設施蔬菜土壤環境特征及調控技術 中國農業大學園藝學院高麗紅聯系方式 010 6273282513601350829E mail gaolh 2017年7月29日 交流提綱 環渤海灣地區不同年限溫室土壤環境特點設施蔬菜土壤連作障礙調控 一 環渤海灣地區不同年限溫室土壤環境特點 環渤海灣不同年限溫室土壤性質 1 環渤海灣及采樣地區概況 2 環渤海灣日光溫室土壤質量整體概況 2 1土壤pH和EC的空間分布和等級特征 1 土壤pH和EC的空間分布特征 Cv 0 30 59 2 30 60 43 1 Cv 0 30 9 2 30 60 9 7 2 2 環渤海灣日光溫室土壤質量整體概況 2 1土壤pH和EC的空間分布和等級特征 2 土壤pH和EC的等級特征 38 5 32 2 2 2 環渤海灣日光溫室土壤質量整體概況 2 2土壤養分的空間分布與肥力特征 1 土壤養分的空間分布特征 Cv 0 30 43 5 30 60 59 6 Cv 0 30 52 9 30 60 64 0 2 有機質 全氮 2 環渤海灣日光溫室土壤質量整體概況 2 2土壤養分的空間分布與肥力特征 1 土壤養分的空間分布特征 銨態氮 硝態氮 無機氮 Cv 0 30 147 7 30 60 189 6 Cv 0 30 86 5 30 60 72 7 22 2 2 環渤海灣日光溫室土壤質量整體概況 2 2土壤養分的空間分布與肥力特征 1 土壤養分的空間分布特征 有效磷 有效鉀 Cv 0 30 65 7 30 60 73 8 Cv 0 30 68 4 30 60 75 0 23 2 2 環渤海灣日光溫室土壤質量整體概況 2 2土壤養分的空間分布與肥力特征 2 土壤的肥力特征 50 8 27 7 76 9 52 3 32 3 36 9 36 9 6 2 環渤海灣日光溫室土壤質量整體概況 2 3土壤重金屬的空間分布與污染特征 1 土壤重金屬的空間分布特征 砷 鎘 鉻 鉛 CV 245 4 Cv 0 30 22 5 30 60 23 2 Cv 0 30 37 3 30 60 25 0 3 2 環渤海灣日光溫室土壤質量整體概況 2 3土壤重金屬的空間分布與污染特征 1 土壤重金屬的空間分布特征 錳 鋅 銅 Cv 0 30 49 6 30 60 29 2 Cv 0 30 72 4 30 60 28 8 26 2 2 環渤海灣日光溫室土壤質量整體概況 2 3土壤重金屬的空間分布與污染特征 2 土壤重金屬的污染特征 9 2 35 4 49 2 23 1 5 64 6 2 環渤海灣日光溫室土壤質量整體概況 2 4土壤塑化劑的空間分布與污染特征 對所有采樣點土樣的塑化劑 鄰苯二甲酸酯 進行了檢測 僅北京大興 種植年限3 5年日光溫室 采樣點 檢測出DEP 鄰苯二甲酸二乙酯 DiBP 鄰苯二甲酸二丁酯 DBP 鄰苯二甲酸二丁酯 和DEHP 鄰苯二甲酸二乙基己酯 其含量分別為0 001 0 141 0 165和0 046mg kg 因此 塑化劑可能不是影響環渤海灣日光溫室土壤質量的重要因素 3 種植年限和采用地點對土壤質量的影響 3 1種植年限和采樣地點對土壤pH的影響 pH 2 3 種植年限和采用地點對土壤質量的影響 3 1種植年限和采樣地點對土壤EC的影響 EC 1 3 種植年限和采用地點對土壤質量的影響 3 2種植年限和采樣地點對土壤養分的影響 有機質 2 3 種植年限和采用地點對土壤質量的影響 3 2種植年限和采樣地點對土壤養分的影響 全氮 2 3 種植年限和采用地點對土壤質量的影響 3 