第一章 前言
设施农业是指具有一定的设施、在局部范围改善或创造环境因素，为动植物生产提供良好、适宜的环境条件而进行的高效农业生产方式(程宪国和王维敏 1991)。设施农业在我国各地得到了广大推广，目前我国已经成为世界上设施栽培面积和总产量最大的国家之一（寇长林等 1999）。尤其设施蔬菜的种植，基本上解决了我国长期以来蔬菜供应不足的问题，并且实现了周年均衡供应，达到了淡季不淡、周年有余的要求，为丰富人民的“菜篮子”、满足人们生活的需要和提高人民生活水平起到了重要作用。 然而，由于设施农业处于高温、高湿、无雨水淋洗、高蒸发量、高度集约化、高肥水、高复种指数等特殊环境中，菜农对这种特殊的环境又缺乏系统的了解，在实际生产中，为了追求更高的经济效益，大量盲目的施肥，导致了设施农业土壤出现了次生盐渍化、土壤酸化、养分不平衡等诸多土壤质量退化问题。而且随着种植年限的增加，还会出现产量下降、病虫害加重、植株早衰等一系列问题，严重影响设施农业的经济效益和土壤生态环境。因此，了解设施农业土壤养分状况及存在的问题，确保蔬菜生产高产出、高效益和高品质，对实现设施土壤可持续利用具有十分重要的意义。
1.1选题的背景
设施农业现已成为我国农业生产的重要组成部分，并在许多地区成了当地的支柱产业，极大地增加了农民的收入。随着农业现代化及农村种植结构的调整而发展起来的新型产业。近 20 年来，我国的设施园艺栽培面积已突破 210 万公顷（2000 年），与 1980年相比增长了近 3000 倍，总面积达世界第一；全国人均占有设施面积为 16m2，每年人均消费蔬菜量的 20％是由设施栽培提供的。设施园艺的发展基本解决了我国长期以来蔬菜供应不足的问题，并且实现了周年均衡供应，实现了淡季不淡，周年有余的要求（陈超等 2008）。随着我国农业由传统的农业向现代化的农业转变，农产品由数量型向质量效益型转变，各种各样的现代化装备也在不断地进入设施农业的领域。据不完全统计，我国大型温室面积已超过 700 公顷，面积在 1000m2以上的连栋温室，全国 32 个省市自治区无一处空白。设施栽培已从蔬菜扩展到花卉、瓜果、畜禽与水产养殖、林木育苗、食用菌以及中草药等领域。
近年来，大型连栋温室在以每年超过 100 公顷的速度递增。因此，设施生产和经营企业以及相关产业都得到了快速发展。目前，国内从事温室设备制造的企业，已从 20 世纪 80 年代的 5、6 家发展到现在近 300 余家。设施种植工程为解决我国城乡居民的“菜篮子”和农民增收，为推进农业结构的调整发挥了重要作用，其中大棚种植已在农业生产中占据重要地位。 而在大棚种植中，土壤是设施农业生产的基础，设施土壤肥力水平的高低，与设施种植作物的产量、品质和经济效益密切相关。设施土壤质量的退化已成为影响农产品品质、效益及限制持续发展的主要因子。由于设施农业栽培为植物生长创造了一个温和湿度较高的土壤生态环境。在这种生态环境条件下，容易造成土壤理化性质及生物学性状的恶化（土壤板结、结构破坏、通气和透气能力降低）、连作障碍明显、土壤病虫害增多等一系列问题（赵彩琴 2005），并且随着人们对设施作物需求量的提高，设施土壤复种指数增大。土壤由于长期连作，大量施肥和灌溉等田间管理的影响，使设施土壤的养分状况发生了极大变化。由于磷素是作物生长发育不可缺少的重要营养元素之一，随着种植年限的延长，设施土壤中长期大量施入磷肥，特别是在不了解土壤养分状况和作物需肥规律的情况下盲目施肥，不仅造成磷肥资源的大量浪费，还影响了作物的品质，引起设施土壤中磷素养分的大量积累。同时由于地表径流造成了部分磷素的流失，对土壤、水体等生态环境造成了一定程度的污染，恶化了农业生态环境（陈欣等 1999 ；Heckrath C et al 1995；袁韶峰等 2004）。许多研究表明，设施土壤是高度集约利用条件下的一种土壤，具有高度熟化及富含养分的肥熟表层，土壤磷素富集是设施土壤的主要特征（张民等 1999）。因此，了解设施土壤磷素的富集与变异状况，对于设施土壤合理施用磷肥，科学的进行田间管理具有非常重要的理论和实践意义。
