国内土壤退化与改良技术对设施番茄影响的研究_徐哲.pdf

null农业科学 农业与技术 2025 Vol 45 No 14 国内土壤退化与改良技术对设施番茄影响的研究 徐哲 张国显 沈阳农业大学土地与环境学院 辽宁 沈阳 nullnullnullnullnullnull 摘 要 本文系统分析了设施番茄种植中土壤退化的成因机制及其对作物生长的影响特征 探讨了不同土壤改良 技术对番茄产量 null品质及土壤生态系统的调控效应 null研究表明 连作障碍引发的土壤理化性质恶化 null微生物区系 失衡及自毒物质积累是导致番茄减产的主要因素 null同时分析了基于土壤健康评价的精准改良技术体系构建策略 为设施番茄可持续生产提供理论依据 null 关键词 设施农业 番茄 土壤退化 土壤改良 中图分类号 nullnullnull 文献标志码 null DOI nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 收稿日期 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 基金项目 国家大宗蔬菜产业技术体系项目 项目编号 nullnullnullnullnullnullnull 作者简介 徐哲 nullnullnullnullnull 男 硕士在读 null研究方向 设施蔬菜营养与施肥 null农业固体废弃物资源化研究 通信作者张国显 nullnullnullnullnull 男 博士 讲师 null研究方向 设施蔬菜营养与施肥 null农业废弃物管理与资源高效利用研究和成果转化 null 引言 近年来 设施农业在我国的发展非常迅速 规模 逐年扩大 设施蔬菜面积更是以每年约 nullnullnull的速度增 长 null据国家统计局和中国产业发展研究院官网数据显 示 到 nullnullnullnull 年初 我国设施农业面积达 nullnullnullnull nullnull 万 nullnull null 占世界设施农业总面积的 nullnullnull以上 其中设施蔬菜占 比 nullnullnullnull这对于稳定蔬果 null园艺等农产品产量 保障 农民的持续增收 null现代化农业的可持续发展起到了巨 大促进作用 null null 作为我国设施蔬果的重要种植种类 设施番茄种 植面积也在持续扩张 种植面积从 nullnullnullnull 年的约 nullnull nullnull 万 nullnull null 增长至 nullnullnullnull 年的 nullnull nullnull 万 nullnull null 以上 预计到 nullnullnullnull 年 设施番茄种植面积有望突破 nullnull 万 nullnull null 产 量将达 nullnullnullnull 万 null 以上 null null 然而 设施番茄区域生产种植模式存在缺陷 肥 料与农药比例失衡 null农膜等塑料制品投入量大 由于 室内的局限作用 设施产业区域存在调温困难 湿度 较大 缺乏大田作物正常的生长环境因素等 而缺少自 然生态系统的自身调控作用 大大提高了有害元素的积 累 加之缺少土壤休闲 null连作重茬和管理不当等原因 致使设施土壤质量下降 土壤退化问题十分突出 这不 仅会对设施番茄种植区域环境以及周边大田环境造成消 极影响 还可能对人体健康造成一定伤害 null 1 设施番茄土壤退化研究现状与成因 1 1 土壤退化原因研究现状 李广文等 null 通过 null nullnullnullnullnullnullnullnull 重金属检测仪测定 设施番茄土壤中各类重金属含量 经过分析得出 大 部分样区土壤相关重金属含量都超标 亟需加强监测 与改善 null周鑫鑫 null 以上海设施番茄种植区为研究对 象 通过实地调研区域栽培模式 null生产周期 null作物产 量以及肥料施用情况 分析各变量之间的关系 得出 高投入的肥料会使设施区域土壤盐分显著增加 造成 土壤次生盐渍化趋势的结论 并提出亟需对设施农业 区域土壤修复的建议 null卞碧云 null 通过控制变量法对设 施蔬菜地进行氮肥施用试验 结果显示 高氮肥施用 对土壤中微生物的活性有显著抑制的效果 土壤质量 也随着氮肥施用量增加而显著降低 得出设施番茄地 每年的科学施氮量为 nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null程彤 null 通过采集 设施农业区土壤样品 测定有机氯残留浓度 用统计 学方法分析得出设施农业区存在较轻的有机氯残留状 况 但要警惕相关成分 nullnullnullnullnullnullnullnullnull 的致癌风险以及 土质污染可能 null王鹏杰 null 对不同季节的设施农业区域 土壤的不同剖面进行 nullnullnullnull 检测 进一步分析得出 nullnullnullnull 总量一年中在夏季是最高的 随着深度的增加 nullnullnullnull 总量降低 这对于后续设施土壤改良提供了相 关理论基础 null费禹凡等 null 通过对设施番茄土壤进行样 5 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 