保护地土壤退化改良措施

1保护地生产条件下的土壤退化问题及其防治对策

黄毅张玉龙

（沈阳农业大学土地与环境学院沈阳 110161 ）

摘要：通过对保护地土壤退化问题的综合分析可知，退化的根本原因在于：保护地生产上尚未建立完善地耕作和轮作制度，连作造成营养元素的失衡、土传病虫害的发生与蔓延；肥料的过量使用引起土壤的次生盐渍化；大浪费大量的水资源，也是土壤次生盐渍化产生的重要原因之一。针对上述问题，提出如下对策：大力推行机械旋耕、客土、排土等耕作良法，使土壤得到充分的修复；建立适宜于保护地的土壤轮作制度；实施因土、因作物、因设施的运行情况，科学施肥；建立健全保护地的节水灌溉制度和节水技术体系。

关键词：保护地；土壤退化；改良措施

随着农业不断进步，保护地生产已成为当代农业经济发展的重要支柱产业。全国发展面积在1996年69.80×104hm2的基础上，1999年猛增至133.33×104hm2，三年间增长了近一倍。据葛样书(1998)报道[1]，到1996年底，我国用于蔬菜的栽培设施面积的绝对数量已居世界第一。总的来看，保护地生产具有许多露地栽培无可比拟的优点，通过人工调节水、肥、气、热条件，充分的利用光能进行高效生产，使土地生产力和光能利用率成倍地提高。从农业经济发展的角度看，这种生产方式对于丰富城乡人民的“菜篮子”，调剂四季的蔬菜品种，提高人民的生活水平，促进农业土地的集约化经营和加快农业产业化步伐起到了重要的推动作用。然而，它与几千年来的大田生产相比，仍属发展中的新生事物，大多数农民在管理习惯上还没有彻底摒弃过去那种粗放经营的模式。在科学技术水平和管理技能也存在着很大的差别，尤其表现在投入上的盲目性，种植模式上的屈从性和管理行为上的短期性。由于农民片面的追求产量，盲目加大水、肥、农药的投入，使保护地出现了一系列制约可持续生产的严重问题，如不适当的水肥管理引起土壤理化性质恶化、土壤中营养成分失衡，加上长期的连作导致的土传病害蔓延，有的因为盐害过重被迫废弃改为它用。另外，由于过量的施肥和耕作栽培方法不当，土壤中NO3--N的大量积累，使保护地蔬菜品质下降等等。基于上述问题的存在与发展，有必要从蔬菜保护地的耕作、轮作、施肥、灌水等方面进行分析与研究，为蔬菜保护地环境改善和可持续发展提供可行的方法与措施。

1 保护地生产中存在的土壤退化问题

1.1 保护地生产中的土壤耕作问题

与大田生产相比，保护地是一种空间有限、高度集约的栽培场所，这种有限的空间不利于大型农业机械的作业，在生产管理中，农民要长时间地进行各种田间作业，对棚内土壤的践踏频率明显高于大田。然而对土壤的耕翻的次数仍为一季一次。这样频繁的作业、加上灌溉和高剂量的施肥破坏了土壤团粒结构，使大孔隙减少，板结，通透性差。据调查，辽宁13.3×104hm2的蔬菜保护地中，除少数高科技园区采用机械旋耕外，其余大多数保护地的耕作水平仍属下等水平，使用的工具仍然是锹挖、镐刨，其耕翻深浅和垡

收稿日期：2003年月日修订日起

基金项目：辽宁省“十五”期间重点攻关项目“节水栽培技术研究”（编号200121200）资助

作者简介：黄毅（1956—）男，辽宁朝阳人，副研究员，主要从事水土保持和节水栽培研究。

块破碎的均匀程度远不及机械耕翻。由于长期得不到高质量的深翻处理，一些还原性有毒物质和多余的肥料长期残留，表面上看养分含量很高，但实际生产功能却很低。这也是导致土壤次生盐渍化、营养物质失衡、土传病害发生的一个重要条件，据黄锦法等人的研究结果[2]，大棚栽培土壤的电导率是露地栽培的2.38倍，可溶性盐提高85.8%，pH降低0.67单位，NO3--N和NH4+-N分别提高4.34倍和50%。0～10cm比10～20cm土层、可溶性盐增加56.9%，电导率提高82.4%，pH低0.17，NO3--N增加119.37%，而NH4+-N略有减少。由此可见，大棚蔬菜土壤，由于施肥集中在0～10cm土层中和受毛管水上升的影响，盐分、NO3--N积累在表层中，从而导致了生理障害。

