金 晟，樸成淳，商照聰，段路路，亓昭英

(1.金友立生態(tài)農(nóng)業(yè)〔上?！彻煞萦邢薰?上海 200062；2.上海化工研究院有限公司 上海 200062；3.中國化工企業(yè)管理協(xié)會土壤健康分會 北京 100011)

設(shè)施蔬菜是我國非常重要的農(nóng)產(chǎn)品，設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)在我國一些區(qū)域已成為農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)[1]。近年來，我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)發(fā)展迅猛，設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面積已居世界首位，設(shè)施蔬菜的種植面積、產(chǎn)量居世界首位[2-3]。然而，由于生產(chǎn)管理過程中的不當(dāng)農(nóng)事操作，我國的設(shè)施蔬菜大棚容易出現(xiàn)土壤耕性下降[1]、重金屬和有機(jī)物污染[4-5]、病蟲害嚴(yán)重[6]、環(huán)境污染[3]等問題，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)施蔬菜產(chǎn)量降低、品質(zhì)惡化等一系列不良現(xiàn)象，影響設(shè)施蔬菜大棚的可持續(xù)發(fā)展。山東省壽光市是“中國蔬菜之鄉(xiāng)”，是我國重要的蔬菜生產(chǎn)基地。通過對壽光市典型的設(shè)施蔬菜大棚土壤特性進(jìn)行調(diào)查及評價(jià)，以期更好地掌握土壤存在的問題，為綠色、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的設(shè)施蔬菜大棚土壤管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究地點(diǎn)概況

選擇壽光市文家街道農(nóng)家莊的3個(gè)舊式溫室大棚A-1#、B-1#和C-1#以及一棟展會的新式溫室大棚D-1#為研究目標(biāo)，3個(gè)舊式大棚分別命名為O1、O2和O3，新式大棚命名為N1。

1.2 采樣方法

采樣時(shí)，先將異物較多的表土(深度1 cm左右)去除后用鐵鍬挖取一次形成小坑，從小坑壁面的耕作層(0～15 cm)和深層(15～45 cm)進(jìn)行采樣。按照以上方法在大棚內(nèi)的5～10處采集樣品，再將樣品混合在一起，從中取2 kg裝入取樣袋作為檢測樣品。

1.3 測定方法與評估標(biāo)準(zhǔn)

采樣后實(shí)地直接進(jìn)行土壤理化性質(zhì)的測定，包括土壤緊實(shí)程度(硬度、密度、孔隙率等)、土壤pH、電導(dǎo)率、鹽分等項(xiàng)目，土壤理化性質(zhì)評估標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。土壤肥力豐缺程度和重金屬與有機(jī)污染物含量在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，農(nóng)業(yè)用地的土壤肥力豐缺指標(biāo)、重金屬評估標(biāo)準(zhǔn)和有機(jī)污染物評估標(biāo)準(zhǔn)如表2、表3和表4所示。

表1 土壤理化性質(zhì)評估標(biāo)準(zhǔn)

表2 土壤肥力豐缺指標(biāo)

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

原始數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行整理，采用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

表3 重金屬評估標(biāo)準(zhǔn) mg/kg

表4 有機(jī)污染物評估標(biāo)準(zhǔn) mg/kg

2 結(jié)果與分析

2.1 設(shè)施蔬菜大棚土壤理化特性

分析4個(gè)大棚的土壤理化性質(zhì)測定結(jié)果(表5)可發(fā)現(xiàn)：4個(gè)大棚耕作層土壤硬度與容積密度均低于深層土壤，平均值分別為14 mm、1.3 g/m3和27 mm、1.9 g/m3；耕作層土壤空隙率與透氣性均高于深層土壤，平均值分別為59%、0.000 26 cm/s和38%、0.000 11 cm/s；耕作層土壤的理化性質(zhì)均達(dá)到了良好，而深層土壤的理化性質(zhì)均較差。上述結(jié)果表明，在設(shè)施蔬菜大棚中，深層土壤的物理特性明顯差于耕作層土壤，其可能的原因是頻繁的耕耘和灌水導(dǎo)致耕作層的黏土移至底部并結(jié)合在一起后形成了犁底層。4個(gè)大棚耕作層土壤電導(dǎo)率狀況極差，鹽分狀況差，而深層土壤的情況明顯優(yōu)于耕作層，這是因?yàn)槔绲讓拥男纬蓵璧K植物根部的發(fā)育，導(dǎo)致耕作層積水時(shí)出現(xiàn)氧氣不足和鹽分積累現(xiàn)象。鹽分過高可能會影響植物根部從土壤吸收水分，導(dǎo)致植物枯死。4個(gè)大棚的土壤pH平均為7.2，僅N1的土壤pH達(dá)到良好，其余3個(gè)蔬菜大棚的土壤pH均偏高，呈弱堿性，其主要原因是施用雞糞所致。適宜的土壤pH對植物的養(yǎng)分吸收能力影響很大，如植物吸收磷的最佳土壤pH范圍為6.0～6.5。當(dāng)土壤pH超過7時(shí)，氮素極易以氨揮發(fā)的形式損失，還會導(dǎo)致葉面破損。

