一种减缓设施土壤退化的方法

摘要

一种减缓设施土壤退化的方法，在上一茬设施作物种植结束后的休闲期，根据0~20 cm耕层土壤的EC值，在耕层土壤中添加易分解有机物料；翻耕均匀后，调节土壤含水量至80%至100%田间持水量，土壤表面覆膜，将耕层土壤温度升至70~80℃，保持土壤高温3‑7天后揭膜晾晒3~5天后，即可进行下一茬设施作物的种植；在设施作物种植期，保持耕层土壤温度在15~20℃，再施用专用肥料。本发明在休闲期实施强还原土壤灭菌法的基础上引入土壤高温处理，明确了土壤水分处理的适宜区间和水的来源，并根据土壤盐分含量给出优化的有机物料的种类和添加量，并在设施作物种植期，给出相配套的水肥和土壤温度调控方案，避免设施土壤再度退化。

说明书

技术领域

本发明属于土壤管理技术领域，具体涉及到一种设施土壤的管理方法，减缓设施土壤退化的发生。

背景技术

由于设施蔬菜生产中多茬连作、大量的水肥投入、缺乏自然降雨淋洗等问题，使得设施土壤退化迅速且严重，极大阻碍了设施蔬菜的可持续生产。设施土壤退化主要包括土壤酸化、盐分聚集、自毒物质积累和病原菌滋生。针对这些设施土壤退化问题，一系列防治技术也应运而生。针对土壤酸化和盐渍化，中国发明CN 107567744提供了一种在休闲期进行灌溉洗盐、种植期间合理灌水施肥的技术，但是灌溉洗盐将氮磷等盐分淋洗到深层土壤，有污染地下水的风险，而且不适宜在水资源缺乏地区实施。对于土传病原菌，传统的方法是利用各种化学杀菌剂进行土壤熏蒸，但化学熏蒸在杀灭土壤病原菌的同时也杀死了土壤中有益微生物，再加上这些化学熏蒸剂在使用过程中和使用后的残留都对人类健康和生态环境造成巨大危害，近年来被逐步淘汰。日光曝晒和蒸汽熏蒸也是常用的做法，但其效果不稳定而且依然是无差别的杀灭了土壤中绝大多数微生物，并且可能会加剧盐分积累。

21世纪以来，将有机物料加入退化的设施土壤，淹水、覆膜、闷棚，在短时间内创造强烈的土壤还原条件的强还原土壤灭菌法被提出，并被用于设施菜地(CN 102405705)、香蕉连作土壤(CN 107135699)和甘薯连作土壤(CN 115231976)。强还原土壤灭菌法主要利用厌氧环境和有机物料发酵释放的对土传病原菌有毒有害的物质来杀灭好氧病原菌，同时促进土壤微生物对硝酸盐和硫酸盐的同化，使其变成有机态或气态物质脱离土壤，从而降低土壤中积累的硝酸盐和硫酸盐。但该方法仍存在许多不足：首先，其处理时间较长，通常需要2～4周的覆膜或淹水培养时间，揭膜或落干后还需晾晒7～10天；其次，就是在夏季高温期实施，覆膜加上阳光暴晒，土壤温度通常也在50℃以下，达不到分解土壤中自毒物质的高温；第三，只能部分降低土壤中积累的硝酸盐和硫酸盐浓度，对钙、镁、钠等阳离子盐分无去除效果；第四，有机物料的种类和添加量尚无优化的配方；最后，如果在设施作物种植期没有相配套的水肥管理和环境调控措施，设施土壤将很快再次退化。

发明内容

解决的技术问题：本发明为了解决以上技术难题，在休闲期实施强还原土壤灭菌法的基础上引入土壤高温处理，明确了土壤水分处理的适宜区间和水的来源，并根据土壤盐分含量给出优化的有机物料的种类和添加量，并在设施作物种植期，给出相配套的水肥和土壤温度调控方案，避免设施土壤再度退化，由此提供了一种快速清洁的减缓设施土壤退化的方法。

技术方案：一种减缓设施土壤退化的方法，步骤为：在上一茬设施作物种植结束后的休闲期，根据0～20cm耕层土壤的EC值，在耕层土壤中添加碳氮比在35-90的易分解有机物料，当耕层土壤EC≥1000μS cm

