设施菜地土壤次生盐渍化的成因、危害及其分类与分级标准的研究进展

近30年来,我国设施蔬菜栽培发展迅速,已成为我国农业中最有活力的新兴产业之一。但在长期的设施蔬菜生产过程中,普遍存在着不合理施肥、养分比例失调、肥效下降、资源浪费严重等问题,致使土壤养分富集,盐分积累现象日趋严重。本文对我国设施菜地土壤次生盐渍化的现状、发生原因及其对作物的危害进行综述和分析,在此基础上制定设施菜地土壤次生盐渍化分类与分级的标准的建议及初步构架,旨在为防治设施菜地土壤次生盐渍化,实现设施菜地土壤的质量调控与可持续利用提供理论指导和科学依据。     

塑料大棚设施菜地土壤次生盐渍化特征

以上海郊区规模化设施蔬菜园艺场为研究对象,监测了不同种植年限和不同种植模式的塑料大棚设施菜地土壤的主要理化性状,筛选了设施菜地土壤次生盐渍化特征指标,分析了不同深度土壤特征指标的变化规律。结果表明,与露天菜地相比,设施菜地土壤酸化、盐渍化、养分累积明显,田间最大持水量和土壤呼吸速率降低;各类种植年限和种植模式的设施菜地表层土壤(0~20 cm)可溶性盐分、硝态氮和全磷含量分别达到4.18 g·kg~(-1)、121.8 mg·kg~(-1)和1.38 g·kg~(-1),分别为对应露天菜地的2.9倍、1.7倍和1.6倍。综合考虑设施菜地和露天菜地土壤主要理化性状的显著性以及设施菜地土壤对作物的障碍影响和对环境的污染风险,选择p H值、可溶性盐分、硝态氮和全磷作为设施菜地土壤次生盐渍化特征指标,并采用土壤相对质量评价法进行评价。设施菜地土壤p H值随着深度的增加而升高,可溶性盐分、硝态氮和全磷则随着深度的增加而递减,其中硝态氮相对质量指数达到3.06;随着设施菜地种植年限的增加,土壤p H值逐步降低,硝态氮、全磷和可溶性盐分逐步累积,其中4~6年棚龄的p H值和可溶性盐分相对质量指数最高,7~9年棚龄的硝态氮相对质量指数最高,10年以上棚龄的全磷相对质量指数最高,茄果连作模式的可溶性盐分和硝态氮相对质量指数最高,叶菜连作模式的全磷相对质量指数最高。     

4种填闲作物对天津黄瓜温室土壤次生盐渍化改良作用的初步研究

通过夏季填闲的方式来解决设施农业次生盐渍化在20世纪初就已被提出,但相关研究在天津黄瓜温室土壤次生盐渍化改良方面还没有开展。通过盆栽试验研究了4种填闲作物（毛苕子、苏丹草、甜玉米和苋菜）对天津地区黄瓜温室土壤次生盐渍化的改良作用。结果显示,与对照土壤相比,4种填闲作物均能显著降低土壤可溶性盐分和Na^＋的含量（P〈0．05）,显著降低土壤养分和有机质的含量（P〈0．05）;毛苕子、甜玉米和苋菜能显著增大土壤K^＋／Na^＋的比值;高种植密度对次生盐渍化土壤的改良效果更为突出;4种填闲作物相比,毛苕子对黄瓜温室土壤次生盐渍化的改良效果最佳。既为改良天津黄瓜温室土壤次生盐渍化提供实践参考,也为延长设施土壤使用年限,促进天津设施蔬菜产业发展提供一种可行途径。     

设施土壤次生盐渍化及其对土壤性质的影响

设施土壤次生盐渍化是我国设施农业生产中的一个重要限制因子。本文根据近年来的相关研究进展,综述了设施土壤次生盐渍化的基本特征、形成原因及其影响因素,并阐述了设施土壤次生盐渍化对土壤理化性质以及土壤微生物状况的影响。     

