山東壽光設施蔬菜土壤修復對策與實例

楊淏然　馬兆紅　司智霞*（中國農業大學人文與發展學院，北京 00083；中國農業科學院蔬菜花卉研究所，北京 0008）

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山東壽光設施蔬菜土壤修復對策與實例

楊淏然1馬兆紅2司智霞2*
（1中國農業大學人文與發展學院，北京 100083；2中國農業科學院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

我國設施蔬菜發展迅猛，其產值已超過蔬菜總產值的60%；但是，隨著設施蔬菜種植年限的延長，來自農業面源的土壤污染日趨嚴重。本文通過實地調研，以實例為主線，介紹山東壽光一系列土壤修復措施及實施效果。

楊淏然，女，專業方向：媒體傳播，E-mail：yhr0708yhr@163.com

致謝：感謝山東省壽光市農業局農業技術推廣站張錫玉老師、中國農業大學資源與環境學院陳清教授、耕晨農業科技公司葛樹夢經理對本次調研的幫助！

隨著近年來種植業結構的調整，我國設施蔬菜產業迅猛發展。據中國蔬菜協會會長薛亮的報告顯示，截至2015年，我國設施蔬菜面積已經達到388.84萬hm2（5 832.6萬畝），產值超過蔬菜總產值的60%。與此同時，由于設施蔬菜經濟附加值高，農戶舍得投入，長期過量施用化肥與不合理施用有機肥，導致土壤養分大量淋洗與累積，農業面源污染加劇，進而導致土壤板結、酸化、次生鹽漬化以及土傳病害加重；此外，不合理施用禽畜糞便，也會造成土壤重金屬和抗生素的污染。這些均嚴重威脅了我國蔬菜產品的質量安全和蔬菜產業的生態可持續發展。

山東壽光是我國最大的設施蔬菜生產基地，據了解現有蔬菜大棚40萬畝。據山東省壽光市農業局農業技術推廣站高級農藝師張錫玉介紹，壽光作為大棚蔬菜的發源地，農戶長期種植大棚蔬菜，加之壽光蔬菜產供銷早已形成固定的“一村一品”格局，蔬菜連作障礙普遍存在。蔬菜生產中農戶長期過量施用稻殼雞糞、習慣施用未經（充分）腐熟的有機肥、盲目施用微量元素肥料、施用不合格的化肥。這些問題導致壽光土壤出現綠苔、泛堿化與板結等現象明顯，蔬菜生產過程中飽受線蟲和土傳病害的為害。針對此，壽光政府、合作社、農戶等不斷推陳出新，從源頭改土著手，采取了一系列的土壤修復措施，如提倡施用生物菌肥，采用秸稈還田、水肥一體化技術，實行蔬菜生產新方式——基質栽培等方法，以緩解日趨嚴重的設施蔬菜土壤障礙問題，實現壽光地區蔬菜產業可持續發展。因此，通過調研壽光土壤修復效果，總結分析山東壽光地區設施蔬菜土壤修復措施與實例，對壽光地區蔬菜產業的發展具有重要意義；同時對于解決全國其他地區的設施土壤污染問題或有一定參考意義。

1 施用生物菌肥，源頭改土

生物菌肥是指以特定功能微生物與動植物殘體（如畜禽糞便、秸稈等）為主要來源并經無害化處理、腐熟的有機物料復合而成的一種兼具微生物肥料和有機肥效應的活體肥料。生物菌肥可通過大量有益菌的活動，增加土壤微生物的活性，從而促進土壤微生物數量的增加，改善土壤肥力。施用生物菌肥同時還能提高化肥利用率，抑制農作物對硝態氮、重金屬、農藥的吸收，凈化和修復土壤，降低農作物病害發生，促進農作物秸稈的腐熟利用，從而達到保護環境以及提高農作物產品品質和食品安全的目的。因此，壽光地區將施用生物菌肥作為土壤修復的首要措施。

