设施栽培中环境的特点及其调控技术.doc

设施内土壤生态环境特点及调控

陈玉洲
西南大学园林园艺学院 112013325040838

摘要：设施栽培是在露地不适于作物生长的情况下，利用温室、大棚等设施，人为地创造适宜的环境条件来进行作物栽培的一种方式。了解设施内的环境特点，并掌握其人工调控方法，对促进设施园艺作物的优质高产高效栽培，具有重要的意义。设施生产由于本身存在的特点：周年栽培茬次多、轮作困难等，而造成了土壤环境恶化，使土壤中盐离子浓度升高，致使蔬菜的产量降低，品质变劣，病虫害加剧，究其原因，有多方面，但主要来自于设施内的土壤[1]。本文主要根据分析现在设施土壤生态环境特点，逐步找出解决措施，用科学的方法合理利用设施土壤在农业方面的优势和作用，促进设施农业增产增收。
关键字：设施栽培；环境特点；土壤；调控

The characteristics and regulation of greenhouse soil environment

Chen Yuzhou
Colleague of Horticulture and Landscape Architecture, Southwest University 112013325040838

Abstract: Protected cultivation is a way creating  suitable environment  for  crop artificially with the help of the greenhouse and other facilities when the conditions are not suitable for crop growths in the field. To understand the environment in the protected facilities and the artificial regulation method is essential to promote the establishment of good quality and high yielding cultivation of horticultural crops. Protected facilities have some disadvantages, such as anniversary stubble cultivation , difficulty of crop rotation and so on. It can result in soil environment degradation ,  increasing soil salt ion concentration, decreasing vegetable yield and quality, increasing pests and diseases. The main reason is that the degradation of soil. In this paper, according to analysis now facilities in agriculture soil development environment feature of soil, and gradually find solutions, use the method of science reasonable use facilities soil in agriculture advantage and function, and promote the agricultural production facilities and incomes.
Key words: Protected cultivation ; Environment feature ; Soil ; Regulation

引言
设施栽培的是是是农业的一个重要组成部分，其特点是在用人工采收，改变局部生态环境，充分利用光能、热能栽种水果蔬菜。土壤是作物赖以生存的基础，作物生长发育所需要的养分和水分，都需从土壤中获得，所以温室内的土壤营养状况直接关系作物的产量和品质，是十分重要的环境条件。随着设施栽培面积的迅速扩大及栽培年限的增加，设施土壤出现许多新的特点[2]。由于设施栽培土壤特殊的覆盖结构，为植物生长创造了一个温湿度较高的环境，设施土壤地表长期覆盖栽培和高度集约经营，保护设施改变了土壤自然条件下的水热平衡，其温度、光照、通气条件和水费管理条件均不同于一般大田，再加上连作，设施内不能引入大型机械设备进行深翻、少翻、免耕法的措施不到位，使其内部的微生态环境具有显著地特征，形成特殊的土壤生态环境。因而与露地土壤相比，温室土壤易产生土壤盐渍化、酸化及连作障碍，影响温室作物的生长发育[3]。

