集約化農業退化土壤快速生物修復技術

王金良，黃文峰，溫世君，陳 哲，呂芬華，董元華，王小琴

集約化農業退化土壤快速生物修復技術

王金良1，黃文峰2，溫世君2，陳 哲2，呂芬華1，董元華3，王小琴2

（1.海鹽縣農業技術推廣中心，浙江 海鹽 314300；2.海鹽縣友邦生物有機肥廠，浙江 海鹽 314300；3.中國科學院 南京土壤研究所，江蘇 南京 210000）

隨著農業集約化發展，大規模設施栽培，加上高強度施肥等因素，土壤退化功能性障礙嚴重。以大棚設施葡萄為研究對象，研發高活性酵素有機肥、酵素配方專用肥、中微量元素葉面肥，制定綠色生態施肥技術方案。用酵素有機肥調節土壤生物功能，化肥與有機肥結合，平衡施肥調節化學過程，中微量元素葉面追肥促進作物健康，消除土壤養分失衡、“富營養化”、土壤酸化、次生鹽漬化等各種功能障礙，從而實現集約化退化土壤的快速修復與可持續利用。

退化土壤；生物修復；酵素有機肥；配方專用肥；中微量元素葉面肥；綠色生態施肥技術；

隨著農業集約化、規模化生產的發展，土壤的高強度利用與管理不善，尤其是大量甚至過量施用化肥與農藥，引起了土壤板結、生物功能退化、養分失衡、嚴重酸化、次生鹽漬化等各種土壤功能障礙問題，嚴重影響農作物的正常生長和農產品品質。特別是土壤的生物功能退化，導致作物養分吸收障礙，農作物出現越 “肥” 越要施肥的怪現象，形成惡性循環，加劇土壤退化。此外，生物功能退化還會導致土傳病害流行，作物連作障礙，嚴重時將致使土地無法繼續耕種，嚴重威脅農業的可持續發展。海鹽縣地處長江三角洲中心地區，近年來大棚葡萄產業異軍突起，全縣葡萄種植面積達到1 733.3 hm2，居浙江省第四位。其中，大棚設施栽培面積占98%以上，居浙江省首位。葡萄常年連作，覆膜時間長，農民為了追求高產，超量施用化肥，導致葡萄生產上土壤嚴重酸化、養分失衡和次生鹽漬化。在本研究中，我們將設施葡萄作為研究對象，把土壤-葡萄-施肥方式作為一個有機整體，通過開展土樣調查分析，研發功能性酵素有機肥、葡萄配方專用肥、葉面肥以及配套綠色施肥技術，以恢復并保障土壤生態系統的健康與長期可持續利用。

1 海鹽葡萄主產區生產現狀調查

1.1 施肥情況

葡萄是喜肥水果，需肥量大。葡萄中等地力一般667 m2的施肥量 （折純）為氮約30 kg，磷25～30 kg，鉀30～40 kg，三要素肥料85～100 kg。在海鹽縣對20戶抽樣戶進行調查，結果顯示，當地667 m2葡萄平均施氮73.5 kg，磷78.3 kg，鉀48.5 kg、三要素肥料200.3 kg，分別超過了葡萄一般正常需肥量的145%，184.7%，38.6%和116.5%。調查表明，海鹽縣葡萄超量施肥情況十分嚴重。

1.2 土壤理化性狀

2010年10月，海鹽縣土肥站在葡萄種植面積最大的武原街道、于城鎮隨機抽取23戶，按標準取土，采集了第1批23個土樣；2011年9-11月，海鹽農科所又在武原街道、于城鎮、通元鎮、西塘橋街道隨機抽取14戶，采集了第2批15個土樣。檢測結果顯示，所有供試樣品pH平均值5.59，有機質含量平均為34.15 g·kg-1，全氮含量2.25 g·kg-1，有效磷含量144.25 mg·kg-1，速效鉀含量471.6 mg·kg-1。對照優質葡萄地力指標要求，土樣pH明顯偏低，最低只有4.02，嚴重酸化；有機質和全氮指標與指標要求基本一致；但有效磷含量超過了優質葡萄地力指標值數倍，速效鉀含量也超出指標要求。對照海鹽縣全縣農田平均值，有效磷含量超出5.27倍，速效鉀超出3.03倍，磷鉀養分嚴重超標。葡萄是對鹽敏感的非鹽生植物，當土壤

