山東省壽光市設施蔬菜大棚土壤質量調查與評價——親土在線—農業(yè)土壤治理大數據平臺（上）.pdf

22 肥 料 與 健 康 第 47 卷 第 2 期 山東省壽光市設施蔬菜大棚土壤質量調查與評價 親土在線 農業(yè)土壤治理大數據平臺 上 金 晟 1 樸成淳 1 商照聰 2 段路路 2 亓昭英 3 1 金友立生態(tài)農業(yè) 上海 股份有限公司 上海 200062 2 上?；ぱ芯吭河邢薰?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 摘 要 設施蔬菜是我國非常重要的農產品 然而一些不當的農事操作和長期連作可能會導致設施蔬菜大 棚土壤耕性降低 病蟲害嚴重 農業(yè)面源污染等一系列問題 影響設施蔬菜大棚的可持續(xù)發(fā)展 為了更好地掌握 設施蔬菜大棚的土壤質量情況 有針對性地提出綠色 環(huán)保 經濟的土壤管理方法 選取山東省壽光市典型的設 施蔬菜大棚 對其土壤理化性質 肥力狀況 重金屬和有機物污染情況 病蟲害情況進行了綜合評價與分級 研 究結果表明 調查對象耕作層 0 15 cm 土壤物理性質良好 但深層土壤 15 45 cm 容易形成犁底層 導致植 物根系生長環(huán)境惡化 耕作層土壤化學態(tài)的氮 磷 鉀含量超標嚴重 可能存在過量施肥情況 大量雞糞的使用也 導致土壤偏弱堿性 無重金屬和有機物污染問題 病蟲害主要以根結線蟲為主 通過調查分析 確定了目標設施 蔬菜大棚耕作過程的主要限制因子及其對連作障礙的貢獻 為有針對性地開展土壤改良工作提供了依據 關鍵詞 設施蔬菜大棚 土壤質量 土壤改良 調查 評價 中圖分類號 S156 文獻標志碼 A 文章編號 2096 7047 2020 02 0022 05 項目來源 2017 年開始與山東省壽光市政府合作 對壽光市大棚土壤進行改良并制定農業(yè)土壤分級治理標準化體系 幫助政府建設現(xiàn)代 農業(yè)智慧管理平臺 作者簡介 金晟 1971 男 親土在線 農業(yè)土壤治理大數據平臺創(chuàng)始人 金友立生態(tài)農業(yè) 上海 股份有限公司董事長 15301778808 126 com Investigation and Evaluation of Soil Quality of Vegetable Greenhouses in Shouguang City Shandong Province Pro Soil Online Big Data Platform for Agricultural Soil emediation Part JIN Sheng 1 PIAO Chengchun 1 SHANG Zhaocong 2 DUAN Lulu 2 QI Zhaoying 3 1 Jinyouli Ecological Agriculture Shanghai Co Ltd Shanghai 200062 China 2 Shanghai esearch Institute of Chemical Industry Co Ltd Shanghai 200062 China 3 Soil Health Branch of CCEMA Beijing 100011 China Abstract The greenhouse vegetable is a very important agricultural product in China However some improper farming operations and long term continuous cropping may lead to a series of vegetable greenhouse problems such as reduced soil tilth serious pests and diseases and agricultural non point source pollution which affect the sustainable development of vegetable greenhouse industry In order to better understand the soil quality of vegetable greenhouses and provide targeted green environmentally friendly and economic soil management method a comprehensive evaluation and classification is conducted including soil physical and chemical properties fertility status heavy metal and organic pollution condition pests and diseases condition in selected typical vegetable greenhouses 2020 年 4 月 金 晟等 山東省壽光市設施蔬菜大棚土壤質量調查與評價 親土在線 農業(yè)土壤治理大數據平臺 上 23 in Shouguang City Shandong Province The research results show that the soil physical properties of the cultivated layer 0 15 cm are good but the deep soil 15 45 cm is liable to form a plow pan which leads to the deterioration of the plant root growth