2種植年限和采樣地點對土壤養分的影響 銨態氮 3 種植年限和采用地點對土壤質量的影響 3 2種植年限和采樣地點對土壤養分的影響 硝態氮 2 3 種植年限和采用地點對土壤質量的影響 3 2種植年限和采樣地點對土壤養分的影響 有效磷 2 3 種植年限和采用地點對土壤質量的影響 3 2種植年限和采樣地點對土壤養分的影響 有效鉀 2 3 種植年限和采用地點對土壤質量的影響 3 3種植年限和采樣地點對土壤重金屬的影響 錳 2 3 種植年限和采用地點對土壤質量的影響 3 3種植年限和采樣地點對土壤重金屬的影響 鋅 2 3 種植年限和采用地點對土壤質量的影響 3 3種植年限和采樣地點對土壤重金屬的影響 銅 2 3 種植年限和采用地點對土壤質量的影響 3 4種植年限和采樣地點對土壤微生物量碳的影響 2 4 結論 環渤海灣地區日光溫室表層土壤酸化趨勢明顯 但大多數采樣點的pH仍處于中等及以上水平 表層土壤有鹽漬化趨勢 但大多數采樣點的EC仍處于中等及以下水平 不同地區間的pH和EC差異較大 但pH和EC隨種植年限的增加分別顯著降低和升高 4 結論 環渤海灣日光溫室表層土壤養分累積明顯 雖然大多數采樣點的土壤有機質處于中等及以下水平 但大多數采樣點的有效磷和有效鉀處于較高和高水平 存在較大的土壤環境和水體污染風險 各地均需嚴格控制磷和鉀的投入 其中江蘇和天津重點控制磷 遼寧和河北重點控制鉀 盡管土壤各養分指標的空間異質性較大 但有機質 全氮 無機氮和有效磷均隨種植年限的增加呈顯著升高趨勢 4 結論 鋅和銅是環渤海灣日光溫室土壤重金屬污染的主要來源 各地均需嚴格控制銅和鋅 雖然砷和鎘不是土壤重金屬污染的主要來源 但二者隨種植年限的增加呈顯著升高趨勢 需引起重視 防止突破閾值 二 土壤連作障礙防控技術 設施蔬菜連作障礙問題突出 設施土壤退化成因 單一種植及水肥高投入導致根際微生態失衡 病原生物 致病菌和寄生線蟲 及相關不利因素 酸化和次生鹽漬化 以超平衡狀態存在于作物根際微生態系統中 阻礙了有益生物及有利因素對作物的正面影響 研究切入點 重建根際微生態系統 解決問題的思路 土壤 作物系統 作物根際調控 土壤質量提升 嫁接 消毒 輪作 填閑 增施優質堆肥 生防菌 秸稈還田 調控措施 單一調控 調控措施 土壤 作物同步調控 現狀 我們的目標 目標 重建蔬菜根際微生態平衡 輪作填閑間作套種 栽培制度調控 春黃瓜 番茄 順義田間試驗輪作作物生長情況 菠菜 不結球白菜 蔥 填閑作物的小區排列 休閑 菜豆 蔥 莧菜 甜玉米 9月2日生長情況 9月2日生長情況 2006年填閑速生葉菜莧菜 茼蒿的生長情況 9月2日生長情況 原因 黃瓜連作體系 連續5年田間定位試驗 夏季填閑莧菜 2011年 1 針對土壤非植物寄生線蟲 寄生線蟲失衡問題 探明了作物穩產下非植物寄生線蟲 植物寄生線蟲數量比值的閾值 大于7 利用篩選的莧菜和茼蒿等葉菜夏季連續填閑 可使非植物寄生線蟲 植物寄生線蟲比值連續多年控制在7以上 根結線蟲發病率降低58 82 SR 填閑甜玉米 SI 填閑甜玉米 秸稈還田 CR 填閑大豆 CI 填閑大豆 秸稈還田 Control 連作黃瓜 夏季填閑改善根際土壤酶和微生物學環境 2013年 栽培制度對土壤質量的改良 減少土壤中的氮 種植填閑作物 降低致病菌數量 間作或填閑蔥蒜類 降低根結線蟲數量 速生葉菜 莧菜 增加土壤微生物多樣性 抗逆優質砧木品種 果砧1號 北農亮砧系列品種 京新砧系列砧木品種等 抗性砧木及嫁接技術 兼抗南方根結線蟲及枯萎病的瓜類蔬菜砧木 Control 土壤管理調控 石灰氮 