設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤存在的問題及改良對策

滕 穎，范曉璐，陳 徉，宋天順，謝婧婧

（1.常州市金壇區(qū)農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校，江蘇常州213200；2.常州市生產(chǎn)力發(fā)展中心，江蘇常州213131；3.南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，江蘇南京211816）

0 引言

設(shè)施農(nóng)業(yè)是采用工程技術(shù)手段，使動植物在全天候條件下進行高效生長的一種現(xiàn)代工業(yè)方式。但由于其特殊的生長環(huán)境以及長期不合理的管理措施，致使土壤出現(xiàn)了一系列嚴重的退化問題。其中土壤酸化和次生鹽漬化的問題最為突出，會影響到作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

1 設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤存在的問題

1.1 設(shè)施土壤酸化的形成原因

土壤酸化是指在自然或人為條件下土壤pH值不斷下降的過程［1］。自然條件主要是指土壤中本身組成成分所導(dǎo)致的pH值影響，但更多的是由于人為的農(nóng)業(yè)過程而導(dǎo)致的土壤酸化。

氮肥的施用。據(jù)研究，每年在中國施用的氮肥含氮量，遠超過每公頃作物的吸收量。大部分的氮肥殘留在土壤中,特別是在土壤的耕作層積累。其中，各類含銨根態(tài)的酸性氮肥的過量使用，會使得土壤中硝化作用增強，導(dǎo)致硝酸根的大量積累，從而加速了土壤的酸化［2］。

糞肥的施用。為了提高設(shè)施作物的產(chǎn)量，農(nóng)戶會大量使用一些動物糞肥，而其中一部分糞肥，并未進行充分的堆肥腐熟，當(dāng)其進入到土壤中，有機質(zhì)會進一步分解產(chǎn)生大量有機酸，使得土壤酸化加劇［3］。

植物的致酸作用。設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境的限制會致使土壤空氣聚集大量的CO2,當(dāng)其溶解于水中，會產(chǎn)生大量的H+加速土壤的酸化。此外，作物根系在生長過程中也會分泌出多種有機酸，在通氣不良的環(huán)境下，這些有機酸會大量的積累，使得土壤pH值下降［4］。

1.2 設(shè)施土壤酸化的危害

土壤的板結(jié)。土壤酸化會使土壤中的團粒結(jié)構(gòu)性能變差，而這些團粒結(jié)構(gòu)是影響土壤性能的重要因素，在一定程度上影響著土壤的通氣性和透水性。因此其性能的下降，會導(dǎo)致土壤發(fā)生板結(jié)，使土壤中的水分不容易保持，作物不能有效地吸收相應(yīng)的養(yǎng)分［5］。

中量元素的流失。土壤酸化會使土壤的pH值不斷下降，當(dāng)土壤pH值進一步低于4.0時，土壤中的鈣、鎂等中量元素，其離子態(tài)的遷移性增強，灌溉時，這些中量元素會從土壤中溶解到水里，發(fā)生流失，從而降低了土壤中營養(yǎng)元素的量，使得作物的吸收量降低，導(dǎo)致作物的產(chǎn)量或品質(zhì)下降。

抑制微生物的活性。土壤中適宜有益微生物生長的pH值范圍在6.0～7.5，當(dāng)土壤發(fā)生酸化時，土壤的pH值降低，特別是降低到5以下時，有益微生物會大量死亡或者受到嚴重抑制，而這些有益微生物在土壤中，可以用來礦化土壤中的有機質(zhì)或發(fā)生固氮作用提高土壤中的氮含量，有益微生物的大量減少或抑制會使土壤中作物吸收的營養(yǎng)成分下降。與此同時，pH值環(huán)境的變化，會使得一些極端微生物特別是某些有害微生物的數(shù)量增加，其會抑制作物的根系生長，甚至使作物得土傳病，從而影響到作物的生長。

重金屬的富集積累。土壤中除了中量元素，還會由于土壤背景值或施肥等條件引入一些重金屬。其在中性條件下，會以螯合或沉淀等低遷移態(tài)的形式存在。但在酸化條件下，這些重金屬變成離子態(tài)，其遷移性增強，會被作物的根系吸收富集，從而影響植物的生長。

1.3 土壤次生鹽漬化形成的原因

土壤發(fā)次生鹽漬化［6］是設(shè)施農(nóng)業(yè)中普遍存在的問題，其表現(xiàn)為土壤表面出現(xiàn)白色鹽霜或紫紅色的膠狀物，主要是由于鹽分在土壤的表層或亞表層中積累造成的。

溫室環(huán)境的封閉性。設(shè)施農(nóng)業(yè)因其自身特點，需要保持室內(nèi)較高的溫度，并會頻繁地澆水，因此使得土壤水分蒸發(fā)處于一個較快的速率，水分蒸發(fā)的過程中，會將土壤中的鹽分帶到表層并大量析出。

施肥措施的不合理性。為了使得溫室內(nèi)的作物能快速生長，提高效益，農(nóng)戶會施用大量的化肥，但作物的吸收效率有限，大量的化肥并沒有被利用，而是在土壤中累積，化肥中的成分中含有大量的鹽，因此會隨蒸發(fā)作用積累到地表。