environment in cultivated layer the chemical nitrogen phosphorus and potassium content exceed the standard seriously and there may exist excessive fertilization The use of a large amount of chicken manure also has caused the soil to be weakly alkaline There is no pollution of heavy metals and organic matter and the plant diseases and pests are mainly root knot nematodes Through investigation and analysis the main limiting factors of cultivation process in the target vegetable greenhouses and their contribution to continuous cropping obstacles are identified which provide basis for targeted soil improvement Keywords vegetable greenhouse soil quality soil improvement investigation evaluation 設施蔬菜是我國非常重要的農產品 設施蔬 菜產業(yè)在我國一些區(qū)域已成為農業(yè)的支柱產 業(yè) 1 近年來 我國的設施農業(yè)建設發(fā)展迅猛 設施農業(yè)生產面積已居世界首位 設施蔬菜的種 植面積 產量居世界首位 2 3 然而 由于生產管 理過程中的不當農事操作 我國的設施蔬菜大棚 容易出現(xiàn)土壤耕性下降 1 重金屬和有機物污 染 4 5 病蟲害嚴重 6 環(huán)境污染 3 等問題 進而 導致設施蔬菜產量降低 品質惡化等一系列不良 現(xiàn)象 影響設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 產基地 通過對壽光市典型的設施蔬菜大棚土壤 特性進行調查及評價 以期更好地掌握土壤存在 的問題 為綠色 環(huán)保 經濟的設施蔬菜大棚土壤 管理提供參考 1 材料與方法 1 1 研究地點概況 選擇壽光市文家街道農家莊的 3 個舊式溫室 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 3 個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 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 進行 采樣 按照以上方法在大棚內的 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 測定方法與評估標準 采樣后實地直接進行土壤理化性質的測定 包括土壤緊實程度 硬度 密度 孔隙率等 土壤 pH 電導率 鹽分等項目 土壤理化性質評估標準 如表 1 所示 土壤肥力豐缺程度和重金屬與有機 污染物含量在實驗室內完成 農業(yè)用地的土壤肥 力豐缺指標 重金屬評估標準和有機污染物評估 標準如表 2 表 3 和表 4 所示 表 1 土壤理化性質評估標準 項目 優(yōu) 良好 差 極差 土壤硬度 mm 21 21 24 24 27 27 容積密度 g cm 3 0 9 1 0 1 0 1 3 1 3 1 6 2 0 孔隙率 1 60 50 60 40 50 40 透水性 cm s 1 1 10 3 1 10 4 1 10 3 1 10 5 1 10 4 1 10 5 pH 1 5 6 0 6 5 5 5 6 0 6 5 7 0 4 5 5 5 7 0 8 0 4 5 8 0 電導率 S m 1 0 2 0 2 1 0 1 0 1 5 2 0 w 鹽分 0 05 0 05 0 20 0 20 0 50 0 50 注 1 黏土或壤土 沙土為 40 60 25 30 表 2 土壤肥力豐缺指標 項目 高 中等 低 極低 w 有機質 5 0 3 0 5 0 3 0 w 全氮 0 12 0 06 0 12 0 06 陽離子交換量 cmol kg 1 20 6 20 6 硝態(tài)氮 mg kg 1 100 200 50 100 25 50 25 速效磷 mg kg 1 100 25 100 25 交換性鉀 cmol kg 1 0 8 0 7 0 8 0 5 0 7 0 5 交換性鈣 cmol kg 1 5 0 2 5 5 0 2 5 交換性鎂 cmol kg 1 3 0 0 6 3 0 0 6 1 4 統(tǒng)計方法 原始數據采用 Excel 軟件進行整理 采用 SPSS 軟件進行數據的統(tǒng)計分析 24 肥 料 與 健 康 第 47 卷 第 2 期 表 3 重金屬評估標準 mg kg 項目 按 pH 分組 旱地 1 5 5 5 5 6 5 6 5 7 5 7 5 總鎘 0 25 0 30 0 45 0 80 總鉛 80 80 80 80 總鉻 120 150 200 250 總銅 50 50 100 100 總鋅 150 150 200 200 注 1 數據來自 GB 15618 2008 土壤環(huán)境質量標準 修訂 土壤無機污染物的環(huán)境質量第二級標準值 表 4 有機污染物評估標準 mg kg 項目 按土壤有機質含量分組 1 20 g kg 20 g kg 苯并 a 蒽 0 10 