施用菜籽饼肥对次生盐渍化温室土壤有效养分、盐分及盐分组成的影响

通过田间试验研究了施用油菜菜籽饼肥处理后,次生盐渍化温室土壤中的有效养分、水溶性盐分含量及盐分离子组成的变化,以评价施用饼肥改良次生盐浈化温室土壤的可行性以及在温室土壤上大量施用油菜籽饼肥可能出现的后果.结果表明:在次生盐浈化温室土壤上施用饼肥会显著增加0～20 cm土壤中的绝大多数有效养分特别是大量元素有效养分的含量和全盐含量.同时,施用饼肥也使得20～30 cm土壤中的部分养分和盐分离子含量显著增加,土壤次生盐渍化程度进一步加重.因此,施用饼肥并不能作为一种改良次生盐溃化温室土壤的有效措施,为避免土壤次生盐渍化程度的形成和发展,应减少设施农业中饼肥的施用量.     

山东省设施菜地土壤次生盐渍化特征及影响因素

调查和分析了山东省设施菜地土壤次生盐渍化特征和影响因素。2014年全省设施菜地(含瓜类)总面积(日光温室、大拱棚含棚间面积)为64.98×10~(4 )hm~2,占全省菜地面积的35.45%,其中,日光温室25.06×10~(4 )hm~2,大拱棚20.94×10~(4 )hm~2,中小拱棚18.98×10~(4 )hm~2。山东省设施菜地土壤盐分离子组成中阴离子以SO_4~(2-)离子为主,阳离子以Ca~(2+)为主。全省设施菜地约39.73%出现不同程度的盐渍化现象,其中,轻度盐渍化为28.64%,中度盐渍化为8.37%,重度盐渍化为2.29%,盐土为0.43%。在不同设施类型中,盐渍化发生程度为:日光温室大拱棚中小拱棚;全省17个市设施菜地次生盐渍化发生程度表现出聊城、莱芜、东营相对较高。全省化肥平均施用量(折纯)为1 624 kg hm~(-2),氮肥(N)、磷肥(P_2O_5)、钾肥(K_2O)施用量(折纯)分别为559.5、465.2、599.3 kg hm~(-2)。通过分析设施菜地土壤次生盐渍化影响因素发现,化肥的高投入是可溶性盐分增加的一个重要原因,但在实际生产中受各种因素影响,未表现出完全线性相关关系;可溶性盐分增加与种植年限密切相关。典型对应分析发现,施肥数量、种植年限均会影响盐渍化程度,但影响各不相同。氮肥、磷肥和钾肥对K~+和Na~+的影响较大;Ca~(2+)和SO_4~(2-)含量受种植年限影响较大,K~+、Na~+、HCO_3~-和Cl~-受种植年限的影响较小;Mg~(2+)受氮磷钾肥和种植年限的影响均较大。     

不同有机肥料同一施氮水平对设施土壤的改良效应

通过设施蔬菜小区试验,以羊粪有机肥、鸡粪有机肥和金针菇渣有机肥为研究对象,比较上述3种有机肥料在同一施氮水平下对设施番茄菜地次生盐渍化土壤的改良效果及番茄产量的影响。结果表明:同一施氮水平条件下不同有机肥对设施菜地土壤EC的降低率分别为48.7%、28.8%、40.7%;土壤主要盐分离子也发生了变化,有机肥降低了土壤中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-的含量,其中羊粪有机肥降低效果最好,分别降低了43.9%、44.6%、14.5%、31.0%、44.4%、64.6%;同时,施用不同有机肥对土壤NO^3--N、有效磷含量有不同程度的提升,其中鸡粪处理尤为明显,分别提升了347.2%和11.9%,羊粪处理增加土壤NO^3--N的能力最低,增幅为113.8%,反而对于土壤速效钾的释放效果高于鸡粪和金针菇渣,但是处理之间效果差异并不显著。综合考虑3种有机肥料对设施菜地次生盐渍化土壤的盐分及养分指标的影响,羊粪有机肥料在改良土壤方面效果要优于鸡粪有机肥和金针菇渣。     