1.2 保护地生产中的土壤轮作问题

在农业生产中，轮作是合理利用土地，维持养分平衡，抑制土传病害的有效措施之一。但据调查，在保护地的实际生产中，轮作实施起来很困难。因为现在市场的需求和实际的种植制度和轮作制度之间存在着诸多方面的矛盾，比如，有些地方强调规模化生产和效益，实施“一村一品”、甚至“一乡一品”，保护地内多年生产一种作物，这是造成保护地连作障碍的主要原因，它是一复杂的现象，所产生的后果主要有以下几方面：（1）土传病虫害加剧。随着保护地蔬菜的连年栽培，土传病害越来越突出[3]，其发病率高，危害性大，已成为保护地蔬菜生产的主要障碍因素之一，很多蔬菜保护地因土传病害严重而不得不改作露地栽培，这个问题已经严重地制约了保护地蔬菜生产的发展。有关连作障碍原因的调查结果表明，连作使得土壤中的病原菌数量不断增加，特别是近年来由于过多的使用化肥所带来土壤中病原拮抗菌的减少，更加重了土传病虫害的发生。如青枯病、早疫病、炭疽病、枯萎病、软腐病、根结线虫病以及土壤害虫种群繁衍增加，如蝼蛄、韭蛆等。这些问题的产生有些是保护地内环境所致，但更主要的原因是没有建立起一套完善的轮作制度；（2）土壤理化性质的恶化。连作时由于某些作物对肥料的选择性吸收，容易导致一些元素特别是微量元素的缺乏，引起蔬菜的发育障碍；（3）植物的自毒作用。一些植物可通过地上部淋溶、根系分泌物和植株残茬等途径来释放一些物质对同茬或下茬同种或同科植物生长产生抑制作用，最后导致产量逐年下降，品质逐年变劣。近来，已有试验先后证实了豌豆、番茄、黄瓜、西瓜和甜瓜植物根系分泌物和残茬所引起的自毒作用，并从中分离出部分自毒物质，这些物质通过影响细胞膜透性、酶活性、离子吸收和光合作用等多种途径影响植物生长。以可持续生产的战略角度来说，以村或片为单位，建立保护地轮作制度是十分必要的。

1.3 保护地生产中的灌溉问题

合理灌溉问题一直是我国保护地生产中的比较关键问题，目前除少数园区和大城市近郊高素质农民之外，大多数农民的保护地蔬菜生产均采用“粪大水勤”的粗放管理办法，从而导致保护地土壤环境恶化，如土壤酸化、盐渍化、污染、板结以及有害菌类大量繁殖。另外，不科学的灌水，还会造成水资源的大量浪费，特别是在水资源日趋紧张的今天。近年来各地的研究结果均表明，因灌水不当，水资源浪费50%～60%，沟灌的灌溉效率仅为20%～30%，除此而外，还带来一些其它的负面效应，程美廷等对永年县科委试验温室的定点观察表明，土壤水分在耕层内运行的方向，除灌水后一天左右的时间外，其余时间都是向着地表方向运动的。在垂直方向上，越接近地表。土壤的含水量越高。按照“盐随水来”的规律，盐分必然向表土积聚[4]。据2003年上半年对辽宁凌源、喀左、建平、朝阳等地的调查，由于用水不合理，引起盐

分表积逐渐加重，其面积也有迅速扩大之势。造成土壤板结和次生盐渍化的发生[7]。另外，灌水后地面强烈蒸发，保护地内空气湿度过大，作物根层土壤含水量高，温度低，特别是在冬季或早春等低温季节，会使作物根系活力下降，容易诱发蔬菜病虫害。这是农药用量过大，生产成本增加，农药污染加重，蔬菜品质下降的直接原因。由此可见，保护地内科学合理地灌溉是土壤管理中的关键环节。

