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              設施生產中土壤衰退及修復研究

                 日期:2015-12-28     來源:論文網    瀏覽:62    評論:0    

                土壤質量的高低直接影響著農業的可持續發展,這是由于可持續農業需要有可持續的農產品數量和質量作保證,而農產品的數量和質量又依賴于土壤的生產力和清潔度即土壤質量的保持和提高,土壤一旦發生退化,農業持續發展的基礎就會發生動搖。因此,土壤質量成為連接農業生產與可持續農業的紐帶與橋梁。20世紀80年代中期以來,隨著社會經濟的發展,我國設施產業持續快速發展,設施蔬菜栽培尤其突出,1980年設施蔬菜不足

                6 667 hm2,至2007年已達333萬hm2,增長近500倍,為人民生活水平的提高和社會經濟的發展做出了較大貢獻。設施生產在農業生產中的比例愈來愈大,它的發展在很大程度上影響著農業的發展。設施栽培是高度集約化的種植業生產,具有許多露地栽培無可比擬的優點,通過人工調節水、肥、氣、熱條件,充分地利用光能進行高效生產,使土地生產力和光能利用率成倍地提高。但目前設施生產中普遍存在土壤衰退的問題,它不僅影響到設施土壤的可持續利用,還對食用安全構成威脅。

                設施土壤質量是關系設施栽培持續發展的重要因子。因此,研究設施土壤衰退的原因及其恢復,對合理利用和科學調配土壤、保持地力常新,及保證生產綠色食品的土壤基礎有重要意義。

                1設施土壤衰退現象及原因

                設施土壤與同地區的露地相比,有如下特點:全年溫度高于露地,沒有雨淋,土壤濕度完全由灌溉量調節,但由于土壤及植物的水分蒸發,空氣濕度較大;光照時間較短,光照強度較弱,光質也與露地有所不同;蔬菜栽培茬次多,幾乎全年都可栽種,土壤耕作次數頻繁,施肥量大;室內空氣流動性差,無論是有害或有毒氣體的作用都比較強烈。近幾年由于對設施土壤的使用、管理和耕作不當,引起了土壤次生鹽漬化、硝酸鹽污染、連作障礙、土傳病蟲害、土壤自毒產物積累等問題。

                1.1土壤次生鹽漬化和硝酸鹽污染加重

                土壤次生鹽漬化和硝酸鹽污染是目前設施栽培中最重要的問題之一。導致這一問題的原因主要有:①設施栽培由于長年覆蓋或季節性覆蓋,使得其內的溫度一直較高,較高的溫度導致土壤水分蒸發作用較為強烈,水分的運動方向總是由下向上移動,使深層水分不斷通過毛細管作用上移,溶解在其中的鹽分隨之移至土壤表層而聚積;又由于較長時間的覆蓋,使得土壤很少接受自然降水的淋溶,因此,累積的鹽分很少隨降水而下滲。②設施栽培復種指數高、產出量大,超量施用化肥特別偏施N肥是保護地鹽分積累的直接原因[3];使土壤氮素濃度高,土壤pH值下降。研究結果已表明,土壤中輕度硝酸鹽積累可使蔬菜作物對各種營養元素的吸收不平衡,在酸性土壤上可引起缺Fe癥和Mn中毒;石灰性土壤上可引起缺Fe、Zn、Cu等癥。同時,土壤硝酸鹽的積累也影響作物對Ca、Mg的吸收,導致缺Ca生理病害加重。經在河南省商丘市的實際調查,栽培3年的日光溫室,土表(0~20 cm)NO含量可達200 mg/kg以上,最高可達到近1 000 mg/kg。按照這個速度,栽培5年的日光溫室就有可能達到危害蔬菜生育的鹽分積累程度。

                1.2作物連作障礙

                由于設施的固定性,連作是設施栽培的主要方式。連作會使土壤中的生物區系發生變化,有益微生物減少。即使在正常的管理情況下,也會導致作物生長發育不良、產量降低、品質變劣、土傳病蟲害增多等問題。經對河南省商丘市睢陽區古宋鄉日光溫室多年連作黃瓜的調查發現,其品質明顯下降,鮮黃瓜的可溶性糖含量由第二年的0.021 6 mg/g下降到第五年的0.014 8 mg/g;同時黃瓜霜霉病發病率高,根結線蟲也較嚴重,根系分泌物在土壤中積累,繼而又對作物產生毒害。

                1.3土壤板結,通氣不良

                設施栽培長期灌水量過大,地下水位上升,以及長期連續使用化學肥料或化學肥料使用過量,破壞了原土壤的團粒結構,使土壤酸性增強,滲透力下降,土壤的通氣性降低,結構性變差。土壤緊實度和土壤質地共同影響著土壤的通氣性、溫度、水分及耕作性質等特性,進一步影響著土壤中生物的數量與活性、養分的轉化及植物對養分的吸收狀況等。在疏松土壤中生長的作物,生長發育狀況良好;而在緊實土壤中,作物的根系生長、地上部生長及發育均會受到不同程度的抑制,導致產量下降、產品品質風味變差。

