设施蔬菜土壤退化问题分析及改良利用技术

张西森　张晓丽　祁立新　张焕刚　杨保国　赵明会

摘要    本文分析了设施蔬菜土壤退化问题，包括设施土壤盐渍化、氮磷钾比例失调、土壤板结、土传病害严重等退化问题，集成了设施土壤退化改良利用技术，旨在为设施土壤退化改良利用提供参考。

关键词    设施蔬菜;土壤退化;改良利用

中图分类号    S156        文献标识码    B

文章编号   1007-5739（2020）09-0085-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

设施蔬菜从20世纪80年代开始发展迅速，面积逐年增加。设施蔬菜栽培实现了蔬菜周年供应，在一定程度上克服了传统蔬菜生产的季节性蔬菜短缺问题。但是，随着设施农业的快速发展，由于农民过度追求产量和效益，盲目和过量施肥现象严重，再加上设施栽培相对封闭的特殊环境，长期缺少雨水淋洗、不通风、温度高、湿度大等，还有蔬菜种类单一、连作现象普遍等问题，导致设施栽培土壤环境逐渐变恶劣，土壤次生盐渍化、土壤板结、养分失调、微生物区系失调等诸多退化问题产生[1-2]。设施土壤退化，不仅直接降低蔬菜的产量，也严重影响蔬菜品质，给人们的健康带来威胁，严重制约了设施蔬菜产业的发展。为此，进行了专门调查、分析及试验示范，集成了适用于潍坊及周边地区的设施退化土壤改良利用技术，并进行了示范推广，以期促进设施农业绿色发展。

1    设施土壤退化问题及分析

设施土壤存在的主要问题是土壤盐渍化、氮磷钾比例失调、有机质严重不足、土壤板结、菌群失衡及土传病害严重等退化问题。

1.1    封闭的设施环境，导致了土壤盐渍化和土传病害发生

1.1.1    土壤盐渍化。设施栽培形成的封闭小环境大大降低了降雨对土壤的自然淋溶作用，设施内施用的大量矿质肥料既不能随雨水流失，也不能随雨水淋溶到土壤深层，残留在土壤耕层内导致土壤盐渍化。另外，設施内长期处于高温状态，土壤水分蒸发量较大，致使土壤上层水分迅速消耗，并促使下层水分和地下水向上移动来补充上层水分的消耗，将盐分随水带至表层，加速了表层土壤盐分的积累，从而出现土壤次生盐渍化现象[3]。

1.1.2    土传病害发生。设施内高温、高湿的生态环境为土传病害的发生、传播提供了有利条件。

1.2    过量盲目施用化肥，导致土壤养分失调、盐渍化、土壤板结、生理病害发生

1.2.1    化肥用量大。设施蔬菜生产实现了周年种植，耕地复种指数高，为了提高产量，菜农往往大量施用化肥，尤其是氮肥施用量较大。在“施肥越多越增产”的观念误导下，盲目过量的化肥施用现象较普遍，既浪费肥料，又破坏了土壤结构，肥料利用率低，土壤盐渍化严重。

1.2.2    氮磷钾养分比例失衡。随着复混肥料的发展，菜农对复混肥料的信任程度越来越高，年年连续施用同一种或几种肥料，而且不按需施肥，导致氮磷钾养分严重失衡，引起土壤缺素，病害加重。磷素和氮素的大量积累，导致蔬菜所需的中微量元素如Ca、Zn、Mn、Fe等的缺乏，引发生理性病害，从而造成蔬菜生长障碍。

1.2.3    土壤有机质严重不足。有机质是改善土壤理化性状、提高作物品质、降低产品硝酸盐含量和消除重金属危害的重要物质。设施农业要求的有机质含量较高，目前大部分大棚土壤有机质含量偏低，小部分低于大田土壤有机质13 g/kg的含量。原因有2个：一是施用的有机肥有机质含量较低，大部分设施施用的有机肥以家畜粪肥为主，家畜粪肥养分含量较高，但有机质含量较低;二是在设施环境条件下碳的积累少，设施环境温度高，有机质的矿化率高，有机质的积累少。