基于黄瓜种植的设施菜地土壤硝酸盐型次生盐渍化的分级研究

在江苏省泰州市基于黄瓜种植(种植的黄瓜品种为东方明珠)的设施菜地中进行了硝酸盐型土壤次生盐渍化的分级研究。供试土壤经过不同浓度的硝酸盐处理对应形成不同程度的次生盐渍化。用土壤电导率(EC)标示次生盐渍化的等级,经测定,对照及处理的EC分别为:对照(CK)0.89 dS m-1,处理1(T1)2.78 dS m-1,处理2(T2)3.65 dS m-1,处理3(T3)4.66 dS m-1,处理4(T4)6.15 dS m-1。统计结果表明,表层土壤(0～10 cm)硝酸盐含量与土壤EC之间呈显著正相关关系。表明由硝酸盐引起的不同程度的土壤次生盐渍化即硝酸盐型次生盐渍化的分级可以通过土壤电导率来标示。实验表明,不同程度的硝酸盐型次生盐渍化显著影响黄瓜的株高和产量(p<0.05)。根据不同程度的次生盐渍化土壤对黄瓜株高和产量的影响,对长江三角洲地区基于黄瓜种植的设施菜地土壤硝酸盐型次生盐渍化进行了初步分级,即等级Ⅰ:EC<2.03 dS m-1,等级Ⅱ:2.03 dS m-16.15 dS m-1。     

我国设施栽培养分管理中待解的科学和技术问题

我国设施栽培迅速发展为保障城乡居民蔬菜和瓜果供应、增加农民收入发挥了极为重要的作用,但是,由于不合理施肥,土壤酸化、次生盐渍化、养分失衡、氮、磷、钾、硫元素过量积累等土壤快速退化现象极为普遍,正在严重威胁设施栽培的可持续发展。相关科学研究严重滞后于生产发展水平,设施栽培养分管理中还存在诸多科学问题亟待解决。本文探讨了设施栽培中确定养分合理施用量、判断土壤养分供应是否平衡、评价养分环境效应和去除土壤中过量积累的养分等方面尚待解决的科学问题。认为我国亟需组织力量,系统地研究在设施栽培特殊的小气候、土壤水分运移、作物生长和养分吸收特点以及高复种指数下,土壤养分转化规律,水、土、气和作物之间的相互作用机理及其对土壤养分有效性的影响,尽速改变科学研究滞后于生产实际的现状。     

设施蔬菜土壤次生盐渍化发生机理的研究现状与展望

本文综述了近年来国内外关于设施蔬菜土壤次生盐渍化发生的现状,以及盐渍化条件下蔬菜的危害程度,生理生化反应,特别是设施蔬菜土壤盐渍化与土壤和蔬菜硝酸盐含量的关系,并就设施蔬菜土壤次生盐渍化的主要研究方向进行了探讨和分析。     

设施栽培中逆境对园艺作物生长发育及其病害的影响

根据近年来国内外的相关研究进展,针对设施园艺生产中普遍出现的作物生长不良和病害严重等问题,在分析设施内各环境因子改变的基础上,综述了光照不足、温湿度不适、土壤次生盐渍化、酸化、养分失衡以及土壤生物学环境恶化等设施逆境对作物生长发育及其病害的影响。     

三种不同利用方式土壤上黄瓜根际微生物群落差异

蔬菜塑料大棚是一种高度集约化利用的设施农业类型,在太湖地区一般由原来的稻麦(或油菜)轮作或露地蔬菜改变而来。稻麦(或油菜)轮作或露地蔬菜改为蔬菜塑料大棚后,土壤养分高度累积,出现了次生盐渍化和酸化的现象[1-2]。可能受土壤酸化和次生盐渍化的影响,蔬菜塑料大棚土壤     

