓冲能力较低有关。

　　土壤有机质始终处于不断的积累与降解动态变化中。农业生产中各种有机物质的输入与输出及影响土壤有机质形成与降解因素的变化都将在一定程度上改变土壤有机质的平衡。影响土壤有机质平衡的因素大致有生物、物理化学和社会经济等因素。水田长期改种植蔬菜后，土壤水分含量减少、通气性增加，大大改变了土壤的水热条件，由于土壤通气性增强促进了土壤微生物活性，加速了土壤有机质的矿化，从而导致了土壤有机碳的下降[19].由于水分含量的下降和通气性的增加，土壤中无定形铁、锰可逐渐脱水向结晶较也的游离态转化，这可能是导致长期种植蔬菜后土壤有效铁、有效锰下降的主要原因。种植蔬菜后，随着土壤有机碳矿化的增加，土壤中与有机质结合的氮素通过矿化损失的强度也有一定的提高，但由于种植蔬菜的施肥量较高（特别是氮素），弥补了因矿化损失的氮素，因而蔬菜地土壤氮素并不因为有机碳矿化而显着地下降，而保持基本不变。由于蔬菜生产经济效益较高，磷、肥与钾肥的用量常常要高于水稻生产，因此，长期改种蔬菜后土壤中全磷、有效磷和速效钾都呈现增加了趋势。

　　种植蔬菜后，土壤中重金属的积累量有不同程度的提高，这可能与蔬菜生产中肥料投入量较大，由此引入的重金属数量相对较多有关。有研究表明，我国化肥（特别是磷肥与钾肥或复合肥）、不同来源的有机肥中都存在一定含量的重金属[20-23],长期施用这些含重金属的肥料势必会增加土壤中重金属的积累。

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