1 设施内土壤生态环境特点
1.1土壤盐渍化 
1.1.1土壤盐渍化的原因[4]
1、园艺设施的半封闭条件减弱了土壤水分的淋洗，导致土壤中盐分无法及时下渗散失。
2、过量施肥增加了土壤盐分含量。
化肥中同样含有大量盐类物质，过量施肥，使盐分不断累积，氮肥用量大是主要影响因素[5]。
3、地下水位高和灌溉水质差。
地下高水位，使表层盐分无法下渗，不断在地表堆积；较差的水质中同样含有较高的盐分，且污染物使土壤板结，不利于盐分的下渗。
1.1.2土壤盐渍化对设施土壤的影响
土壤盐渍化是设施栽培种的一种十分普遍现象，其危害极大，不仅会直接影响作物根系的生长，而且通过影响水分、矿质元素的吸收、干扰植物体内正常生理代谢而间接地影响作物生长发育。
1、对其物理性质的影响：使土壤的结构性被改变，水稳性团粒结构的数量增加，土壤毛管空隙增多，土壤持水性增强，水分不易下渗流失；但土壤非活性孔隙比例相对降低，耕作层变浅，土壤板结严重，通气透水性变差。
2、对其化学性质的影响：a.使土壤酸化，影响作物的成活和生长 b.使土壤养分失衡，部分营养物质无法被作物吸收 c.影响土壤微生物的生长环境，从而导致其活性降低，微生物群落减少 
1.2土壤酸化 
由于化学肥料的大量施用，特别是氮肥的大量施用，使得土壤酸度增加。因为，氮肥在土壤中分解后产生硝酸留在土壤中，在缺乏淋洗条件的情况下，这些硝酸积累导致土壤酸化，降低土壤的pH[6]。
1.2.1 土壤酸化的原因
由于土壤酸化的基本原因是氢离子的形成，而土壤中氢离子来源于不同途径，再加上设施土壤又具有高温高湿、高蒸发及无雨水淋洗、高复种指数、肥料施用量大等特点，因此设施土壤的酸化原因也不尽相同。主要表现在以下几方面：
1、高温高湿的条件下使有机质分解的更快，产生更多的有机酸和腐殖酸。有机质分解迅速，含量下降，土壤缓冲能力降低，土壤酸化问题加重。
2、高蒸发和无雨水淋洗使设施土壤养分易于在土壤表层积累，造成设施土壤表层酸化更为严重。
3、在高复种指数条件下，倒茬作物单一，为了保证作物的产量和质量，增加肥料施用量已成为设施栽培的重要措施之一，但是雨水淋溶作用小，随着栽培年限的增加，导致土壤有机质含量下降，缓冲能力降低，耕层土壤酸性离子的积累严重导致了土壤酸化。
4、为了提高大棚作物的产量，施用高浓度氮、磷、钾三元复合肥，而钙、镁等中量元素投入相对不足，造成土壤养分失调，从而过多的移走土壤中的碱基离子，如钙离子、镁离子、钾离子等，导致了土壤中的钾和中微量元素消耗过度，使土壤向酸化方向发展。
1.2.2 土壤酸化的危害
1、土壤酸化滋生真菌，根际病害增加，且控制困难，尤其是十字花科的根肿病和茄果类蔬菜的青枯病、黄萎病增多。
2、土壤结构被破坏，土壤板结，物理性变差，抗逆能力下降，蔬菜抵御旱、涝自然灾害的能力减弱。
3、H+增多，影响作物对其他阳离子的吸收。土壤酸化将会加剧土壤营养元素K、Ca、Mg等的盐基离子的淋溶，磷素的固定，也加剧了土壤中铝、锰等有毒元素的释放。
1.3 土壤板结
1.3.1土壤板结的原因
形成土壤板结的原因是多方面的，主要的大概有七个：农田土壤质地太粘，有机肥不足及秸秆还田量减少，塑料制品过多，长期单一地施用化肥，镇压、翻耕等农耕措施，部分地方地下水和工业废水及有毒物质含量高，暴雨水土流失后造成土壤板结[7]。
造成土壤板结的主要因素是土壤团粒结构的改变，在土壤团粒结构下，能够疏通空气，从而疏松土壤，提高地温，同时有利于土壤微生物的活动，促进有机物质的分解，增加土壤养分供应能力，改善营养条件。土壤有机质的含量是土壤团粒结构和肥力的一个重要指标，同时土壤有机质是土壤团粒结构的重要组成部分，因而土壤有机质的降低，会致使土壤板结。
1.3.2 土壤板结的危害
土壤板结的情况下，通气性变差，植物根部细胞有氧呼吸作用减弱,导致植物根部因呼吸作的能量减少。而土壤中得的矿质元素多以离子形式存在的，吸收时多以主动运输方式，要耗细胞代谢产生的能量。当呼吸减弱，能量供应不足，导致对矿质元素的吸收受阻，不利于植物生长。并且土壤板结不利于土壤中离子物质的扩散，导致施肥后土壤中得元素分布不均匀，同样不利于植物对矿质元素的吸收。
1.4 连作障碍 
温室、塑料大棚连年种植同一种作物或采用同一种种植模式称为连作。设施中连作障碍是一个普遍存在的问题。这种连作障碍主要包括以下几个方面：第一，病虫害严重。设施连作后，由于其土壤理化性质的变化以及设施温湿度的特点，一些有益微生物的生长受到抑制，而一些有害微生物则迅速得到繁殖，土壤微生物的自然平衡遭到破坏，这样不仅导致肥料分解过程的障碍，而且病害加剧；第二，根系生长过程中分泌的有毒物质得到积累，并进而影响作物的正常生长。第三，由于作物对土壤养分吸收的选择性，土壤中矿质元素的平衡状态遭到破坏，容易出现缺素症状，影响产量和品质。 