1.4 保护地生产中的施肥问题

保护地土壤的盐分主要来源于大量施肥，盲目大量投肥是造成土壤次生盐渍化的另一原因[8]，由于保护地蔬菜生产的经济效益很高。因此，生产者为了追求高产、高利润、往往不惜成本，实行多肥栽培。据调查，单位面积土壤大棚内肥料的投入量约为大田的4～10倍，为蔬菜带走量的2～10倍。在施用的肥料中无机肥占相当大的比例，约占总用量的50%以上[8]。据在山东寿光县的调查结果显示，农民半年内向大棚土壤投入化肥在3000～4500 kg/hm2的现象非常普遍，有的甚至用量更多[9]。据在河北唐山市郊的调查，菜农为了追求大棚番茄产量，不计成本地大量投肥，每公顷所花的肥料成本超过1.5万元 [10]，永年县日光温室冬春茬黄瓜种植，投入的肥料残余量竟高达90%[11]，肥料大量残余造成了土壤溶液浓度过高，导致土壤次生盐渍化的发生。此外，一些肥料如硝酸钙、硝酸钾、氯化钾等溶解在土壤溶液中，一方面提高了土壤溶液浓度，另一方面又引起土壤pH值降低，使铁、锰、铝等元素的可溶性提高，从而使土壤盐溶液的浓度进一步升高，更加剧了土壤次生盐渍化的发展[5]。硝酸根是保护地土壤盐渍化增加最多的成分．它的陡增以及酸化使土壤固相中的钙离子等被交换出来，形成了多种硝酸盐，从而提高了土壤溶液的盐浓度和渗透压[6]。

保护地蔬菜生产是一种集约化生产方式，其生产中投入的化肥和农药量高于露地蔬菜生产，大量使用氮素化肥使氮肥利用率不断下降，土壤中硝酸盐的淋溶污染地下水的潜在威胁日益增大。据报道，我国北方菜地年施氮量800～5700 kg/hm2，不合理的施肥和化肥的大量使用，尤其无机氮过量，不但严重污染地下水，也使植物体内硝酸盐大量积累。据中国农科院蔬菜花卉研究所测定，有的市场菠菜硝酸盐含量高达2358mg/kg，萝卜2177 mg/kg。上海、广州等大城市有些蔬菜中亚硝酸盐含量超标2～8倍，硝酸盐在人体中易还原亚硝酸盐，并进一步与胃肠中胺类物质合成极强的致癌物质—亚硝胺，可导致胃癌和食道癌。随着保护地这种生产方式在农业经济中作用的提高，保护地的发展必将越来越快，市场的发展千变万化，必将促进保护地利用上的花样翻新，所产生的问题也必将越来越多，越来越复杂。所以无论在商品市场还是在科技市场都需要研究者适应这种变化形势，把保护地土壤改良当作生态系统中的一个重要问题来加以系统的研究，提出一套较为综合的技术体系来保证保护地生产的可持续发展。

2 保护地生产中的土壤改良综合技术

2.1保护地土壤耕作栽培技术

土壤深耕。通过深耕可把积聚在耕层表面的盐分与下层土壤相互混合，以达到稀释保护地土壤表层盐分浓度的目的。同时，还由于深耕可以改善保护地土壤的通透性，减弱毛细管作用，降低地下水位，从而可有效地防止盐分表聚作用的发生[12]。

在棚龄较长、积盐过多且土传病害严重的保护地上通过挖除含盐表土、客土，可以排除积盐土层而代之以不积盐的土壤，使盐分浓度下降。对需要排除的土层深度。有人认为5cm即可，也有人认为10cm较

佳，这主要取决于不同土壤的类型和干燥程度[13]。

应大力推广旋耕技术，它能够增加耕翻深度并提高了耕翻质量，若采用传统的人工耕翻，其深度只有15～20cm ,而采用这种旋耕机，耕翻深度可达25～30cm，采用人工耕翻垡块较大，剩余肥料、土壤容重和孔隙分布都不十分均匀，不能达到土肥相融的效果。而采用机械旋耕，转速均匀，耕翻又深，平面撒施有机肥后旋耕就能达到土肥相融的良好效果。

采用嫁接育苗技术可以有效地控制重点土传病害的发生。如黄瓜以黑籽南瓜为砧木嫁接不仅抗病也抗低温耐弱光、增产；西瓜以葫芦为砧木嫁接，茄子以赤茄砧木嫁接可减轻黄萎。

2.2 保护地土壤的轮作技术

合理的轮作是根据土壤学和栽培学原理，将不同种类、不同生物学特性、不同吸肥特点的作物，进行合理的时空安排，这样即充分利用土壤中的各种养分，又不至于因为过分地生产一种作物而使一种或几种养分失衡，一般来说，北方的日光温室较为合理的轮作制度有；黄瓜—番茄－菜豆－菜花、芹菜－羊角葱和叶菜类等。