1.3    大水漫灌，导致土壤板结、地下水硝酸盐超标及土传病害发生

1.3.1    地下水硝酸盐超标。调查表明，菜农为了提高产量，增加了设施内的施肥和灌溉频率。蔬菜施肥除了基肥深施外，大部分采用大水冲肥，需水量特别大，一般蔬菜全生育期需要用水4 500～6 000 m3/hm2及以上。大量灌水使硝酸盐向地下淋洗，造成地下水硝酸盐超标，污染地下水。

1.3.2    土壤板结。由于灌水量大、灌水次数多，土壤团粒结构遭到破坏，大孔隙减少，通透性变差，形成板结层。板结的土层阻碍了盐分向土壤深层渗透，设施内温度高，土壤水分蒸发量大，水分蒸发后地表盐分积累，进一步加重了土壤盐渍化。

1.3.3    病害发生严重。大水勤灌、漫灌还导致大棚湿度大，容易诱发叶霉病、灰霉病等。

1.4    种植制度不合理，土壤连作障碍问题突出

1.4.1    根系分泌物在土壤中大量聚积。设施种植的蔬菜主要为黄瓜、番茄、茄子、辣椒等几种经济效益较高的蔬菜，很难像露地种植那样实行轮作。同一种作物长期连作会造成有毒害作用的根系分泌物在土壤中大量聚积，影响作物的正常生长、发育，常出现黄化、僵苗等现象;作物残体在分解过程中产生的一些植物毒素，也会抑制当季及下茬作物的生长，连作障碍问题非常突出。

1.4.2    养分失衡。连作还会造成土壤养分不平衡，需求量小的营养元素在土壤中富积，导致这些养分的盐类物质聚集;需求量大的营养元素得不到及时补充而形成亏缺，导致下茬蔬菜生长发育不良，减产严重[4]。

1.4.3    菌群失衡。连作障碍又迫使农民加大肥、水、药的用量，也相应地改变了土壤微生物区系组成，造成土壤中有益菌群破坏，导致土传病害的发生逐渐加重;加之部分菜农大量使用未经检测的鸡粪及一些来源不明的有机物质，加大了土壤重金属污染的风险，严重影响了设施蔬菜的安全生产。

1.5    土壤消毒減少了有益菌群，加快了土壤板结，加重了土传病害

由于土传病害的普遍发生，菜农多用石灰、化学农药等进行灭菌杀虫。这种无选择性的土壤消毒方法在杀灭有害病菌的同时，也将大量有益微生物杀死，减少了有益菌群，进一步加重了下茬作物土传病害的发生。

2    改良利用技术

设施土壤退化问题是多种原因共同作用的结果，改良利用要针对存在的问题，精准施策，综合施治。建议菜农对照分析自有设施土壤存在的退化问题，合理将以下改良技术组合应用，取得最佳的改良利用效果。

2.1    轮作换茬

轮作换茬是改良利用退化土壤最有效、最简便、快捷的措施，建议有条件的菜农在设施生产中首先考虑该技术。轮作换茬时要做到不同科属、根系深浅、需肥高低、水旱作物间轮作，以有效利用土壤中剩余的营养物质，消除连作障碍，减少化肥农药用量，提高蔬菜品质[5]。

2.2    栽植耐盐壮苗

蔬菜幼苗耐盐性较弱，因而栽培时应根据土壤盐化程度，选用苗情旺盛、耐盐较强的营养钵蔬菜栽植;也可通过嫁接技术提高蔬菜抗盐性和成活率。

2.3    采用水肥一体化技术

滴灌施肥是最精准的水肥管理技术，可以实现以水调氮、以水调温、以水调湿。以潍坊冬春茬设施番茄为例提出水肥管理建议。

在番茄定植前，要求施用有机肥45～60 m3/hm2，有条件的可以进行秸秆剁碎还田或者穴施生物有机肥，不浇大水，以防大水漫灌导致地温太低，可采用浇棵水的方式，一般定植水用量为450～600 m3/hm2;在栽植后1个月左右，浇水1次;番茄第1穗果实直径2～3 cm前，可适度控水蹲苗，防止徒长;待第1穗果实长到乒乓球大小时开始进行灌溉，一次浇水量240～300 m3/hm2，只进行灌溉而不追肥;进入第2穗果实彭大期，开始追肥，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，根据作物需肥规律选用合理配比的大量元素水溶肥，施112.5 kg/hm2;在番茄进入采收期后，应停止追肥，每隔7～10 d浇水1次，灌溉量为225～270 m3/hm2。浇水施肥时应该注意“阴天不浇晴天浇，下午不浇上午浇”的原则。水肥一体化技术可以实现精准施肥、灌水，显著提高水肥利用效率，是消除土壤盐渍化、防止土壤板结的有效技术。

