高温处理对连作土壤基本理化性质的影响

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摘 要：通过对不同层位的土壤进行高温处理前后的土壤样品采样，测定其基本理化性质，研究在用高温处理土壤，防止连作障碍的方法时，高温处理对土壤理化性质的影响。研究表明，高温处理过的土壤，各层次的土壤酸碱度、有机质含量和土壤中的全氮、出现下降的趋势，而有效磷、速效钾含量增加，土壤容重变大；对土壤的基本理化性能带来了一定的影响。

关键词：高温处理；连作障碍；土壤理化性质

中图分类号 S15 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）15-71-03

作物连作出现障碍的情况给农业生产带来很大的影响：作物减产、增加农业成本，直接影响到农民的经济效益。特别是对于设施农业，这一情况尤为突出。消除农业生产中连作障碍，是广大农民迫切需要解决的问题，也是广大农业科技工作普遍关注的问题[1]。当前消除农业生产连作障碍的方法有很多种，其中高温处理就是其中方法之一。它通过高温高压间歇灭菌[2]的方法、高温闷棚[3-4]的方法以及利用太阳能进行土壤消毒的方法对土壤中的病害虫进行杀死和防治，取得了很好的效果。但这些工作只重视了高温下对病害、虫害的防治效果，并没有考虑到高温处理后土壤的理化性能的改变情况，本文就此方面做了初步研究，探讨土壤经高温处理后，土壤理化性能的变化，为高温处理后的土壤修复和施肥提供理论指导。

1 研究方法

1.1 研究方案 选定有连作效应的设施棚，硼的面积为50m2左右，按土壤采样原则，在棚内以S形选取5个采样点，分别在高温处理前后对每个样点的0～10cm、10～30cm、30～50cm3个层位上的土壤用带有刻度的钢制环刀取样，用以测定高温处理前后的土壤的容重。同时采取同层位土壤样品进行混合获得各相同层位的混合样，将取的5个土壤样品的环刀样的平行样品和各层位混合样带回实验室进行相应测定项目的处理后，进行土壤样品各理化性能的测定。

1.2 分析方法[5] 土壤有机质：外加热/重铬酸钾容量法；土壤全氮：凯氏蒸馏法；土壤有效磷：0.5mol/L碳酸氢钠溶液浸提，钼蓝比色法；土壤速效钾：乙酸铵浸提―火焰光度计法；土壤容重：环刀法；土壤pH：土液比1∶2.5，电位法。

2 结果与分析

根据研究方案，对采取的土壤样品进行分析测定，得其结果如表1。

2.1 高温处理对土壤有机质含量的影响 由表1可以看出，对土壤进行高温处理后，土壤中的有机质含量发生了改变，且依层位不同变化不同：0～10cm的土壤有机含量，高温处理后比处理前减少了2.67g/kg，而10～30cm层的土壤有机质含量在高温处理后却增加了1.62g/kg，30～50cm的土壤有机质减少了0.31g/kg，研究发现，虽然3个层位的土壤有机质含量有增有减，但如果把3个层位的有机质含量进行统计，会发现其总量比处理前下降了1.36g/kg。因此高温处理使土壤中的有机质含量减少。分析其原因：在用高温处理土壤的时候，土壤中部分易氧化的有机物质，在高温下发生了灼烧，使得有机质发生了分解，这就使得土壤有机质含量相对于没有处理前出现了下降。而10～30cm层位有机质出现升高的原因是高温处理机在高温灭毒的过程中，同时对土壤进行了翻耕，即将0～10cm层位的土壤翻到了10～30cm层位，10～30cm层位的翻到了0～10cm层位，所以0～10cm层位土壤有机质的减少，既有高温处理使有机质减少的原因，也有层位变化带来的影响，而10～30cm层有机质的增加，则是土壤层位翻转造成的结果。由图1可以发现，3个层位中有机质含量变化幅度最大是0～10cm层，下降幅度达11.04%，相对于上面的二层，30～50cm处的土壤有机质含量虽然也受到高温的影响，但影响不大，其下降的幅度1.61%，说明高温处理对土壤的有机质影响主要发生在0～30cm，也就是说与高温处理机对土壤深度的接触位置有关，有机质的降低与处理土壤的温度和接触面积呈正相关关系。

2.2 高温处理对土壤全氮含量的影响 高温处理前后土壤全氮含量的变化与有机质的变化基本一致，0～10cm层位的全氮含量因有机态氮受高温灼烧挥发而损失，再加上层位翻转的原因出现了大幅度的降低，降幅达20.39%，10～30cm和30～50cm层位全氮含量比高温处理前有所提高，是因为土壤层位翻的作用。但3个层位总氮含量依然是高温处理后比处理前降低了，统计显示高温处理后比处理前降低了0.21g/kg，说明高温处理会对土壤全氮造成损失，而主要原因是在处理过程中有机质燃烧，其中的氮物质发生了分解，以气体的形式损失。也使得土壤氮素的肥力水平下降。

