田 恬 田永強(qiáng) 高麗紅*

（1 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2 國(guó)家林業(yè)和草原局管理干部學(xué)院，北京 102600）

自20 世紀(jì)90 年代節(jié)能型日光溫室大力推廣以來(lái)，長(zhǎng)期困擾我國(guó)北方冬季蔬菜供應(yīng)和農(nóng)民增收的問(wèn)題得到了明顯的解決。經(jīng)過(guò)30 多年的發(fā)展，我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)取得了巨大成就（李天來(lái)，2016；李天來(lái) 等，2019）。目前，我國(guó)北方蔬菜基本實(shí)現(xiàn)了周年生產(chǎn)和均衡供應(yīng)，全國(guó)30 種主要蔬菜都有設(shè)施栽培（薛亮 等，2021）。近年來(lái)，我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)總值占全國(guó)蔬菜生產(chǎn)總值的50%以上。以2016 年為例，設(shè)施蔬菜產(chǎn)量2.80 億t，占全國(guó)蔬菜總產(chǎn)量（9.18 億t）的30.5%；產(chǎn)值約1.2 萬(wàn)億元，占蔬菜總產(chǎn)值（約2 萬(wàn)億元）的62.6%（張真和和馬兆紅，2017）?，F(xiàn)階段，我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)規(guī)模已趨于穩(wěn)定。

設(shè)施蔬菜生產(chǎn)在取得顯著成績(jī)的同時(shí)，也面臨著諸多問(wèn)題：一是缺乏科學(xué)統(tǒng)籌和整體發(fā)展規(guī)劃；二是設(shè)施設(shè)備簡(jiǎn)陋、環(huán)境調(diào)控能力差（李治國(guó) 等，2021）；三是土壤質(zhì)量退化嚴(yán)重（陳之群，2016）。其中，土壤質(zhì)量退化問(wèn)題尤為突出，其治理也相對(duì)棘手。設(shè)施菜田土壤質(zhì)量退化主要表現(xiàn)：一方面，土壤物理化學(xué)性質(zhì)劣化，包括土壤板結(jié)緊實(shí)、次生鹽漬化、酸化、養(yǎng)分元素失衡和重金屬累積等（Tian et al.，2010，2011；Chen et al.，2016；張西森 等，2020；邱偉，2021）；另一方面，土壤生物學(xué)環(huán)境惡化（Tian et al.，2017），包括病原菌和植物寄生線蟲危害等（Tian et al.，2009，2013；農(nóng)業(yè)部辦公廳，2015；張西森 等，2020）。從前人研究結(jié)果來(lái)看，水肥過(guò)量供應(yīng)和單一種植是設(shè)施菜田土壤質(zhì)量退化的主要人為因素（李宇虹和陳清，2014；嚴(yán)正娟，2015），加之設(shè)施高溫高濕半封閉的特殊環(huán)境條件，設(shè)施蔬菜病害頻發(fā)，并由此引發(fā)農(nóng)藥高投入和潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

1 設(shè)施菜田土壤質(zhì)量研究現(xiàn)狀

1.1 土壤物理性質(zhì)的研究進(jìn)展

土壤物理性質(zhì)是土壤質(zhì)量的重要組成部分，也是影響作物生長(zhǎng)的重要因素。已有研究表明，栽培模式、種植年限、施肥措施、灌溉方式和土壤調(diào)理措施等是影響土壤物理性質(zhì)的主要因素（張寶峰等，2013；Alskaf et al.，2021）。由于過(guò)量施肥、連作障礙等問(wèn)題，設(shè)施蔬菜種植體系的土壤理化性質(zhì)劣化現(xiàn)象比較普遍，主要表現(xiàn)為容重減小、孔隙度下降、土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性差和土壤板結(jié)等（張寶峰 等，2013；陳延華 等，2015；張西超 等，2015；Zhang et al.，2021）。但是，目前有關(guān)設(shè)施菜田土壤物理性質(zhì)的研究，其結(jié)論不盡相同。一般來(lái)說(shuō)，隨著種植年限的增加，土壤容重呈上升趨勢(shì)，而孔隙度呈下降趨勢(shì)（朱余清 等，2011；Chen et al.，2016；田恬，2019）。但是，也有研究發(fā)現(xiàn)土壤容重隨種植年限的增加而下降，而孔隙度呈上升趨勢(shì)（高慧 等，2010）。因此，除種植年限外，施肥措施也可能是影響土壤物理性質(zhì)的關(guān)鍵因素。在實(shí)際生產(chǎn)中，隨著種植年限的增加，農(nóng)戶通常會(huì)施用更多的有機(jī)肥以保證作物產(chǎn)量。有研究表明，有機(jī)肥會(huì)降低土壤容重、增加土壤孔隙度。例如張寶峰等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，在設(shè)施番茄種植體系中，通過(guò)優(yōu)化有機(jī)肥的施用策略，可使土壤容重下降3.73%～14.93%，而總孔隙度增加4.18%～15.79%。除施肥措施外，灌溉方式也是影響土壤物理性質(zhì)的重要因素之一。例如，張西超等（2015）研究不同灌溉方式對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，滴灌和畦灌條件下土壤緊實(shí)度隨土層深度增加而增加，但滲灌條件下其變化趨勢(shì)相反。此外，過(guò)量水肥投入在多數(shù)情況下會(huì)破壞土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，加速土壤板結(jié)（Tuo et al.，2017；Li et al.，2019）。采用秸稈還田、土壤增施調(diào)理劑等措施，能夠有效阻控過(guò)量水肥投入對(duì)土壤物理性質(zhì)的不利影響（Zhang et al.，2020；Zhao et al.，2021）。

