城郊设施菜地土壤碳、磷变化特征及相互关系

近年来, 我国设施蔬菜产业在丰富城乡菜篮子、提高农民收入等方面作用重大，而设施菜地土壤所处的特殊环境将对其物质循环产生深刻影响，其行为过程必然不同于自然条件下的土壤。本项目针对当前我国设施菜地土壤有机碳（碳）和磷素均呈富集趋势的现状，而二者变化的相互关系与作用机制尚不明确的问题，以城郊设施菜地所形成的生态环境条件为切入点，采用野外实地采样与室内模拟相结合的方法，研究其土壤碳、磷组分（总有机碳、磷，可溶性有机碳、磷，微生物生物量碳、磷，生物有效磷）的积累分布、转化迁移等变化特征，探讨影响设施土壤碳、磷转化的关键因素，阐明设施农业中土壤有机碳和磷素的相互作用关系及其机制。该研究结果将丰富和完善农业生态系统中养分循环理论，为设施农业的可持续发展，改善区域环境质量提供科学依据。

本研究以武汉城郊设施菜地土壤为研究对象，系统研究了设施菜地土壤有机碳和磷素的积累、分布和组成等特征，揭示了设施菜地土壤有机碳和磷素转化的相互关系，探讨了典型条件对设施土壤有机碳和磷素转化的影响规律及作用大小。原位实地连续采样分析的结果显示：武汉设施菜地土壤有机碳和磷素呈轻度富集特点，且有机碳的积累程度不及总磷，其总量及其活性组分含量均随设施年限的增加总体上呈增加趋势，但活性有机碳组分占总量比例的变化趋势以5年的设施年限为转折点。随设施年限的延长，土壤胡敏酸与富啡酸比值、腐殖酸碳占总有机碳的比例均降低，而中等活性无机磷和稳定性磷存在活化趋势。设施土壤有机碳和磷素活性组分的变化受年度季节的影响最大，受蔬菜轮作模式最小。设施土壤有机碳和磷素均有明显的表聚和垂直下迁现象，且可溶性有机碳和易氧化有机碳等活性炭组分可由耕层向深层（可达100cm）累积，而有效磷的下迁却止于40-60cm的土层。室内模拟试验结果显示，有机碳输入使设施土壤微生物量磷增加而促进土壤磷素的周转，使土壤Olsen-P含量降低但维持在作物需求水平上，使CaCl2-P含量降低以控制土壤磷的流失。有机物料可促进土壤Al-P、Fe-P和O-P等无机磷向有机态的活性磷和中稳性磷的转化，Fe-P是调控设施土壤磷素周转与流失的重要形态。外源性磷输入增加了设施土壤可溶性有机碳含量，短期内可抑制土壤微生物量碳的形成，磷酸二氢钙和钙镁磷肥使土壤易氧化有机碳含量降低；外源性磷使土壤富啡酸含量下降，增加了土壤胡敏酸与富啡酸比值，有利于设施土壤有机碳特性的改良。在温度、水分、土壤pH、外源性磷种类和外源性碳种类这5类因素中，设施土壤活性有机碳组分受碳种类和温度及其交互作用影响最大，活性磷组分受土壤pH的的影响作用最突出。以上研究结果对于理解设施菜地土壤有机碳和磷的变化规律及其相互关系提供了的科学依据。根据课题任务书的研究计划，已按时完成全部实验方案内容。部分研究结果已以论文形式发表在国内核心刊物上，截止目前，已发表论文5篇，其中CSCD 4篇，已录用待发表1篇。培养研究生6名。