灌溉的不合理性。在設(shè)施農(nóng)業(yè)中，常用的灌溉方式有滴灌、滲灌和溝灌，其會對土壤中的鹽分含量有影響，一般是溝灌后的土壤含鹽量要高于滲灌以及滴灌［7］。同時，地下水也會影響到土壤中含鹽量［8］。地下水分低的時候，大水灌溉會使得鹽分洗脫到地下水中。但是當(dāng)?shù)叵滤叩臅r候，大水灌溉不會使鹽分從土壤中洗脫，反而使地下水中的鹽分返回到土壤中來，因此需要根據(jù)不同的水文地質(zhì)條件來選擇適合的灌溉方式。

1.4 設(shè)施土壤次生鹽漬化的危害

土壤性質(zhì)的破壞。土壤次生鹽漬化會破壞土壤團粒結(jié)構(gòu)，透水通氣性變差，造成板結(jié)，耕作層土壤性質(zhì)變壞，此外大量的強酸性離子，存留于土壤中，會導(dǎo)致營養(yǎng)元素的有效性降低。

農(nóng)作物生長的抑制。設(shè)施土壤發(fā)生次生鹽漬化后，會引起滲透勢增高，引起作物根系吸收營養(yǎng)成分困難，其次鹽的脅迫，也會影響作物的生長，容易引起土傳病，進一步導(dǎo)致作物品質(zhì)的下降等［9］。

土壤微生物活性等的抑制。隨著土壤中含鹽量的提高，微生物的活性，特別是益生菌受抑制程度也會不斷地提高［10］。但微生物中，一些放線菌和真菌由于耐鹽性較高，反而隨著含量鹽的提高，在土壤中變成優(yōu)勢微生物，而這些微生物多具有致病性，從而影響作物產(chǎn)量，并降低了作物的品質(zhì)。

2 設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤改良措施

2.1 物理改良

物理改良土壤最常用的方法是客土法?？屯练床捎美砘再|(zhì)較好的耕地土壤替換原來受損的耕地土壤［11］，這項措施最大的好處是可以起到立竿見影的效果，但是成本較高，并且更換的受損土壤也需要后續(xù)處理。另一種方法是深翻改土，即將下層含鹽量低的土壤，通過深翻到表層，而將含有大量鹽分的表層放到溝底，從而有效降低表層土壤中的含鹽量。此外，淋洗［12］也是常用的一種鹽漬土壤的改良措施。通過大水的漫灌，使得土壤中的鹽分被洗脫，從而降低土壤的含鹽量，促進作物生長。

2.2 化學(xué)改良

化學(xué)改良劑的種類比較多，石灰作為傳統(tǒng)的改良劑，其施用到土壤中，在中和酸化土壤的pH值同時，可以減少某些養(yǎng)分的淋失，并鈍化重金屬，降低其遷移性及毒害作用［13］。草木灰是另一中常見的改良劑，其來自于作物秸稈焚燒后的殘灰，用于酸性土壤中會提高土壤的pH值，此外其含有鉀、鈣、磷等多種營養(yǎng)元素，也能增加土壤中的養(yǎng)分含量，促進作物的生長。

化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，如脫硫石膏、磷石膏、過硫酸鈣等含鈣物質(zhì)［14-16］，也可作為土壤改良劑。其施用到土壤中，通過增加交換性的鈣含量，而這些鈣可以和鹽漬土中的Na鹽等進行交換，使得土壤在淋洗的時候，鹽分容易洗下來，最終起到脫鹽的目的。

此外，作物秸稈在缺氧條件下，在低于700℃下裂解的固體產(chǎn)物生物炭，也可作為土壤改良劑。生物炭由于制備過程中，會產(chǎn)生一定數(shù)量的堿性基團，因此可以用于土壤pH值的中和。此外生物炭可提高土壤陽離子交換量，增強作物對營養(yǎng)元素吸收，并由于其巨大的比表面積，可為土壤中有益微生物提供庇護［17］，提高益生菌在受損土壤中的活性。

2.3 生物改良

種植耐鹽作物是一種常見的生物改良方法。主要通過在設(shè)施大棚里耐鹽植物和作物的相互輪作，利用鹽生植物來去除土壤中鹽分的目的。此外鹽生植物根系分泌產(chǎn)生有機酸也能起到中和改堿的作用。

另一種生物改良方法為微生物肥料，即通過微生物菌肥與無機肥的配施，可有效減輕鹽漬化含鹽量，提高土壤中微生物活性，經(jīng)微生物作用后的土壤有機質(zhì)和水解性氮的含量變多，促進營養(yǎng)成分的吸收，此外益生菌的增多，也可抑制病原菌的生長，從而達到促進作物生長的目的［18］。

3 結(jié)語

設(shè)施農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)調(diào)整的一個重要方向，是農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收，實施鄉(xiāng)村振興一項重要手段。設(shè)施農(nóng)業(yè)中土壤理化和生物學(xué)性狀是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，因此根據(jù)受損土壤的特點，選擇適宜的土壤改良方法，在中和土壤pH值、降低鹽分的同時，解決土壤營養(yǎng)成分丟失、肥力及有益微生物缺乏的問題，從而全面地恢復(fù)受損土壤的活力,促進設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展。