綜上所述，雖然設(shè)施菜田土壤物理性質(zhì)隨種植年限的增加呈現(xiàn)劣化的趨勢(shì)，但采用優(yōu)化水肥、秸稈還田、施用土壤調(diào)理劑等方式可以在不同程度上改善土壤物理性質(zhì)，如降低容重、增加孔隙度、減小緊實(shí)度和提升團(tuán)聚體穩(wěn)定性等。但是，相較于設(shè)施菜田土壤的化學(xué)和微生物性狀的研究，目前對(duì)土壤物理性質(zhì)的整體關(guān)注度不高。由于土壤物理性質(zhì)是影響土壤其他性質(zhì)和作物生長(zhǎng)的重要因素（Wilson et al.，2020；Ferreira et al.，2021），因此未來(lái)有關(guān)設(shè)施菜田土壤質(zhì)量的研究需加強(qiáng)對(duì)土壤物理性質(zhì)方面的研究。

1.2 土壤化學(xué)性質(zhì)的研究進(jìn)展

1.2.1 土壤酸堿度和鹽分 從近些年的研究來(lái)看，設(shè)施菜田土壤化學(xué)性質(zhì)普遍存在兩個(gè)特點(diǎn)：一是耕層土壤酸化趨勢(shì)明顯，特別是種植年限長(zhǎng)和水肥投入高的設(shè)施菜田土壤（陳之群，2016；王激清等，2019）；二是表層土壤次生鹽漬化現(xiàn)象嚴(yán)重（潘劍玲 等，2013；馬燦和王明友，2014；陳之群，2016；吉春陽(yáng) 等，2020）。馬燦和王明友（2014）研究證實(shí)，日光溫室番茄土壤pH 值與種植年限呈顯著負(fù)相關(guān)；陳之群（2016）調(diào)研環(huán)渤海灣地區(qū)設(shè)施菜田土壤發(fā)現(xiàn)，隨種植年限的增加土壤pH 值呈顯著下降趨勢(shì)，而土壤EC 值呈先增加后下降的趨勢(shì)。值得關(guān)注的是，雖然設(shè)施菜田土壤酸化趨勢(shì)明顯，但我國(guó)北方地區(qū)的多數(shù)菜田土壤pH 值仍然處在大多數(shù)蔬菜作物能夠耐受的范圍內(nèi)，并不是限制其生長(zhǎng)的主要因素（Chen et al.，2016；Zhang et al.，2020；Zhao et al.，2021）。因 此，土壤酸化可能更多的是對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)換、養(yǎng)分循環(huán)和微生態(tài)平衡等造成不利影響（Tian et al.，2016；Schlatter et al.，2020）。與酸化相比，鹽漬化對(duì)我國(guó)設(shè)施菜田土壤質(zhì)量的不利影響更為突出。土壤次生鹽漬化是造成設(shè)施蔬菜連作障礙的重要因素之一，有些地區(qū)土壤EC 值達(dá)到蔬菜作物發(fā)生生育障礙臨界值的2 倍以上，蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)下降明顯（農(nóng)業(yè)部辦公廳，2015）。黃紹文等（2016）對(duì)全國(guó)主要菜區(qū)設(shè)施（塑料大棚和日光溫室）蔬菜土壤調(diào)查分析表明，與露地菜田相比，設(shè)施菜田土壤鹽分總量顯著上升了69.3%，發(fā)生鹽漬化（＞2 g·kg-1）的土壤占總樣本數(shù)的42.9%。鹽分的累積使得設(shè)施菜田土壤質(zhì)量日益惡化，并導(dǎo)致蔬菜作物因鹽脅迫而發(fā)生生理性干旱及代謝紊亂，已成為制約我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的主要障礙因子。因此，通過(guò)阻控土壤次生鹽漬化和提高作物抗鹽性來(lái)緩解作物鹽脅迫，一直是設(shè)施蔬菜栽培的研究熱點(diǎn)。一般而言，隨著種植年限增加，設(shè)施菜田土壤鹽漬化加重（Chen et al.，2016）。