2025 Vol 45 No 14 农业与技术 null农业科学 品采集 微塑料分离以及显微镜识别分离挑选出微塑 料颗粒 进一步进行微塑料污染相关培养实验发现 不 同地膜的颜色和材质对设施农业土壤的污染程度不同 但均对土壤微生物多样性造成损害 影响其代谢活动 null 周思文 null 通过对设施番茄土壤试验研究发现 nullnullnullnull 的污染浓度对土壤中氮相关酶活性 null氮素含量 以及参与氮循环的优势菌群有消极影响 null廖思远 nullnull 通过采集西昌市设施农业种植区土壤和大田的土壤以 及地表和地下水的样品 测定各样品元素含量构成 发现设施番茄区域土壤氮 null磷元素均值分别为大田土 壤的 nullnull null 倍和 nullnull null 倍 设施番茄区域地下水硝酸盐含 量均值分别为农田排污沟 null大田地下水 null农田灌溉用 井水的 nullnull null 倍 nullnullnull null 倍和 nullnull nullnull 倍 在受到人为转移或 雨水冲刷时 设施区域氮 null磷元素更易流失 对大田以 及地下水造成严重污染 null方兵 nullnull 通过测试设施农业土 壤养分指标与理化性质并进一步分析发现 设施农业 土壤存在养分过剩 比例失衡的问题 土壤中全磷和 有效磷含量显著高于大田土壤 设施农业土壤肥力管 理现状不容乐观 null李乔 nullnull 通过对设施农业土壤试验 研究发现 nullnullnullnull 的污染浓度对土壤中碳相关酶活性 null 碳素含量以及土壤微生物群落的功能性和多样性负相 关 null宋早芹等 nullnull 通过对设施土壤中残留农膜的检测 分析得出 随着农膜回收处理技术的推广 设施土壤 中农膜含量成降低趋势 并提出进一步减小农膜污染 的方法 null 1 2 设施番茄土壤退化成因机制 综合以上研究发现 土壤退化已成为设施蔬菜生 产可持续发展的主要障碍之一 null设施蔬菜栽培中土壤 退化主要表现在土壤养分大量富集 null养分供应不平 衡 null土壤酸化 null土壤次生盐渍化 null土壤结构破坏 null土 壤生物多样性破坏 null连作障碍 null农膜污染等方面 设 施番茄的主要成因机制见表 nullnull 表 1 设施番茄土壤退化成因机制 因子名称 主要表现 理化性质退化 设施番茄连作导致土壤呈现典型 null双峰型 null盐分分布特征 nullnullnullnullnullnull 土层电导率可达 nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull 显著高于露地栽培系统 土壤酸化现象尤为突出 连续种植 null 年以上的设施土壤 nullnull 值下降幅度达 nullnull nullnull nullnull null 这与番茄根系分泌的有机酸 如苹果酸 null柠檬酸 积累密切相关 生物学特性演变 高通量测序数据显示 连作番茄土壤中放线菌门相对丰度由 nullnullnull nullnull降至 nullnull nullnull 而镰刀菌属 Fusarium 等 致病菌占比增加 nullnullnull 倍 土壤酶活性呈现阶段性变化 脲酶和磷酸酶活性在连作初期提升 nullnullnull nullnullnullnull 但 持续种植 null 年后分别下降至初始值的 nullnullnull和 nullnullnull 污染物累积 设施番茄种植体系年农膜残留量达 nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull null null 其中邻苯二甲酸酯 nullnullnullnull 在根际土壤中的浓度 可达 nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull 重金属累积呈现显著空间异质性 铅 null镉在表层 nullnullnullnullnullnull 土壤中的富集系数分别 为 nullnull null 和 nullnull null 1 3 土壤退化对设施番茄生产的影响 土壤退化对设施番茄生产的影响主要分为生长发 育抑制 null果实品质劣变 null病害发生加剧等 具体表现 如表 null 所示 null 表 2 土壤退化对设施番茄生产的影响 影响因子 具体表现 生长发育抑制 土壤盐渍化导致番茄株高降低 nullnullnullnullnullnullnull 光合速率下降 nullnullnullnullnullnullnull 根系形态发生适应性改变 主根长缩 短 nullnullnull 但侧根数量增加 nullnullnull 倍 形成浅层密集根系结构 果实品质劣变 次生盐渍化土壤中种植的番茄可溶性固形物含量降低 nullnull nullnullnullnullnull nullnull 维生素 null 损失率达到 nullnullnull nullnullnullnull 重金 属污染导致果实镉含量超标率可达 nullnullnull nullnull 显著高于露天大田的栽培模式 病害发生加剧 土壤微生物失衡使青枯病发病率提升 