腐殖酸在修復(fù)溫室大棚污染土壤中的應(yīng)用*

馮桂文, 王連林, 張學(xué)剛, 王樹柏

(河北省玉田縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 河北玉田 064100)

1 溫室大棚土壤污染的狀況、成因分析與小試

1.1 溫室大棚污染土壤養(yǎng)分狀況

我國保護(hù)地蔬菜栽培有著悠久的歷史,尤其是我國北方大面積的保護(hù)地蔬菜種植的發(fā)展,不僅豐富了人們的菜籃子,而且也為菜農(nóng)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)收入。 但多年的連作障礙、追求高產(chǎn)、盲目施用各種肥料,造成土壤鹽分積聚、病蟲害加劇,導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降,甚至出現(xiàn)農(nóng)作物無法正常生長等情況。 2019 年河北省遵化市團(tuán)瓢莊鄉(xiāng)山里各莊村某村民因盲目追求高產(chǎn),大量施用化學(xué)肥料、未經(jīng)腐熟的畜禽糞便、糖醇類有機(jī)肥,以及不合理使用激素,造成面積為0.2 hm2的溫室大棚土壤被毒化,黃瓜出苗后死亡,就連較耐不良環(huán)境的玉米、大豆均出苗后死亡。 被毒化的土壤表面濕潤時(shí)呈綠色,干燥時(shí)呈赤紅色,見圖1。

圖1 溫室大棚土壤污染狀況

唐山天予環(huán)境檢測有限公司對(duì)該溫室大棚土壤進(jìn)行取樣檢測,土壤常規(guī)養(yǎng)分狀況及鹽堿化狀況檢測結(jié)果見表1 和表2[1]。

表1 溫室大棚土壤常規(guī)養(yǎng)分狀況檢測結(jié)果

表2 溫室大棚土壤鹽堿化狀況檢測結(jié)果

1.2 污染原因分析

根據(jù)測定結(jié)果,結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618—2008),分析了該溫室大棚土壤污染的主要原因。

1.2.1 土壤鹽漬化

長期過量施用化肥,作物無法完全吸收,最后殘留在土壤中,造成溫室大棚土壤含鹽量上升,達(dá)到2.1 g/kg,較常規(guī)溫室大棚土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.125 g/kg 高1 580%;水分蒸發(fā)后,鹽分留在土壤表層,經(jīng)氧化逐漸呈現(xiàn)紅色。 經(jīng)檢測,該溫室大棚的土壤pH 為8.4,比常規(guī)溫室大棚的土壤pH(6.5～7.5)高12.0%～29.2%。

1.2.2 土壤富營養(yǎng)化

檢測結(jié)果顯示,該溫室大棚的土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.2%,高于評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考值1.00 倍,達(dá)豐富水平;有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為398.1 mg/kg,達(dá)到評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考值90 mg/kg 的4.42 倍;速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 033 mg/kg,達(dá)到評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考值240 mg/kg 的4.30 倍;由于大量施用化肥,導(dǎo)致質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到135 mg/kg,為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考值40 mg/kg 的3.38 倍。 此外,田間管理不當(dāng),深耕深松作業(yè)不足,因土壤板結(jié)不透水和蒸發(fā)量過大引起多種鹽分離子富集在土壤表面,適宜藻類生存;當(dāng)土壤表面失水變干后,藻類死亡,藻類殘?bào)w就呈現(xiàn)赤紅色。

1.2.3 氮肥超量施用

氮素的富集使土壤中硝酸鹽含量積累并增加。 王海候等[2]提出:蔬菜地土壤硝酸鹽累積量安全范圍為0～150 mg/kg,污染臨界點(diǎn)為200 mg/kg,超過300 mg/kg 為嚴(yán)重污染水平。 該溫室大棚土壤中硝酸鹽的測定結(jié)果為651.6 mg/kg,為嚴(yán)重污染水平的2.17 倍。 高含量的硝酸鹽會(huì)引起作物對(duì)礦質(zhì)元素吸收的不平衡,造成鐵、錳中毒和出現(xiàn)鋅、銅缺乏癥,試驗(yàn)結(jié)果也充分證明了該溫室大棚作物出苗后,因鐵、錳含量高,導(dǎo)致作物中毒死亡。

1.3 溫室大棚污染土壤治理小試

根據(jù)溫室大棚土壤污染現(xiàn)狀及成因分析,結(jié)合各種生物、化學(xué)土壤改良方法,設(shè)置了以下小試治理方案:處理1,腐殖酸10 kg/m2+枯草芽孢桿菌5 g/m2;處理2,腐殖酸20 kg/m2+枯草芽孢桿菌3 g/m2;處理3,生牛糞35 kg/m2+復(fù)合發(fā)酵菌(含解淀粉芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌、側(cè)孢芽孢桿菌、膠質(zhì)芽孢桿菌)3 g/m2;處理4,熟石灰0.5 kg/m2;處理5,對(duì)照,不施用腐殖酸和任何菌劑。 每個(gè)處理小區(qū)面積12 m2(2 m×6 m),于2020 年5—6 月實(shí)施,最終驗(yàn)證處理2 的效果較理想,試種作物玉米長勢良好,見圖2～4。

