設施蔬菜土壤退化問題分析及改良利用技術

張西森　張曉麗　祁立新　張煥剛　楊保國　趙明會

摘要? ? 本文分析了設施蔬菜土壤退化問題，包括設施土壤鹽漬化、氮磷鉀比例失調、土壤板結、土傳病害嚴重等退化問題，集成了設施土壤退化改良利用技術，旨在為設施土壤退化改良利用提供參考。

關鍵詞? ? 設施蔬菜;土壤退化;改良利用

中圖分類號? ? S156? ? ? ? 文獻標識碼? ? B

文章編號? ?1007-5739（2020）09-0085-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

設施蔬菜從20世紀80年代開始發展迅速，面積逐年增加。設施蔬菜栽培實現了蔬菜周年供應，在一定程度上克服了傳統蔬菜生產的季節性蔬菜短缺問題。但是，隨著設施農業的快速發展，由于農民過度追求產量和效益，盲目和過量施肥現象嚴重，再加上設施栽培相對封閉的特殊環境，長期缺少雨水淋洗、不通風、溫度高、濕度大等，還有蔬菜種類單一、連作現象普遍等問題，導致設施栽培土壤環境逐漸變惡劣，土壤次生鹽漬化、土壤板結、養分失調、微生物區系失調等諸多退化問題產生[1-2]。設施土壤退化，不僅直接降低蔬菜的產量，也嚴重影響蔬菜品質，給人們的健康帶來威脅，嚴重制約了設施蔬菜產業的發展。為此，進行了專門調查、分析及試驗示范，集成了適用于濰坊及周邊地區的設施退化土壤改良利用技術，并進行了示范推廣，以期促進設施農業綠色發展。

1? ? 設施土壤退化問題及分析

設施土壤存在的主要問題是土壤鹽漬化、氮磷鉀比例失調、有機質嚴重不足、土壤板結、菌群失衡及土傳病害嚴重等退化問題。

1.1? ? 封閉的設施環境，導致了土壤鹽漬化和土傳病害發生

1.1.1? ? 土壤鹽漬化。設施栽培形成的封閉小環境大大降低了降雨對土壤的自然淋溶作用，設施內施用的大量礦質肥料既不能隨雨水流失，也不能隨雨水淋溶到土壤深層，殘留在土壤耕層內導致土壤鹽漬化。另外，設施內長期處于高溫狀態，土壤水分蒸發量較大，致使土壤上層水分迅速消耗，并促使下層水分和地下水向上移動來補充上層水分的消耗，將鹽分隨水帶至表層，加速了表層土壤鹽分的積累，從而出現土壤次生鹽漬化現象[3]。

1.1.2? ? 土傳病害發生。設施內高溫、高濕的生態環境為土傳病害的發生、傳播提供了有利條件。

1.2? ? 過量盲目施用化肥，導致土壤養分失調、鹽漬化、土壤板結、生理病害發生

1.2.1? ? 化肥用量大。設施蔬菜生產實現了周年種植，耕地復種指數高，為了提高產量，菜農往往大量施用化肥，尤其是氮肥施用量較大。在“施肥越多越增產”的觀念誤導下，盲目過量的化肥施用現象較普遍，既浪費肥料，又破壞了土壤結構，肥料利用率低，土壤鹽漬化嚴重。

1.2.2? ? 氮磷鉀養分比例失衡。隨著復混肥料的發展，菜農對復混肥料的信任程度越來越高，年年連續施用同一種或幾種肥料，而且不按需施肥，導致氮磷鉀養分嚴重失衡，引起土壤缺素，病害加重。磷素和氮素的大量積累，導致蔬菜所需的中微量元素如Ca、Zn、Mn、Fe等的缺乏，引發生理性病害，從而造成蔬菜生長障礙。

1.2.3? ? 土壤有機質嚴重不足。有機質是改善土壤理化性狀、提高作物品質、降低產品硝酸鹽含量和消除重金屬危害的重要物質。設施農業要求的有機質含量較高，目前大部分大棚土壤有機質含量偏低，小部分低于大田土壤有機質13 g/kg的含量。原因有2個：一是施用的有機肥有機質含量較低，大部分設施施用的有機肥以家畜糞肥為主，家畜糞肥養分含量較高，但有機質含量較低;二是在設施環境條件下碳的積累少，設施環境溫度高，有機質的礦化率高，有機質的積累少。

