设施生产中土壤衰退及修复研究

摘要：设施栽培为农业增效、农民增收发挥了巨大的作用，但由于对设施土壤的使用、管理和耕作不当，导致设施生产中土壤的衰退。阐述了设施土壤衰退的现象及原因，并从合理耕作、平衡施肥、科学灌溉、客土改良等方面介绍了土壤修复的技术措施。

关键词：设施生产；土壤衰退；修复

中图分类号：Ｓ１５８．１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）13－2630-03

Degradation and Remediation of Soil in Facility Production

ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇ－ｍｅｉ１，ＬＩＵ Ｘｉｎ－ｓｈｅ１，ＨＡＮ Ｓｈｕａｎｇ１，２

（１． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｇａｒｄｅｎｉｎｇ ａｎｄ Ｆｏｏｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， Ｓｈａｎｇｑｉｕ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｓｈａｎｇｑｉｕ ４７６０００， Ｈｅｎａｎ， Ｃｈｉｎａ；

２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Nanjing ２１００９５， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆａｃｉｌｉｔｙ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｐｌａｙｅｄ ａ great ｒｏｌｅ ｉｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｐｅａｓａｎｔｓ’ ｉｎｃｏｍｅ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｓｏｉｌｓ ｉｎ ｆａｃｉｌｉｔｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ might degrade ｄｕｅ ｔｏ ｉｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｕｓａｇｅ， ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ａｎｄ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ； Mｅａｎｗｈｉｌｅ， ｓｏｍｅ ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ， ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ， ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ， ｓｏｉｌ ｅｘｃｈａｎｇｅ， ａｎｄ ｓｏ ｏｎ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｆａｃｉｌｉｔｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ； ｓｏｉｌ degradation； remediation

土壤质量的高低直接影响着农业的可持续发展，这是由于可持续农业需要有可持续的农产品数量和质量作保证，而农产品的数量和质量又依赖于土壤的生产力和清洁度即土壤质量的保持和提高，土壤一旦发生退化，农业持续发展的基础就会发生动摇。因此，土壤质量成为连接农业生产与可持续农业的纽带与桥梁［１］。２０世纪８０年代中期以来，随着社会经济的发展，我国设施产业持续快速发展，设施蔬菜栽培尤其突出，１９８０年设施蔬菜不足

６ ６６７ ｈｍ２，至２００７年已达３３３万ｈｍ２，增长近500倍，为人民生活水平的提高和社会经济的发展做出了较大贡献。设施生产在农业生产中的比例愈来愈大，它的发展在很大程度上影响着农业的发展。设施栽培是高度集约化的种植业生产，具有许多露地栽培无可比拟的优点，通过人工调节水、肥、气、热条件，充分地利用光能进行高效生产，使土地生产力和光能利用率成倍地提高。但目前设施生产中普遍存在土壤衰退的问题，它不仅影响到设施土壤的可持续利用，还对食用安全构成威胁。

设施土壤质量是关系设施栽培持续发展的重要因子。因此，研究设施土壤衰退的原因及其恢复，对合理利用和科学调配土壤、保持地力常新，及保证生产绿色食品的土壤基础有重要意义。

１设施土壤衰退现象及原因

设施土壤与同地区的露地相比，有如下特点：全年温度高于露地，没有雨淋，土壤湿度完全由灌溉量调节，但由于土壤及植物的水分蒸发，空气湿度较大；光照时间较短，光照强度较弱，光质也与露地有所不同；蔬菜栽培茬次多，几乎全年都可栽种，土壤耕作次数频繁，施肥量大；室内空气流动性差，无论是有害或有毒气体的作用都比较强烈。近几年由于对设施土壤的使用、管理和耕作不当，引起了土壤次生盐渍化、硝酸盐污染、连作障碍、土传病虫害、土壤自毒产物积累等问题［２］。