2.3 高温处理对土壤有效磷含量的影响 土壤中有效磷的含量在高温处理后，呈现出0～10cm降低，10～30cm和30～50cm层位增加的现象，与氮素受高温处理影响有一样的规律。不过，有效磷在0～10cm降低的值很小，与处理前相比，只差了0.5mg/kg，变幅仅为0.9%。而其它2层的增加值却达到了7.1mg/kg。因此，总体来看，高温处理后，土壤有效磷是增加的。究其原因，首先是土壤有机质被燃烧后，有机质中的磷素以可溶性灰分的形式存在于土壤中，增加了有效磷的含量；其次，高温或能对土壤中难溶性磷酸盐的晶相产生改变：因为高温可以使晶态的磷酸盐向非晶态的磷酸盐转化，提高了土壤中难溶磷酸盐的活化性，使得土壤中有效态的磷素增多。这其中哪种作用对土壤中有效磷增多的贡献大，从3个层位有效磷的变化幅度看（如图1），还是以有机质分解为主要原因，因为10～30cm增加的幅度最大，而此层位是处理前的0～10cm层位，有机质含量最高，当然这样的推测还需要日后更多的研究来确定。

2.4 高温处理对土壤速效钾含量的影响 土壤速效钾含量受高温处理的影响是是各层位的速效钾含量都出现了增加的现象，只是增加幅度不同，其中10～30cm增加的幅度最大。分析原因：高温处理使有机质分解后的钾素以可溶性灰分存在于土壤中，增加了土壤中速效钾的含量；另外，高温使得土壤中的矿物态的钾和次生矿物态的含钾矿物分解加速，从而增加了土壤中钾的含量。由图1可以看出，钾素3个层位中增加的幅度最大的10～30cm层位，增幅达到了5.76%，0～10cm和30～50cm，则增加的幅度较小，分别为0.59%和1.98%，说明土壤中速效钾的增多，主要与土壤有机质含量有关；其次也有土壤中原生矿物和次生矿物的贡献：因为10～20cm层位是由0～10cm翻转下去的，温度刚开始接触地面时温度最高，对原生和次生态的钾矿物的风化影响也最大。速效钾的增多，固然可以提高土壤中钾素的肥力水平，但是因为速效钾的可移动性和土壤中层状硅酸盐对钾的固结作用，使土壤中突然大量增加速效钾，减少了缓效钾的量，对钾素的合理利用有一定影响，需要特别注意。

2.5 高温处理对土壤容重的影响 高温处理前后土壤结构的影响通过土壤容重变化可以表现出来。由表1和图1可以看出，高温处理后的土壤容重3个层位都呈现增加的情况。主要是高温处理土壤引起土壤有机质灼烧，使得土壤有机质减少，破坏了土壤原有的结构及各物质间的比例关系，矿质物质所占比例增大，土壤容重增加；高温机的压实作用，增加了土壤无效孔隙的量，也使得土壤容重增加。因此，高温处理土壤后，不但对某些土壤养分造成了影响，对土壤结构也带来了一定的破坏。因此，在对土壤进行高温处理后应及时的补加有机肥，不但可以增加土壤中的养分含量，还可以改善和修复土壤结构，使其尽快恢复原有状态。

2.6 高温处理对土壤酸碱度的影响 由表1结果可以看出，土壤经高温处理后，其pH值都低于处理前。最低的在10～30cm处，降低了0.23个pH值。土壤pH的降低可能与金属离子的水解有关：与土壤有机质络合的金属离子，在高温处理时由于有机质的灼烧，使得其与有机质分离释放，进入到土壤水溶液中并进行水解。金属离子的水解使得土壤水溶液中的氢离子增多，因此土壤的酸碱度下降，pH变小。

3 结语

综上所述，土壤经高温处理后对土其理化性质是有一定影响的，虽层位不同影响结果不同，但总体看来，有机质含量、全氮含量和酸碱度下降；有效磷、速效钾的含量和土壤容重增加。因此用高温处理连作障碍的土壤后要及时补充有机肥。可以通过种植绿肥和秸秆还田的方法进行补充，这样既可以增加土壤有机质的含量，又可以改善土壤结构。但要适当的增施氮肥，以补充在高温处理土壤时造成的氮素损失。

参考文献

[1]马玉乾，刘裕岭.设施棚室连作障得土壤的修复改良[J].上海蔬菜，2014（2）：68.

[2]胡繁荣.设施蔬菜连作障碍原因与调控措施探讨[J]。金华职业技术学院学报，2005，2（6）：18-22.

[3]曹志强，金慧，许永华，等.老参地连续种参试验报告[J].中药材，2004，27（8）：554-555.

[4]古崇、晓笛.规避设施蔬菜连作障碍的良策――高温闷棚及其方法[J].科普天地（资讯版）： 2009，1：45-49.

[5]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000，56-57.

（责编：徐焕斗）