雖然種植年限顯著影響設(shè)施菜田土壤酸堿度和鹽分，但不同地區(qū)受影響的表現(xiàn)趨勢(shì)并不相同。例如，陳之群（2016）調(diào)查環(huán)渤海灣地區(qū)設(shè)施菜田土壤發(fā)現(xiàn)，遼寧凌源、瓦房店和河北永清地區(qū)設(shè)施菜田土壤鹽漬化較嚴(yán)重的種植年限主要集中在8～10年；河北永年和山東壽光、利津地區(qū)土壤鹽漬化較嚴(yán)重的種植年限為13～15 年；北京大興地區(qū)土壤鹽漬化較嚴(yán)重的種植年限在20 年以上。類似地，西藏設(shè)施菜田土壤酸化和鹽漬化的種植年限為5 年（潘劍玲 等，2013），而陜西涇陽(yáng)縣設(shè)施菜田土壤連續(xù)種植16～20 年才出現(xiàn)較嚴(yán)重的土壤酸化和次生鹽漬化現(xiàn)象（楊園媛 等，2020）。

綜上所述，目前設(shè)施菜田土壤整體呈現(xiàn)酸化和鹽漬化趨勢(shì)，而隨種植年限增加引起的水肥高投入是造成這兩種現(xiàn)象的主要直接原因。此外，對(duì)于設(shè)施蔬菜作物而言，鹽漬化的不利影響大于酸化。因此，未來(lái)的相關(guān)研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注如何通過(guò)減緩或消除土壤次生鹽漬化來(lái)提升設(shè)施菜田土壤質(zhì)量。

1.2.2 土壤養(yǎng)分 土壤養(yǎng)分一直是設(shè)施菜田研究的熱點(diǎn)，主要集中在土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮、無(wú)機(jī)氮、有效磷和有效鉀等方面（馮偉 等，2008；曹齊衛(wèi)，2010；Chen et al.，2016）。此外，也有學(xué)者對(duì)土壤中有效性微量元素進(jìn)行研究，如有效錳、有效鋅等（Chen et al.，2016），但相對(duì)關(guān)注度并不高。

土壤養(yǎng)分受種植年限和施肥水平的影響較大。整體而言，設(shè)施菜田土壤養(yǎng)分呈隨種植年限的增加而增加的趨勢(shì)。例如，對(duì)山西設(shè)施蔬菜土壤的研究發(fā)現(xiàn)，土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量均隨種植年限的增加而增加（吳忠紅和周建斌，2007）。但是，有研究者發(fā)現(xiàn)有的養(yǎng)分隨種植年限呈波動(dòng)變化，而有的養(yǎng)分并不與種植年限呈顯著線性關(guān)系。例如，陳之群（2016）調(diào)研發(fā)現(xiàn)環(huán)渤海灣地區(qū)設(shè)施菜田土壤全氮、有機(jī)質(zhì)含量隨種植年限呈增加趨勢(shì)，而硝態(tài)氮、無(wú)機(jī)氮、有效磷和有效鉀含量呈先升高后下降的趨勢(shì)，但銨態(tài)氮含量的變化趨勢(shì)與之相反，呈先下降后上升趨勢(shì)。種植年限對(duì)土壤養(yǎng)分的影響主要?dú)w因于施肥水平的變化。一般而言，在實(shí)際生產(chǎn)中，為了維持較高的產(chǎn)量，種植年限越長(zhǎng)，則施肥量越大（Tian et al.，2016）。因此，合理施肥是調(diào)控設(shè)施菜田土壤養(yǎng)分的關(guān)鍵。