１．１土壤次生盐渍化和硝酸盐污染加重

土壤次生盐渍化和硝酸盐污染是目前设施栽培中最重要的问题之一。导致这一问题的原因主要有：①设施栽培由于长年覆盖或季节性覆盖，使得其内的温度一直较高，较高的温度导致土壤水分蒸发作用较为强烈，水分的运动方向总是由下向上移动，使深层水分不断通过毛细管作用上移，溶解在其中的盐分随之移至土壤表层而聚积；又由于较长时间的覆盖，使得土壤很少接受自然降水的淋溶，因此，累积的盐分很少随降水而下渗。②设施栽培复种指数高、产出量大，超量施用化肥特别偏施Ｎ肥是保护地盐分积累的直接原因［３］；使土壤氮素浓度高，土壤ｐＨ值下降。研究结果已表明，土壤中轻度硝酸盐积累可使蔬菜作物对各种营养元素的吸收不平衡，在酸性土壤上可引起缺Ｆｅ症和Ｍｎ中毒；石灰性土壤上可引起缺Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｕ等症。同时，土壤硝酸盐的积累也影响作物对Ｃａ、Ｍｇ的吸收，导致缺Ｃａ生理病害加重。经在河南省商丘市的实际调查，栽培３年的日光温室，土表（０～２０ ｃｍ）ＮＯ含量可达２００ ｍｇ／ｋｇ以上，最高可达到近１ ０００ ｍｇ／ｋｇ。按照这个速度，栽培５年的日光温室就有可能达到危害蔬菜生育的盐分积累程度。

１．２作物连作障碍

由于设施的固定性，连作是设施栽培的主要方式。连作会使土壤中的生物区系发生变化，有益微生物减少。即使在正常的管理情况下，也会导致作物生长发育不良、产量降低、品质变劣、土传病虫害增多等问题。经对河南省商丘市睢阳区古宋乡日光温室多年连作黄瓜的调查发现，其品质明显下降，鲜黄瓜的可溶性糖含量由第二年的0.0２１ ６ ｍｇ／ｇ下降到第五年的0.0１４ ８ ｍｇ／ｇ；同时黄瓜霜霉病发病率高，根结线虫也较严重，根系分泌物在土壤中积累，继而又对作物产生毒害。

１．３土壤板结，通气不良

设施栽培长期灌水量过大，地下水位上升，以及长期连续使用化学肥料或化学肥料使用过量，破坏了原土壤的团粒结构，使土壤酸性增强，渗透力下降，土壤的通气性降低，结构性变差。土壤紧实度和土壤质地共同影响着土壤的通气性、温度、水分及耕作性质等特性，进一步影响着土壤中生物的数量与活性、养分的转化及植物对养分的吸收状况等。在疏松土壤中生长的作物，生长发育状况良好；而在紧实土壤中，作物的根系生长、地上部生长及发育均会受到不同程度的抑制，导致产量下降、产品品质风味变差。

１．４土壤营养不平衡，缺乏作物生长所需的微量元素

近几年对河南省商丘市同棚龄大棚土壤速效Ｎ、速效Ｐ、速效Ｋ及重金属Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｐｂ含量的调查表明，随大棚棚龄的增加，速效Ｎ、速效Ｐ含量也显著增加，其增加量与棚龄呈极显著正相关，速效Ｋ含量增加幅度不大；重金属Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ含量随大棚棚龄的增加有一定的增加趋势，Ｃｄ含量没有明显的规律性，但这几种重金属含量均比露地含量要高，表明大棚在高强度施肥及人为活动影响下，引入了重金属。其根本原因是长期施肥不合理及作物选择性吸收所致。调查中发现约有２０％的农户施用微肥，绝大多数农户不施用，导致微肥普遍缺乏。土壤微量元素的缺乏及养分的不平衡导致作物产生多种生理性病害。

１．５土壤自毒产物积累

设施土壤中含有不利于作物生长的毒素会日益增长，其主要原因是长期大量使用农药所致。使用农药的直接后果是消灭了病虫害，提高了作物产量，但其在土壤中残留累积，埋下危害作物生长的隐患。长期种植单一作物根系所产生的分泌物的积累，也会对该作物产生自毒。

２修复技术措施

为修复衰退的设施土壤，一定要创造一个土、水、肥、气、热协调供应，适宜作物生长的良好环境条件，为作物的高产优质提供保证。主要措施有合理耕作、平衡施肥、科学灌溉、客土改良等。