种植年限对设施芦笋土壤理化性状、 微生物及酶活性的影响

为探讨芦笋设施栽培对土壤养分和环境的影响,本文研究了不同种植年限棚土壤速效养分、理化性状、微生物区系及土壤酶活的差异变化,并对种植年限与土壤理化性状、养分因子、生物活性间的相关性进行了统计分析。结果显示:随种植年限增加,土壤速效N、速效K和有机质含量持续增加,其中速效K含量增长迅速,种植3年后,速效钾由120 mg/kg迅速上升至500~600 mg/kg;土壤持续酸化,次生盐渍化逐渐加重;芦笋设施栽培后,细菌种群数量减少,真菌数量增加,细菌与真菌数量比（B/F）降低,土壤由细菌型向真菌型转化;随种植年限增加,土壤微生物代谢类群多样性减少,呼吸强度和过氧化氢酶活性持续降低,二者降低趋势与种植年限呈显著负相关。这说明芦笋设施种植后,其大量施肥和密闭性管理措施使土壤养分快速累积,土壤在耕作3 a时就出现了酸化和次生盐渍化状况,微生态平衡遭到破坏,存在一定的风险,应提倡合理施肥以保证设施栽培土壤的可持续性利用。     

有机氮与无机氮不同配比对设施菜地次生盐渍化土壤改良效果

通过设施菜地小区试验,研究有机氮与无机氮不同比例配合施用对土壤次生盐渍化的改良效果以及对番茄产量、品质的影响。结果表明:有机氮与无机氮配合施用可以明显降低土壤中全盐含量与电导率,显著降低了土壤中硝态氮的过量积累,尤其有机氮与无机氮比例为2∶1时,效果最好;同时有机氮与无机氮配合施用,达到改善土壤有机质平衡及调控的作用,有机质从16. 8 g/kg增加到21. 7 g/kg;有机氮、无机氮2∶1配施可以明显降低番茄中硝酸盐的含量,显著提高番茄中可溶性总糖和还原型Vc的含量,达到提高番茄产量和提升果实品质的效果。从改良设施土壤次生盐渍化和优质施肥管理两方面综合考虑,建议设施大棚采用有机氮与无机氮配合施用,土壤全盐含量3. 54 g/kg条件下以有机氮与无机氮2∶1配施有机肥与化肥效果最佳。     

耕地不同利用方式下的土壤养分状况分析

以山东青州市为例，在对耕地土壤养分状况进行全面的调查分析，获取大量土壤养分数据的基础上，以数理统计方法对5种耕地利用方式下17种土壤养分状况的差异性进行分析，进而系统地探讨了耕地不同利用方式对土壤养分状况的影响。研究结果表明：耕地不同利用方式对土壤有机质及大量元素、交换性钙、镁、有效硅、锌、硼、土壤pH值和全盐含量有显著影响。由于菜地高施肥量及高产出的影响，大部分菜地土壤养分的含量明显高于粮田，但有效硅含量粮田则远高于菜地。粮田土壤pH值高于菜地，全盐含量菜地高于粮田。在旱地、水浇地粮田和露天菜地中有效磷含量变异最大，但设施菜地中全氮、有效硫含量的变异最大。研究结果对于探明耕地利用对土壤的养分状况的影响，对研究区耕地资源的合理利用与保护将具有积极意义。     

外源有机物料对次生盐渍化大棚土壤的改良效果

大棚土壤次生盐渍化已成为制约大棚设施农业生产的突出问题。在云南采集典型次生盐渍化大棚土壤,选择土壤调理剂、生物炭、商品有机肥、猪粪4种有机物料进行盆栽试验,研究其对盐渍化土壤的改良效果,结果表明:(1)施用生物炭和商品有机肥能有效改善次生盐渍化大棚土壤结构,降低容重,提高总孔隙度。(2)外源有机物料对改良大棚次生盐渍化土壤有显著作用,不仅降低了土壤全盐和电导率,还提高了作物产量。(3)大棚次生盐渍化土壤的主导阳离子为Ca2+、阴离子为NO-3、SO2-4,商品有机肥、生物炭和猪粪3类外源有机物料对降低Ca2+、NO-3、SO2-4的效果较好。(4)生物炭改良次生盐渍化大棚土壤的效果优于其它3种有机物料。     

