蔬菜大棚土壤質(zhì)量下降原因及改良方法的研究進(jìn)展

褚素貞，王莉麗，賴麗芳 (云南農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南昆明650031)

隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，大棚蔬菜栽培在蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛。有關(guān)資料表明，我國(guó)設(shè)施蔬菜栽培面積每年以50%的速度增加［1］。它具有許多露地蔬菜栽培無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，即可以人為地控制小氣候，如溫度、水分、光照、CO2濃度等［2］，使作物在適宜的環(huán)境下生長(zhǎng)，做到常年生產(chǎn)，達(dá)到高產(chǎn)。它為城鄉(xiāng)居民提供豐富的蔬菜供應(yīng)，改善人們生活水平。

但是，由于我國(guó)大棚蔬菜栽培的技術(shù)含量低、設(shè)備差，出現(xiàn)嚴(yán)重的大棚土壤質(zhì)量退化問(wèn)題，即土壤的次生鹽漬化，硝酸鹽積累，微量元素缺乏［3］，土壤中病原菌增多，土壤板結(jié)，從而導(dǎo)致蔬菜產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降、病蟲(chóng)害頻繁發(fā)生等一系列問(wèn)題。因此，探明大棚質(zhì)量下降原因且提出防治對(duì)策對(duì)大棚蔬菜栽培有著重要意義。

1 蔬菜大棚土壤質(zhì)量下降原因

1.1 盲目施肥 蔬菜大棚肥料施用量是露地施用量的3～4倍［4］，已大大超過(guò)作物需求。劉德等［5］研究表明，哈爾濱市郊蔬菜大棚土壤總鹽量是露地土壤的2～13倍，并且隨著棚齡的增加而增加。施用肥料種類主要包括有機(jī)肥、草木灰、復(fù)合肥、氮磷鉀、磷酸二氫銨、尿素、碳酸氫銨、硫酸鉀、氯化鉀等。有機(jī)肥以基肥為主，并且配合部分化肥［6］?；蕜t大部分用來(lái)作為追肥施用。據(jù)調(diào)查，大部分蔬菜大棚內(nèi)所施的各營(yíng)養(yǎng)元素比例嚴(yán)重失衡，氮肥嚴(yán)重超量，而磷鉀肥不足［7］。程美廷［8］報(bào)道，永年縣黃瓜日光溫室氮肥利用率不足10%，其余90%以上被積累在土壤中或進(jìn)入地下水而污染水質(zhì)。由此可知，過(guò)量施用肥料特別是偏重施氮肥是引起蔬菜大棚土壤次生鹽漬化的直接原因。另外，由于蔬菜設(shè)施栽培的高投入和高產(chǎn)出帶走大量的微量元素，而施肥時(shí)不添加微肥，導(dǎo)致土壤中微量元素缺乏，進(jìn)而影響蔬菜的生長(zhǎng)。

1.2 蔬菜大棚內(nèi)溫度過(guò)高 蔬菜生長(zhǎng)需要較高的溫度。因此，為了保證蔬菜的快速生長(zhǎng)，大棚溫度遠(yuǎn)高于棚外。棚內(nèi)溫度的升高使得土壤中大量氮素轉(zhuǎn)化為硝酸鹽形式，施入的大量有機(jī)質(zhì)被礦化分解，釋放出無(wú)機(jī)離子［9］。所有的礦質(zhì)離子都會(huì)在土壤中累積，成為設(shè)施土壤栽培蔬菜生理障礙因子。

高溫還會(huì)引起土壤水分向上運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度增加，導(dǎo)致鹽分在表土層累積，加之施入大量肥料，大棚土壤鹽分在2～3年內(nèi)就會(huì)明顯上升。大棚溫度過(guò)高，還可能引起微生物與根系對(duì)根際有機(jī)養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)［10］，病原菌數(shù)量增加［11］，造成蔬菜產(chǎn)量下降，品質(zhì)降低。

1.3 缺乏淋溶且灌溉不合理 大棚內(nèi)土壤很少受降雨的影響，加之蒸發(fā)量大，鹽分易在耕作層累積。這是造成大棚土壤次生鹽漬化的一個(gè)重要原因。

蔬菜大棚內(nèi)土壤地勢(shì)一般低于棚外，棚內(nèi)外土壤存在壓力差。設(shè)施大棚存在澆灌頻繁、灌溉不均勻現(xiàn)象，導(dǎo)致棚內(nèi)濕度過(guò)大，加重土壤的次生鹽漬化現(xiàn)象，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)受到破壞，滲透性能下降，導(dǎo)致土壤板結(jié)，理化性狀變劣;濕度大，溫度高，還會(huì)造成土壤中病原菌的大量繁殖，對(duì)作物產(chǎn)生不良的影響。

1.4 種植作物單一 大棚作物單一，使得一些硝化菌、銨化菌等有益微生物受到抑制［9］，而對(duì)作物有害的微生物、菌類大量發(fā)展，土壤微生物和無(wú)機(jī)成分的自然平衡受到破壞，導(dǎo)致肥料分解過(guò)程障礙，土壤病原菌得到發(fā)展，使得土壤病害蔓延，影響作物生長(zhǎng)。

