山东寿光设施蔬菜土壤修复对策与实例

杨淏然　马兆红　司智霞*（中国农业大学人文与发展学院，北京 00083；中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 0008）



山东寿光设施蔬菜土壤修复对策与实例

杨淏然1马兆红2司智霞2*
（1中国农业大学人文与发展学院，北京 100083；2中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

我国设施蔬菜发展迅猛，其产值已超过蔬菜总产值的60%；但是，随着设施蔬菜种植年限的延长，来自农业面源的土壤污染日趋严重。本文通过实地调研，以实例为主线，介绍山东寿光一系列土壤修复措施及实施效果。

杨淏然，女，专业方向：媒体传播，E-mail：yhr0708yhr@163.com

致谢：感谢山东省寿光市农业局农业技术推广站张锡玉老师、中国农业大学资源与环境学院陈清教授、耕晨农业科技公司葛树梦经理对本次调研的帮助！

随着近年来种植业结构的调整，我国设施蔬菜产业迅猛发展。据中国蔬菜协会会长薛亮的报告显示，截至2015年，我国设施蔬菜面积已经达到388.84万hm2（5 832.6万亩），产值超过蔬菜总产值的60%。与此同时，由于设施蔬菜经济附加值高，农户舍得投入，长期过量施用化肥与不合理施用有机肥，导致土壤养分大量淋洗与累积，农业面源污染加剧，进而导致土壤板结、酸化、次生盐渍化以及土传病害加重；此外，不合理施用禽畜粪便，也会造成土壤重金属和抗生素的污染。这些均严重威胁了我国蔬菜产品的质量安全和蔬菜产业的生态可持续发展。

山东寿光是我国最大的设施蔬菜生产基地，据了解现有蔬菜大棚40万亩。据山东省寿光市农业局农业技术推广站高级农艺师张锡玉介绍，寿光作为大棚蔬菜的发源地，农户长期种植大棚蔬菜，加之寿光蔬菜产供销早已形成固定的“一村一品”格局，蔬菜连作障碍普遍存在。蔬菜生产中农户长期过量施用稻壳鸡粪、习惯施用未经（充分）腐熟的有机肥、盲目施用微量元素肥料、施用不合格的化肥。这些问题导致寿光土壤出现绿苔、泛碱化与板结等现象明显，蔬菜生产过程中饱受线虫和土传病害的为害。针对此，寿光政府、合作社、农户等不断推陈出新，从源头改土着手，采取了一系列的土壤修复措施，如提倡施用生物菌肥，采用秸秆还田、水肥一体化技术，实行蔬菜生产新方式——基质栽培等方法，以缓解日趋严重的设施蔬菜土壤障碍问题，实现寿光地区蔬菜产业可持续发展。因此，通过调研寿光土壤修复效果，总结分析山东寿光地区设施蔬菜土壤修复措施与实例，对寿光地区蔬菜产业的发展具有重要意义；同时对于解决全国其他地区的设施土壤污染问题或有一定参考意义。

1 施用生物菌肥，源头改土

生物菌肥是指以特定功能微生物与动植物残体（如畜禽粪便、秸秆等）为主要来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一种兼具微生物肥料和有机肥效应的活体肥料。生物菌肥可通过大量有益菌的活动，增加土壤微生物的活性，从而促进土壤微生物数量的增加，改善土壤肥力。施用生物菌肥同时还能提高化肥利用率，抑制农作物对硝态氮、重金属、农药的吸收，净化和修复土壤，降低农作物病害发生，促进农作物秸秆的腐熟利用，从而达到保护环境以及提高农作物产品品质和食品安全的目的。因此，寿光地区将施用生物菌肥作为土壤修复的首要措施。

