武汉设施菜地土壤磷素变化及其影响因素的研究

摘要

设施蔬菜种植是缓解城乡居民冬春蔬菜供应不足、城郊人多地少等矛盾的重要途径。设施菜地受环境条件和不科学的管理等因素作用强烈，土壤化学、生物等过程往往不同于自然条件下的土壤。本研究以武汉城郊设施菜地土壤为对象，采用实地取样分析和室内模拟实验相结合的方法，分析了不同地域、设施年限、轮作模式等条件下设施菜地土壤磷素变化及垂直分布规律，研究了不同环境条件对土壤磷素变化的影响，比较了典型环境条件对土壤磷素影响的作用大小。取得的主要进展有：
　　（1）实地采样结果显示，武汉城郊土壤磷素水平处于轻度富集状态，近郊和远郊样区设施菜地土壤Olsen-P和MBP平均含量均高于露天菜地土壤，且远郊Olsen-P和MBP含量变化差异比近郊的突出；近郊设施土壤磷素变化随设施年限延长总体上呈增加趋势，土壤TP从设施1年的1.92 g/kg增加到设施20年的2.99 g/kg，Olsen-P含量在三个采样时间均明显增加，MBP含量有一定程度的增加，土壤Olsen-P和MBP含量的变化趋势均以5年设施年限为转折点；“空心菜-大蒜”和“空心菜-芹菜”两种轮作模式相比，在2011年12月前者的Olsen-P平均含量比后者的要低7.93 mg/kg，而在2012年04月和2012年12月则是前者分别高出后者23.21％和40.62%，MBP的含量变化规律恰好相反。
　　（2）以Tiessen磷分级组分来看，设施菜地土壤各组分中以无机磷为主（占TP的72.94%以上），有机磷仅占22.65%以下。设施菜地土壤磷以中等活性磷为主（平均为85.36%），其次为活性磷（平均为9.32%），稳定态磷含量最低（仅占TP的5.32%）；而且随设施年限延长，中等活性无机磷C.HCl-Pi和Residual-P有向有效性较高形态（主要是NaHCO3-P组分）转化的趋势。
　　（3）设施土壤与露天土壤的 TP、Olsen-P和 MBP均随土层加深呈下降趋势，在0～40cm耕层内设施土壤磷素含量均高于露天菜地，Olsen-P的下迁止于60cm的土层，而MBP含量在40 cm以下基本稳定。
　　（4）室内模拟试验结果显示，土壤MBP随温度升高而明显升高，Olsen-P和 CaCl2-P均在10℃条件下最高，温度条件对土壤 MBP影响最大；无机态NaOH-Pi随温度降低而降低，而D.HCl-Pi、C.HCl-Pi和Residual-P却随温度降低而增加。设施土壤pH6.89时其MBP含量最高，而Olsen-P含量却最低，pH达到5.30时Olsen-P含量最高，CaCl2-P则随pH升高而明显降低。土壤酸化能使C.HCl-Po向有效性更高的Resin-P及NaHCO3-P组分转化，而土壤pH增加则能促进残留态磷转为无机态磷。轻度盐化设施土壤MBP含量最高，培养25 d后土壤 Olsen-P随盐化程度加重而增加；设施土壤盐化程度加重可提升土壤NaHCO3-Pi和NaOH-Po占全磷的比例，而降低NaHCO3-Po、NaOH-Pi和C.HCl-Po的比例。
　　（5）正交实验结果显示，pH因素对土壤磷素含量的影响最大，其次是温度和碳种类，且均达显著性（P<0.05），影响程度最小的因素为湿度和磷种类水平。磷素的分级中，pH因素对无机磷组分的影响最大，而对有机磷组分的影响最小，温度对无机磷组分影响仅次于pH因素；碳种类和碳种类与湿度交互对有机磷的影响最大，其次是温度和磷种类因素。

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第1章 绪论

1.1 土壤磷的形态、有效性及其转化

1.2 菜地土壤磷素及其环境效应

1.3 设施菜地土壤状况及其生态环境特点

1.4 研究目的与意义

1.5 研究内容和技术路线

第2章 材料与方法

2.1 供试土壤

2.2 试验试剂与仪器

2.3 分析测试方法

2.4 数据处理方法

第3章 武汉城郊设施菜地土壤磷变化特征

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果分析与讨论

3.4 小结

第4章 三种典型条件对设施菜地土壤磷变化的影响

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.3 结果分析与讨论

4.4 小结

第5章 设施土壤磷变化影响因素的作用大小比较

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.3 结果分析

5.4 讨论

5.5 小结

第6章 结论与建议

6.1 结论

6.2 问题与建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的论文