1.5 設(shè)施作物連作 在微生物作用下，作物殘茬在降解過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生一些對(duì)同一種或同一科作物生長(zhǎng)發(fā)育不利的物質(zhì)，或因作物殘?bào)w的病原菌積累等原因而成為作物連作障礙中一個(gè)重要因子。Wagger等［12］認(rèn)為，玉米殘茬能阻止后季玉米的早期生長(zhǎng)。這與殘茬分解過(guò)程中有毒物質(zhì)有關(guān)。

植物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生根系分泌物。前茬作物的根分泌物能刺激某些有害微生物的生長(zhǎng)和繁殖。這些微生物抑制下茬同一類作物的生長(zhǎng)，造成連作障礙。賈新民等［13］研究表明，重迎茬大豆根分泌物對(duì)大豆根腐病病原菌有增殖作用。

2 蔬菜大棚土壤質(zhì)量改良對(duì)策

2.1 合理施用化肥 首先，要提高對(duì)化肥的認(rèn)識(shí)，推廣化肥深施，配方施肥。氮肥造成污染的主要成分是硝酸鹽。童有為等［14］研究表明，土壤的鹽類積聚主要是硝酸鹽積累，而硝酸鹽的還原態(tài)——亞硝酸鹽與銨反應(yīng)生成亞硝銨，是致癌性強(qiáng)的一類化合物，誘癌時(shí)間隨日攝入量增多而縮短。人體攝入硝酸鹽的80%來(lái)自蔬菜，因而蔬菜中硝酸鹽含量的高低與人類健康關(guān)系密切。農(nóng)業(yè)部科技司科研計(jì)劃處處長(zhǎng)楊雄年介紹，我國(guó)化肥的利用率平均只有30%左右。因此，要大力提倡合理施肥，按計(jì)劃產(chǎn)量和土壤供肥能力科學(xué)計(jì)算施肥量，合理配方施肥，由單一施氮肥改為氮磷鉀配施，施用時(shí)要少量多次，并且注重對(duì)微肥和CO2氣肥的施用。

2.2 增施有機(jī)肥 在有機(jī)肥分解過(guò)程中，細(xì)菌、放線菌增殖，抑制病原菌的繁殖，從而減輕病害的發(fā)生。同時(shí)，根據(jù)土壤的類型，選擇施用糞肥種類。施有機(jī)肥，改良土壤物理性質(zhì)，促進(jìn)土壤微團(tuán)聚體的形成，降低土壤容重，增加土壤的總孔隙度和毛管孔隙度，增加土壤的入滲率，從而有利于鹽漬土鹽分的淋洗。土壤中的有機(jī)質(zhì)能夠吸附鹽分離子，降低土壤鹽分的活性，起抑鹽的作用。

2.3 采用合理的灌溉方式 對(duì)于以硝酸鹽為主的土壤次生鹽漬化土壤，每次灌溉應(yīng)用低礦化度的水澆足、澆透［15］，使土壤表層中的部分硝酸鹽淋洗稀釋，供根系吸收［16］;若土壤中陰離子以氯離子和硫酸根離子為主，則可以采用滴灌特有的排鹽特性將有害離子排出根群外，避免直接危害作物根系［17］。生產(chǎn)實(shí)踐與研究結(jié)果證實(shí)，水、肥同施有利于提高水肥的利用效率［18］。例如，將肥料溶于灌溉水中，以滴灌的方式隨水施入土壤，不僅可以減少肥料用量，減輕環(huán)境負(fù)荷，而且可以省工省力，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)。代國(guó)英［19］采用滴灌施肥的方法進(jìn)行節(jié)水、節(jié)肥試驗(yàn)，在番茄減肥2/3、黃瓜減肥1/2的條件下獲得的蔬菜產(chǎn)量與使用常規(guī)施肥方法種植相同。

2.4 利用降水淋洗 在一季大棚作物收獲后，棚內(nèi)土壤中已積累較多鹽分，所以應(yīng)深翻起垡，拆除塑料薄膜，任雨水入滲，棚外周圍開(kāi)深溝，讓鹽分隨水排走［15］。若土壤中鹽分較多，則可以灌水排鹽，即將大棚灌水達(dá)到稻田狀態(tài)，然后排干積水，同時(shí)排掉水中溶解的鹽分。另外，Yang等［20－21］用樹(shù)脂夾膜收集提取水、土壤中的NO3－-N，可以收到降低土壤中NO3－-N積累的效果。

2.5 避免棚內(nèi)高溫 將棚溫控制在適合作物生長(zhǎng)的溫度范圍內(nèi)，既有利于作物正常生長(zhǎng)，又避免因棚溫過(guò)高使土壤中的有機(jī)物無(wú)機(jī)化過(guò)程，保持較好的大棚土壤理化性狀。在夏季高溫季節(jié)，應(yīng)在棚頂用遮陽(yáng)網(wǎng)降溫，用噴灌降溫洗鹽［22］。