nullnullnull 倍 发病周期提前 nullnullnullnullnullnull 线虫密度与连作年限呈指数关系 null null nullnullnull nullnull 每增加 null 年种植 根结线虫数量增长 nullnullnullnullnullnullnull 2 设施番茄土壤退化对策研究 2 1 国内研究现状 针对以上诸多问题 生产上应采取一定的技术措 施进行防控和修复 以保证设施番茄生产的高产高 效 null优质安全和可持续发展 我国学者针对我国设施 番茄种植区土壤退化问题 做出改良土质的对策研究 null 李本措 nullnull 通过对青海设施番茄区的实地调研 试样采集与进一步测试分析得出 部分设施农业区域 养分比例失衡 氮磷元素盈余 并建立了设施农业区 潜在污染的评价体系 null徐珍玉 nullnull 通过设计一种基于 物联网的设施产业管理系统 以传感器监测各项设施 生产指标 获取土质信息 并提出建立设施农业物联 网技术体系 健全气象数据 null土质数据 null植保数据库 6 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null农业科学 农业与技术 2025 Vol 45 No 14 等展望 null顾京晏等 nullnull 通过总结利用生物改良设施种 植区次生盐渍化土壤的措施研究 得出要因地制宜 探究最佳的蔬果种植模式 综合运用各项防治措施来 进行土壤改良 null 刘文军 nullnull 从设施生产环境 null土壤 null水体 null空气 null 产品中酞酸酯的污染状况入手 通过仪器分析法健全 优化了主要的 nullnullnullnull 残留检测方法 对 nullnullnullnull 风险评 估与安全评价指标提供了理论上的依据 null苗天瑶 nullnull 通过筛选土壤改良菌 进行菌种鉴定处理 并利用菌 肥结合的方式做作物栽培试验 得出菌肥结合施用对 作物生产起到促进作用 秸秆肥施用能够有效降低土 壤盐含量 null余勇 nullnull 以水洗法改良次生盐渍化土壤为 切入点 试验分析得出 水洗法对于降低中层 nullnullnull nullnullnullnull 土壤中水溶性的氮 null磷等含量效果明显 并且 不会对表层土壤产生不利影响 null赵江涛等 nullnull 通过分 析西安市设施种植区域土壤现有问题 总结设施土壤 退化原因 并提出加强田间土质管理等多种对策 null宋 根等 nullnull 以设施农业土壤消毒的必要性为切入点 分 析了常见设施土壤消毒技术以及注意事项 并提出结 合实际选择相应消毒技术 充分发挥设施产业优势 null 耿文丛等 nullnull 通过总结设施农业土质健康本质以及相 关评价指标 进一步论述当前设施农业管理体制以及 土质问题 并提出加强监管 完善土质调控技术等建 议 null王淼等 nullnull 通过总结我国设施土壤质量退化现状 以及修复技术 提出要加强园艺设施土质的研究 系 统的进行土壤改良 建立健全土质预警机制 null 2 2 设施番茄土壤改良技术及作用机制 针对设施番茄种植区土壤退化问题 主要的解决 方法有减少化肥 null农药的施用 采用土壤改良菌 进 行人工水洗以改善土壤盐渍化等 null不同的改良技术可 分为物理改良 null化学改良与生物改良 null 大类 主要改 良技术及其作用机制如表 null 所示 null 表 3 设施番茄土壤改良技术及作用机制 技术名称 作用机制 深翻洗盐 物理改良 深翻 nullnullnullnull 结合滴灌洗盐可使 nullnull 值降低 nullnullnullnullnullnullnull 但耗水量达 nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnull 旋转式深松机作业效 率较传统犁耕提高 null 倍 同时降低土壤容重 nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull null null 基质置换 物理改良 添加 nullnullnull椰糠基质可使土壤孔隙度增加 nullnullnull 番茄单果重提升 nullnullnullnullnullnull 但完全置换成本高达 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 元 nullnullnullnullnull nullnull 这限制了其推广应用 改良剂应用 化学改良 施用生物炭 nullnullnullnullnullnull nullnull 能够使土壤 nullnullnull 提升 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 降解率提高 nullnullnullnullnullnullnull 钙镁磷肥与腐植 酸配施可稳定土壤 nullnull 在 nullnull nullnullnullnull null 范围内 减少石灰用量 nullnullnull 缓释肥料 化学改良 施用树脂包膜肥使氮素利用率从 nullnullnull提升至 nullnullnull 