中的水溶性鹽總量達到1.8 g·kg-1時就會生長不良，超過2.3 g·kg-1時會導致植株死亡。但第2批土樣中水溶性鹽總量平均值為0.83 g· kg-1，是全縣農田平均值的8倍，鹽漬化趨勢非常明顯。15個樣品中，輕度鹽漬化 （小于1.0 g· kg-1）的有10個，占66.7%；中度鹽漬化 （1.0～2.0 g·kg-1）的有4個，占26.7%；重度鹽漬化 （大于2.0%）的1個，占6.6%。

葡萄是多年生作物，常年連作，推廣設施栽培后，蓋膜時間長達10個月，減少了雨水沖淋對土壤的自然修復作用，致使土壤板結、生物功能退化；土壤中的磷鉀養分雖然超過正常水平數倍，但植物根系難于吸收利用，出現越 “肥” 越要施肥的怪現象。同時，由于推廣單膜覆蓋、雙膜覆蓋，引起棚內溫度升高，蒸發量大增，致使土壤鹽分隨毛細管向表層土集聚，引起次生鹽漬化。調查發現，葡萄大棚栽培時間越長，土壤酸化以及各種功能性障礙越嚴重。

2 健植型高活性酵素生物有機肥研發

2.1 優質酵素菌種篩選

海鹽友邦生物有機肥廠以原來企業堆肥發酵使用的商品菌種和市售商業菌種為出發菌劑，進行了優質酵素菌種的篩選、復壯工作。共篩選和復壯耐高溫分解菌7株、耐高溫蛋白酶高產菌2株 （＞10 000 U·mL-1），乳酸菌3株、光合細菌2株、放線菌2株。以畜禽糞便為主要原料，利用上述菌株進行堆肥發酵比較和生產性驗證，獲得了適合企業發酵工藝的優化菌群組合HY-1，其發酵效果與企業原來生產使用的進口EM菌效果相當。相關菌株符合 《微生物肥料生物安全通用技術準則》 （NY 1109-2006）中第一級菌株的要求。

2.2 生物有機肥質量水平

利用海鹽友邦生物有機肥廠研制的簡便實用的自走式條垛翻拋機，對翻拋間隔、次數及堆肥物料配比 （C/N、調理劑、水分）等參數進行優化。按照優化后的工藝參數進行處理后，成品有機肥中的有益微生物數量高，產品外觀顏色好，無臭，速效和全量養分高。經檢測，有效活菌數為2.33億·g-1（其中枯草芽孢桿菌1.45億·g-1，戊糖片球菌0.30億·g-1，米根霉0.32億·g-1，粉狀畢赤酵母0.26億·g-1），超過標準0.2億·g-1的10倍；蛔蟲卵死亡率99%，糞大腸桿菌群數20個· g-1，滿足NY 884-2012生物有機肥行業標準。經農業部肥料質量監督檢驗測試中心 （杭州）檢測，2011、2012年連續2年，成品均達到NY 525-2012有機肥料行業標準，其中總養分指標2年平均10.4%，是標準要求5%的2倍。

2.3 酵素菌肥功能開發

該健植型酵素肥含有大量高活性菌、原生赤霉素、生長激素、抗生素和其他活性有機可溶物，pH 7.5～8.5，呈堿性，具有培肥改良土壤，促進植物生長，增強作物抗性，增加農作物產量，提高農產品品質，修復酸化土壤的功能。酵素菌肥料施入土壤后，能快速分解有機物，降解有害物質，并在發酵過程中產生大量葡萄糖、氨基酸、酶類、維生素等活性物質。利用該酵素菌肥可以修復因長期使用農藥化肥引起的土壤板結、地力下降、土壤緩沖能力減弱、返鹽返堿等諸多問題，并能有效改善土壤的理化性狀，分解殘留農藥，防止土壤鹽漬化，調節pH值和地溫，促進土壤有益微生物的增殖，從根本上改善土壤的生態環境。