1.1 實施“沃土工程”，菜農受益良多

2011年起，壽光開始實施《沃土計劃示范工程》（簡稱“沃土工程”），利用生物菌肥修復大棚土壤，激發土壤微生物活性，提高土壤肥力水平，促進農民增產增收。壽光市政府連續3年每年出資300萬元，通過新技術（測土配方）和新產品（微生物肥、水溶肥）等方式引導農民科學施肥，逐漸改良耕地質量。2014年，壽光市政府更是決定將“沃土工程”全面推廣，計劃利用7年時間，市財政每年出資800萬元、推廣3 333.3 hm2（5萬畝）以上，最終到2020年覆蓋壽光5.3 萬hm2（80萬畝）蔬菜大棚〔凈種植面積約2.7萬hm2（40萬畝）〕。由于微生物肥每噸市場售價高達2 500元左右，讓農戶望而卻步。于是壽光政府通過公開招標，從56家企業中確定出5家質優價廉的肥料，招標后每噸肥料降至1 000元左右，在此基礎上政府每噸肥料再補貼300元。即農戶實際每噸只需支付700～1 100元，這大大降低了農戶使用生物菌肥的成本，提升了農戶對生物菌肥的使用熱情。目前通過政府推動和支持，越來越多的農戶受益于“沃土工程”，僅中標的5家企業在壽光地區的生物菌肥年銷售量就達2.5萬t，約1 666.7 hm2（25 000畝）的設施土壤得到了改良。

由壽光市土肥站提供的資料表明，通過“沃土工程”的實施，壽光設施土壤問題得到一定緩解：土壤有機質含量顯著提高，土壤物理性狀得到較好改觀，蔬菜產量增加10%以上，每667 m2施肥量減少40%以上、施藥減少25%以上、節水50%以上。到2020年，壽光力爭將設施蔬菜土壤有機質含量提高到1.8%以上。

1.2 施用生物菌肥，增產又增收

壽光地區有不少農戶在土壤出現板結等問題后選擇施用稻殼雞糞。例如，壽光市孫家集街道東侯村的茄子種植戶付法洲，生產中以施用稻殼雞糞為主，但是由于所施用的稻殼雞糞未經過充分腐熟、且耕作層過淺，導致棚內3～4行茄子根系被灼傷，植株弱小。在技術人員的建議下，農戶選擇施用生物菌肥改良土壤，出現問題的茄子植株恢復了正常生長。

壽光市洛城街道辦的岔河村，主要以種植黃瓜、絲瓜為主（圖1）。該村農戶李華中的日光溫室已連續4年種植黃瓜，為追求產量，農戶在占地1 600 m2（2.4畝）的溫室內大量用水、用肥，僅作為基肥的雞糞就施了1萬kg，導致土壤嚴重板結，甚至連嫁接黃瓜也出現了“彈簧根”（主根彎曲、無法下扎）。同時由于土壤通透性差、濕度大，部分土壤表層出現綠苔。而該村另一農戶宋學民的溫室，雖已連續種植6年黃瓜，但是由于施用了1年的生物菌肥改良土壤，土壤質地摸起來明顯比種植4年的溫室土壤松軟。

圖1 棚室調查

不同于一家一戶的生產方式，壽光市古城街道的壽光美微蔬菜合作社采用“合作社+農戶”模式生產蔬菜。這種模式的好處在于在統一的管理模式下，更易引導農戶客觀認知生物菌肥、科學合理施用。同時，由于合作社生產的蔬菜種類較多，也有利于避免蔬菜生產中的連作問題。據該合作社經理張建國介紹，目前合作社的棚室已施用了6年生物菌肥，嘗試用過4家不同品牌的產品。他回憶最初接手該片土地時，土壤團塊大、板結嚴重，施用6年生物菌肥后，投入減少了，土壤團粒結構變得松散、最初的大土塊不見了，土壤有機質含量也增加了。6年間，黃瓜的產量更是以平均每年10%～20%的速度增長。可費用一年算下來，每667 m2僅需5 000～6 000元，包括基肥、生物菌肥（政策補貼范圍內的生物菌肥）。黃瓜產后銷往北京的中高端超市，售價可達10～12 元·kg-1，春節期間甚至達到20元·kg-1。