1.1 实施“沃土工程”，菜农受益良多

2011年起，寿光开始实施《沃土计划示范工程》（简称“沃土工程”），利用生物菌肥修复大棚土壤，激发土壤微生物活性，提高土壤肥力水平，促进农民增产增收。寿光市政府连续3年每年出资300万元，通过新技术（测土配方）和新产品（微生物肥、水溶肥）等方式引导农民科学施肥，逐渐改良耕地质量。2014年，寿光市政府更是决定将“沃土工程”全面推广，计划利用7年时间，市财政每年出资800万元、推广3 333.3 hm2（5万亩）以上，最终到2020年覆盖寿光5.3 万hm2（80万亩）蔬菜大棚〔净种植面积约2.7万hm2（40万亩）〕。由于微生物肥每吨市场售价高达2 500元左右，让农户望而却步。于是寿光政府通过公开招标，从56家企业中确定出5家质优价廉的肥料，招标后每吨肥料降至1 000元左右，在此基础上政府每吨肥料再补贴300元。即农户实际每吨只需支付700～1 100元，这大大降低了农户使用生物菌肥的成本，提升了农户对生物菌肥的使用热情。目前通过政府推动和支持，越来越多的农户受益于“沃土工程”，仅中标的5家企业在寿光地区的生物菌肥年销售量就达2.5万t，约1 666.7 hm2（25 000亩）的设施土壤得到了改良。

由寿光市土肥站提供的资料表明，通过“沃土工程”的实施，寿光设施土壤问题得到一定缓解：土壤有机质含量显著提高，土壤物理性状得到较好改观，蔬菜产量增加10%以上，每667 m2施肥量减少40%以上、施药减少25%以上、节水50%以上。到2020年，寿光力争将设施蔬菜土壤有机质含量提高到1.8%以上。

1.2 施用生物菌肥，增产又增收

寿光地区有不少农户在土壤出现板结等问题后选择施用稻壳鸡粪。例如，寿光市孙家集街道东侯村的茄子种植户付法洲，生产中以施用稻壳鸡粪为主，但是由于所施用的稻壳鸡粪未经过充分腐熟、且耕作层过浅，导致棚内3～4行茄子根系被灼伤，植株弱小。在技术人员的建议下，农户选择施用生物菌肥改良土壤，出现问题的茄子植株恢复了正常生长。

寿光市洛城街道办的岔河村，主要以种植黄瓜、丝瓜为主（图1）。该村农户李华中的日光温室已连续4年种植黄瓜，为追求产量，农户在占地1 600 m2（2.4亩）的温室内大量用水、用肥，仅作为基肥的鸡粪就施了1万kg，导致土壤严重板结，甚至连嫁接黄瓜也出现了“弹簧根”（主根弯曲、无法下扎）。同时由于土壤通透性差、湿度大，部分土壤表层出现绿苔。而该村另一农户宋学民的温室，虽已连续种植6年黄瓜，但是由于施用了1年的生物菌肥改良土壤，土壤质地摸起来明显比种植4年的温室土壤松软。

图1 棚室调查

不同于一家一户的生产方式，寿光市古城街道的寿光美微蔬菜合作社采用“合作社+农户”模式生产蔬菜。这种模式的好处在于在统一的管理模式下，更易引导农户客观认知生物菌肥、科学合理施用。同时，由于合作社生产的蔬菜种类较多，也有利于避免蔬菜生产中的连作问题。据该合作社经理张建国介绍，目前合作社的棚室已施用了6年生物菌肥，尝试用过4家不同品牌的产品。他回忆最初接手该片土地时，土壤团块大、板结严重，施用6年生物菌肥后，投入减少了，土壤团粒结构变得松散、最初的大土块不见了，土壤有机质含量也增加了。6年间，黄瓜的产量更是以平均每年10%～20%的速度增长。可费用一年算下来，每667 m2仅需5 000～6 000元，包括基肥、生物菌肥（政策补贴范围内的生物菌肥）。黄瓜产后销往北京的中高端超市，售价可达10～12 元·kg-1，春节期间甚至达到20元·kg-1。