第二章 材料与方法
2.1试验材料
试验选取陕西省延安（子长）和关中地区（杨凌和宝鸡）具有代表性的设施土壤及相邻的大田土壤进行调查研究。供试大棚及相邻大田土壤的成土母质相同，不同温室大棚在栽培模式和水肥管理措施等方而都相对一致。化肥主要以施用复合肥、磷酸氢二铵、过磷酸钙、硫酸钾为主。有机肥来源为当地饲养场的新鲜畜禽粪便。相邻大田主要种植小麦和玉米，化肥和有机肥的年施用量相对较低，化肥主要为复合肥、尿素等。
2.1.1试验地自然概况
供试土壤采自延安子长县、杨凌地区和宝鸡地区。子长县位于陕北黄土高原中部，延安市北部。地势由西向东南倾斜，海拔 930～1562m。土壤类型为黄绵土，属典型的黄土高原丘陵沟壑区，暖温带半干旱大陆性季风气候。年平均气温 9.1℃，平均降水量514.7mm，无霜期 175 天。郭家坪村位于城西子靖公路 7 公里处，该村自 1992 年开始发展大棚蔬菜种植产业，棚体结构由最早的琴弦式逐步发展为有立柱钢架结构式大棚，全村现有大棚 145 座，其中有 14 座花卉大棚，10 年以上的大棚有近 50 座。 杨凌地区东部南依秦岭，北倚黄龙山和陕北高原，渭河横贯中部，是关中盆地地势最低和最为开阔的地段。区内的渭河以北地区，主要由平原和黄土台塬组成，占全区土地面积的 79 %。属于暖温带大陆性季风气候，四季分明。区内夏秋多雨，冬春少雨，4～10 月降水量占全年总量的 85%以上，年均降雨量 550mm。年均气温 13.2℃，年平均最高温和最低温分别在 17.6～19.8℃和 6.3～8.8℃。≥0℃年积温平均在 4965℃，≥10℃年积温 4448℃，无霜期 200d。光照资源丰富，年平均光照时数为 2338.9h，适宜农业的发展。 宝鸡位于“八百里秦川”西部，是关中西端的门户。地势为南、西、北三面环山，中部低平，东部敞开，以渭河为中轴，呈尖角开口槽形。地貌分山、川、原三类，以山丘为主，大体为“六山一水三分田”。南部秦岭东西横亘，海拔 1000～3700 多米。最高点为秦岭主峰太白山，海拔 3767m。属暖温带半湿润气候。四季分明，季风明显。受地形影响，山地和川谷温差悬殊，小气候差异较大。年均气温 13℃，极端最高气温 42.7℃，极端最低气温为-25.5℃。年平均降水量 710mm，号称“关中水龙头”。无霜期 110～220d。易出现早春和伏旱，秋有连阴雨。
第三章 设施农业土壤磷素富集状况......................... 26-42
3.1 土壤全磷动态含量的演变规律...................... 27-29
3.2 土壤速效磷含量的演变规律 ......................29-31
3.3 土壤各形态无机磷含量...................... 31-38
3.4 设施土壤有机磷含量...................... 38-40
3.5 小结 ......................40-42
第四章 设施农业土壤养分、土壤酶......................42-66
4.1 土壤pH、有机质与磷素富集...................... 43-46
4.2 土壤氮素与磷素富集的关系研究...................... 46-58
4.3 土壤速效钾与磷素富集的关系研究...................... 58-60
4.3.1 设施土壤速效钾的变化特征 ......................58-59
4.3.2 土壤速效钾与磷素富集的相关性 ......................59-60
4.4 土壤酶活性与磷素富集的关系研究...................... 60-64
4.5 小结...................... 64-66
第五章 土壤质地、镉含量...................... 66-76
5.1 土壤质地与磷素富集的关系...................... 67-71