除種植年限和施肥水平外，土壤養(yǎng)分也受灌溉量和灌溉方式等因素的影響。例如，孫凱寧等（2015）研究發(fā)現(xiàn)較高的灌水量可明顯降低全氮、有效磷和有效鉀等養(yǎng)分在土壤中的含量。這主要是因?yàn)檩^高的灌水量容易引起表層土壤養(yǎng)分垂直淋洗損失所致（Tian et al.，2016；Li et al.，2018）。值得關(guān)注的是，對(duì)于因過(guò)量施肥導(dǎo)致養(yǎng)分過(guò)剩的設(shè)施菜田土壤，灌溉對(duì)土壤滲漏液中養(yǎng)分的影響大于施肥（Li et al.，2018）。因此，控制灌溉較控制施肥能更有效地阻控養(yǎng)分過(guò)剩的菜田土壤對(duì)環(huán)境的不利影響。

由此可見(jiàn)，在水肥耦合的基礎(chǔ)上優(yōu)化灌溉方式，可有效提高水肥利用率及土壤質(zhì)量，并降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。例如，梁新書（2015）基于對(duì)土壤養(yǎng)分水平和作物營(yíng)養(yǎng)需求的研究表明，采用每日肥灌（水肥一體化）技術(shù)在蔬菜作物根區(qū)少量高頻次地供應(yīng)水肥，相較于傳統(tǒng)的間隔水肥供應(yīng)方式（包括優(yōu)化的模式）可明顯降低耕層養(yǎng)分累積，提高肥料利用效率，同時(shí)保證了體系生產(chǎn)力。除灌溉外，種植制度、土壤調(diào)控等也能夠改變?cè)O(shè)施菜田土壤的養(yǎng)分狀況（田永強(qiáng) 等，2013）。例如，夏季種植填閑作物能有效降低土壤氮素淋洗率、提高土壤養(yǎng)分循環(huán)能力（Tian et al.，2011）；增施高碳堆肥、生物碳等土壤改良物料，可有效改善土壤水肥固持力，進(jìn)而通過(guò)減少養(yǎng)分淋洗損失降低養(yǎng)分投入（Tian et al.，2017；Zhang et al.，2020）。值得關(guān)注的是，隨著設(shè)施菜田土壤質(zhì)量相關(guān)研究的深入，單一調(diào)控措施的局限性日益顯現(xiàn)。最新的研究證實(shí)（Zhang et al.，2020），將土壤調(diào)控與水肥管理相結(jié)合，是在設(shè)施蔬菜作物根區(qū)維持穩(wěn)定養(yǎng)分供應(yīng)的有效突破口，也是提升以生產(chǎn)力為目標(biāo)的土壤綜合質(zhì)量的重要途徑。例如，Zhang 等（2020）將根區(qū)土壤增施生物炭與每日肥灌結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了土壤質(zhì)量提升、作物穩(wěn)產(chǎn)和水肥高效利用的三重效果。因此，土肥水綜合調(diào)控是未來(lái)設(shè)施菜田土壤質(zhì)量提升的可推廣模式。

綜上所述，設(shè)施菜田土壤養(yǎng)分性狀與過(guò)量施肥有直接關(guān)系，且土壤養(yǎng)分隨種植年限呈增加趨勢(shì)。優(yōu)化水肥供應(yīng)方式、改善土壤水肥固持力等能夠有效緩解土壤養(yǎng)分累積并改善作物根區(qū)的養(yǎng)分供應(yīng)。

1.2.3 土壤重金屬 含重金屬的農(nóng)藥、化肥的施用，工業(yè)“三廢”、城市生活垃圾與污泥的排放，均導(dǎo)致設(shè)施菜田土壤中某些重金屬（如鉛、汞、鎘、砷等）超標(biāo)，不僅使土壤質(zhì)量下降，而且污染環(huán)境（Chen et al.，2016；Tian et al.，2016；賈麗 等，2020）。設(shè)施菜田土壤重金屬的累積受多種因素影響，如種植年限、栽培模式、水肥管理及土壤理化性狀等（Tian et al.，2016）。事實(shí)上，大量施肥導(dǎo)致的土壤重金屬累積現(xiàn)象在世界各地均有發(fā)生。關(guān)于露地農(nóng)田重金屬狀況的研究，國(guó)內(nèi)外已有大量報(bào)道（Muhammad et al.，2020；Adhikari et al.，2021）。但是，關(guān)于設(shè)施土壤這類相對(duì)封閉的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中重金屬累積的研究則相對(duì)較少（Chen et al.，2016）。