0 20 苯并 a 芘 0 10 0 10 苯并 b 熒蒽 0 10 0 30 苯并 k 熒蒽 0 20 0 50 二苯并 a h 蒽 0 10 0 20 茚并 1 2 3 cd 芘 0 10 0 30 菲 0 50 1 00 蒽 0 50 1 00 熒蒽 0 50 1 00 芴 0 50 1 00 芘 0 50 1 00 苯并 g h i 苝 0 50 1 00 苊烯 二氫苊 0 50 1 00 滴滴涕總量 0 10 0 10 六六六總量 0 05 0 05 鄰苯二甲酸酯類總量 10 00 10 00 注 1 數據來自 GB 15618 2008 土壤環(huán)境質量標準 修訂 土壤有機污染物的環(huán)境質量第二級標準值 2 結果與分析 2 1 設施蔬菜大棚土壤理化特性 分析 4 個大棚的土壤理化性質測定結果 表 5 可發(fā)現(xiàn) 4 個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 m 3 和 27 mm 1 9 g m 3 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 壤的理化性質均達到了良好 而深層土壤的理化 性質均較差 上述結果表明 在設施蔬菜大棚中 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致耕作層的黏土 移至底部并結合在一起后形成了犁底層 4 個大 棚耕作層土壤電導率狀況極差 鹽分狀況差 而深 層土壤的情況明顯優(yōu)于耕作層 這是因為犁底層 的形成會阻礙植物根部的發(fā)育 導致耕作層積水 時出現(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 導致植物枯死 4 個大棚的土壤 pH 平均為 7 2 僅 N1 的土壤 pH 達到良好 其余 3 個蔬菜大棚的土壤 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 當土 壤 pH 超過 7 時 氮素極易以氨揮發(fā)的形式損失 還會導致葉面破損 2 2 設施蔬菜大棚土壤養(yǎng)分狀況 4 個大棚的土壤養(yǎng)分狀況測定結果 表 6 表 明 3 個舊式大棚耕作層土壤的有機質含量均為 中等 新式大棚耕作層土壤的有機質含量較低 而 深層土壤的有機質含量差異不大 且耕作層土壤 的有機質含量均高于深層土壤 4 個大棚的土壤 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重 可能引起氮和磷 隨徑流水和淋洗水進入地表水和地下水系統(tǒng) 進 而可能導致水體氮和磷含量超標 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 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 進而抑制作物對水 分的吸收 2 3 重金屬和有機污染物含量 4 個大棚耕作層土壤重金屬和有機污染物含 量 表 7 均在農田標準以下 其中 重金屬主要為 2020 年 4 月 金 晟等 山東省壽光市設施蔬菜大棚土壤質量調查與評價 親土在線 農業(yè)土壤治理大數據平臺 上 25 表 5 土壤理化性質測定結果 項目 土層深度 cm O1 O2 O3 N1 平均值 土壤硬度 mm 0 15 14 16 14 12 14 15 45 29 34 32 14 27 容積密度 g cm 3 0 15 1 3 1 5 1 4 0 9 1 3 15 45 1 9 2 0 2 1 1 4 1 9 空隙率 0 15 59 55 58 62 59 15 45 36 29 32 54 38 透氣性 cm s 1 0 15 0 000 26 0 000 28 0 000 23 0 000 25 0 000 26 15 45 0 000 11 0 000 09 0 000 12 0 000 13 0 000 11 電導率 S m 1 0 15 4 40 4 20 4 00 2 90 3 90 15 45 1 60 0 72 0 86 0 58 0 94 w 鹽分 0 15 0 29 0 31 0 30 0 19 0 27 15 45 0 08 0 09 0 10 0 08 0 09 pH 1 5 0 15 7 3 8 0 7 4 6 0 7 2 表 6 土壤養(yǎng)分狀況測定結果 項目 土層 深度 cm O1 O2 O3 N1 平均值 w 有機質 0 15 3 8 4 8 3 3 2 3 3 6 15 45 2 8 3 1 2 1 2 2 2 6 w 全氮 0 15 0 25 0 27 0 20 0 24 0 24 15 45 0 14 0 15 0 13 0 12 0 14 陽離子交換量 cmol kg 1 0 15 13 0 12 0 12 0 5 6 10 6 15 45 10 0 9 3 12 0 11 0 10 6 速效磷 mg kg 1 0 15 893 599 750 453 674 15 45 52 34 46 38 42 硝態(tài)氮 mg kg 1 0 15 171 152 167 146 159 15 45 77 63 45 45 58 交換性鉀 cmol kg 1 0 15 1 5 1 5 1 1 0 7 1 2 15 45 0 25 0 22 0 36 0 30 0 28 交換性鈣 cmol kg 1 0 15 7 3 7 2 8 1 5 3 7 0 15 45 4 8 3 6 4 9 4 5 4 4 交換性鎂 cmol kg 1 0 15 2 9 2 6 3 1 2 5 2 8 15 45 1 6 1 1 1 3 0 6 1 2 鎘 Cd 鉛 Pb 鉻 Cr 