轮作可使土壤盐分上升变缓或有所下降。据研究[14]，在萝卜地中栽辣椒和在辣椒地中套苋菜，均可有效地降低保护地土壤表层的含盐量，经过—个月后，表土电导率可下降0.13～0.21ms/cm 。张春兰等[15]研究表明，在番茄地上间种植玉米、黄瓜，均较连作能有效地降低保护地土壤表层的含盐量。

2.3 保护地土壤的施肥技术

由于保护地生产属于高投入、高产出、集约型较强的高效生产，在施肥管理上更要讲究其科学性，做到测土配方，合理施肥，特别是因地制宜地施用有机肥，积极推广新型肥料，如酵素菌肥料，酵素菌技术是20世纪40年代日本微生物学家岛本觉也开发的高新技术。酵素菌是由多种细菌、酵母菌和放线菌组成的有益微生物群体，能够产生活性很强的多种酶，具有很强的好气发酵分解能力。可改良土壤，培肥地力，抑制有害微生物的繁殖，有效地解决重茬感病的问题，提高产量，改善品质。

梁成华（1993～1996）利用3年的时间，对蔬菜保护地土壤肥力特征及其调控技术进行了研究，结果表明，在夏季通过使用稻草可以显著地降低蔬菜保护地土壤的NO3--N含量和电导率，番茄增产20.9%，相马晓提出用化学和生物方法除盐，化学方法施用多孔的吸附物质吸附土壤中的水溶性盐，生物方法即用抑草作物。峰岸正好（1986）提出采用腐熟锯末栽培蔬菜，可以避免由于连作而造成的土壤障碍。张春兰提出，不同作物的茬口可以减轻蔬菜保护地土壤盐害和由于连作引起的其它土壤障碍。合理施肥，降低土壤盐分积累一是避免盲目施肥。要根据蔬菜作物的需肥特性及土壤养分含量状况进行配方施肥。连作时，应考虑前作施肥量的大小，同时做EC测定。若EC偏高，则应适当减少后作施肥量。二是慎选肥料种类。尽量施用不带SO42-、Cl-等副成分的肥料，如尿素、磷酸铵、硝酸钾等。三是多施半腐熟的有机肥料。半腐熟有机物碳氮比(C／N)较大，进一步腐熟时，土壤微生物可吸取土壤溶液中的氮素，并暂时加以固定，从而降低了土壤溶液的盐分浓度和渗透压，缓解土壤盐害[5]。张春兰先后对施用稻草及鸡粪在减轻保护地土壤盐分表聚中的效果进行了研究，结果表明:施用稻草42d后，5个处理的土壤电导率分别下降了52．8%、64.4%、34.8%、40.3%和51.3%、其作用效果显著。施用干鸡粪的土壤EC值比未施用的下降20%～25% [16，17]。此外，半腐熟的有机肥料还能吸收部分盐分和隔断部分上升毛管水流，有抑制盐分积聚的作用，有利

于控制盐害的发生。在国外，如荷兰、加拿大、日本等常施用树皮或桔秆等类有机物来防止保护地土壤盐害的发生[15]。

2.4 保护地节水灌溉技术

在保护地生产发展过程中，节水灌溉制度已经逐步形成，比较先进的节水灌溉技术有微喷、滴灌和渗灌，从目前发展趋势上看，渗灌对改善保护地土壤环境有其它方法无可比拟的优点，其特点如下：

2.4.1改善土壤环境，提高灌水质量渗灌的水分是从土壤底层向作物根系层补给，在渗灌管管壁的微孔渗出，靠土壤的毛细管作用逐渐扩散浸润土壤，不会产生地面重力水作用，有助于保持土壤团粒结构；通气良好，不会因灌水破坏土壤表层结构，避免表土板结、干裂；而且渗灌还可以提高地温，促进微生物旺盛活动，加速有机质分解。所以渗灌可以很好地调节土壤中的水、肥、气、热状况，为作物生长创造了良好的生态环境。