                1.4土壤營養不平衡,缺乏作物生長所需的微量元素

                近幾年對河南省商丘市同棚齡大棚土壤速效N、速效P、速效K及重金屬Cu、Zn、Cd、Pb含量的調查表明,隨大棚棚齡的增加,速效N、速效P含量也顯著增加,其增加量與棚齡呈極顯著正相關,速效K含量增加幅度不大;重金屬Cu、Zn、Pb含量隨大棚棚齡的增加有一定的增加趨勢,Cd含量沒有明顯的規律性,但這幾種重金屬含量均比露地含量要高,表明大棚在高強度施肥及人為活動影響下,引入了重金屬。其根本原因是長期施肥不合理及作物選擇性吸收所致。調查中發現約有20%的農戶施用微肥,絕大多數農戶不施用,導致微肥普遍缺乏。土壤微量元素的缺乏及養分的不平衡導致作物產生多種生理性病害。

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                1.5土壤自毒產物積累

                設施土壤中含有不利于作物生長的毒素會日益增長,其主要原因是長期大量使用農藥所致。使用農藥的直接后果是消滅了病蟲害,提高了作物產量,但其在土壤中殘留累積,埋下危害作物生長的隱患。長期種植單一作物根系所產生的分泌物的積累,也會對該作物產生自毒。

                2修復技術措施

                為修復衰退的設施土壤,一定要創造一個土、水、肥、氣、熱協調供應,適宜作物生長的良好環境條件,為作物的高產優質提供保證。主要措施有合理耕作、平衡施肥、科學灌溉、客土改良等。

                2.1合理耕作

                每年換茬時間進行深耕,耕深20 cm以上,表土層與下層土壤相互混合,使活土層增厚、熟化,破壞病蟲寄宿環境,減少土傳病害。以小高壟形式栽培蔬菜等作物,使根系避開鹽分較多的區域;覆蓋地面,以塑料薄膜、作物碎秸稈等覆蓋棚室裸地,減少水分蒸發,抑制返鹽,協調土壤的通透性和供水供肥效能;加強中耕鋤,切斷毛管,阻止深層鹽分上升;夏季伏耕曬垡,減少土壤中的病菌蟲卵。

                2.2平衡施肥,增施有機肥料

                開展土壤養分監測,根據土壤肥力、作物需肥等特性和肥料類別配方施肥,增施有機肥及各種微肥,要用量適宜,方法得當,比例協調。增施有機肥可以增加土壤團粒結構,改善土壤通透性和理化性狀,減少土壤板結,利于作物根系的生長和有害物質的降解,利于降低土壤鹽分。

                2.3科學灌溉

                采用滴灌、滲灌等節水灌溉技術,或開溝暗灌,以降低大棚內空氣濕度;根據天氣、土壤供水特性和作物需水量等制定灌水定額,防止過量灌溉帶入更多的鹽分,減少耕層養分的流失和下滲;嚴格控制灌溉水質,力求用礦化度低的水源,禁止引用生活污水和工業污水。灌水時間一般選晴天上午,避開土壤高溫時間,灌后閉棚升溫,再通風降濕;夏季降雨后加強排水,利用自然降水排堿壓鹽。

                2.4作物輪作換茬

                不同作物對土壤養分的需求有別,輪作換茬可減少單一養分的過多消耗和某些養分的相對過剩,維持供求平衡。如蔥、蒜可較多地吸收瓜菜類作物需量小的土壤養分,蔥、蒜與瓜菜類作物輪作各取所需,提高土壤養分利用率;此外,輪作換茬可減輕病蟲害的發生與傳播。

                2.5客土改良消鹽

                可以采取土壤改良劑,或者鏟除大棚土壤表層3~5 cm土壤,換上優質肥沃的田土。通過客土改良的方式,將土壤換上新的熟土,達到徹底改變設施中耕作層理化性狀的目的,有利于作物的高產優質和防治病蟲害。

                2.6綜合防治病蟲害

                堅持預防為主,綜合防治原則。主要措施有:消滅病蟲來源,降低病菌、害蟲基數;調控溫、濕度,惡化病蟲發生、發展的環境條件;合理施用化肥和腐熟有機肥;通風換氣,防止保護地內CH4、SO2、H2S等有害氣體的積累。有機、協調地運用農業、生物、化學和物理的防治措施及其他有效的生態學手段,控制和消滅病蟲危害。如通風降濕或閉棚升溫等生態防治措施,營造適宜作物生長而控制病蟲活動的環境條件,對黃瓜霜霉病、細菌性角斑病等有很好的防治效果。搞好病蟲預報,把握有利的防治時機,選用高效、低毒、低殘留農藥,嚴格用藥濃度和數量,輪換用藥,以減少病蟲產生抗藥性,把病蟲害控制在最低水平,實現高產、高效、無污染。

               
              標簽: 土壤修復
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