2. 温室土壤环境的调控措施 
了解这些特点后，就可以针对不同特点采取相应的治理措施。据调查，现在农民对土壤的治理并没有放到一个正确的位置上，只是停留在打药、用化肥基础上，没有针对设施内特殊的环境对土壤进行特殊处理，没有采取恢复土壤生命力的有效措施[8]。因此有必要在此简单介绍一下。
2.1土壤盐渍化调控措施 [4]
2.1.1平衡施肥
减少土壤中的盐分积累，坚持多年施用有机肥，增加土壤中有机质含量，增强微生物活力，根据所种作物，施用微量元素肥料，根据实际情况，结合施用二氧化碳气肥。
2.1.2 合理灌溉
降低土壤水分蒸发；适当灌水排盐。
2.1.3 施用秸秆，降低土壤盐分含量。
施入土壤后，在被微生物分解过程中，能够同化土壤中的氮素，有效地降低土壤可溶盐浓度，达到改良土壤的目的。
2.1.4 加强管理。
设施土壤要隔23年深翻1次，深度30-40 cm，增加有效活土层，扩散盐类，增强土壤通气性和保水保肥能力；
2.2土壤酸化的改良措施[6]
2.2.1灌水淋盐
由于设施土壤酸化大部分是由土壤盐碱化引起的，所以采取注水的方式，先灌后排，把土壤的盐分洗掉一部分，因为盐分是随水来的，那么他自然也会随水分去；值得注意的是，采取的淋盐方式，而不是给土壤浇水，所以灌入的水一定要多才有效果，不然会适得其反。
2.2.2挖沟排水
土壤盐分主要是通过地下水位上升和土壤毛管把盐分带到土壤表面，所以可以采取降低地下水位的方式减少盐分在土壤表面的积累，那就是在大棚或温室周围挖一条较深的沟渠，让土壤中的水从沟渠中排走，同时让地下水位得到了降低，减少了水分把盐分带到土壤表面的机会，土壤盐分就会大大降低。
2.2.3减少大棚覆盖时间
设施土壤之所以比室外土壤更容易酸化，很大部分原因就是没有得到雨水的淋刷，没有雨水的淋刷，盐分就会随着土壤毛管向土表积聚，导致土壤盐分增加，从而形成土壤酸化，较好的方式就是在下雨天可以将大棚去掉，让土壤多接受雨水的淋刷，对土壤盐分的降低有好处，同时就会降低酸度。
2.2.4去掉表层土
土壤酸化主要集中在表层土，所以可以将表面积盐的土壤排除掉，最好效果排除10cm左右的土壤，酸化较严重的可以增加到20cm，然后移至新的良好的土壤就能很好的解决土壤酸化问题。
2.2.5合理施肥
由于化肥和有机肥中都含有大量的有机酸，所以不恰当的施肥也会导致土壤酸化加剧，对肥料根据土壤肥性进行科学配比，达到最佳利用效果，对减少土壤酸化有积极效果。