2.4    增施高碳生物有机肥及有机肥

针对土壤板结、微生物区系失调的退化问题，建议增施有机质75%以上、每克含有益微生物1.0亿以上的生物有机肥，使用时可与农家肥混合作基肥施用[6]。据试验，增施生物有机肥15 t/hm2处理60 d后，电导率、水溶盐含量显著下降;作物收获时，有益菌群明显改善，土壤孔隙度提高，有效改良土壤板结，显著降低土传病害的发生，作物产量、品质明显提高。

2.5    实施秸秆还田技术

推广秸秆还田技术可以实现以碳调氮，破解土壤氮过量问题，还可促进土壤微生物活动[7-8]。在翻地前随基肥施入铡碎的秸秆（玉米、小麦）7 500～12 000 kg/hm2，然后按照常规方法整地、栽培。冬春茬和秋冬茬果类蔬菜都可进行秸秆还田，秸秆还田技术适合老菜地，对于克服土传病害和抑制线虫、去除盐渍化有效果，而且冬季可提高土温1～2 ℃，增产10%左右。

2.6    地膜覆盖

设施内覆盖地膜不仅可以提高地温，而且有显著的降盐效果。土壤盐分是随水移动的，覆盖地膜减少了土壤水分蒸发，就减少了盐分在土表的聚集。春、冬两季设施覆盖黑色地膜与不盖地膜相比，降盐效果极显著。据试验，春季设施覆盖黑色地膜与不盖地膜的对照相比，土壤水溶性盐含量下降，降盐率在20%以上;冬季设施覆盖黑色地膜与不盖地膜的对照相比，土壤水溶性盐含量下降，降盐率在30%以上。

3    设施土壤退化改良利用效益分析

3.1    经济效益

据本地多年试验，退化土壤采用综合改良技术增产率为10.5%～22.4%，茄果类蔬菜平均增收22 500～60 000元/hm2，增产增收效果极显著;节约化肥用量30.0%～38.5%，节约化肥成本6 750～8 700元/hm2。土壤改良后，蔬菜药残、肥残显著降低，生姜、大葱、山药等出口产品合格率提高，增加了出口创汇。

3.2    生态效益

通过设施土壤退化改良，特别是精准化水肥管理，优化了肥料结构，提高了化肥利用率，降低了化肥对环境的污染;而且基本不用杀菌农药，杀虫农药用量降低40%左右，生态效益明显。

3.3    社会效益

通过土壤改良和生物农药新技术的应用，能较大幅度地减轻蔬菜生理病害的发生，减少化肥、农药用量，提高农产品质量，促进农业绿色发展。

4    参考文献

[1] 张西森.潍坊市设施农业耕地土壤退化改良技术模式探析[J].现代农业科技，2009（24）：267-268.

[2] 张乐森，王振华，孟凡山，等.滨州保护地土壤退化原因分析与防治措施探讨[J].北方园艺，2013（20）：154-157.

[3] 张金锦.设施菜地土壤次生盐渍化分类与分级及其可持续利用研究[D].北京：中国科学院研究生院，2012.

[4] 王子璐，王祖伟.设施土壤退化研究进展与展望[J].安徽农业科学，2016，44（18）：95-98.

[5] 郭月.设施农业土壤质量退化问题及改良对策[J].现代农业科技，2017（17）：188.

[6] 康宇.施用生物碳对退化设施蔬菜地土壤N2O排放的影响[D].南京：南京师范大学，2015.

[7] 郎文培，高晓东，潘文杰，等.寿光市设施土壤现状及土壤盐分累积效应分析[J].南方农业，2018，12（11）：180-181.

[8] 张旭.设施种植业土壤退化的表现及改良措施[J].现代农业科技，2012（6）：314.