秸稈消毒 秸稈生物反應堆 高有機碳改良劑 根層每日水肥一體化 石灰氮 秸稈處理 石灰氮 秸稈消毒 2009年 CW 番茄 大蔥 番茄 CT 番茄 食用菌 TC 秸稈 石灰氮消毒GT 嫁接番茄 嫁接番茄 Control 連作番茄 秸稈 石灰氮消毒提高了所有類型根際土壤微生物數量 增強了養分轉化 增加了番茄植株生物量和果實產量 秸稈生物反應堆 2011年 施用微生物菌劑 內置式秸稈反應堆技術及兩者共用后平均分別增加土壤溫度0 28 0 85 1 23 內置式秸稈反應堆技術及兩者共用能夠顯著加快越冬番茄植株的生長速率 使番茄前期產量增加10 7 和11 8 常規栽培 CK 施加微生物菌劑 T1 內置式秸稈生物反應堆 T2 內置式秸稈生物反應堆 微生物菌劑 T3 秸稈生物反應堆能夠顯著降土壤酸性和電導率 EC 緩沖土壤酸化和次生鹽漬化 并能夠促進土壤微生物對于一部分氨基酸 羧酸類 酚酸類和胺類物質的利用 2014年 高有機碳改良劑 PSNT Pre SidedressNitrateTest 是一種在作物氮素吸收高峰前通過測定土壤氮素的有效性來決定是否追施氮肥的推薦技術 PSNT技術 減少氮肥用量 日光溫室蔬菜種植土壤硝態氮測試流程 取土 提取和顯色 反射儀測定 日光溫室黃瓜農戶習慣施肥 推薦與氮素吸收量 農戶習慣施肥量 推薦施肥量 黃瓜氮素需求量 公斤 公頃氮 養液土耕技術 完全營養解決方案 套餐肥是重點 以 改土調酸 配方施肥 增產優質 的方案肥時代即將來臨 逐步實現地力動態化 施肥精準化 完全作物解決方案能夠實現農業高效化與省力化 設備選擇 基于土壤與作物需求的套餐肥方案首先明確具體作物 其次是問題調研與對策制定 再次是設立方案對比園 最后進行綜合評估 反饋農戶使用情況 優化套餐費方案 套餐施肥方案制定原則 土壤肥力水平 有機肥選擇與用量 作物發育階段 水溶肥配方 溫室環境條件 設施土壤鉀素累積情況 不同種植體系下0 20cm土壤速效鉀含量 1996 2002年期間每年我國設施菜田土壤交換性鉀的含量平均為215mgKkg 1 2003 2015年期間這個數值上升為345mgKkg 1 鉀肥投入過量 陽離子拮抗 目前農民已經注意到蔬菜對鉀的需求很大 盲目加大鉀肥用量 導致K Mg K Ca比值增大 引起作物缺鎂 缺鈣 Ca2 參考文獻 吳建繁等 1998 苗艷芳等 2000 吳建繁等 2000 徐福利等 2002 田吉林 2003 劉軍等 2005 朱靜華等 2006 龔玉琴等 2008 全國農業技術推廣服務中心 2009 沙海寧 2010 余海英等 2010 焦曉燕等 2010 峻嶺 2011 番茄養分吸收比例及水溶肥初始配方 n 17 水溶肥的選擇原則 套餐施肥案例河北永清新苑陽光日光溫室春茬番茄套餐施肥方案 1檢測診斷 套餐施肥案例河北永清新苑陽光日光溫室春茬番茄套餐施肥方案 2推薦套餐方案 土壤質量提升 作物根際調控 土壤 作物同步調控 增施優質堆肥 增施生物炭 異效雙砧嫁接 育苗基質介導植株抗性 土壤 作物同步調控 增加作物抗逆性 同步改善土壤物理 化學和生物學性狀 Z 自主研發S 商業生產 高有機碳堆肥 根際促生菌 微生物豐富多樣 促生效果明顯 抑制病原菌 檸條堆肥 F O F O F O F O B S 枯草芽孢桿菌LY AF O 黃瓜專化尖孢鐮刀菌HK1 B S B S B S 高有機碳堆肥 根際促生菌 枯草芽孢桿菌LY A抑制病原菌效果明顯 D 熒光原位雜交 微生物在根系表明富集 藍色為根系 紅色為微生物 高有機碳堆肥 根際促生菌 