目前對(duì)于設(shè)施菜田土壤重金屬的研究，主要集中在空間分布規(guī)律和時(shí)間變化特征兩方面。在空間分布規(guī)律上，大部分研究表明設(shè)施菜田土壤重金屬存在“表聚”現(xiàn)象，即主要在表層土壤累積（隨土層深度的增加呈下降趨勢(shì)）。例如，環(huán)渤海灣地區(qū)日光溫室土壤重金屬Cd、Cu和Zn主要集中在0～30 cm 土層（陳之群，2016）；在山東壽光和江蘇蘇北地區(qū)，設(shè)施菜田土壤重金屬As、Cr 和Pb 含量與土層深度間存在顯著負(fù)相關(guān)（李樹輝 等，2010；薛延豐和石志琦，2011）。設(shè)施菜田土壤重金屬的“表聚”現(xiàn)象主要是由大量施用含有重金屬的化肥和有機(jī)肥造成的（Lu et al.，2012；王美和李書田，2014）。在時(shí)間變化特征上，土壤重金屬也存在明顯的累積現(xiàn)象，即隨種植年限的增加其含量呈上升趨勢(shì)。陳之群（2016）調(diào)研環(huán)渤海灣地區(qū)日光溫室土壤發(fā)現(xiàn)，土壤重金屬As、Cd 和Cr 含量均隨種植年限的增加呈積累趨勢(shì)，且設(shè)施菜田土壤重金屬含量均顯著高于臨近露地菜田；曾希柏等（2007）研究表明，設(shè)施菜田土壤中As 含量顯著高于普通農(nóng)業(yè)用地，且隨著設(shè)施年限的增加出現(xiàn)了明顯的累積。相類似的，薛延豐和石志琦（2011）對(duì)江蘇蘇北地區(qū)設(shè)施蔬菜土壤重金屬的時(shí)間演變規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，重金屬隨種植年限的增加呈累積趨勢(shì)。

上述研究表明，設(shè)施菜田土壤重金屬主要表現(xiàn)為“表聚”和“累積”特征，且主要由大量施用含有重金屬的化肥或有機(jī)肥造成。因此，提高肥料質(zhì)量和嚴(yán)格控制施用量是阻控設(shè)施菜田土壤重金屬污染的根本。

1.2.4 土壤塑化劑 塑化劑（PAEs）是一類鄰苯二甲酸酯類化合物，主要用于制造聚氯乙烯塑料薄膜（Wang et al.，2013；Chai et al.，2014）。塑料薄膜殘留是設(shè)施蔬菜種植體系存在的普遍現(xiàn)象。由于塑化劑在土壤中的半衰期非常長(zhǎng)（幾個(gè)月到幾年），因此土壤塑化劑含量逐漸成為分析和評(píng)價(jià)設(shè)施菜田土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一（何麗芝 等，2012；張倩 等，2014；Chai et al.，2014）。

從已有的研究進(jìn)展來(lái)看，目前人們對(duì)設(shè)施菜田土壤塑化劑的研究結(jié)論尚未形成共識(shí)。Ma 等（2003）研究發(fā)現(xiàn)，北京郊區(qū)設(shè)施蔬菜土壤塑化劑的含量可達(dá)1.34～3.15 μg·g-1；Xu 等（2008）研究發(fā)現(xiàn)，設(shè)施蔬菜土壤塑化劑含量顯著高于未種植作物的土壤。但陳之群（2016）對(duì)環(huán)渤海灣地區(qū)日光溫室土壤的研究發(fā)現(xiàn)，僅北京大興地區(qū)連續(xù)種植3～5 年的日光溫室土壤中檢測(cè)出了土壤塑化劑，其中鄰苯二甲酸二乙酯（DEP）、鄰苯二甲酸二異丁酯（DiBP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）和鄰苯二甲酸二乙基己基酯（DEHP）的含量分別為0.001、0.141、0.165 mg·kg-1和0.046 mg·kg-1，且均未超標(biāo)。此外，郇志博等（2021）對(duì)海南省11 個(gè)市縣設(shè)施菜田土壤塑化劑污染狀況的研究發(fā)現(xiàn)，DEHP、DiBP 和鄰苯二甲酸二正丁酯（DnBP）為主要檢出物質(zhì)，含量分別在0.025～0.424 mg·kg-1、0.008～0.075 mg·kg-1和0.002～0.099 mg·kg-1之間，僅文昌地區(qū)的DnBP 含量超出控制標(biāo)準(zhǔn)，但低于治理標(biāo)準(zhǔn)，其余均未超標(biāo)。

綜上，塑化劑可能是潛在的設(shè)施菜田土壤污染源，但其分布特征、變化規(guī)律及對(duì)土壤質(zhì)量的影響仍需進(jìn)一步研究。此外，對(duì)于塑化劑已經(jīng)超標(biāo)的設(shè)施菜田土壤，需加強(qiáng)控制含有塑化劑的地膜、棚膜等的投入。