据了解，生物菌肥在寿光已有15年的使用历史，经历了从最初推广时因价格过高等原因不被农户认可，到逐步被认可，再到2014年寿光推行“沃土工程”后被农户广泛接受的过程。据不完全统计，目前在寿光已有2/3的农户在蔬菜生产中选择施用生物菌肥。但值得注意的是，由于生物菌肥自身问题，以及农户对生物菌肥的认知不一、施用方式不正确等因素的存在，推广中仍有大量有待完善的方面。比如，生物菌肥生产厂家良莠不齐，各厂家生产的生物菌肥中活性菌的含量相差较大，导致市场上产品质量参差不齐，给农户的使用造成一定困扰。有的农户认为生物菌肥较贵，同样花费6 000元，买鸡粪可以施上厚厚一层，而生物菌肥能买到的量较少，农户认为不划算；并且施用生物菌肥后在短时间内效果不明显，施用初期的蔬菜产量也远不及施用鸡粪的高。再者，购买后，农户将生物菌肥随意放置或暴晒，使生物菌肥的活性大打折扣。另外，在施用过程中，不少农户习惯于将生物菌肥的用法和化肥划等号，觉得施用量越多越有效果。因此，虽然山东寿光地区施用生物菌肥已初见成效，但由于生物菌肥的功效相比化肥、鸡粪来得慢，农户往往不容易持续使用。因此，除施用生物菌肥以外，寿光地区还推出秸秆还田新方法、生产过程水肥一体化等措施，各项措施结合使用，以促进土壤修复。

2 秸秆还田，老法新用效果好

秸秆还田，传统做法。秸秆是农业生产中重要的肥料来源和潜在的碳库能源；还田实际上是秸秆被微生物分解，释放出二氧化碳的过程。这个过程既能提高土壤有机碳含量和土壤酶活性，还能够促使集约化高氮输入的农田生态系统维持正常的碳氮比例，减少氮素淋洗损失，改善土壤结构板结和连作障碍等现象。但是，由于秸秆还田操作上比较麻烦，且占用土地，不像化肥来得简单、见效快，在很长一段时间被农户弃用。近几年来，山东寿光通过改良农机具，配合生物菌剂、高温闷棚，使这项技术得以继续“发扬光大”。

在寿光市纪台镇曹官庄村，由于村里种茄子的农户较多，往年到了换茬季，农户总会为秸秆无处安置发愁。2013年，该村村支书李延平自制了一台大型秸秆粉碎机（图2），又结合邻村的食用菌种植行家张学春研制出的多种菌种的复合生物菌剂，推出了一套秸秆还田办法。具体操作：当茄子采摘后，先不急于拔掉茄子植株，而是选择阳光充足的时间进行高温闷棚1～2天，以杀灭茄子秸秆上大量的害虫，避免虫害扩散到大棚周围。然后用机器将秸秆粉碎至3～5 cm长后均匀撒到棚里，加稻壳鸡粪进行土壤深翻，深翻后每667 m2再加复合生物菌剂60 kg左右（约500元），旋耕土壤、灌水，随后不覆地膜即进行闷棚，以加速秸秆和稻壳鸡粪的腐熟。夏季外界气温达到39 ℃时，棚内温度可达80 ℃，棚内20 cm处的土壤温度能达到60℃，足以杀灭土壤内的病原菌和虫卵，对灰霉病、叶霉病、红蜘蛛等主要病虫害有明显的抑制作用。20天左右棚室可进行通风降温，再过10天后秸秆便腐熟完成了。李延平介绍，利用这套秸秆还田办法，粪肥、农药的使用量可减少一半，原先板结的茄子土壤变肥沃了，地里还出现了蚯蚓，每667 m2棚室可减少肥料投入2 000元，增收2万元左右。

图2 秸秆粉碎机

以往秸秆还田费工、费事，加之适合操作的农机设备缺乏，农户很少实施。纪台镇曹官庄村村支书李延平发明的蔬菜大棚秸秆还田机械及相关配套技术，解决了大棚秸秆处理难题，使废弃秸秆能安全有效地进入土壤中，既节省了肥料投入，又恢复了土壤肥力。除此之外，在寿光秸秆还田工作早已得到政府支持。目前通过政策扶持，寿光已建成8个大棚垃圾处理项目，探索推广了秸秆固化、秸秆有机肥、秸秆沼气等蔬菜秸秆综合利用技术，建立“农户垃圾分类、企业收集运输、多种模式并存、资源循环利用”的体系，每年可处理蔬菜秸秆50 万t。预计到2016年底，寿光农业固废物无害化处理率将达到60%以上。