2.6 合理輪作［18］根據(jù)不同蔬菜作物生長(zhǎng)習(xí)性和土壤條件，采用合理的輪作方式，提高土壤水分、養(yǎng)分的利用效率。這也是解決土壤、蔬菜硝態(tài)氮含量高的重要途徑，如豆科蔬菜與非豆科蔬菜輪作、深根系蔬菜與淺根系蔬菜輪作都是較理想的輪作方式。

2.7 應(yīng)用土壤改良劑改良 天然沸石、膨潤(rùn)土都是改良劑。它們對(duì)土壤的改良有較明顯的作用。沸石具有保氮固磷的作用，且含有較高的鉀、鈣離子、鎂離子和微量元素，對(duì)于調(diào)節(jié)作物養(yǎng)分平衡具有重要意義。在使用沸石后，土壤全氮、有機(jī)質(zhì)一般提高1% ～5%，有效態(tài)養(yǎng)分如堿解氮、有效磷、有效鉀、有效硅均有顯著提高［23－25］。但是，對(duì)于交換性Na+含量高的沸石要慎用［26］。粉碎的玉米秸桿不經(jīng)腐解直接施入蔬菜大棚土壤，可有效地改善大棚連作土壤的理化性質(zhì)，調(diào)節(jié)耕層的水肥氣熱環(huán)境，緩解大棚土壤障礙［27］。蔬菜大棚土壤施用稻草可以降低土壤鹽分含量，防止土壤鹽分表積，提高土壤有效養(yǎng)分含量，特別是磷、鉀［28］。腐熟鋸末空隙大，有良好的保肥、保水能力，能提供作物生長(zhǎng)所必需的水分和氧氣，可以避免連作造成的土壤障礙［29］。

另外，還有以天然沸石為母體的人工配制的調(diào)理劑。它添加了作物所需的營(yíng)養(yǎng)元素和營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)物質(zhì)，使其有機(jī)結(jié)合，達(dá)到改良土壤、增加肥效的雙重作用。

2.8 種植洗滌農(nóng)作物除鹽［16］在一般農(nóng)作物中，除鹽效果最好的是玉米。據(jù)報(bào)道，夏季栽種55 d，玉米可以使土壤電導(dǎo)率由2.5 mg/cm降到1.0 mg/cm。

2.9 土壤消毒 由于大棚土壤處于高溫、高濕的環(huán)境下，且受作物連作的影響，病原菌多，可采用土壤消毒的方式消除障礙或減輕障礙［15，30－31］。

3 展望

我國(guó)蔬菜大棚栽培趨向是高投入、高產(chǎn)出、高效益的規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化。隨著我國(guó)加入WTO，發(fā)達(dá)國(guó)家制定“綠色壁壘”，不同地區(qū)及不同國(guó)家對(duì)蔬菜產(chǎn)品品質(zhì)提出的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)以及城市居民對(duì)蔬菜品質(zhì)要求在日趨升高，對(duì)蔬菜大棚種植條件的要求標(biāo)準(zhǔn)也更加嚴(yán)格。因此，許多專家學(xué)者除在研究蔬菜大棚栽培條件下存在問(wèn)題的一般調(diào)查和單項(xiàng)技術(shù)探索(如設(shè)施土壤養(yǎng)分變化、鹽分累積特點(diǎn)、連作障礙因子分析等)方面外，開(kāi)展對(duì)蔬菜大鵬土壤環(huán)境質(zhì)量狀況與演變機(jī)理方面的研究，主要有以下方面。

(1)開(kāi)始建立研究?jī)r(jià)值高的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)點(diǎn)，掌握土壤性質(zhì)與生產(chǎn)環(huán)境條件的動(dòng)態(tài)演變規(guī)律以及形成協(xié)調(diào)、高效和可持續(xù)的施肥－土壤－蔬菜品質(zhì)的系統(tǒng)監(jiān)控體系。加強(qiáng)對(duì)設(shè)施土壤質(zhì)量中微生物區(qū)系、微量元素、重金屬污染以及農(nóng)藥殘留等方面的系統(tǒng)研究，開(kāi)展有關(guān)土壤質(zhì)量現(xiàn)狀、退化規(guī)律、演變機(jī)制與調(diào)控模式，為設(shè)施土壤資源可持續(xù)利用提供理論指導(dǎo)和科學(xué)依據(jù)。

(2)大棚土壤環(huán)境質(zhì)量的演變是一個(gè)自然因素和人為因素綜合作用的動(dòng)態(tài)過(guò)程。針對(duì)我國(guó)蔬菜大棚土壤出現(xiàn)的問(wèn)題，有針對(duì)性、地域性地加強(qiáng)設(shè)施配套設(shè)備及環(huán)境優(yōu)化控制軟件(棚室內(nèi)水、溫、氣、濕等環(huán)境控制設(shè)備)開(kāi)發(fā)研究，提高設(shè)施環(huán)境控制水平，有效防治土壤障礙，為我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

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