據了解，生物菌肥在壽光已有15年的使用歷史，經歷了從最初推廣時因價格過高等原因不被農戶認可，到逐步被認可，再到2014年壽光推行“沃土工程”后被農戶廣泛接受的過程。據不完全統計，目前在壽光已有2/3的農戶在蔬菜生產中選擇施用生物菌肥。但值得注意的是，由于生物菌肥自身問題，以及農戶對生物菌肥的認知不一、施用方式不正確等因素的存在，推廣中仍有大量有待完善的方面。比如，生物菌肥生產廠家良莠不齊，各廠家生產的生物菌肥中活性菌的含量相差較大，導致市場上產品質量參差不齊，給農戶的使用造成一定困擾。有的農戶認為生物菌肥較貴，同樣花費6 000元，買雞糞可以施上厚厚一層，而生物菌肥能買到的量較少，農戶認為不劃算；并且施用生物菌肥后在短時間內效果不明顯，施用初期的蔬菜產量也遠不及施用雞糞的高。再者，購買后，農戶將生物菌肥隨意放置或暴曬，使生物菌肥的活性大打折扣。另外，在施用過程中，不少農戶習慣于將生物菌肥的用法和化肥劃等號，覺得施用量越多越有效果。因此，雖然山東壽光地區施用生物菌肥已初見成效，但由于生物菌肥的功效相比化肥、雞糞來得慢，農戶往往不容易持續使用。因此，除施用生物菌肥以外，壽光地區還推出秸稈還田新方法、生產過程水肥一體化等措施，各項措施結合使用，以促進土壤修復。

2 秸稈還田，老法新用效果好

秸稈還田，傳統做法。秸稈是農業生產中重要的肥料來源和潛在的碳庫能源；還田實際上是秸稈被微生物分解，釋放出二氧化碳的過程。這個過程既能提高土壤有機碳含量和土壤酶活性，還能夠促使集約化高氮輸入的農田生態系統維持正常的碳氮比例，減少氮素淋洗損失，改善土壤結構板結和連作障礙等現象。但是，由于秸稈還田操作上比較麻煩，且占用土地，不像化肥來得簡單、見效快，在很長一段時間被農戶棄用。近幾年來，山東壽光通過改良農機具，配合生物菌劑、高溫悶棚，使這項技術得以繼續“發揚光大”。

在壽光市紀臺鎮曹官莊村，由于村里種茄子的農戶較多，往年到了換茬季，農戶總會為秸稈無處安置發愁。2013年，該村村支書李延平自制了一臺大型秸稈粉碎機（圖2），又結合鄰村的食用菌種植行家張學春研制出的多種菌種的復合生物菌劑，推出了一套秸稈還田辦法。具體操作：當茄子采摘后，先不急于拔掉茄子植株，而是選擇陽光充足的時間進行高溫悶棚1～2天，以殺滅茄子秸稈上大量的害蟲，避免蟲害擴散到大棚周圍。然后用機器將秸稈粉碎至3～5 cm長后均勻撒到棚里，加稻殼雞糞進行土壤深翻，深翻后每667 m2再加復合生物菌劑60 kg左右（約500元），旋耕土壤、灌水，隨后不覆地膜即進行悶棚，以加速秸稈和稻殼雞糞的腐熟。夏季外界氣溫達到39 ℃時，棚內溫度可達80 ℃，棚內20 cm處的土壤溫度能達到60℃，足以殺滅土壤內的病原菌和蟲卵，對灰霉病、葉霉病、紅蜘蛛等主要病蟲害有明顯的抑制作用。20天左右棚室可進行通風降溫，再過10天后秸稈便腐熟完成了。李延平介紹，利用這套秸稈還田辦法，糞肥、農藥的使用量可減少一半，原先板結的茄子土壤變肥沃了，地里還出現了蚯蚓，每667 m2棚室可減少肥料投入2 000元，增收2萬元左右。

圖2 秸稈粉碎機

以往秸稈還田費工、費事，加之適合操作的農機設備缺乏，農戶很少實施。紀臺鎮曹官莊村村支書李延平發明的蔬菜大棚秸稈還田機械及相關配套技術，解決了大棚秸稈處理難題，使廢棄秸稈能安全有效地進入土壤中，既節省了肥料投入，又恢復了土壤肥力。除此之外，在壽光秸稈還田工作早已得到政府支持。目前通過政策扶持，壽光已建成8個大棚垃圾處理項目，探索推廣了秸稈固化、秸稈有機肥、秸稈沼氣等蔬菜秸稈綜合利用技術，建立“農戶垃圾分類、企業收集運輸、多種模式并存、資源循環利用”的體系，每年可處理蔬菜秸稈50 萬t。預計到2016年底，壽光農業固廢物無害化處理率將達到60%以上。