3 水肥一体化，节水节肥保土新技术

寿光地区对蔬菜生产过程进行控制，改变传统大水大肥过量施用的方式，采用水肥一体化新技术，从而达到节水节肥的效果。

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的精准灌溉施肥技术，主要原理是借助压力灌溉系统，按照土壤养分含量和作物种类的需水需肥特点，将水溶性固体或液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水混合均匀，然后通过可控管道系统为作物根区均匀、定时、定量地供水、供肥。目前主要有微喷施肥、滴灌施肥、涌泉施肥和渗灌施肥等方式，以滴灌施肥应用最多。

我国水资源严重短缺，与此同时我国又是世界上的灌溉大国，农业用水量占总用水量的73.14%。不仅如此，我国的化肥过量施用现象也相当普遍。在大水大肥的栽培管理方式下，不仅造成了我国水肥资源的严重浪费，也易造成土壤板结、破坏土壤结构，使蔬菜发病率大幅提高。近3年，寿光先后投资1.77亿元，在全市范围内全面推广农业节水灌溉技术，利用大田微喷、大棚滴灌等技术，提高灌溉效率，比原有的土渠大水漫灌节水40%以上。目前寿光高效节水灌溉农田面积占全市总农田面积的30%，年节约农业灌溉用水2 000万m3以上。不仅如此，寿光仍没有停止对节水灌溉技术的尝试。水肥一体化技术是目前寿光鼓励推广的项目之一。据张锡玉介绍，水肥一体化技术可节省用水30%以上，减少化肥使用量30%以上，节省人工50%以上。

在寿光菜博会的探访中了解到，1台可供应面积达7 500 m2的水肥一体化设备（图3）运作后，全场仅需配备1名设备操作员、3～5名工人，可大幅节省人工。不过该套设备市场价格在20万元左右，目前主要在示范园区和大型基地推广。而适合普通农户使用的小型水肥一体化设备，目前在寿光推广的主要有微喷和滴灌两种。其中微喷设备投资较少，一般每667 m2投入1 000元左右，可连续使用6～8年，安装操作简单，对水肥要求不高。滴灌设备相较于微喷投资稍高，一般每667 m2投入2 000元左右，对水肥要求较高，节肥效果更好。据张锡玉介绍，目前水肥一体化在寿光的稻田镇、孙集镇、文家镇等地应用较多，应用面积达2 666.7 hm2（4万亩）左右，占冬暖型日光温室面积的1/11；全市推广面积达到6 666.7 hm2（10万亩）以上。

图3 水肥一体化设备

在农村普及水肥一体化设备，除了需在技术条件成熟的基础上进一步降低农户的使用成本外，寿光市文家街道农业技术推广站站长魏家鹏提出，完善该类设备在本土化过程中的衔接问题也至关重要。比如应将农村用电的现实情况考虑进来：实际生产中，在农村每年至少有2次大规模停电维修，一般从早上5：00持续到晚上22：00，倘若应用水肥一体化设备特别是配合椰糠栽培的农户，当遇到晴天蒸发量大时，在断电、没有配套应急电源的情况下，很容易造成植株缺水死亡，给农户生产造成巨大损失。所以解决好设备的本土化问题，确保农民放心使用，才更有助于水肥一体化的推广。

4 工厂化生产，“椰糠栽培”为蔬菜换个“家”

此外，寿光地区还积极探索蔬菜生产新方式——基质栽培，以实现蔬菜产业的可持续发展。

椰糠栽培是基质栽培的一种，最早用于花卉种植，较早时作为蔬菜育苗基质，在我国南方地区使用较为普遍。由于我国设施蔬菜生产问题日益突出，蔬菜周年多茬次生产，同一种蔬菜连作频繁，导致设施土壤出现连作障碍，盐渍化、酸化、土壤板结、根结线虫及土传病害问题严重。同时因受固定设施的限制，设施蔬菜难以实行轮作换茬等处理，在此情况下，中国农业大学资源与环境学院陈清教授指出，在缓解我国设施蔬菜种植与土壤矛盾上，椰糠栽培不失为一条出路。