2.3土壤板结的改良措施
治理土壤板结要具体分析其形成的原因，采取不同的措施。如果是由于土壤质地太黏而造成的，可以向土中掺沙，增施有机肥，改变土壤过的物理性状[7]。因为有机肥不足造成的就可以向土中增施有机肥，但是也得适量不可过多施用。农作物秸秆是重要的有机肥源，秸秆根茬还田是增肥地力的有效措施之一[9]。秸秆根茬粉碎还田是提高土壤有机质含量和养分，增加了土壤的团粒结构，增加了孔隙度，调整了土壤坚实度，降低了土壤容重，协调了水、肥、气、热状况，提高蓄水保墒性能。为土壤微生物活动创造了良好环境，有利于有机质分解、软化。因而要采用秸秆还田技术。设施栽培与大田栽培条件不同，秸秆还田比较困难，应采取多途径实现秸秆间接还田。
在治理的过程中推广测土配方施肥技术：根据土壤化验依据，采用有机与无机肥结合，增施有机肥，合理施用化肥，补施微量元素肥料，这样化肥施入土壤不仅不会板结土壤，而且会增加有机质含量，改善土壤结构，在增加肥力的同时增加透水透气性，进一步提高土壤质量，能避免板结的发生。
在土壤耕作上要注意适度深耕，深耕不超过三十公分。要根据土壤情况和作物种类确定深耕[10]。
2.4 连作障碍的调控措施
2.4.1实行轮作换茬种植
对于病毒源和传染病已造成严重为害的菜地，要对这些病害采取回避措施，定期实行轮作换茬，改变这部分病虫的生活环境，从而使他们失去寄主，断绝了它们的营养源，达到减轻或消灭病虫害的目的。 
2.4.2土壤改良
1、换土，加一部分养分含量丰富的新土，降低土壤盐类浓度。
2、深翻改土，深翻30～60cm改进土壤理化性状。
3、灌水洗盐，在休闲季节进行灌水洗盐，并及时排除含盐水分。 
2.4.3重施腐熟有机肥
有机肥不仅能增加土壤的有机质及微量元素的含量，还能改善土壤结构，增加保肥、保水、供肥、透气、调温等功能。因此在大棚蔬菜的施肥中要增加有机肥的施用量。 
2.4.4增施微量元素有机肥料
连作易造成土壤中微量元素的偏耗，因此在施肥时，除应按照作物需肥规律施用氮磷钾复合肥外，还要注意补充微量元素，试验证明西瓜、黄瓜、西红柿使用微量元素肥料，防病、增产效果十分明显[11]。 
2.4.5用良种及嫁接技术
选用抗病、优质、高产的有机蔬菜品种，是提高抗病能力的前提，也是防治土传病害最为经济有效的措施。选择高抗根结线虫的品种和根部健壮的品种作为嫁接砧木，也是比较有效的措施之一。

3、结论
大棚土壤是中国设施土壤生产的主要栽培基质，设施土壤的各种问题使作物生长发育不良、病害加重，严重影响栽培作物的产量与品质，进而制约设施农业经济的可持续发展。因此，设施土壤的各类问题就成为设施栽培中必不可少的研究步骤，所以就上述设施土壤问题举例并找出了相应的解决措施，希望能得到充分利用，促进设施农业有效地发展。

参考文献
[1] 范双喜,侯雷平,李梅兰.日光温室蔬菜高产栽培[M].北京:中国农业大学出版社,1998.
[2] 陈青云,李成华.农业设施学[M].北京:中国农业大学出版社,2001. 
[3] 王绪奎，陈光亚.设施农业中的土壤问题及对策[J].江苏农业科学-2001年6期.
[4] 余海英，李廷轩.设施土壤次生盐渍化及其对土壤性质的影响[Z]. 土壤，2005, 37 (6): 581~586.
[5] 薛继澄，吴志行.设施土壤氮肥施用问题的研究[J].中国蔬菜1994.（5）：22—25.
[6] 刘小琴.蔬菜大棚土壤酸化的原因及治理 山东农业致富科技，2008年第16期.
[7] 周外森.形成土壤板结的主要因素及解决措施[Z].云南农业信息网，2009-8-11.  
[8] 张玉娟,余杨,张乃明.设施环境因子调控技术研究进展[J].农业系统科学与综合研究,2009,13(3):186-188.
[9] 胡启山.提高设施土壤有机质含量的途径[J].农业工程技术（温室园艺），2007,12:19-19.
[10] 叶尔肯•加尔木哈买提.土壤深耕技术[J].农村科技，2010,11:15-15.
[11] 李宝明.中国设施农业技术的研究与应用进展[J].机电信息,2003(19):19-20.