1.2.5 土壤抗生素 抗生素抗性基因（ARGs）是一種新型環(huán)境污染物，土壤抗生素污染往往是由于糞肥的施用和ARGs 在土壤中的水平移動(dòng)所導(dǎo)致（田其凡 等，2020）。近年來(lái)，土壤抗生素污染已引起人們的廣泛關(guān)注，設(shè)施菜田土壤抗生素主要以四環(huán)素類、磺胺類、氟喹諾酮類和β-內(nèi)酰胺類為主，且四環(huán)素類抗生素污染較為嚴(yán)重（張志強(qiáng)，2013；謝超然，2017；苑學(xué)霞 等，2020）。設(shè)施菜田土壤抗生素污染特征主要體現(xiàn)在以下幾方面：①與種植年限有關(guān)，隨種植年限的增加，土壤抗生素污染越嚴(yán)重；② 受土壤環(huán)境因素的影響較大，如pH 值、有機(jī)質(zhì)含量、電導(dǎo)率等；③影響土壤微生物群落的變化；④ 與土壤重金屬的變化有關(guān)（曾巧云 等，2018；常靜 等，2020；田其凡等，2020；苑學(xué)霞 等，2020）。土壤抗生素與土壤微生物群落之間存在一定的聯(lián)系，且土壤細(xì)菌對(duì)抗生素有一定的抗性，但其抗性隨抗生素濃度的增加而降低（趙祥，2017；田其凡 等，2020），具體表現(xiàn)為四環(huán)素類抗生素含量的增加會(huì)導(dǎo)致變形菌門、綠彎菌門、酸桿菌門和疣微菌門相對(duì)豐度降低（于曉雯 等，2021）。此外，隨種植年限的增加，土壤抗生素的含量越高（苑學(xué)霞 等，2020），主要原因是長(zhǎng)期施用畜禽糞肥使得磺胺類抗生素含量增加，且與土壤有機(jī)質(zhì)含量及電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)（謝超然，2017）。過(guò)量施肥會(huì)導(dǎo)致重金屬積累，而土壤抗生素的含量同樣會(huì)影響土壤重金屬的變化。如四環(huán)素類和β-內(nèi)酰胺類抗生素會(huì)增加Cd 的活性，四環(huán)素類抗生素還會(huì)增加Cu 的活性（苑學(xué)霞 等，2020）。

綜上所述，設(shè)施菜田土壤抗生素與土壤化學(xué)性質(zhì)和土壤生物學(xué)性質(zhì)均有聯(lián)系，且土壤抗生素污染主要是由大量和長(zhǎng)時(shí)間施用畜禽糞肥造成的。因此，加強(qiáng)土壤和蔬菜中抗生素污染特征的監(jiān)控，特別是抗生素在畜禽糞便-土壤體系和土壤-植物體系中的遷移轉(zhuǎn)化，是阻控設(shè)施菜田土壤抗生素污染的根本。

1.3 土壤生物學(xué)性質(zhì)研究進(jìn)展

1.3.1 土壤微生物 微生物是土壤生物體中多樣性最為豐富的群體之一，它們?cè)谕寥赖纳锏厍蚧瘜W(xué)循環(huán)過(guò)程方面起著十分重要的作用，對(duì)土壤健康和生態(tài)功能有著深遠(yuǎn)影響。此外，微生物在動(dòng)植物群體結(jié)構(gòu)組成與功能形成，以及地球氣候等方面都起到了關(guān)鍵作用（Wagg et al.，2014）。在土壤中，微生物參與養(yǎng)分循環(huán)，維持土壤結(jié)構(gòu)并調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)（Gans et al.，2005；Nacke et al.，2011）。因 此，了解土壤微生物群落的組成結(jié)構(gòu)與功能，對(duì)研究設(shè)施菜田土壤質(zhì)量有重要意義。