1.3? ? 大水漫灌，導致土壤板結、地下水硝酸鹽超標及土傳病害發生

1.3.1? ? 地下水硝酸鹽超標。調查表明，菜農為了提高產量，增加了設施內的施肥和灌溉頻率。蔬菜施肥除了基肥深施外，大部分采用大水沖肥，需水量特別大，一般蔬菜全生育期需要用水4 500～6 000 m3/hm2及以上。大量灌水使硝酸鹽向地下淋洗，造成地下水硝酸鹽超標，污染地下水。

1.3.2? ? 土壤板結。由于灌水量大、灌水次數多，土壤團粒結構遭到破壞，大孔隙減少，通透性變差，形成板結層。板結的土層阻礙了鹽分向土壤深層滲透，設施內溫度高，土壤水分蒸發量大，水分蒸發后地表鹽分積累，進一步加重了土壤鹽漬化。

1.3.3? ? 病害發生嚴重。大水勤灌、漫灌還導致大棚濕度大，容易誘發葉霉病、灰霉病等。

1.4? ? 種植制度不合理，土壤連作障礙問題突出

1.4.1? ? 根系分泌物在土壤中大量聚積。設施種植的蔬菜主要為黃瓜、番茄、茄子、辣椒等幾種經濟效益較高的蔬菜，很難像露地種植那樣實行輪作。同一種作物長期連作會造成有毒害作用的根系分泌物在土壤中大量聚積，影響作物的正常生長、發育，常出現黃化、僵苗等現象;作物殘體在分解過程中產生的一些植物毒素，也會抑制當季及下茬作物的生長，連作障礙問題非常突出。

1.4.2? ? 養分失衡。連作還會造成土壤養分不平衡，需求量小的營養元素在土壤中富積，導致這些養分的鹽類物質聚集;需求量大的營養元素得不到及時補充而形成虧缺，導致下茬蔬菜生長發育不良，減產嚴重[4]。

1.4.3? ? 菌群失衡。連作障礙又迫使農民加大肥、水、藥的用量，也相應地改變了土壤微生物區系組成，造成土壤中有益菌群破壞，導致土傳病害的發生逐漸加重;加之部分菜農大量使用未經檢測的雞糞及一些來源不明的有機物質，加大了土壤重金屬污染的風險，嚴重影響了設施蔬菜的安全生產。

1.5? ? 土壤消毒減少了有益菌群，加快了土壤板結，加重了土傳病害

由于土傳病害的普遍發生，菜農多用石灰、化學農藥等進行滅菌殺蟲。這種無選擇性的土壤消毒方法在殺滅有害病菌的同時，也將大量有益微生物殺死，減少了有益菌群，進一步加重了下茬作物土傳病害的發生。

2? ? 改良利用技術

設施土壤退化問題是多種原因共同作用的結果，改良利用要針對存在的問題，精準施策，綜合施治。建議菜農對照分析自有設施土壤存在的退化問題，合理將以下改良技術組合應用，取得最佳的改良利用效果。

2.1? ? 輪作換茬

輪作換茬是改良利用退化土壤最有效、最簡便、快捷的措施，建議有條件的菜農在設施生產中首先考慮該技術。輪作換茬時要做到不同科屬、根系深淺、需肥高低、水旱作物間輪作，以有效利用土壤中剩余的營養物質，消除連作障礙，減少化肥農藥用量，提高蔬菜品質[5]。

2.2? ? 栽植耐鹽壯苗

蔬菜幼苗耐鹽性較弱，因而栽培時應根據土壤鹽化程度，選用苗情旺盛、耐鹽較強的營養缽蔬菜栽植;也可通過嫁接技術提高蔬菜抗鹽性和成活率。

2.3? ? 采用水肥一體化技術

滴灌施肥是最精準的水肥管理技術，可以實現以水調氮、以水調溫、以水調濕。以濰坊冬春茬設施番茄為例提出水肥管理建議。

在番茄定植前，要求施用有機肥45～60 m3/hm2，有條件的可以進行秸稈剁碎還田或者穴施生物有機肥，不澆大水，以防大水漫灌導致地溫太低，可采用澆棵水的方式，一般定植水用量為450～600 m3/hm2;在栽植后1個月左右，澆水1次;番茄第1穗果實直徑2～3 cm前，可適度控水蹲苗，防止徒長;待第1穗果實長到乒乓球大小時開始進行灌溉，一次澆水量240～300 m3/hm2，只進行灌溉而不追肥;進入第2穗果實彭大期，開始追肥，一般施大量元素水溶肥112.5 kg/hm2，此后每隔10～15 d追肥1次，根據作物需肥規律選用合理配比的大量元素水溶肥，施112.5 kg/hm2;在番茄進入采收期后，應停止追肥，每隔7～10 d澆水1次，灌溉量為225～270 m3/hm2。澆水施肥時應該注意“陰天不澆晴天澆，下午不澆上午澆”的原則。水肥一體化技術可以實現精準施肥、灌水，顯著提高水肥利用效率，是消除土壤鹽漬化、防止土壤板結的有效技術。