圖2 對(duì)照處理的玉米長勢

圖4 不同處理的玉米生長情況

1.4 溫室大棚污染土壤整體治理方案驗(yàn)證

在溫室大棚污染土壤治理小試取得成功后,于2020 年7 月13 日制定了溫室大棚污染土壤治理改良示范方案:單棚1 畝(1 畝=667 m2)施用13.34 t 腐殖酸與2 kg 枯草芽孢桿菌的混合物并進(jìn)行深耕,然后澆水進(jìn)行螯合與菌劑活化培養(yǎng),10 d 后再進(jìn)行旋耕。 土壤治理后用邊行播種黃瓜進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果顯示黃瓜長勢良好,見圖5。

圖5 土壤改良后試種黃瓜長勢情況

2 溫室大棚污染土壤治理示范方案的應(yīng)用

2.1 示范方案

在小試、驗(yàn)證性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合農(nóng)戶多年種植黃瓜用肥種類、管理情況,制定了以下示范方案。

(1)肥料應(yīng)用。 依據(jù)檢測的土壤養(yǎng)分狀況,調(diào)減大量元素化肥底施用量;追肥依據(jù)作物生長情況,適量適期補(bǔ)充中微量元素水溶肥。

(2)控水降濕。 將過去的大水漫灌改為滴灌,調(diào)節(jié)棚室內(nèi)土壤濕度,以抑制鹽分離子向土壤表層集聚。

(3)示范實(shí)施。 示范于2020 年9 月3 日開始,先將腐殖酸與枯草芽孢桿菌混合,然后均勻地撒施在土壤表面,深翻30 cm 后灌水;3 ～5 d 待土壤表面略干后,旋耕2 次,使腐殖酸與土壤充分混合;旋耕后按大行距80 cm、小行距40 cm 開溝,撒施底肥,覆土做畦,然后在小行距上鋪設(shè)滴灌管,上覆地膜;9 月10 日進(jìn)行黃瓜移栽,種植密度為4 000～4 200 株/畝。

(4)田間管理。 黃瓜栽植后,及時(shí)灌溉定植水;50%的植株見雌花后澆第一水,以后依據(jù)土壤干濕程度,每10～15 d 澆一次小水,一般滴灌時(shí)間不超過2 h;待黃瓜秧爬滿架時(shí)沖施第一次水溶肥,間隔40～50 d 沖施第二次水溶肥。 全生育期未發(fā)生嚴(yán)重病害,故未打藥。

2.2 治理成效

上述示范方案在土壤被污染的溫室大棚中應(yīng)用,達(dá)到了改土、恢復(fù)作物正常生長的目的,同時(shí)由于腐殖酸的施入,進(jìn)一步提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量和微生物活力,增產(chǎn)增收效果顯著。 按有機(jī)肥250.0 元/t、復(fù)合肥(17-17-17)3.5 元/kg、磷酸二銨4.2 元/kg、腐殖酸320.0 元/t、枯草芽孢桿菌32.0 元/kg、水溶肥8.0 元/kg 計(jì),治理前后成本投入、產(chǎn)量及收入見表3～5。

表3 溫室大棚污染土壤治理前后投入情況

由表3 可知:溫室大棚土壤治理前后在人工投入上基本相同;通過增施腐殖酸、枯草芽孢桿菌,活化土壤中磷、鉀養(yǎng)分,減少氮素流失,適當(dāng)減少了復(fù)合肥的投入量;依據(jù)生長期黃瓜發(fā)育情況,調(diào)減了1 次水溶肥的施用。

由表4 可看出,采用腐殖酸和枯草芽孢桿菌對(duì)污染土壤進(jìn)行治理,不僅達(dá)到了治理污染土壤的目的,而且增產(chǎn)效果顯著。

表4 溫室大棚污染土壤治理前后黃瓜產(chǎn)量

由表5 可知,溫室大棚污染土壤治理后,黃瓜生長發(fā)育良好,增產(chǎn)增收效果明顯。

表5 溫室大棚污染土壤治理前后黃瓜產(chǎn)投效益

2.3 治理后土壤理化性狀的變化

在黃瓜拉秧后,檢測溫室大棚土壤的理化性狀,主要指標(biāo)變化見表6。

表6 溫室大棚污染土壤治理前后的土壤理化性狀主要指標(biāo)

由表6 可知,施用腐殖酸加枯草芽孢桿菌后,溫室大棚土壤主要營養(yǎng)指標(biāo)雖仍偏高,但各項(xiàng)指標(biāo)值隨著施肥結(jié)構(gòu)的調(diào)整,已開始趨于合理。

3 結(jié)語

通過試驗(yàn)探索了腐殖酸與枯草芽孢桿菌聯(lián)合治理污染土壤的配伍用量及應(yīng)用方法,土壤治理后的溫室大棚實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)黃瓜842 kg/畝,增產(chǎn)率為15.5%,產(chǎn)值增加6 062.4 元/畝, 效益增加4 862.1 元/畝。