銅 Cu 和鋅 Zn 有 機污染物主要包括多環(huán)芳烴 有機氯農藥以及鄰 苯二甲酸酯類物質 可見 4 個大棚的土壤并不 存在重金屬和有機污染物污染的問題 2 4 土壤病蟲害情況 4 個大棚均為蔬菜 黃瓜 西紅柿 茄子 青圓 椒等 連作農田 病蟲害主要根源是根線蟲 為了 避免病蟲害 其中 O3 采用太陽熱進行消毒 2 4 1 危害特點 侵入到植物根部的 2 齡幼蟲移動分散后排出 表 7 耕作層土壤重金屬和有機污染物含量 mg kg 項目 O1 O2 O3 N1 重金屬 總鎘 Cd 0 5 0 5 0 5 0 5 總鉛 Pb 15 2 11 8 15 2 17 3 總鉻 Cr 65 8 38 3 49 0 65 1 總銅 Cu 1 220 410 1 130 693 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 有機氯農藥 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 特殊的生物活性物質形成巨細胞 多核細胞 土 壤中的養(yǎng)分會集中移向巨細胞 導致植物營養(yǎng)失 調 根部逐漸失去吸收養(yǎng)分和水分的功能 長期 受到巨細胞影響后 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 影響蔬菜生長的線蟲主要有高弓根結線蟲 花生根結線蟲 北方根結線蟲及南方根結線蟲 26 肥 料 與 健 康 第 47 卷 第 2 期 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 生活習性 根結線蟲多分布在深度為 0 20 cm 的土壤 內 特別是在深度 3 9 cm 的土壤中線蟲數量最 多 常以卵或 2 齡幼蟲隨植株殘體遺留在土壤中 或糞肥中越冬或翌年環(huán)境適宜時以 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 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 根據營養(yǎng)情況等生長環(huán)境 從雌性變?yōu)樾坌?2 4 3 解決方法 線蟲危害嚴重時 可通過化學藥劑或太陽熱 進行消毒 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 溫度 殺滅的有害菌和雜草 45 50 線蟲 水霉菌 疫霉屬 菌核 50 60 大部分的植物性細菌 土壤害蟲 60 70 大部分的植物病原真菌 霉菌 絲狀真菌 細菌及病毒 70 80 大部分的雜草種子 90 100 耐熱性雜草 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 機物 稻草 堆肥等 和石灰 也可以利用蒸汽或 水達到土壤消毒的效果 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 導致植物生長環(huán)境惡化時 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 由于多年連作或高強度的輪作 土壤耕性容 易變差 調查結果表明 4 個大棚的耕作層土壤 物理性質良好 但深層土壤容易形成犁底層 進而 導致耕作層出現(xiàn)鹽分累積 電導率狀況變差等現(xiàn) 象 影響植物根系發(fā)育 對土壤適當深松或可改 善此種狀況 7 調查結果表明 4 個大棚的耕作層土壤有機 質含量中等 化學態(tài)的氮 磷和鉀含量超標嚴重 表明過量施肥情況可能比較嚴重 耕作層土壤中 的氮和磷極易隨地表徑流或淋洗水進入地表水和 地下水系統(tǒng) 造成水體富營養(yǎng)化 雞糞的施用導 致土壤酸堿性變差 因此 在設施蔬菜大棚的管 理中 應注意適當減少氮肥 磷肥和鉀肥的投入量 用適量酸性有機肥替代化肥 在降低生產成本的同 時可控制設施蔬菜生產對農業(yè)面源污染的影響 8 4 個大棚的土壤并不存在重金屬和有機污染 物污染的問題 但線蟲問題嚴重 應適時對設施大 棚進行消毒 如高溫悶棚 蒸熏等 也可通過合理 輪作以保證蔬菜產量 9 參考文獻 1 張志斌 我國設施蔬菜存在的問題及發(fā)展重點 J 中國蔬 菜 2008 1 5 1 3 2 郭玲娟 史晉鵬 韓會會 等 我國現(xiàn)代設施蔬菜產業(yè)建設要 點及生產管理 J 上海蔬菜 2019 33 6 12 15 3 劉文科 我國設施蔬菜產業(yè)提質增效的方法與措施 J 農 業(yè)工程技術 2019 39 10 28 32 4 雷廷 崔向向 張兆吉 等 蔬菜大棚種植區(qū)土壤與地下水 中典型有機污染物健康風險評價 J 中國生態(tài)農業(yè)學報 2014 22 8 987 994 5 旦增 洛桑 李承鼎 等 拉薩市區(qū)大棚蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀 分析及評價 J 西藏大學學報 自然科學版 2011 26 1 31 35 6 周勇 設施農業(yè)發(fā)展與蔬菜病蟲害防治策略探析 J 農家 參謀 2019 26 22 36 36 7 吳玉娟 劉永華 解振強 設施葉菜機械化生產關鍵環(huán)節(jié)裝 備優(yōu)化配置探索與實踐 J 農業(yè)開發(fā)與裝備 2018 24 6 93 94 8 孫曉姝 王立革 郭珺 等 山西曲沃設施蔬菜施肥現(xiàn)狀及土 壤氮磷累積與分配特征 J 生態(tài)科學 2019 38 6 149 155 9 解玉梅 設施蔬菜栽培的土壤障礙及克服途徑 J 農業(yè)與 技術 2019 39 16 54 55 收到修改稿日期 2020 03 12