設施農業土壤存在的問題及改良對策

滕 穎，范曉璐，陳 徉，宋天順，謝婧婧

（1.常州市金壇區農業廣播電視學校，江蘇常州213200；2.常州市生產力發展中心，江蘇常州213131；3.南京工業大學生物與制藥工程學院，江蘇南京211816）

0 引言

設施農業是采用工程技術手段，使動植物在全天候條件下進行高效生長的一種現代工業方式。但由于其特殊的生長環境以及長期不合理的管理措施，致使土壤出現了一系列嚴重的退化問題。其中土壤酸化和次生鹽漬化的問題最為突出，會影響到作物的產量和品質。

1 設施農業土壤存在的問題

1.1 設施土壤酸化的形成原因

土壤酸化是指在自然或人為條件下土壤pH值不斷下降的過程［1］。自然條件主要是指土壤中本身組成成分所導致的pH值影響，但更多的是由于人為的農業過程而導致的土壤酸化。

氮肥的施用。據研究，每年在中國施用的氮肥含氮量，遠超過每公頃作物的吸收量。大部分的氮肥殘留在土壤中,特別是在土壤的耕作層積累。其中，各類含銨根態的酸性氮肥的過量使用，會使得土壤中硝化作用增強，導致硝酸根的大量積累，從而加速了土壤的酸化［2］。

糞肥的施用。為了提高設施作物的產量，農戶會大量使用一些動物糞肥，而其中一部分糞肥，并未進行充分的堆肥腐熟，當其進入到土壤中，有機質會進一步分解產生大量有機酸，使得土壤酸化加?。?］。

植物的致酸作用。設施農業環境的限制會致使土壤空氣聚集大量的CO2,當其溶解于水中，會產生大量的H+加速土壤的酸化。此外，作物根系在生長過程中也會分泌出多種有機酸，在通氣不良的環境下，這些有機酸會大量的積累，使得土壤pH值下降［4］。

1.2 設施土壤酸化的危害

土壤的板結。土壤酸化會使土壤中的團粒結構性能變差，而這些團粒結構是影響土壤性能的重要因素，在一定程度上影響著土壤的通氣性和透水性。因此其性能的下降，會導致土壤發生板結，使土壤中的水分不容易保持，作物不能有效地吸收相應的養分［5］。

中量元素的流失。土壤酸化會使土壤的pH值不斷下降，當土壤pH值進一步低于4.0時，土壤中的鈣、鎂等中量元素，其離子態的遷移性增強，灌溉時，這些中量元素會從土壤中溶解到水里，發生流失，從而降低了土壤中營養元素的量，使得作物的吸收量降低，導致作物的產量或品質下降。

抑制微生物的活性。土壤中適宜有益微生物生長的pH值范圍在6.0～7.5，當土壤發生酸化時，土壤的pH值降低，特別是降低到5以下時，有益微生物會大量死亡或者受到嚴重抑制，而這些有益微生物在土壤中，可以用來礦化土壤中的有機質或發生固氮作用提高土壤中的氮含量，有益微生物的大量減少或抑制會使土壤中作物吸收的營養成分下降。與此同時，pH值環境的變化，會使得一些極端微生物特別是某些有害微生物的數量增加，其會抑制作物的根系生長，甚至使作物得土傳病，從而影響到作物的生長。

重金屬的富集積累。土壤中除了中量元素，還會由于土壤背景值或施肥等條件引入一些重金屬。其在中性條件下，會以螯合或沉淀等低遷移態的形式存在。但在酸化條件下，這些重金屬變成離子態，其遷移性增強，會被作物的根系吸收富集，從而影響植物的生長。

1.3 土壤次生鹽漬化形成的原因

土壤發次生鹽漬化［6］是設施農業中普遍存在的問題，其表現為土壤表面出現白色鹽霜或紫紅色的膠狀物，主要是由于鹽分在土壤的表層或亞表層中積累造成的。

溫室環境的封閉性。設施農業因其自身特點，需要保持室內較高的溫度，并會頻繁地澆水，因此使得土壤水分蒸發處于一個較快的速率，水分蒸發的過程中，會將土壤中的鹽分帶到表層并大量析出。

施肥措施的不合理性。為了使得溫室內的作物能快速生長，提高效益，農戶會施用大量的化肥，但作物的吸收效率有限，大量的化肥并沒有被利用，而是在土壤中累積，化肥中的成分中含有大量的鹽，因此會隨蒸發作用積累到地表。