3 水肥一體化，節水節肥保土新技術

壽光地區對蔬菜生產過程進行控制，改變傳統大水大肥過量施用的方式，采用水肥一體化新技術，從而達到節水節肥的效果。

水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體的精準灌溉施肥技術，主要原理是借助壓力灌溉系統，按照土壤養分含量和作物種類的需水需肥特點，將水溶性固體或液體肥料配兌而成的肥液與灌溉水混合均勻，然后通過可控管道系統為作物根區均勻、定時、定量地供水、供肥。目前主要有微噴施肥、滴灌施肥、涌泉施肥和滲灌施肥等方式，以滴灌施肥應用最多。

我國水資源嚴重短缺，與此同時我國又是世界上的灌溉大國，農業用水量占總用水量的73.14%。不僅如此，我國的化肥過量施用現象也相當普遍。在大水大肥的栽培管理方式下，不僅造成了我國水肥資源的嚴重浪費，也易造成土壤板結、破壞土壤結構，使蔬菜發病率大幅提高。近3年，壽光先后投資1.77億元，在全市范圍內全面推廣農業節水灌溉技術，利用大田微噴、大棚滴灌等技術，提高灌溉效率，比原有的土渠大水漫灌節水40%以上。目前壽光高效節水灌溉農田面積占全市總農田面積的30%，年節約農業灌溉用水2 000萬m3以上。不僅如此，壽光仍沒有停止對節水灌溉技術的嘗試。水肥一體化技術是目前壽光鼓勵推廣的項目之一。據張錫玉介紹，水肥一體化技術可節省用水30%以上，減少化肥使用量30%以上，節省人工50%以上。

在壽光菜博會的探訪中了解到，1臺可供應面積達7 500 m2的水肥一體化設備（圖3）運作后，全場僅需配備1名設備操作員、3～5名工人，可大幅節省人工。不過該套設備市場價格在20萬元左右，目前主要在示范園區和大型基地推廣。而適合普通農戶使用的小型水肥一體化設備，目前在壽光推廣的主要有微噴和滴灌兩種。其中微噴設備投資較少，一般每667 m2投入1 000元左右，可連續使用6～8年，安裝操作簡單，對水肥要求不高。滴灌設備相較于微噴投資稍高，一般每667 m2投入2 000元左右，對水肥要求較高，節肥效果更好。據張錫玉介紹，目前水肥一體化在壽光的稻田鎮、孫集鎮、文家鎮等地應用較多，應用面積達2 666.7 hm2（4萬畝）左右，占冬暖型日光溫室面積的1/11；全市推廣面積達到6 666.7 hm2（10萬畝）以上。

圖3 水肥一體化設備

在農村普及水肥一體化設備，除了需在技術條件成熟的基礎上進一步降低農戶的使用成本外，壽光市文家街道農業技術推廣站站長魏家鵬提出，完善該類設備在本土化過程中的銜接問題也至關重要。比如應將農村用電的現實情況考慮進來：實際生產中，在農村每年至少有2次大規模停電維修，一般從早上5：00持續到晚上22：00，倘若應用水肥一體化設備特別是配合椰糠栽培的農戶，當遇到晴天蒸發量大時，在斷電、沒有配套應急電源的情況下，很容易造成植株缺水死亡，給農戶生產造成巨大損失。所以解決好設備的本土化問題，確保農民放心使用，才更有助于水肥一體化的推廣。

4 工廠化生產，“椰糠栽培”為蔬菜換個“家”

此外，壽光地區還積極探索蔬菜生產新方式——基質栽培，以實現蔬菜產業的可持續發展。

椰糠栽培是基質栽培的一種，最早用于花卉種植，較早時作為蔬菜育苗基質，在我國南方地區使用較為普遍。由于我國設施蔬菜生產問題日益突出，蔬菜周年多茬次生產，同一種蔬菜連作頻繁，導致設施土壤出現連作障礙，鹽漬化、酸化、土壤板結、根結線蟲及土傳病害問題嚴重。同時因受固定設施的限制，設施蔬菜難以實行輪作換茬等處理，在此情況下，中國農業大學資源與環境學院陳清教授指出，在緩解我國設施蔬菜種植與土壤矛盾上，椰糠栽培不失為一條出路。