設(shè)施菜田土壤微生物性狀特征主要體現(xiàn)在以下幾方面：①受微生物調(diào)控的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程受阻，對(duì)植物的養(yǎng)分吸收產(chǎn)生不利影響；②部分土壤微生物種群（如病原微生物）大量增加，對(duì)植物健康的潛在威脅增大；③有益微生物（如拮抗微生物和植物促生菌）急劇下降，對(duì)植物生長(zhǎng)的促進(jìn)能力降低；④ 微生物多樣性下降，對(duì)植物病原生物的抑制潛能削弱；⑤ 與微生物和動(dòng)物調(diào)控相關(guān)的土壤結(jié)構(gòu)被破壞，且通透性下降，不利于植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育（王敬國(guó)，2011；Tian et al.，2016；Zhou et al.，2018；Ghani et al.，2019；Jin et al.，2020）。此外，單一種植的水肥高投入也能誘導(dǎo)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，主要表現(xiàn)為：土壤板結(jié)、酸化、次生鹽漬化、有機(jī)/無(wú)機(jī)污染物累積（主要是肥料引入的重金屬、抗生素）等，可導(dǎo)致土壤微生物和植物生長(zhǎng)受到雙重抑制（Chen et al.，2016；Tian et al.，2016）。例如，施用有機(jī)肥（如畜禽糞肥和堆肥等）通常會(huì)增強(qiáng)土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)及多樣性（Zhang et al.，2012；Su et al.，2015；馬龍，2021），但過(guò)量施肥可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)施菜田土壤病原真菌增多（Bonanomi et al.，2010）；還有研究發(fā)現(xiàn)肥料高投入引起的鹽漬化同樣會(huì)引起土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化，如易存活的芽孢桿菌增多（張建 等，2017）。除施肥外，重金屬污染也很容易對(duì)土壤微生物群落造成不利影響（Singh et al.，2014）。Chen 等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，重金屬污染會(huì)顯著降低真菌多樣性及豐富度，但對(duì)細(xì)菌影響較小；Giller 等（2009）試驗(yàn)證實(shí)，共生細(xì)菌根瘤菌對(duì)重金屬敏感度高，細(xì)菌多樣性受Zn 污染的影響而降低。

綜上所述，微生物是調(diào)控土壤質(zhì)量的核心要素。因此，提升設(shè)施菜田土壤質(zhì)量，其核心是調(diào)控土壤微生物。但土壤微生物多樣性高，物種間存在復(fù)雜的交互關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，且無(wú)法脫離土壤物理和化學(xué)環(huán)境而存在。表明調(diào)控土壤微生物需綜合考慮土壤物理、化學(xué)和生物因素，以及三者之間的交互關(guān)系。然而在設(shè)施菜田土壤質(zhì)量研究方面，目前尚缺乏綜合考慮土壤物理、化學(xué)和生物因素的系統(tǒng)研究（Zhang et al.，2020）。

1.3.2 土壤酶活性 土壤酶在土壤各養(yǎng)分循環(huán)中起著重要作用，其活性與土壤質(zhì)量緊密相連。土壤酶主要包括蔗糖酶、多酚氧化酶與過(guò)氧化物酶等。其中，蔗糖酶的主要作用是將蔗糖分解成葡萄糖和果糖，供植物直接吸收利用，蔗糖酶在一定程度上可以作為土壤肥力的指標(biāo)之一；多酚氧化酶與過(guò)氧化物酶作為氧化還原酶，在土壤中對(duì)有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)的形成過(guò)程起到了非常重要的作用。顯而易見(jiàn)，土壤酶對(duì)土壤養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程的影響，能夠調(diào)節(jié)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收和利用（王書錦和胡江春，2002）。然而，對(duì)土壤酶活性的相關(guān)研究在土壤肥力領(lǐng)域中一直處于薄弱環(huán)節(jié)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)土壤酶活性的報(bào)道僅限于研究土壤酶活性與土壤肥力的關(guān)系、土壤酶活性垂直分布規(guī)律、不同耕作模式和施肥管理措施等對(duì)土壤酶活性的影響（劉建新 等，2005；Floch et al.，2009；高利娟 等，2021；劉會(huì)芳 等，2021）。而對(duì)于土壤酶是否在設(shè)施菜田土壤可持續(xù)利用及維持設(shè)施生態(tài)系統(tǒng)平衡中起到基礎(chǔ)與核心作用，這一問(wèn)題并沒(méi)有得到充分關(guān)注與重視。因此，研究設(shè)施菜田土壤酶的時(shí)空變化規(guī)律及其對(duì)種植年限、水肥管理、土壤調(diào)控等的響應(yīng)機(jī)理，能夠?yàn)楦玫剡M(jìn)行設(shè)施蔬菜栽培和養(yǎng)分管理提供科學(xué)依據(jù)。