5.1.1 土壤质地的变化特征...................... 67-69
5.1.2 土壤质地与磷素富集...................... 69-71
5.2 土壤镉含量与磷素富集的关系...................... 71-74
5.2.1 土壤镉含量的现状...................... 71-73
5.2.2 土壤镉含量与磷素...................... 73-74
5.3 小结 ......................74-76
第六章 结论与建议 ......................76-79
6.1 结论 ......................6-78
6.1.1 设施土壤状况评价...................... 76
6.1.2 结论...................... 76-78
6.2 建议 ......................78-79
结论
（1）设施农业土壤全磷、速效磷、无机磷与有机磷含量都显著高于对照大田土壤，均有不同程度的富集。由于设施作物大多属于浅根性作物，逐年施肥大多集中在 0-20cm，因此，0-20cm 的含量要高于 20-40cm 的含量。在 0~11a 内随着种植年限的增加磷素含量逐渐呈增加的趋势，随着土层深度的加深磷素养分含量逐渐降低。
（2）随着全磷含量的增加，设施土壤无机磷和有机磷的含量显著增加，以无机磷为主。在设施土壤无机磷组分中，以 Ca-P 为主，其次是 O-P 、Al-P 和 Fe-P 较少。在Ca-P 中以 Ca10-P 含量最高，其次是 Ca8-P 和 Ca2-P。随着种植年限的增加，无机磷各形态含量逐渐增加，其中，Ca8-P、 Ca2-P 和 Al-P 随着种植年限的增加其增加幅度较大，Ca10-P 、O-P 和 Fe-P 增加幅度相对较小。
（3）设施土壤全氮、碱解氮含量随着种植年限的增加，含量逐渐升高，随着深度的加深，含量逐渐降低。并且 0-20cm 的含量和增加幅度都要高于 20-40cm。全氮和碱解氮与全磷、速效磷、有机磷都呈极显著正相关。随着设施土壤种植年限的增加和逐年肥水的施入，磷素养分大量富集，全氮、碱解氮含量也逐渐富集。
（4）从氮素的矿化过程来看，随着培养时间的延长，矿化率逐渐降低。设施土壤日矿化率高于对照大田土壤，硝态氮随着培养时间的延长，含量逐渐降低，铵态氮随着培养时间的延长，含量逐渐增加。随着深度的增加，日矿化率逐渐降低。
（5）设施土壤硝态氮和铵态氮含量高于对照大田土壤。硝态氮和铵态氮随着设施种植年限的增加，含量逐渐升高。随着深度的加深，含量逐渐降低。比较同一地域和种植年限的硝态氮、铵态氮含量发现，土壤累积的硝态氮均显著高于铵态氮。总体来看，氮素矿化培养 28 天后，N03--N 与全磷、速效磷和有机磷呈显著负相关，NH4+-N 与全磷、速效磷、有机磷呈正相关。
（6）延安子长、杨凌地区和宝鸡地区设施土壤质地＜0.05mm、＜0.02mm、＜0.01mm、＜0.005mm 和＜0.002mm 的土壤粒度含量，在 0～40cm 范围内含量随种植年限的增加逐渐降低，随着深度的增加含量逐渐升高。磷素养分的大量富集与＜0.05mm、＜0.02mm、＜0.01mm 和＜0.005mm 的土壤粒度含量呈极显著负相关，与＜0.002mm 的土壤粒度含量呈负相关。说明磷素的富集加剧了土壤的沙化。另外土壤质地的变化可能与地势，设施农业的管理方式有一定的关系，有待进一步的研究。
（7）设施土壤 pH、有机质变化明显，pH 随土壤层次加深而增加，有机质则随着设施土壤层次的加深而降低；但总体上 pH 是随着设施土壤种植年限的增加而降低，随土壤层次的加深而增大，而有机质则是随着设施土壤种植年限的增加而升高，随着土壤深度的增加而降低。有机质与全磷、有效磷，有机磷都呈极显著正相关。
参考文献
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