椰糠栽培是一種新型的環保蔬菜栽培技術，能夠實現蔬菜的清潔化生產。其中椰糠由椰子外殼的纖維粉末構成，外觀與泥炭極其相似，質地較輕，組成顆粒大小基本為0.2～20.0 mm （75%～90%）。同一般土壤相比，椰糠基質的通透性和惰性更好，可以較大程度地避免土壤中的污染成分，具有可自然降解、重復利用、不污染環境等優點，對水分的保持度是普通土壤的3倍，對肥料、水溶肥的利用率可達90%，而普通土壤僅在60%左右。此外，椰糠的回彈性能較好，可經受打包壓力。

現階段，由于椰糠栽培的成本高于土壤栽培2～3倍，令普通農戶難以承受，目前在壽光僅初步應用于示范園區和大型基地（圖4）。山東壽光蔬菜產業集團副總經理王福友農藝師通過多年研發，成功研制出一套低成本的椰糠水肥一體化栽培技術。通過選擇椰糠磚等5種替代性基質，改良簡化營養液的配方和使用方法，開發簡易化的水肥一體化設備，將椰糠基質成本由20元·m-1（栽培槽）降到4元·m-1（栽培槽），配套水肥一體化設備成本僅為1 500元，可供應10 000 m2的面積使用，產量是土壤栽培的2倍，有望在蔬菜生產上進一步加大推廣應用。

圖4 椰糠基質栽培

5 土壤修復，任重道遠

山東壽光為修復設施蔬菜土壤付出了巨大的努力，通過政府實施“沃土工程”，推廣使用生物有機肥；合作社和農戶自主研發秸稈還田老法新用，水肥一體化新技術，以及椰糠基質栽培進行清潔生產等措施，現階段取得一定的成效。但設施蔬菜土壤障礙是個長期積累的過程，土壤往往是污染容易、治理難，政府和生產者在土壤修復措施方面還需不斷推陳出新，且持之以恒地實施。對此，陳清教授為正在進行土壤修復的實踐者指出了一些實用性對策：在緩解農藥污染方面，可選擇施用秸稈以刺激微生物的周轉，達到有效分解農藥的作用。培肥方面，力求做到“總量控制、土肥水綜合調控”，要將有機肥的施用量計入到總施肥量中，同時控制好設施蔬菜中氮、磷的投入。設施菜地特別要施用高碳有機肥、糞肥加秸稈或商品化的堆肥，以調節土壤碳氮化，改良土壤環境。追肥方面，應實現營養與功能相結合，在選擇滿足蔬菜生育期養分需求的營養型肥料的基礎上，選擇促根抗逆型功能肥，如腐植酸肥料、氨基酸肥料等，與普通的氮磷鉀肥交替施用，以達到養根、促根與營養供給相結合的目的。此外，還要根據作物的栽培障礙因素針對性地調整施肥策略，如每年5月可不必施用腐植酸肥料，越臨近冬季越應施用生物肥料。重金屬殘留方面，可通過控制糞肥用量和調理土壤酸度進行緩解。特別應注意一個誤區：在設施蔬菜栽培下，土壤并非養分不足，而是有機碳不足。這一點可通過秸稈還田的辦法解決，利用微生物來“收拾”微生物。在尾菜處理方面，可通過快速高溫悶棚、堆肥，將尾菜變為肥料，實現蔬菜產業的循環可持續發展。陳清教授強調，在土壤的可持續栽培問題上，同時也要考慮基質，努力實現設施蔬菜的清潔化、工廠化與標準化的生產，在土壤矛盾突出的地方，可考慮選擇日光溫室條件下的無土栽培。

另一方面，在現實條件下，我國土壤修復明顯晚于發達國家，技術基礎也相對薄弱，資金缺口巨大，面臨很多問題。隨著“十三五”規劃的建議，2016年我國還將出臺《土壤污染防治行動計劃》并全面實施，相信未來我國在土壤環境保護上將有更加明確的指導方針和保障體系。同時建議國家在明確和完善頂層設計的同時，建立土壤污染追溯的動態管理系統，使土壤污染的變化情況與治理方案的調整及時、有效銜接；充分公開土壤污染信息以形成社會監督力；努力建立嚴格的土壤污染責任追究制度，并設立相應的基金保障。總之，土壤是我們賴以生存的根基，我們每個人都有責任保護這片土壤，相信以社會合力終將抑制住土壤污染。

*通訊作者：司智霞，女，專業方向：農業信息化，E-mail：zgsc@ caas.cn

收稿日期：2016-05-19