3 葡萄配方專用肥和葉面肥研發

根據浙江海鹽地區氣候條件、葡萄園土壤肥力狀況、葡萄各生育期對養分的需求規律，以及土壤施肥與葉面施肥的相互關系，設計了葡萄酵素專用肥配方組合和大量、中微量元素葉面肥配方組合。通過田間對比試驗，篩選出葡萄酵素配方專用肥1個，微量元素、中量元素氨基酸水溶性葉面肥2個，大量元素氨基酸水溶性肥1個。

3.1 葡萄酵素配方專用肥

該配方肥是一種無氯專用活性有機無機肥產品，其中含氮、磷、鉀總有效成分≥20%（N+ K2O+P2O5為8%+4%+8%），微量元素含量≥0.3%，活性有機質≥20%，腐殖酸≥10%，其中有機-無機，大、中、微量元素養分之間配比合理，配伍科學。葡萄施用后，供肥穩而長、利用率高，保肥、保墑性能強，可以促進葡萄根系生長，提高根系活力，充分吸收養分，增強植株抗病、抗逆能力；尤其有利于提高葡萄果實色香味，改善品質。此外，該配方肥兼具土壤改良修復作用，可以增強土壤微生物活性，活化土壤養分，減輕土壤次生鹽漬化程度；同時該肥中內含中科生物活性增效劑和調理劑，能激活釋放退化土壤中固定的養分，且對土壤重金屬有鈍化作用。

3.2 葡萄氨基酸水溶性葉面肥

3.2.1 鋅硼型復合氨基酸水溶性葉面肥

按照NY 1429-2010含氨基酸水溶肥料技術標準要求，該氨基酸微量元素液態肥含有17種氨基酸，總含量≥100 g·L-1（含量≥10%），銅、鐵、錳、鋅、硼、鉬等微量元素總含量20 g·L-1（即總含量2%），N+K2O≥15%。該葉面肥可促進作物葉綠素的生成，增強同化產物的蓄積效率，提高作物的品質 （促進著色、提高糖度）。使用時用清水稀釋250倍，葉片正反面均勻噴施。

3.2.2 鈣鎂型復合氨基酸水溶性葉面肥

該氨基酸中量元素液態肥含有17種氨基酸，總含量≥100 g·L-1（含量≥10%），鈣鎂總含量30 g·L-1（總含量3%），N+K2O≥15%，可促進作物葉綠素的生成，細胞分裂和花粉受精，蛋白質和淀粉合成及植物的光合作用，促進果皮著色、提高糖度，增強同化產物的蓄積效率，提高作物品質，提高作物對病蟲害的免疫力。該產品尤其適用于鈣鎂營養元素短缺的果園及在蔬菜土壤上種植的作物。使用時用清水稀釋250倍，葉片正反面均勻噴施。

3.2.3 氮鉀氨基酸水溶肥

該產品氨基酸總含量≥200 g·L-1（含量≥20%），氮鉀總含量300 g·L-1（N+K2O≥ 30%），產品配伍合理。該產品使用方便，節省勞力，作物吸收快，利用率高，有利于提高農作物產量、改善品質，同時可減少肥料用量，防治土壤鹽漬化程度進一步加深。使用時，前期每667 m2施10 kg，中后期每667 m2施15～20 kg，一般按1：250～1：300倍的比例兌水，可采用溝灌、滴灌或沖施的方法進行。

4 葡萄退化土壤修復試驗

試驗設在于城鎮呂冢7組某農戶葡萄園，品種為紅地球，樹齡10年，長期高強度施肥，土壤已嚴重退化。設置生石灰、鈣鎂磷肥、健植型酵素肥3種肥料，并分別設置不同用量，結合葡萄基肥施用。

4.1 不同處理對土壤理化性狀的影響

處理前土壤pH值5.22，有機質含量31.36 g· kg-1，全氮2.48 g·kg-1，有效磷206.57 mg·kg-1，速效鉀436 mg·kg-1。除667 m2施用1 500 kg的健植型酵素肥處理外，其他處理均能明顯提高土壤pH值。對于生石灰和鈣鎂磷肥面言，隨著其施用量的增加，土壤pH值也相應升高，但隨著健植型酵素肥用量的增加，土壤pH值逐步下降。對比3種肥料，以生石灰對提高土壤pH效果最好，鈣鎂磷肥次之，而發健植型酵素肥效果最差。3種肥料對土壤有機質及全氮含量無顯著作用，但均能降低土壤速效鉀含量。對比3種肥料，以生石灰效果最優，鈣鎂磷肥次之，健植型酵素最差 （表1）。