2.4.2降低室内湿度，减少蔬菜病害渗灌只灌溉作物根部，表土干燥，从而减少了地表土壤的蒸发及棵间蒸发量，降低了室内空气的相对湿度，抑制了杂草生长和病虫害，减少了病害的发生，从而降低农药的使用，提高作物的品质，实现清洁生产。渗灌的病株率约为畦灌的37.5%。

2.4.3节约灌溉用水，减少环境污染渗灌是全程管道输水，最大限度地避免了水在运输过程中的渗灌损失。渗灌可通过地下的渗灌管直接向作物根区慢慢供水，且灌水量可根据作物的需水量来控制，使土壤含水量不超过饱和含水率，因此不会产生土壤深层渗漏和地面径流，减轻对地下水污染的危险。渗灌的土壤表层干燥，减少了土壤表面的蒸发损耗。已有的研究表明，渗灌比畦灌节水达70%以上，比浇灌可节水85%以上，比滴灌节水30%～40%。

2.4.4简化田间劳作，实现施肥灌水一体化渗灌可以减少平整土地、中耕及灌水工作量，还可以根据需要使灌水施肥、土壤消毒和渗灌同时进行。渗灌可以在整个作物生育期，适时适量地将肥料、微量元素等作物所需要的养分和物质按比例精确地施用到作物根区土壤，供给作物生长需要。

2.4.5渗灌能耗少,使用寿命长渗灌要求压力低，一般要求的工作压力为0.01～0.03MPa，能耗小，比喷灌节能70%～83%，比地面沟畦灌节能70%～80%。运行费用省。渗灌一次性投资，多年受益。尽管一次投资较多，但每年的投资并不高。渗灌系统除控制部分外，其它部件如主管、支管及渗管等均埋在地下，既不占地管件又不易破损，从而延长了管件的使用寿命。

生态、社会经济和管理效益是相互联系的，渗灌成功地综合了灌溉农业的社会、经济、生态环境各方面效益，进而成为了一种适应环境、高效高产的灌溉系统。

3 结语

在当今的保护地生产过程中，土壤退化的原因是多方面的，可以从耕作、轮作、灌水、施肥加以总结和分析，通过全面系统地分析可知，迄今为止，还没有一套适合于保护地的耕作制度，一季蔬菜生产完后，棚内土壤应该得到耕作上的妥善处理，方能解决土壤中有害物质的残留和多余肥料与土壤充分融合问题。通过建立合理的轮作制度就能有效地克服保护地土壤的连作障碍，通过因土、因作物施肥或者配方施肥能够解决营养物质的失衡和不同茬口作物的自毒以及次生盐渍化问题，通过采取节水灌溉方法可以达到节水和改善保护地土壤环境的目的。总之，保护地的土壤退化是有着四个方面管理不当而产生的，最终还是要

通过建立科学的耕作制度、轮作制度、施肥制度、灌溉制度来维护和改善保护地的土壤和环境，使之达到永续利用的目的。

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The soil degradation problem in greenhouse and its control countermeasure

Huang –yi Zhang-yulong

（Land and environment college，Shenyang agricultural university，Shenyang 110161 ）Abstract：By comprehensive analyzing on the soil degradation in greenhouse ,it can be known that the primary degradation cause include ： The soundly cropping system fitting to greenhouse has not been built yet，so the soil environment problem after planting vegetable can not be solved very well；The market's demand and the vegetable rotation of greenhouse are not unified，The unbalance of nutritive elements is being taken place and the disease in the soil of greenhouse is being spreaded；Using fertilizers over quantitivly mad the fertilizers availability debased and salinity accumulated and the secondary salinization aggravated in the soil；Most of the farmers are keeping irrigating with flood and furrow ,this irrigation mode not only wastes water resources，but also is the essential cause of soil secondary salinization generation.

In view of above problem，the control countermeasures should be as follows：Firstly good cultivating methods including the rotary plowing with machinery, replacing and eliminating soil should be demonstrated on a large scale after growing vegetable.Secondly, the market demand and

the greenhouse rotation should be combined and the soil rotation system fitting to greenhouse

must be established as early as possible .Thirdly ,Based on the technical standard of organic

food production ,the kind and amount of fertilizer should be adjusted to soil ,crop and facility operating conditions. Fourthly, the soundly water saving irrigation system and its technique system should be developed. By means of saving water resource and improving the environment

of greenhouse.By implementing above comprehensive control measures, the sustainable productivity

of greenhouse will be improved.

Keyword：greenhouse soil degradation improving measures