灌溉的不合理性。在設施農業中，常用的灌溉方式有滴灌、滲灌和溝灌，其會對土壤中的鹽分含量有影響，一般是溝灌后的土壤含鹽量要高于滲灌以及滴灌［7］。同時，地下水也會影響到土壤中含鹽量［8］。地下水分低的時候，大水灌溉會使得鹽分洗脫到地下水中。但是當地下水高的時候，大水灌溉不會使鹽分從土壤中洗脫，反而使地下水中的鹽分返回到土壤中來，因此需要根據不同的水文地質條件來選擇適合的灌溉方式。

1.4 設施土壤次生鹽漬化的危害

土壤性質的破壞。土壤次生鹽漬化會破壞土壤團粒結構，透水通氣性變差，造成板結，耕作層土壤性質變壞，此外大量的強酸性離子，存留于土壤中，會導致營養元素的有效性降低。

農作物生長的抑制。設施土壤發生次生鹽漬化后，會引起滲透勢增高，引起作物根系吸收營養成分困難，其次鹽的脅迫，也會影響作物的生長，容易引起土傳病，進一步導致作物品質的下降等［9］。

土壤微生物活性等的抑制。隨著土壤中含鹽量的提高，微生物的活性，特別是益生菌受抑制程度也會不斷地提高［10］。但微生物中，一些放線菌和真菌由于耐鹽性較高，反而隨著含量鹽的提高，在土壤中變成優勢微生物，而這些微生物多具有致病性，從而影響作物產量，并降低了作物的品質。

2 設施農業土壤改良措施

2.1 物理改良

物理改良土壤最常用的方法是客土法?？屯练床捎美砘再|較好的耕地土壤替換原來受損的耕地土壤［11］，這項措施最大的好處是可以起到立竿見影的效果，但是成本較高，并且更換的受損土壤也需要后續處理。另一種方法是深翻改土，即將下層含鹽量低的土壤，通過深翻到表層，而將含有大量鹽分的表層放到溝底，從而有效降低表層土壤中的含鹽量。此外，淋洗［12］也是常用的一種鹽漬土壤的改良措施。通過大水的漫灌，使得土壤中的鹽分被洗脫，從而降低土壤的含鹽量，促進作物生長。

2.2 化學改良

化學改良劑的種類比較多，石灰作為傳統的改良劑，其施用到土壤中，在中和酸化土壤的pH值同時，可以減少某些養分的淋失，并鈍化重金屬，降低其遷移性及毒害作用［13］。草木灰是另一中常見的改良劑，其來自于作物秸稈焚燒后的殘灰，用于酸性土壤中會提高土壤的pH值，此外其含有鉀、鈣、磷等多種營養元素，也能增加土壤中的養分含量，促進作物的生長。

化工產業生產過程中的副產品，如脫硫石膏、磷石膏、過硫酸鈣等含鈣物質［14-16］，也可作為土壤改良劑。其施用到土壤中，通過增加交換性的鈣含量，而這些鈣可以和鹽漬土中的Na鹽等進行交換，使得土壤在淋洗的時候，鹽分容易洗下來，最終起到脫鹽的目的。

此外，作物秸稈在缺氧條件下，在低于700℃下裂解的固體產物生物炭，也可作為土壤改良劑。生物炭由于制備過程中，會產生一定數量的堿性基團，因此可以用于土壤pH值的中和。此外生物炭可提高土壤陽離子交換量，增強作物對營養元素吸收，并由于其巨大的比表面積，可為土壤中有益微生物提供庇護［17］，提高益生菌在受損土壤中的活性。

2.3 生物改良

種植耐鹽作物是一種常見的生物改良方法。主要通過在設施大棚里耐鹽植物和作物的相互輪作，利用鹽生植物來去除土壤中鹽分的目的。此外鹽生植物根系分泌產生有機酸也能起到中和改堿的作用。

另一種生物改良方法為微生物肥料，即通過微生物菌肥與無機肥的配施，可有效減輕鹽漬化含鹽量，提高土壤中微生物活性，經微生物作用后的土壤有機質和水解性氮的含量變多，促進營養成分的吸收，此外益生菌的增多，也可抑制病原菌的生長，從而達到促進作物生長的目的［18］。

3 結語

設施農業是我國農業戰略性結構調整的一個重要方向，是農業增效、農民增收，實施鄉村振興一項重要手段。設施農業中土壤理化和生物學性狀是影響作物產量和品質的重要因素，因此根據受損土壤的特點，選擇適宜的土壤改良方法，在中和土壤pH值、降低鹽分的同時，解決土壤營養成分丟失、肥力及有益微生物缺乏的問題，從而全面地恢復受損土壤的活力,促進設施農業的發展。