2.4? ? 增施高碳生物有機肥及有機肥

針對土壤板結、微生物區系失調的退化問題，建議增施有機質75%以上、每克含有益微生物1.0億以上的生物有機肥，使用時可與農家肥混合作基肥施用[6]。據試驗，增施生物有機肥15 t/hm2處理60 d后，電導率、水溶鹽含量顯著下降;作物收獲時，有益菌群明顯改善，土壤孔隙度提高，有效改良土壤板結，顯著降低土傳病害的發生，作物產量、品質明顯提高。

2.5? ? 實施秸稈還田技術

推廣秸稈還田技術可以實現以碳調氮，破解土壤氮過量問題，還可促進土壤微生物活動[7-8]。在翻地前隨基肥施入鍘碎的秸稈（玉米、小麥）7 500～12 000 kg/hm2，然后按照常規方法整地、栽培。冬春茬和秋冬茬果類蔬菜都可進行秸稈還田，秸稈還田技術適合老菜地，對于克服土傳病害和抑制線蟲、去除鹽漬化有效果，而且冬季可提高土溫1～2 ℃，增產10%左右。

2.6? ? 地膜覆蓋

設施內覆蓋地膜不僅可以提高地溫，而且有顯著的降鹽效果。土壤鹽分是隨水移動的，覆蓋地膜減少了土壤水分蒸發，就減少了鹽分在土表的聚集。春、冬兩季設施覆蓋黑色地膜與不蓋地膜相比，降鹽效果極顯著。據試驗，春季設施覆蓋黑色地膜與不蓋地膜的對照相比，土壤水溶性鹽含量下降，降鹽率在20%以上;冬季設施覆蓋黑色地膜與不蓋地膜的對照相比，土壤水溶性鹽含量下降，降鹽率在30%以上。

3? ? 設施土壤退化改良利用效益分析

3.1? ? 經濟效益

據本地多年試驗，退化土壤采用綜合改良技術增產率為10.5%～22.4%，茄果類蔬菜平均增收22 500～60 000元/hm2，增產增收效果極顯著;節約化肥用量30.0%～38.5%，節約化肥成本6 750～8 700元/hm2。土壤改良后，蔬菜藥殘、肥殘顯著降低，生姜、大蔥、山藥等出口產品合格率提高，增加了出口創匯。

3.2? ? 生態效益

通過設施土壤退化改良，特別是精準化水肥管理，優化了肥料結構，提高了化肥利用率，降低了化肥對環境的污染;而且基本不用殺菌農藥，殺蟲農藥用量降低40%左右，生態效益明顯。

3.3? ? 社會效益

通過土壤改良和生物農藥新技術的應用，能較大幅度地減輕蔬菜生理病害的發生，減少化肥、農藥用量，提高農產品質量，促進農業綠色發展。

4? ? 參考文獻

[1] 張西森.濰坊市設施農業耕地土壤退化改良技術模式探析[J].現代農業科技，2009（24）：267-268.

[2] 張樂森，王振華，孟凡山，等.濱州保護地土壤退化原因分析與防治措施探討[J].北方園藝，2013（20）：154-157.

[3] 張金錦.設施菜地土壤次生鹽漬化分類與分級及其可持續利用研究[D].北京：中國科學院研究生院，2012.

[4] 王子璐，王祖偉.設施土壤退化研究進展與展望[J].安徽農業科學，2016，44（18）：95-98.

[5] 郭月.設施農業土壤質量退化問題及改良對策[J].現代農業科技，2017（17）：188.

[6] 康宇.施用生物碳對退化設施蔬菜地土壤N2O排放的影響[D].南京：南京師范大學，2015.

[7] 郎文培，高曉東，潘文杰，等.壽光市設施土壤現狀及土壤鹽分累積效應分析[J].南方農業，2018，12（11）：180-181.

[8] 張旭.設施種植業土壤退化的表現及改良措施[J].現代農業科技，2012（6）：314.