２．１合理耕作

每年换茬时间进行深耕，耕深２０ ｃｍ以上，表土层与下层土壤相互混合，使活土层增厚、熟化，破坏病虫寄宿环境，减少土传病害。以小高垄形式栽培蔬菜等作物，使根系避开盐分较多的区域；覆盖地面，以塑料薄膜、作物碎秸秆等覆盖棚室裸地，减少水分蒸发，抑制返盐，协调土壤的通透性和供水供肥效能；加强中耕锄刬，切断毛管，阻止深层盐分上升；夏季伏耕晒垡，减少土壤中的病菌虫卵［４］。

２．２平衡施肥，增施有机肥料

开展土壤养分监测，根据土壤肥力、作物需肥等特性和肥料类别配方施肥，增施有机肥及各种微肥，要用量适宜，方法得当，比例协调。增施有机肥可以增加土壤团粒结构，改善土壤通透性和理化性状，减少土壤板结，利于作物根系的生长和有害物质的降解，利于降低土壤盐分。

２．３科学灌溉

采用滴灌、渗灌等节水灌溉技术，或开沟暗灌，以降低大棚内空气湿度；根据天气、土壤供水特性和作物需水量等制定灌水定额，防止过量灌溉带入更多的盐分，减少耕层养分的流失和下渗；严格控制灌溉水质，力求用矿化度低的水源，禁止引用生活污水和工业污水。灌水时间一般选晴天上午，避开土壤高温时间，灌后闭棚升温，再通风降湿；夏季降雨后加强排水，利用自然降水排碱压盐。

２．４作物轮作换茬

不同作物对土壤养分的需求有别，轮作换茬可减少单一养分的过多消耗和某些养分的相对过剩，维持供求平衡。如葱、蒜可较多地吸收瓜菜类作物需量小的土壤养分，葱、蒜与瓜菜类作物轮作各取所需，提高土壤养分利用率；此外，轮作换茬可减轻病虫害的发生与传播。

２．５客土改良消盐

可以采取土壤改良剂，或者铲除大棚土壤表层３～５ ｃｍ土壤，换上优质肥沃的田土。通过客土改良的方式，将土壤换上新的熟土，达到彻底改变设施中耕作层理化性状的目的，有利于作物的高产优质和防治病虫害。

２．６综合防治病虫害

坚持预防为主，综合防治原则。主要措施有：消灭病虫来源，降低病菌、害虫基数；调控温、湿度，恶化病虫发生、发展的环境条件；合理施用化肥和腐熟有机肥；通风换气，防止保护地内ＣH4、ＳＯ２、Ｈ２Ｓ等有害气体的积累。有机、协调地运用农业、生物、化学和物理的防治措施及其他有效的生态学手段，控制和消灭病虫危害。如通风降湿或闭棚升温等生态防治措施，营造适宜作物生长而控制病虫活动的环境条件，对黄瓜霜霉病、细菌性角斑病等有很好的防治效果［５］。搞好病虫预报，把握有利的防治时机，选用高效、低毒、低残留农药，严格用药浓度和数量，轮换用药，以减少病虫产生抗药性，把病虫害控制在最低水平，实现高产、高效、无污染［６］。

参考文献：

［１］ 蒋端生，曾希柏，张杨珠，等． 土壤质量管理〈Ⅰ〉土壤功能和土壤质量［Ｊ］． 湖南农业科学，２００８（５）：８６－８９．

［２］ 何文寿． 设施农业中存在的土壤障碍及其对策研究进展［Ｊ］． 土壤，２００４，３６（３）：２３５－２４２．

［３］ 王新军，廖文华，刘建玲． 菜地土壤磷素淋失及其影响因素［Ｊ］． 华北农学报，２００６，２１（４）：６７－７０．

［４］ 黄烈佳． 保护耕地必须遵循科学发展观［Ｊ］． 陕西农业科学，２００６（１）：１０８－１０９，１３５．

［５］ 杨建霞． 日光温室黄瓜连作障碍研究及防治对策［Ｊ］． 甘肃农业，２００５（１１）：２０９．

［６］ 张桃林，李忠佩，王兴祥． 高度集约农业利用导致的土壤退化及其生态环境效应［Ｊ］． 土壤学报，２００６，４３（５）：８４3－８５０．

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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