陕西省设施农业土壤退化现状分析

本文以陕西省为例，分别对陕北、关中、陕南148个重点设施蔬菜基地进行了大棚种植历史、轮作现状、水肥管理、病虫害现状等系统调查，并通过土壤样品采集，分析了土壤基本性质、养分含量和重金属含量。结果显示，陕西省三个地区的设施土壤pH均显著低于周边大田土壤，且随着设施种植年限增加土壤pH呈现持续下降趋势；土壤次生盐渍化特征明显(>500 μS/cm)；土壤养分积累现象普遍，特别是速效养分积累显著；陕北、关中地区设施土壤部分重金属累积超过大田土壤，表明该地区设施土壤退化现象明显。结合设施农业调查资料发现，设施土壤退化的根本原因是利用强度过高、农用品投入过大，这将对设施生产与生态环境造成影响，因此，在该地区，开展设施土壤轮作休耕或修复工作非常必要。     

不同管理模式下香石竹设施栽培土壤盐渍化特征及其诱导病害

为探索高原生态区香石竹设施栽培土壤盐害的防治方法与技术途径,研究了农户、网络和公司3种管理模式下香石竹设施栽培土壤盐渍化特征,分析了土壤EC值与香石竹枯萎病害和立枯病害之间的关联性。结果表明:土壤盐渍化的主要成分是硝酸盐和硫酸盐,土壤EC值与全盐量、SO42-、NO3-呈显著正相关;不同模式间表层土壤EC值高于心土层,整地翻耕在短期内能降低表层土壤盐分浓度;3种模式土壤次生盐渍化程度为农户网络公司;土壤次生盐渍化可明显降低香石竹对枯萎病病原体的抵抗力,在一定程度上也可降低香石竹对立枯病病原体的抵抗力。     

土壤次生盐渍化与微生物数量及土壤理化性质研究

次生盐渍化已成为制约设施栽培农业发展的主要障碍因子,为揭示次生盐渍化对土壤微生物和理化性质的影响,对上海市南汇区和崇明区设施栽培大棚土壤酶活性和微生物活性进行研究.结果表明:随着栽培时间的增加,土壤表层(0-5 cm)有机质变化不明显;而土壤中硝态氮和总盐量增加,连续栽培15年土壤的硝态氮(94.23 mg/kg)是露地表层土的14.8倍,EC值是露地的14.9倍;从第5年起土壤出现酸化现象.次生盐渍化越严重,对土壤脲酶、磷酸酶和呼吸强度的抑制越明显,连续栽培15年土壤脲酶活性受抑制率达到71.8%.EC值、总盐、硝态氮与放线菌、细菌数量都呈极显著负相关,与真菌数量呈显著负相关,最高相关系数达到-0.957.次生盐渍化对于深层土(15-20 cm)的影响没有表层土明显.     

稻改设施有机蔬菜土壤碳氮磷含量与生态化学计量特征研究

为探讨稻田改为设施蔬菜地后长期施用有机肥对土壤养分均衡供应的影响,于2021年收获后采集南京市郊区种植历史为13和18年的露天有机菜地土壤和设施有机菜地耕层(0～15 cm)和犁底层(15～30 cm)土壤,同时采集毗邻稻田作为基准,空间替代时间,对土壤理化性质、养分特性和碳氮磷化学计量特征变化规律进行分析。结果表明,稻田转为设施有机菜地后,除碳库活度指数(AI)外,土壤溶解有机碳(DOC)、活性有机碳(AOC)、碳库指数(CPI)、碳库管理指数(CPMI)均呈“∧”形的先升后降趋势。各处理间耕层土壤MBC无显著差异。设施有机菜地的土壤氮磷钾累积量、碳氮比、碳磷比和氮磷比均显著高于露天有机菜地土壤。18年设施有机菜地耕层土壤碳氮比、碳磷比和氮磷比分别较露天菜地高7.32%、23.22%和18.57%,犁底层差异不显著。相关分析表明,不同活性有机碳组分与养分计量比间的关系强度存在差异,其中土壤碳氮比受有机碳总量的影响较大,土壤氮磷比受活性有机碳组分的作用更显著,土壤碳磷比同时受到土壤有机碳质量、数量、碳库管理指数的综合影响。研究表明,长期施用有机肥对土壤养分累积的改善作用受时间限制,且在养分平衡供应的调控效果较弱。