表1 生石灰、鈣鎂磷肥、健植型酵素肥對土壤理化性質的影響

4.2 葡萄果品外觀性狀及品質檢測分析

采集葡萄各處理樣本，對葡萄果粒外觀指標（單重、縱徑、橫徑、可溶性固形物） 和果穗外觀指標 （單重、縱徑、橫徑） 進行檢測和測定。果粒外觀指標對比結果見表2。各處理間，健植型酵素肥的效果明顯優于鈣鎂磷肥和生石灰；酵素肥中，又以667 m2施用1 000 kg效果最佳，具體表現為單果重，且糖度最高，單重、縱徑、橫徑、可溶性固形物分別達到11.75 g，29.90 mm，25.15 mm、16.2%。表明施用健植型酵素肥對改善葡萄外觀性狀與提高糖度有較好作用。

從葡萄果穗外觀指標來看，同樣以酵素肥效果最好，667 m2施用1000 kg酵素肥后，單重、縱徑、橫 徑分別達到1 399 g，259.6 mm，191.8mm（表3）。

表2 不同處理的葡萄果粒外觀及糖度對比

表3 不同處理的葡萄果穗外觀指標對比

綜合上述試驗結果可知，施用生石灰對提高土壤pH值、逆轉土壤酸化的速度快，直接效果最好；但是，施用健植型酵素肥和鈣鎂磷肥對調節土壤pH值和改良酸化土壤也有一定的作用，而且施用健植型酵素肥可以明顯提高葡萄外觀性狀和內在品質，果粒飽滿，果穗美觀，糖度增加，有利于提高經濟效益。生產上可以將二者結合起來，對大棚葡萄退化土壤，667 m2施用生石灰50～75 kg，并配合施用酵素生物有機肥750～1 000 kg，在每年秋冬季作為基肥一起施用。具體施用方法為：面上撒施，然后全園翻耕覆蓋。鈣鎂磷肥代替過磷酸鈣對緩解土壤酸化有一定作用，但鑒于目前土壤普遍磷過剩，老葡萄園上基本上不需使用。

5 綠色生態施肥技術研究與方案制定

將土壤-葡萄作為一個有機整體，研究葡萄綠色施肥技術，制定科學施肥方案。根據葡萄品種特性和目標產量確定全生育期總用肥量，再根據葡萄各個生育時期需肥規律，結合農民的操作習慣，確定施肥時間、施肥品種、肥料用量和施肥方法。在施肥關鍵環節定向開發和使用有機無機配方肥，推廣健植型酵素肥和葡萄配方專用肥，調節土壤養分平衡。盡量利用好每年11-12月大棚揭膜的時期，利用自然降雨進行土壤修復。用地與養地結合，在生產高品質葡萄的同時，加快恢復和保障土壤生態系統的健康。根據項目研究技術成果，在海鹽純元葡萄合作社、豐香葡萄合作社及金斗笠農場等葡萄基地開展試驗應用，制定了 《海鹽紅地球葡萄綠色生態施肥技術方案》 （表4）、 《海鹽醉金香葡萄綠色生態施肥技術方案》與 《海鹽藤稔葡萄綠色生態施肥技術方案》。