B A Tianetal 2014 MicrobialEcology 高有機碳堆肥 根際促生菌同步調控后 黃瓜生物量和產量普遍提高 2014年 2014年 RDA冗余分析 用于分析物種分布與環境因子的關系 OM 1 724 有機COM是影響微生物組成的關鍵因子 SoilOrganicCarbon g kg Tianetal 2016 ScienceoftheTotalEnvironment 高有機碳堆肥 根際促生菌 高有機碳堆肥顯著提高土壤有機碳 2016年 有機碳增加微生物量 增強養分固持 降低養分淋洗 黃瓜根際細菌以變形菌門 Proteobacteria 擬桿菌門 Bacteroidetes 和放線菌門 Actinobacteria 為主 變形菌門 固氮 分解有機質 抑制病原菌等擬桿菌門 分解高分子量有機質 植物源 放線菌門 促進作物生長 提高作物逆境適應性 高碳堆肥顯著增加了擬桿菌門 Bacteroidetes 相對量 擬桿菌門 分解高分子量有機質 植物源 高碳堆肥顯著增加了 和 變形菌綱相對量 變形菌 固氮 變形菌 抑制病原菌 高碳堆肥顯著增加了黃桿菌綱相對量 黃桿菌 與根系共生 提供有效養分 Tianetal 2016 ScienceoftheTotalEnvironment 2016年 高有機碳堆肥對過量施肥連作黃瓜土壤改良的綜合效果顯著 根際抗逆促生菌株篩選 有效的植物促生菌 適應環境 與根系有親和力 鹽堿地野生植物 植物 微生物協同進化的寶貴資源庫 根際抗逆促生菌株篩選 檉柳 結縷草 堿蓬 分離純化 富集培養 篩選鑒定的可有效緩解番茄鹽脅迫的菌株 2016年 2016年 從鹽堿地野生植物根際篩選的細菌不僅緩解番茄幼苗鹽脅迫 150和300mMNaCl 而且在非逆境下 0mMNaCl 促進幼苗生長 2016年 從鹽堿地野生植物根際篩選的細菌不僅緩解番茄種子鹽脅迫 25和50mMNaCl 而且在非逆境下 0mMNaCl 促進種子萌發生長 高碳堆肥和生物菌肥改良土壤潛力巨大 未處理對照 堆肥處理 優質堆肥 優質堆肥是富含碳源 秸稈 的有機肥 如稻殼糞 蚯蚓肥 牛羊糞 碳基肥等 生物有機肥 富含各種功能微生物的有機肥 增加土壤微生物多樣性 土壤消毒技術 棉隆混土 土壤消毒技術 威百畝或1 3 二氯丙烯化學灌溉施藥 土壤消毒技術 1 3 二氯丙烯 氯化苦膠囊施藥 豐田寶 微生物肥料的特點 提高農作物產品的產量和質量 改良土壤 促進根系生長 施肥簡便 在種植或移栽時 將根系或種子直接植入該肥料中即可 肥效持久 一次施肥 滿足全生長期肥力 增強作物抗逆能力 減輕病害發生程度 改善土壤生態系統 環境友好 穴施 最佳施用方法 豐田寶微生物菌肥對番茄產量的影響 泰安房村 2012 豐田寶對黃瓜產量的影響 壽光古城 2015 注意事項 豐田寶 微生物肥料的推薦量為經濟產量的10 左右 施用 豐田寶 微生物肥料的地塊 應經常澆水保持土壤濕潤 才有利于發揮微生物肥料的肥效 特殊作物需要控制其生長時 可適當控水 起高壟種植的作物 應在壟間筑小壩擋水 不易澆滑水 適用于功能型液體水溶性肥料的生物活性物質 生物刺激素 氨基酸 小分子肽 低聚糖 海藻酸 腐植酸 功能微生物等 促進根系生長 增加光合速率 提高作物抗逆性和果實產量 改善作物品質 增加微生物 土壤酶活性或土壤動物活性 增加生物多樣性 改善孔隙結構 土壤團聚體增加 加速土壤各組分的代謝與分解 加速土壤各組分的代謝與分解 提高耕性和蓄水 促進土壤養分轉化與釋放 有毒物質解毒 減少病蟲害 植物健康 謝謝