不同蔬菜种植方式对土壤固碳速率的影响分析

2023-03-03

1 资料与方法

1.1 资料

选取了2009年3月-2014年10月期间, 同属于暖温带季风区的4 672 m2的土地进行试验, 并分别采取不同的蔬菜种植方式的3组;第1组的土地面积为1 517 m2, 采用大田种植的方式, 露天种植, 一年两季并以大蒜-玉米/大豆的方式进行轮种;第2组的土地面积为1 553 m2, 采用季节性大棚蔬菜种植方式, 大棚由竹条搭建而成, 1 a可栽种2~3季, 在秋冬季时, 使用农业用膜为土壤增热保温;第3组的土地面积为1 602 m2, 采用常年性大棚种植方式, 大棚由土石方搭建而成, 可不间断种植, 并投入大量水肥。3组的土壤均为褐土, 其他一般资料无显著差异 (P>0.05) , 具有可比性。

1.2 采样与分析

在2009年3月-2014年10月期间, 在每次收获之后, 对3组采取不同蔬菜种植方式的土壤进行采样, 并进行分析 (见表1) 。

1.3 计算

土壤的有机密度, 需要采取土壤的深度数据、容量数据、以及有机碳含量数据带入公式进行乘积的计算。公式如下:

公式 (1) 中:n为土壤剖面的总层数;i为土壤剖面的第i层;ci为土壤有机碳含量 (Cg/kg) ;pi为土壤容量 (g/cm3) ;ti为土壤测量层厚度 (cm) ;θi为大于2 mm粗颗粒在土壤中的百分含量。

1.4 统计学分析

使用SPSS18.0、Origin8以及Excel2003软件, 将文中的研究数据进行统计学分析。以t检验计量资料;以x2检验计数资料;显著性差异以P<0.05表示具有统计学意义[1]。

2 结果与分析

2.1 不同蔬菜种植方式土壤的有机剖面分析

通过对3组采取不同蔬菜种植方式的土壤进行有机剖面进行对比分析, 在3组不同蔬菜种植方式中:一是采用大田种植的土壤的变化量大, 有机碳的含量均在最高的土壤表层中 (0~20 cm) , 且随着采样的深度加深, 有机碳的含量呈下降趋势, 但下降规律不统一;二是采用季节性大棚蔬菜种植方式的土壤的有机碳含量, 也随采样深度的下降而减少, 在60~80 cm时处于最低状态, 而到了80~100 cm处又呈现出上升的趋势;三是采用常年性大棚种植的土壤的有机碳含量在土壤表层时较高, 随着采样的深入, 其有机碳含量无明显变化[2]。

因此, 在3组土壤的有机碳含量中, 采用大田种植与采用季节性大棚蔬菜种植的含量较低, 并随着采样的深入而不断下降, 而采用常年性大棚种植的土壤其有机碳含量较高, 并且随着采样的深入没有明显的下降趋势。

2.2 不同蔬菜种植方式土壤的有机碳密度

通过对3组不同蔬菜种植方式土壤的有机碳密度进行对比分析, 在3组不同种植方式的土壤中:大田种植的有机碳密度在20~50 a的土壤中无明显差异, 但随着种植时间的增加而呈上升趋势, 尤其是在超过50 a的土壤中, 其有机碳密度出现较大波动, 甚至达到饱和;季节性大棚土壤的有机碳密度, 随着种植时间的增加有所上升, 但上升速度不断放慢, 于8 a时保持平衡状态;常年性大棚的土壤有机碳密度, 在其表层与深层的有机碳密度都会随着时间的增加而呈上升趋势。

综上所述, 在3组土壤的有机碳密度中, 都随着时间的增加而呈上升趋势。其中, 长年性大棚的增长值明显高于大田种植和季节性大棚地方式。其原因是, 长年性大棚的管理方式较为统一, 优于另外两种种植方式。

2.3 不同蔬菜种植方式土壤的土壤固碳

通过对三组不同蔬菜种植方式土壤的土壤固碳进行对比分析, 在3组不同种植方式的土壤中: (1) 大田种植的剖面土壤固碳速率为1.60 mg/ (hm2/a) , 表层土壤固碳速率为0.20 mg/ (hm2/a) ;季节性大棚的剖面土壤固碳速率与表层土壤固碳速率类似, 表面速率为剖面速率的13.2%, 随着采样的加深呈明显的下降趋势;长年性大棚蔬菜种植的剖面土壤固碳速率为1.42 mg/ (hm2/a) , 表层土壤固碳速率为0.64 mg/ (hm2/a) ;表层的土壤碳速率最高[3]。

在3组土壤的有机碳密度中, 长年性大棚蔬菜种植的表层土壤固碳速率最高。其原因在于, 长年性大棚蔬菜种植的土壤翻耕率非常低, 导致其深层土壤较为固定。

3 结论与讨论

3组采用不同蔬菜种植方式土壤的有机碳库均得到了有效的提升。并随着时间的增加, 不同程度的提升了土壤的有机碳密度。但采用长年性大棚蔬菜种植与采用季节性大棚蔬菜种植的土壤固碳速率集中于表面, 对深度土壤的有机碳影响较小。而大田蔬菜种植对表层土壤固碳速率影响较小。通过对3种不同蔬菜种植方式的综合对比, 在经济效益以及农田土壤固碳速率上, 长年性大棚蔬菜种植与采用季节性大棚蔬菜种植的方式更具优势, 值得推广应用。

摘要：蔬菜种植是农业经济中重要的组成部分, 而在蔬菜种植中, 农田土壤碳库的变化, 也与蔬菜种植有着相互影响的作用。采取不同的蔬菜种植方式, 也对提让固碳速率产生不同的影响。研究其中的关系和变化规律, 对蔬菜种植的发展, 以及对土壤的合理利用, 有着十分重要的意义。基于此, 就3种不同的蔬菜种植方式进行实验比对, 分析3种不同的蔬菜种植方式对土壤碳库变化的规律。以期促进农业经济持续有效的发展。

关键词：蔬菜,种植方式,农业经济,农田土壤碳库,土壤固碳速率