优选的，上述EC≥1000μS cm

优选的，上述易分解有机物料为经过乙醇发酵后的有机物料。

优选的，上述有机物料为酒糟、小麦秸秆或木屑。

优选的，上述土壤升温采用埋设于土壤中的毛细管水网进行换热。

休闲期调节土壤含水量采用自然收集的雨水，种植期浇灌设施作物也采用自然收集的雨水。

用于热交换的水流的热量来源为雨水收集池上方布设的太阳能集热设备。

有益效果：首先，本发明在休闲期土壤高温处理可以显著提高强还原效果，大大缩短处理时间；其次，本发明休闲期土壤短期高温处理在杀灭病原菌的同时还可以降解自毒物质；第三，本发明根据土壤的含盐量给出优化的有机物料添加量，既保证了强还原处理的效果，又避免了过多的有机物料投入增加物料成本和施用成本；第四，本发明在休闲期土壤用雨水保持适宜的含水量并覆膜处理在有效去除硝酸盐和硫酸盐的基础上既节约了用水，又可以避免河水中的病原菌，同时避免淹水造成的下渗从而污染地下水，还可以将表层聚集的钙、镁、钠等阳离子盐分稀释到深层土体；第五，本发明在设施作物种植期，保持耕层土壤温度在设施作物根系生长适宜的温度范围，可以促进设施作物根系生长、提高根系活力、加快土壤矿质养分周转，从而提高养分吸收和利用效率，减少养分在土壤中的残留；最后，本发明提供了设施作物种植期配套的水肥管理措施，在保证设施作物养分供应的同时，控制过量的硫、氯、钙、镁、钠等离子的输入，防止河水中的病原菌带入，避免设施土壤再次退化。综上所述，本发明能够以低能耗的手段快速有效的降低设施土壤中的盐分、降解设施土壤中的自毒物质、杀灭设施土壤中的病菌，并且节约水、肥、有机物料等资源，同时避免了污染地下水的风险，再次种植设施作物后，设施土壤也不易再度退化。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步对本发明进行详细描述，但不以任何方式限制本发明的范围。本发明所述技术方案，如未特别说明，均为常规技术。

实施例1：

某处多年种植黄瓜的设施大棚，在上一茬黄瓜种植结束的休闲期，测定耕层土壤(0～20cm)的pH值为4.87，EC值为1220μS cm

在下一茬黄瓜种植期间，根据黄瓜每吨目标产量的推荐施肥量(3.2kg N、1.8kgP

以上7个处理的设置见表1，7个休闲期处理后的土壤以及黄瓜种植后的土壤性质和黄瓜产量见表2。

表1.处理设置表

表2.处理效果表

由表2中A、B、C三个处理休闲期处理7天后的土壤可以看出，按30EC值(A处理)的有机物料添加量处理的土壤pH值恢复中性最高、EC值降的最低、土壤病原菌(尖孢镰刀菌)杀灭效果最好。从A、E、F和D、G的两组处理后的土壤对比可以看出，在有机物料添加量和处理时间相同的情况下，将土壤温度由自然的40～50℃升高到70～80℃，用雨水代替河水，大大提高了退化设施土壤的修复效果，土壤pH值显著升高接近中性、EC值显著降低、土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量和自毒物质(对羟基苯甲酸)含量显著降低。

A、E、F三个处理休闲期土壤处理相同，修复效果都较好，但修复后种植一季黄瓜时，如果施用低硫无氯的水溶肥，浇灌雨水，同时保持耕层土壤温度在15～20℃，则土壤pH降低很少，EC升高很少，土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量和自毒物质(对羟基苯甲酸)含量也无明显升高，表明A处理能维持很好的土壤质量。而耕层土壤在自然的8～12℃(E处理)，或施用含硫复合肥浇灌河水(F处理)，都会使土壤pH重新下降，EC重新升高，土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量和自毒物质(对羟基苯甲酸)含量升高，修复后的设施土壤重新退化。从黄瓜的产量上也可以看出，A处理的效果最优。

使用相同的有机物料添加量，相对于自然的土壤温度、施用含硫复合肥、浇灌河水(G处理)，优化的A处理使得休闲期处理后土壤pH提高8.1％，EC降低54.0％，土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量降低96.2％，自毒物质(对羟基苯甲酸)含量降低73.1％；种植一季黄瓜后，土壤pH提高16.8％，EC降低62.1％，土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量降低97.2％，自毒物质(对羟基苯甲酸)含量降低72.7％，黄瓜产量提高81.6％。

实施例2：

某处多年种植番茄的设施大棚，在上一茬番茄种植结束的休闲期，测定耕层土壤(0～20cm)的pH值为5.11，EC值为747μS cm

在下一茬番茄种植期间，根据番茄每吨目标产量的推荐施肥量(3.3kg N、0.8kgP

以上7个处理的设置见表3，7个休闲期处理后的土壤以及番茄种植后的土壤性质和番茄产量见表4。

表3.处理设置表

表4.处理效果表

由表4中A、B、C三个处理休闲期处理5天后的土壤可以看出，按20EC值(A处理)和30EC值(B处理)的有机物料添加量处理的土壤处理效果相当，pH值恢复中性、EC值降低、土壤病原菌(尖孢镰刀菌)杀灭和自毒物质(对羟基苯甲酸)降解效果均优于10EC值(C处理)的添加量。从A、E、F和D、G的两组处理后的土壤对比可以看出，在有机物料添加量和处理时间相同的情况下，将土壤温度由自然的40～50℃升高到70～80℃，用雨水代替河水，大大提高了退化设施土壤的修复效果，土壤pH值显著升高接近中性、EC值显著降低、土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量和自毒物质(对羟基苯甲酸)含量显著降低。