硝酸盐淋失量减少 nullnullnullnullnullnullnull 但初期投资成本增加 nullnullnull nullnullnullnull 需通过增产效益进行平衡 微生物调控 生物改良 枯草芽孢杆菌灌根处理后 能够使土壤硝化强度提高 nullnull null 倍 青枯病防效达 nullnullnull nullnull 丛枝菌根真菌接种提 升磷吸收效率 nullnullnull 果实番茄红素含量增加 nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 间套作体系 生物改良 如番茄 null苜蓿间作使土壤细菌多样性指数 nullnullnullnullnullnullnull 提升 nullnull null null nullnull null 根系分泌物酚酸类物质减少 nullnullnull null nullnullnull 但需优化种植密度 避免光照竞争导致减产 图 1 设施番茄土壤改良技术 3 建立设施番茄土壤环境管理体系 为改善设施番茄土壤环境 根本上就是要建立起 相应的土壤环境管理体系 nullnull 明确体系中各部分环节 的责任 土壤环境管理要素可以分成 null 个主要环节 null 3 1 土壤环境污染治理主体 设施农业土壤环境管理涉及面广 污染防控与管 理需包括政府 null农资生产企业 null农资经营销售商 null蔬 菜生产企业 null合作社 null农户等多方协同参与 要明确 各主体在土壤环境风险防控中的责任和义务 充分发 挥政府的监管和指导作用 从业人员和组织切实履行 职责 null其中 政府部门尤为重要 null由于设施农业生产 环境问题涉及社会 null经济和环境等方面的内容 这就 需相关部门建立起良好协作机制 明确职责划分 减 少管理冲突 提高行政效率 null根据设施农业环境问 题 涉及的核心管理部门应包括生态环境部 null农业农 村部 null国家市场监督管理总局及对应的地方各级部 门 null此外 国家发展和改革委员会 null财政部 null科学技 术部及其下级部门等在该问题的管理中也具有重要作 用 null 3 2 土质污染对象 从设施农业生产过程看 其风险管控对象包括设 施土壤环境的评价 null农产品生产加工 null废弃物处理 7 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 2025 Vol 45 No 14 农业与技术 null农业科学 等 null土壤环境风险主要是在超出土壤环境承载力的前 提下 违规使用非国标化农药化肥或者对包装和农膜 废弃物的不合理处置等 null所以 土壤环境风险管控应 以产地环境评估 null农用物质生产和使用 null废弃物处置 为主要对象 实施重点防控 解决土壤环境质量 null农 产品安全 null设施及周边生态环境保护等问题 null 3 3 土壤质量退化过程 有效的环境风险管理应实施全过程管控 设施农 业环境风险管控同样遵循风险管理的一般步骤 包括 风险识别 null风险评价 null风险监测 null风险控制以及事故 应急 通过系统的风险识别 null科学的风险评价 null实时 的风险监测 null合理的风险控制与应急措施 以最小的 代价获取最大的环境安全效益 null 3 4 设施番茄生产规模 在我国 设施农业得到了迅速的发展 设施农业 的生产表现出了散户 null公司化或集约化 null区域化的特 征 null与此同时 还存在着兼容并蓄的特点 生产 null经 营和管理水平参差不齐的问题 null在经营上 要遵循 null规模分级 null的原则 根据个体经营 null公司化和集约 化的特征 分别采取不同的经营方式的防治和管理措 施 达到分层的最优管理 null 4 结论与展望 本文从设施番茄土壤研究背景入手 分析了我国 对于设施番茄土壤退化原因与相应对策的研究现状 阐述了土壤退化对设施番茄生产的影响因子及其作用 机制 通过物理改良 null化学改良以及生物改良 null 个维 度总结了土壤改良技术对设施番茄的主要影响 null为设 施农业土壤改良 促进设施农业产业的可持续发展提 供理论支撑 null 设施番茄土壤改良已从单一技术向多维度协同调 控发展 未来研究应重点关注碳氮耦合对土壤功能的 调控路径以及智能装备与农艺措施的深度融合 null建立 基于区块链技术的土壤改良效果追溯系统 推动形成 null检测 null诊断 null治理 null认证 null的全产业链服务体系 null 参考文献 null 李祈康 陈桂林 孔乃民 等 null 基于 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 的电动卷帘大 棚设计与模型安装 null null 农业与技术 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnull null 姜天月 马中正 汪晓丽 等 null 我国设施番茄天敌昆虫应用研 究进展 nullnullnullnull null 蔬菜 nullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnull null nullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull null 李广文 鲍锋 胡有宁 等 null 城郊设施农业土壤重金属含量特 征及评价分析 null null 农业与技术 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnull null 周鑫鑫 null 设施农业肥料高投入对土壤环境次生盐渍化的影响研 究 null null 上海 东华大学 nullnullnullnullnull null 卞碧云 null 氮肥用量对设施栽培蔬菜土壤氨氧化微生物及氨氧化 作用的影响 null null 南京 南京师范大学 nullnullnullnullnull null 程彤 null 沈阳城郊设施农业区土壤有机氯农药污染空间分布特性 及风险评价 null null 沈阳 沈阳大学 nullnullnullnullnull null 王鹏杰 null 东北黑土区设施农业土壤中酞酸酯时空分布特征 null null 哈尔滨 东北农业大学 nullnullnullnullnull null 费禹凡 黄顺寅 王佳青 等 null 设施农业土壤微塑料污染及其 对细菌群落多样性的影响 null null 科学通报 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null 周思文 null nullnullnullnull 污染对东北设施黑土土壤氮代谢的影响 null null 哈尔滨 东北农业大学 nullnullnullnullnull nullnull 廖思远 null 邛海流域设施农业氮磷污染特征研究 null null 北京 中国环境科学研究院 nullnullnullnullnull nullnull 方兵 null 设施农业土壤磷素累积 null迁移转化与安全利用 null null 淮南 安徽理工大学 nullnullnullnullnull nullnull 李乔 null nullnullnullnull 污染对黑土区设施农业土壤碳代谢的影响研究 null null 哈尔滨 东北农业大学 nullnullnullnullnull nullnull 宋早芹 殷朝珍 陈凌 等 null 扬州市广陵区设施农业土壤农 膜残留特征 null null 现代农业科技 nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 李本措 null 东部设施农业区氮磷累积特征及潜在污染评价 null null 西宁 青海大学 nullnullnullnullnull nullnull 徐珍玉 null 基于物联网技术的设施农业生产管理系统设计与实 现 null null 成都 电子科技大学 nullnullnullnullnull nullnull 顾京晏 顾卫 张化 等 null 我国设施农业土壤次生盐渍化生 物改良措施研究进展 null null 北京师范大学学报 自然科学 版 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnull 刘文军 null 山东省典型设施栽培土壤中主要酞酸酯的污染特征 分析 null null 泰安 山东农业大学 nullnullnullnullnull nullnull 苗天瑶 null 微生物菌剂与秸秆肥结合改良设施栽培土壤的研究 null null 长春 吉林农业大学 nullnullnullnullnull nullnull 余勇 null 福建省设施农业土壤次生盐渍化及其水洗降盐技术研 究 null null 福州 福建农林大学 nullnullnullnullnull nullnull 赵江涛 崔方 张小平 等 null 设施农业土壤改良浅谈 null 赵江 涛 null null 西北园艺 综合 nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnull 宋根 张小林 黄海玉 等 null 设施农业土壤消毒技术研究 null null 乡村科技 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 耿文丛 马悦 张玉雪 等 null 设施农业的土壤健康调控技术 研究进展 null null 中国生态农业学报 中英文 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 王淼 袁潇 王艳 等 null 我国设施农业土壤质量退化现状及 修复技术研究进展 null null 现代化农业 nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnull 吴亚梅 王育鹏 王康 等 null 北京市设施农业土壤微塑料的 污染特征及潜在来源 null null 生态毒理学报 nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull 责任编辑 钱海林 8 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull