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设施农业是世界上发展最快的农业活动。在设施条件下,作物生长速度快、产量高,收获后可带走大量的养分,因此需要投入大量的养分以维持根系养分水平。而在有限的管理水平下,往往施肥过量,使土壤普遍表现出酸化与次生盐渍化现象,作物生长受到抑制,严重制约了设施农业的可持续发展。因此,研究设施土壤酸化与次生盐渍化发展的相互作用、相互影响具有重要意义。 本研究以设施内常见三种土壤类型(褐土、潮土和水稻土,均为微碱性土壤)为研究对象,以自然酸化的土壤(红壤)为参照,通过室内培养试验研究积盐对土壤酸化评估的影响,以及土壤pH降低或积盐对酸化和次生盐渍化发展的影响。在水稻土上开展长期定点试验,研究不同施肥处理对土壤酸化和次生盐渍化发展的影响。主要研究结果如下: 1、在无H+引入的条件下,可溶性盐的存在可使土壤pHw(去二氧化碳去离子水浸提测定)显著下降,下降幅度(△pH)与可溶性盐浓度、土壤类型和可溶性盐离子组成有显著相关性。硝酸盐和氯化物的△pH绝对值高于硫酸盐;四种土壤受盐分影响的程度强弱顺序为:褐土>水稻土>潮土>红壤。尽管不同pH测定方法或酸度表示方法与pHw间具有显著的线性相关性,不同酸度评价指标指示的酸度变化在EC<889μS/cm(水土质量比为5∶1)具有显著差异,酸度变化绝对值pHw>pHCa>石灰位>理论值;当EC>889μS/cm时,pHw、pHCa(0.01 mol/l CaCl2浸提测定)和石灰位变化绝对值三者间无差异,三者均显著高于理论值。pHCa和石灰位受盐分影响较小,可用于评估设施土壤酸化。 2、酸化且积盐的土壤与酸化无盐积累的土壤,其交换性酸、活性铁、活性铝含量均随着pH的降低显著增高;活性锰、有效阳离子交换量以及盐基饱和度(出现交换性酸以后)均随pH降低而显著降低,表明设施土壤积盐酸化与露地酸化在本质上相同,但积盐酸化速率更快。在酸化治理上,设施土壤要采用少盐措施以防加重盐害。 3、氮肥主要通过硝化反应释放H+使土壤酸化,pH和盐分含量通过影响氮肥的硝化反应来影响酸化和次生盐渍化的发展。无论土壤pH和盐分含量高低,硫酸铵添加到土壤中总会使土壤pHw显著下降。尿素对土壤的酸化效应和积盐效应均弱于硫酸铵。在红壤上,尽管初始pH和盐分含量可以影响氮肥的硝化过程,但由于本身特性,无论pH和盐分含量高低,尿素与硫酸铵在土壤中的硝化过程均受到强烈抑制,尿素添加仅在pHw4.46~6.29范围内可使土壤pH值下降。在褐土、潮土和水稻土上,当EC值分别大于等于1784、2136、2856μS/cm时,硝化反应导致的酸化效应随着盐分含量的增加而减弱,当土壤初始EC值高于2780μS/cm甚至可以观察到碱化现象。因此在土壤EC小于2780μS/cm,pH还不至于抑制硝化前,大量尿素和硫酸铵的施用仍会酸化土壤,酸化速率随着盐分积累逐渐变缓。在褐土、潮土和水稻土上,当初始pHw分别低于5.38、4.98和6.31时,尿素硝化反应受抑制,使土壤碱化,而当pHw高于这些临界值时,硝化反应不受抑制,尿素添加会使土壤pH值下降。 4、在碱性设施土壤上的三茬定点试验结果表明:土壤耕层(0~20 cm)可溶性盐分离子主要为NO3-、SO42-、Ca2+、Na+,EC、全盐量及K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、NO3-含量均随着土壤剖面深度的增加而减少,而pH与HCO3-随着剖面深度的增加而增大。尽管不同施肥处理引入的氮形态与盐分含量有所差异,但对土壤酸化和次生盐渍化的影响并不显著。有机肥的添加可提高作物的氮吸收量和超量阳离子吸收量,从而使10~20 cm土层土壤的酸化加强。施肥可使5~20 cm土层EC值显著增大。