2 土壤質(zhì)量評(píng)估方法的研究

為提高設(shè)施菜田土壤質(zhì)量，首先應(yīng)該找到影響土壤質(zhì)量的關(guān)鍵因素。土壤質(zhì)量指數(shù)（soil quality index，SQI）是一種被普遍用于評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的工具，可綜合評(píng)估土壤的整體質(zhì)量（Andrews et al.，2002a，2002b；李鑫 等，2021；Yazhini et al.，2021）。SQI 的計(jì)算方法如下。

①最小數(shù)據(jù)集（minimum data set，MDS）的篩選。大部分研究發(fā)現(xiàn)，主成分分析法（PCA）是篩選最小數(shù)據(jù)集指標(biāo)的最為廣泛的使用方法（D’Hose et al.，2014；Medina et al.，2021）。

② 最小數(shù)據(jù)集指標(biāo)的轉(zhuǎn)化。為便于加和，基于無(wú)量綱方式將指標(biāo)轉(zhuǎn)化為0～1 之間的得分。主要依據(jù)3 種不同的方式：一是“越多越好”，即某個(gè)土壤指標(biāo)含量越高代表土壤質(zhì)量越好；二是“越少越好”，即某種土壤指標(biāo)含量越少表征土壤質(zhì)量越好；三是“適量最好”，即某個(gè)土壤指標(biāo)在適宜的范圍內(nèi)最好，若含量高于或低于這個(gè)最適值代表土壤質(zhì)量下降。

③數(shù)據(jù)整合與SQI 計(jì)算。數(shù)據(jù)整合也有多種方法，例如直接加和法、加權(quán)加和法（Andrews et al.，2002b）。Andrews 等（2002a）比較了多種計(jì)算SQI 方法的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)主成分分析法（PCA）和直接加和法（additive index）是計(jì)算SQI 最為簡(jiǎn)便合適的方法。有研究發(fā)現(xiàn)在堆肥處理下，土壤質(zhì)量與作物產(chǎn)量有很好的相關(guān)性（D’Hose et al.，2014）。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，好的土壤質(zhì)量能夠促進(jìn)生產(chǎn)力（Nyiraneza et al.，2021），土壤功能因子通常會(huì)作為一種篩選土壤指標(biāo)的因素。土壤功能通常包括：促進(jìn)作物生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)與分配水分，以及作為環(huán)境的緩沖劑（曹志洪和周健民，2008）。作物產(chǎn)量通常作為一種土壤功能因子來(lái)衡量土壤質(zhì)量指數(shù)與作物生產(chǎn)的關(guān)系，但相關(guān)報(bào)道相對(duì)較少（Andrews et al.，2002a；D’Hose et al.，2014），大部分報(bào)道僅研究了SQI 的計(jì)算及對(duì)不同土壤質(zhì)量的評(píng)估。

綜上所述，將多個(gè)表征土壤質(zhì)量的指標(biāo)（如土壤物理、化學(xué)、生物性質(zhì)等）轉(zhuǎn)化為一個(gè)具體的數(shù)值，通過(guò)比較數(shù)值的大小，可以作為一種直觀評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量好壞的方式。

3 展望

本文闡述了國(guó)內(nèi)外對(duì)設(shè)施菜田土壤性質(zhì)的研究，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合土壤物理、化學(xué)性質(zhì)和土壤微生物性質(zhì)，綜合分析了設(shè)施菜田土壤質(zhì)量，也為今后系統(tǒng)評(píng)估設(shè)施菜田土壤質(zhì)量提供參考。雖然目前設(shè)施菜田土壤質(zhì)量研究已取得了顯著的成績(jī)，但仍存在以下問(wèn)題：①相較于化學(xué)和微生物性狀，物理性質(zhì)作為表征土壤質(zhì)量的關(guān)鍵因素，研究者對(duì)其整體關(guān)注度不夠；② 鹽漬化對(duì)設(shè)施菜田土壤質(zhì)量的不利影響大于酸化，但目前設(shè)施菜田土壤次生鹽漬化的減緩或消除機(jī)制尚不明確；③塑化劑的時(shí)空分布特征及其對(duì)菜田土壤污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)，仍需進(jìn)一步研究；④ 微生物是調(diào)控土壤質(zhì)量的核心要素，但大多數(shù)相關(guān)研究?jī)H停留在其對(duì)不同措施（如土壤改良、水肥管理、種植模式等）的簡(jiǎn)單響應(yīng)（如微生物數(shù)量、群落組成的變化等）方面，缺乏深層次探討；⑤ 缺乏綜合考慮土壤物理、化學(xué)和生物因素的系統(tǒng)研究。因此，未來(lái)需要綜合考慮上述問(wèn)題，深入開(kāi)展相關(guān)研究。