椰糠栽培是一种新型的环保蔬菜栽培技术，能够实现蔬菜的清洁化生产。其中椰糠由椰子外壳的纤维粉末构成，外观与泥炭极其相似，质地较轻，组成颗粒大小基本为0.2～20.0 mm （75%～90%）。同一般土壤相比，椰糠基质的通透性和惰性更好，可以较大程度地避免土壤中的污染成分，具有可自然降解、重复利用、不污染环境等优点，对水分的保持度是普通土壤的3倍，对肥料、水溶肥的利用率可达90%，而普通土壤仅在60%左右。此外，椰糠的回弹性能较好，可经受打包压力。

现阶段，由于椰糠栽培的成本高于土壤栽培2～3倍，令普通农户难以承受，目前在寿光仅初步应用于示范园区和大型基地（图4）。山东寿光蔬菜产业集团副总经理王福友农艺师通过多年研发，成功研制出一套低成本的椰糠水肥一体化栽培技术。通过选择椰糠砖等5种替代性基质，改良简化营养液的配方和使用方法，开发简易化的水肥一体化设备，将椰糠基质成本由20元·m-1（栽培槽）降到4元·m-1（栽培槽），配套水肥一体化设备成本仅为1 500元，可供应10 000 m2的面积使用，产量是土壤栽培的2倍，有望在蔬菜生产上进一步加大推广应用。

图4 椰糠基质栽培

5 土壤修复，任重道远

山东寿光为修复设施蔬菜土壤付出了巨大的努力，通过政府实施“沃土工程”，推广使用生物有机肥；合作社和农户自主研发秸秆还田老法新用，水肥一体化新技术，以及椰糠基质栽培进行清洁生产等措施，现阶段取得一定的成效。但设施蔬菜土壤障碍是个长期积累的过程，土壤往往是污染容易、治理难，政府和生产者在土壤修复措施方面还需不断推陈出新，且持之以恒地实施。对此，陈清教授为正在进行土壤修复的实践者指出了一些实用性对策：在缓解农药污染方面，可选择施用秸秆以刺激微生物的周转，达到有效分解农药的作用。培肥方面，力求做到“总量控制、土肥水综合调控”，要将有机肥的施用量计入到总施肥量中，同时控制好设施蔬菜中氮、磷的投入。设施菜地特别要施用高碳有机肥、粪肥加秸秆或商品化的堆肥，以调节土壤碳氮化，改良土壤环境。追肥方面，应实现营养与功能相结合，在选择满足蔬菜生育期养分需求的营养型肥料的基础上，选择促根抗逆型功能肥，如腐植酸肥料、氨基酸肥料等，与普通的氮磷钾肥交替施用，以达到养根、促根与营养供给相结合的目的。此外，还要根据作物的栽培障碍因素针对性地调整施肥策略，如每年5月可不必施用腐植酸肥料，越临近冬季越应施用生物肥料。重金属残留方面，可通过控制粪肥用量和调理土壤酸度进行缓解。特别应注意一个误区：在设施蔬菜栽培下，土壤并非养分不足，而是有机碳不足。这一点可通过秸秆还田的办法解决，利用微生物来“收拾”微生物。在尾菜处理方面，可通过快速高温闷棚、堆肥，将尾菜变为肥料，实现蔬菜产业的循环可持续发展。陈清教授强调，在土壤的可持续栽培问题上，同时也要考虑基质，努力实现设施蔬菜的清洁化、工厂化与标准化的生产，在土壤矛盾突出的地方，可考虑选择日光温室条件下的无土栽培。

另一方面，在现实条件下，我国土壤修复明显晚于发达国家，技术基础也相对薄弱，资金缺口巨大，面临很多问题。随着“十三五”规划的建议，2016年我国还将出台《土壤污染防治行动计划》并全面实施，相信未来我国在土壤环境保护上将有更加明确的指导方针和保障体系。同时建议国家在明确和完善顶层设计的同时，建立土壤污染追溯的动态管理系统，使土壤污染的变化情况与治理方案的调整及时、有效衔接；充分公开土壤污染信息以形成社会监督力；努力建立严格的土壤污染责任追究制度，并设立相应的基金保障。总之，土壤是我们赖以生存的根基，我们每个人都有责任保护这片土壤，相信以社会合力终将抑制住土壤污染。

*通讯作者：司智霞，女，专业方向：农业信息化，E-mail：zgsc@ caas.cn

收稿日期：2016-05-19