2.2 設(shè)施蔬菜大棚土壤養(yǎng)分狀況

4個(gè)大棚的土壤養(yǎng)分狀況測定結(jié)果(表6)表明：3個(gè)舊式大棚耕作層土壤的有機(jī)質(zhì)含量均為中等，新式大棚耕作層土壤的有機(jī)質(zhì)含量較低，而深層土壤的有機(jī)質(zhì)含量差異不大，且耕作層土壤的有機(jī)質(zhì)含量均高于深層土壤；4個(gè)大棚的土壤全氮含量差異不大，且耕作層土壤全氮含量均高于深層土壤；不同土層間的土壤陽離子交換量差異不大，但舊式大棚的土壤陽離子交換量優(yōu)于新式大棚。

新、舊2種大棚的土壤硝態(tài)氮和速效磷含量差異較大，新式大棚的土壤速效磷和硝態(tài)氮含量均低于舊式大棚，而這2種養(yǎng)分在耕作層土壤中的含量遠(yuǎn)高于深層土壤。耕作層土壤速效磷含量的平均值是深層土壤的16倍，耕作層土壤硝態(tài)氮含量的平均值是深層土壤的2.7倍，表明溫室大棚耕作層氮和磷盈余情況嚴(yán)重，可能引起氮和磷隨徑流水和淋洗水進(jìn)入地表水和地下水系統(tǒng)，進(jìn)而可能導(dǎo)致水體氮和磷含量超標(biāo)。

耕作層土壤交換性鉀、交換性鈣和交換性鎂含量也明顯高于深層土壤。值得注意的是，3個(gè)舊式大棚耕作層土壤速效鉀含量均較高，可能會影響根系附近溶液的滲透壓，進(jìn)而抑制作物對水分的吸收。

2.3 重金屬和有機(jī)污染物含量

4個(gè)大棚耕作層土壤重金屬和有機(jī)污染物含量(表7)均在農(nóng)田標(biāo)準(zhǔn)以下，其中：重金屬主要為鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、銅(Cu)和鋅(Zn)；有機(jī)污染物主要包括多環(huán)芳烴、有機(jī)氯農(nóng)藥以及鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)。可見，4個(gè)大棚的土壤并不存在重金屬和有機(jī)污染物污染的問題。

表5 土壤理化性質(zhì)測定結(jié)果

表6 土壤養(yǎng)分狀況測定結(jié)果

2.4 土壤病蟲害情況

4個(gè)大棚均為蔬菜(黃瓜、西紅柿、茄子、青圓椒等)連作農(nóng)田，病蟲害主要根源是根線蟲，為了避免病蟲害，其中O3采用太陽熱進(jìn)行消毒。

2.4.1 危害特點(diǎn)

侵入到植物根部的2齡幼蟲移動分散后排出特殊的生物活性物質(zhì)形成巨細(xì)胞(多核細(xì)胞)，土壤中的養(yǎng)分會集中移向巨細(xì)胞，導(dǎo)致植物營養(yǎng)失調(diào)，根部逐漸失去吸收養(yǎng)分和水分的功能。長期受到巨細(xì)胞影響后，植物地表以上部分越來越弱，節(jié)間越來越短，葉色漸變，最后會引起早期落葉。

表7 耕作層土壤重金屬和有機(jī)污染物含量 mg/kg

項(xiàng)目O1O2O3N1重金屬 總鎘(Cd)<0.5<0.5<0.5<0.5 總鉛(Pb)15.211.815.217.3 總鉻(Cr)65.838.349.065.1 總銅(Cu)12204101130693 總鋅(Zn)未檢出未檢出未檢出未檢出多環(huán)芳烴 苯并(a)蒽<0.1<0.1<0.1<0.1 苯并(a)芘<0.1<0.1<0.1<0.1 苯并(b)熒蒽<0.1<0.1<0.1<0.1 苯并(k)熒蒽<0.1<0.1<0.1<0.1 二苯并(a,h)蒽<0.05<0.05<0.05<0.05 茚并(1,2,3-cd)芘<0.1<0.1<0.1<0.1 菲<0.1<0.1<0.1<0.1 蒽<0.1<0.1<0.1<0.1 熒蒽<0.1<0.1<0.1<0.1 芴<0.1<0.1<0.1<0.1 芘<0.1<0.1<0.1<0.1 苯并(g,h,i)苝<0.1<0.1<0.1<0.1 苊烯(二氫苊)<0.1<0.1<0.1<0.1有機(jī)氯農(nóng)藥 滴滴涕總量未檢出未檢出未檢出未檢出 六六六總量<0.07<0.07<0.07<0.07鄰苯二甲酸酯類總量<0.5<0.5<0.5<0.5