6 葡萄綠色生態施肥技術示范與推廣

6.1 建立示范基地

項目組在海鹽純元葡萄合作社、豐香葡萄合作社、九斤現代農業示范園及金斗笠農場，建立葡萄綠色生態施肥示范基地78.67 hm2。在西塘橋豐香葡萄合作社社長沈衛忠葡萄園示范基地，由于以前超量用化肥，土壤退化嚴重，據測土檢驗土壤pH值5.6，有機質38.1 g·kg-1，全氮2.5 g·kg-1，有效磷289.5 mg·kg-1，速效鉀843 mg·kg-1，全鹽量0.95 mg·kg-1，生產上出現裂果、缺素癥等癥狀。2011年開始采取了土壤修復技術措施，667 m2使用酵素肥500 kg作基肥，配合施用生石灰75 kg進行土壤處理，并搭配使用葡萄配方專用肥、中微量元素氨基酸葉面肥，復合肥、尿素大幅度減量，化肥用量減少了45%；由于土壤嚴重磷過剩，停止使用過磷酸鈣。結合10-12月大棚揭膜，利用雨水沖淋等有效措施，葡萄退化土壤得到有效修復。pH值回升到6.8，有效磷下降了35%，速效鉀下降了38%，全鹽量下降到0.25 mg· kg-1。示范基地采集的醉金香葡萄，經中科院南京土壤研究所檢測，果實的可溶性固形物含量達16.57%（增加），可滴定酸含量0.43%（降低），總糖含量15.97%（增加），糖酸比37.47（顯著增加），氨基酸含量58.79 mg·kg-1（提高），明顯改善了葡萄果實的營養與加工品質。土壤修復后，667 m2紅地球葡萄產量1 800 kg，效益1萬元，醉金香1 400 kg，效益8 700元，投產6 hm2葡萄，經濟效益80萬元。在武原純元葡萄合作社周陶軍葡萄園、于城八字葡萄合作社沈中華葡萄園等示范基地，采取相同修復措施，取得相同效果。

表4 海鹽紅地球667 m2葡萄綠色生態施肥技術方案

6.2 大面積推廣應用

結合 “海鹽葡萄萬畝億元工程” “萬畝紅地球優質高效提升工程”，大力推廣葡萄綠色生態施肥技術，并將操作技術編入 《大棚紅地球葡萄標準化栽培模式圖》。利用海鹽縣農業科學研究所每年舉辦的7次大型葡萄培訓班，大力推廣葡萄綠色生態施肥與退化土壤修復技術培訓，并通過重點示范戶帶動，加快技術推廣，兩年來已累計推廣應用575 hm2。生產上大面積推廣健植型酵素肥作基肥，667 m2葡萄施用750～1 000 kg，并使用生石灰進行土壤處理；結合測土配方施肥，重點推廣葡萄酵素配方專用肥，通過有機無機結合，實現化肥減量增效；激活釋放土壤固定積累的養分，調節養分平衡，修復了退化土壤。pH值平均提高1個點以上，667 m2葡萄全生育期化肥用量從原來的319 kg下降到189 kg，平均下降40.75%；其中復合肥減少46.67%，尿素減少25%；對于土壤磷嚴重過剩的停止用磷肥，氮磷鉀三要素減少了27.4%；施肥成本節省了25.76%。實施區葡萄控產穩產，667 m2葡萄平均產量1 750 kg；且品質顯著提高，果穗美觀，果粒飽滿，糖度增加，風味好，精品果比例增加到40%。667 m2葡萄平均增收節本2 811.71元，全縣果農共增收節本2 423.7萬元。通過項目的實施，海鹽友邦生物肥料廠轉化鮮糞11.5萬t，生產酵素有機肥2.57萬t，實現效益226.3萬元。項目總經濟效益2 650萬元，且有效減少了畜糞引起的環境污染。

［1］ 史靜，張乃明，包立.我國設施農業土壤質量退化特征與調控研究進展 ［J］.中國生態農業學報，2013，21（007）：787-794.

［2］ 楊治元.葡萄營養與科學施肥 ［M］.北京：中國農業出版社，2009：36-38，144-145.

［3］ 賀普超.葡萄學 ［M］.北京：中國農業出版社，1999：87.

［4］ 嚴大義.紅地球葡萄 ［M］.北京：中國農業出版社，2011：81.

（責任編輯：高 峻）

S 156

B

0528-9017（2014）12-0000-00

文獻著錄格式：王金良，黃文峰，溫世君，等.集約化農業退化土壤快速生物修復技術 ［J］.浙江農業科學，2014（12）：0-0.

2014-09-09

浙江省科技計劃 “集約化農業退化土壤快速修復技術研究”（2011C22102）

王金良 （1963-），男，高級農藝師，從事農技推廣和生態循環農業、化肥農藥減量增效研究工作。E-mai1：zjhyw j18 @163.com。