A、E、F三个处理休闲期土壤处理相同，修复效果都较好，但修复后种植一季番茄时，如果施用低硫无氯的水溶肥，浇灌雨水，同时保持耕层土壤温度在15～20℃，则土壤pH降低很少，EC升高很少，土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量和自毒物质(对羟基苯甲酸)含量也无明显升高，表明A处理能维持很好的土壤质量。而耕层土壤在自然的8～12℃(E处理)，或施用含硫复合肥浇灌河水(F处理)，都会使土壤pH重新下降，EC重新升高，土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量和自毒物质(对羟基苯甲酸)含量升高，修复后的设施土壤重新退化。A和B处理减缓设施土壤退化的效果及番茄产量相当，从可操作性和经济性角度考虑，优选A处理。

使用相同的有机物料添加量，相对于自然的土壤温度、施用含硫复合肥、浇灌河水(G处理)，优化的A处理使得休闲期处理后土壤pH提高18.3％，EC降低51.6％，土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量降低94.6％，自毒物质(对羟基苯甲酸)含量降低75.4％；种植一季番茄后，土壤pH提高21.2％，EC降低45.8％，土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量降低95.7％，自毒物质(对羟基苯甲酸)含量降低68.1％，番茄产量提高52.9％。

实施例3：

某处多年种植西兰花的设施大棚，在上一茬西兰花种植结束的休闲期，测定耕层土壤(0～20cm)的pH值为5.32，EC值为435μS cm

在下一茬西兰花种植期间，根据西兰花每吨目标产量的推荐施肥量(10.8kg N、3.2kg P

以上7个处理的设置见表5，7个休闲期处理后的土壤以及西兰花种植后的土壤性质和西兰花产量见表6。

表5.处理设置表

表6.处理效果表

由表6中A、B、C三个处理休闲期处理3天后的土壤可以看出，按10EC值(A处理)和30EC值(B处理)、20EC值(C处理)的有机物料添加量处理的土壤处理效果相当，pH值恢复中性、EC值显著下降、土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量和自毒物质(对羟基苯甲酸)含量都显著降低。从A、E、F和D、G的两组处理后的土壤对比可以看出，在有机物料添加量和处理时间相同的情况下，将土壤温度由自然的40～50℃升高到70～80℃，用雨水代替河水，都大大提高了退化设施土壤的修复效果，土壤pH值显著升高接近中性、EC值显著降低、土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量和自毒物质(对羟基苯甲酸)含量显著降低。

A、E、F三个处理休闲期土壤处理相同，修复效果都较好，但修复后种植一季西兰花时，如果施用低硫无氯的水溶肥，浇灌雨水，同时保持耕层土壤温度在15～20℃，则土壤pH降低很少，EC升高很少，土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量和自毒物质(对羟基苯甲酸)含量也无明显升高，表明A处理能维持很好的土壤质量。而耕层土壤在自然的8～12℃(E处理)，或施用含硫复合肥浇灌河水(F处理)，都会使土壤pH重新下降，EC重新升高，土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量和自毒物质(对羟基苯甲酸)含量升高，修复后的设施土壤重新退化。A、B和C处理减缓设施土壤退化的效果及西兰花产量相当，从可操作性和经济性角度考虑，优选A处理。

使用相同的有机物料添加量，相对于自然的土壤温度、施用含硫复合肥、浇灌河水(G处理)，优化的A处理使得休闲期处理后土壤pH提高9.92％，EC降低35.7％，土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量降低92.7％，自毒物质(对羟基苯甲酸)含量降低80.3％；种植一季西兰花后，土壤pH提高15.2％，EC降低33.8％，土壤病原菌(尖孢镰刀菌)数量降低93.3％，自毒物质(对羟基苯甲酸)含量降低65.9％，西兰花产量提高57.5％。

上述结果表明，本发明所述的快速清洁的减缓设施土壤退化的方法，可以快速有效的降低设施土壤中的盐分、降解设施土壤中的自毒物质、杀灭设施土壤中的病菌，并且节约水、肥、有机物料等资源，同时避免了污染地下水的风险，再次种植设施作物后，设施土壤也不易再度退化。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的专业人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。