影響蔬菜生長的線蟲主要有高弓根結(jié)線蟲、花生根結(jié)線蟲、北方根結(jié)線蟲及南方根結(jié)線蟲。線蟲的寄生范圍較廣，通常給瓠果、茄科、豆科、蘿卜、胡蘿卜、生菜、白菜等30多種蔬菜帶來危害。

2.4.2 生活習(xí)性

根結(jié)線蟲多分布在深度為0～20 cm的土壤內(nèi)，特別是在深度3～9 cm的土壤中線蟲數(shù)量最多，常以卵或2齡幼蟲隨植株殘?bào)w遺留在土壤中或糞肥中越冬或翌年環(huán)境適宜時(shí)以2齡幼蟲從植株嫩根侵入并繁殖為害，而在日光溫室中可終年為害。線蟲可通過帶蟲土或苗及灌溉水傳播，在土壤溫度25～30 ℃、土壤濕度為40%～70%條件下繁殖很快，在10 ℃以下停止活動，55 ℃時(shí)10 min死亡，在無寄主條件下可存活1年。

根線蟲侵入寄主植物的最佳溫度為15～20 ℃，最佳生育溫度為20～25 ℃，30 ℃以上時(shí)寄生會明顯減少。

由于根線蟲是單性生殖，幼蟲侵入到寄主后根據(jù)營養(yǎng)情況等生長環(huán)境，從雌性變?yōu)樾坌浴?/p>

2.4.3 解決方法

線蟲危害嚴(yán)重時(shí)，可通過化學(xué)藥劑或太陽熱進(jìn)行消毒。太陽熱消毒是在7月至8月的高溫期將土壤溫度提高至40 ℃左右并形成厭氧環(huán)境后進(jìn)行消毒的方法。殺滅有害菌和雜草的適宜溫度如表8所示。

表8 殺滅有害菌和雜草的適宜溫度

在太陽熱消毒過程中，高溫的保持和快速形成厭氧環(huán)境非常重要，故需要腐熟速度較快的有機(jī)物(稻草、堆肥等)和石灰，也可以利用蒸汽或水達(dá)到土壤消毒的效果。

土壤病蟲害的程度因土壤濕度、土壤溫度、土壤性質(zhì)及種類、堆肥種類等土壤條件有所差異，給線蟲和病原菌的生長提供良好的環(huán)境或鹽分積累導(dǎo)致植物生長環(huán)境惡化時(shí)，病蟲害的危害加劇。因此，保持健康的土壤(植物生長較好且腐生性微生物或有益菌等大量存在的穩(wěn)定的土壤環(huán)境)有助于提高植物抵御病蟲害的能力。

2.5 小結(jié)

由于多年連作或高強(qiáng)度的輪作，土壤耕性容易變差。調(diào)查結(jié)果表明，4個(gè)大棚的耕作層土壤物理性質(zhì)良好，但深層土壤容易形成犁底層，進(jìn)而導(dǎo)致耕作層出現(xiàn)鹽分累積、電導(dǎo)率狀況變差等現(xiàn)象，影響植物根系發(fā)育。對土壤適當(dāng)深松或可改善此種狀況[7]。

調(diào)查結(jié)果表明，4個(gè)大棚的耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量中等，化學(xué)態(tài)的氮、磷和鉀含量超標(biāo)嚴(yán)重，表明過量施肥情況可能比較嚴(yán)重。耕作層土壤中的氮和磷極易隨地表徑流或淋洗水進(jìn)入地表水和地下水系統(tǒng)，造成水體富營養(yǎng)化。雞糞的施用導(dǎo)致土壤酸堿性變差。因此，在設(shè)施蔬菜大棚的管理中，應(yīng)注意適當(dāng)減少氮肥、磷肥和鉀肥的投入量，用適量酸性有機(jī)肥替代化肥，在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)可控制設(shè)施蔬菜生產(chǎn)對農(nóng)業(yè)面源污染的影響[8]。

4個(gè)大棚的土壤并不存在重金屬和有機(jī)污染物污染的問題，但線蟲問題嚴(yán)重，應(yīng)適時(shí)對設(shè)施大棚進(jìn)行消毒，如高溫悶棚、蒸熏等，也可通過合理輪作以保證蔬菜產(chǎn)量[9]。