设施蔬菜土壤环境特征及调控技术-高丽红 教授中国农业大学.ppt

设施蔬菜土壤环境特征及调控技术 中国农业大学园艺学院高丽红联系方式 010 6273282513601350829E mail gaolh 2017年7月29日 交流提纲 环渤海湾地区不同年限温室土壤环境特点设施蔬菜土壤连作障碍调控 一 环渤海湾地区不同年限温室土壤环境特点 环渤海湾不同年限温室土壤性质 1 环渤海湾及采样地区概况 2 环渤海湾日光温室土壤质量整体概况 2 1土壤pH和EC的空间分布和等级特征 1 土壤pH和EC的空间分布特征 Cv 0 30 59 2 30 60 43 1 Cv 0 30 9 2 30 60 9 7 2 2 环渤海湾日光温室土壤质量整体概况 2 1土壤pH和EC的空间分布和等级特征 2 土壤pH和EC的等级特征 38 5 32 2 2 2 环渤海湾日光温室土壤质量整体概况 2 2土壤养分的空间分布与肥力特征 1 土壤养分的空间分布特征 Cv 0 30 43 5 30 60 59 6 Cv 0 30 52 9 30 60 64 0 2 有机质 全氮 2 环渤海湾日光温室土壤质量整体概况 2 2土壤养分的空间分布与肥力特征 1 土壤养分的空间分布特征 铵态氮 硝态氮 无机氮 Cv 0 30 147 7 30 60 189 6 Cv 0 30 86 5 30 60 72 7 22 2 2 环渤海湾日光温室土壤质量整体概况 2 2土壤养分的空间分布与肥力特征 1 土壤养分的空间分布特征 有效磷 有效钾 Cv 0 30 65 7 30 60 73 8 Cv 0 30 68 4 30 60 75 0 23 2 2 环渤海湾日光温室土壤质量整体概况 2 2土壤养分的空间分布与肥力特征 2 土壤的肥力特征 50 8 27 7 76 9 52 3 32 3 36 9 36 9 6 2 环渤海湾日光温室土壤质量整体概况 2 3土壤重金属的空间分布与污染特征 1 土壤重金属的空间分布特征 砷 镉 铬 铅 CV 245 4 Cv 0 30 22 5 30 60 23 2 Cv 0 30 37 3 30 60 25 0 3 2 环渤海湾日光温室土壤质量整体概况 2 3土壤重金属的空间分布与污染特征 1 土壤重金属的空间分布特征 锰 锌 铜 Cv 0 30 49 6 30 60 29 2 Cv 0 30 72 4 30 60 28 8 26 2 2 环渤海湾日光温室土壤质量整体概况 2 3土壤重金属的空间分布与污染特征 2 土壤重金属的污染特征 9 2 35 4 49 2 23 1 5 64 6 2 环渤海湾日光温室土壤质量整体概况 2 4土壤塑化剂的空间分布与污染特征 对所有采样点土样的塑化剂 邻苯二甲酸酯 进行了检测 仅北京大兴 种植年限3 5年日光温室 采样点 检测出DEP 邻苯二甲酸二乙酯 DiBP 邻苯二甲酸二丁酯 DBP 邻苯二甲酸二丁酯 和DEHP 邻苯二甲酸二乙基己酯 其含量分别为0 001 0 141 0 165和0 046mg kg 因此 塑化剂可能不是影响环渤海湾日光温室土壤质量的重要因素 3 种植年限和采用地点对土壤质量的影响 3 1种植年限和采样地点对土壤pH的影响 pH 2 3 种植年限和采用地点对土壤质量的影响 3 1种植年限和采样地点对土壤EC的影响 EC 1 3 种植年限和采用地点对土壤质量的影响 3 2种植年限和采样地点对土壤养分的影响 有机质 2 3 种植年限和采用地点对土壤质量的影响 3 2种植年限和采样地点对土壤养分的影响 全氮 2 3 种植年限和采用地点对土壤质量的影响 3 2种植年限和采样地点对土壤养分的影响 铵态氮 3 种植年限和采用地点对土壤质量的影响 3 2种植年限和采样地点对土壤养分的影响 硝态氮 2 3 种植年限和采用地点对土壤质量的影响 3 2种植年限和采样地点对土壤养分的影响 有效磷 2 3 种植年限和采用地点对土壤质量的影响 3 2种植年限和采样地点对土壤养分的影响 有效钾 2 3 种植年限和采用地点对土壤质量的影响 3 3种植年限和采样地点对土壤重金属的影响 锰 2 3 种植年限和采用地点对土壤质量的影响 3 3种植年限和采样地点对土壤重金属的影响 锌 2 3 种植年限和采用地点对土壤质量的影响 3 3种植年限和采样地点对土壤重金属的影响 铜 2 3 种植年限和采用地点对土壤质量的影响 3 4种植年限和采样地点对土壤微生物量碳的影响 2 4 结论 环渤海湾地区日光温室表层土壤酸化趋势明显 但大多数采样点的pH仍处于中等及以上水平 表层土壤有盐渍化趋势 但大多数采样点的EC仍处于中等及以下水平 不同地区间的pH和EC差异较大 但pH和EC随种植年限的增加分别显著降低和升高 4 结论 环渤海湾日光温室表层土壤养分累积明显 虽然大多数采样点的土壤有机质处于中等及以下水平 但大多数采样点的有效磷和有效钾处于较高和高水平 存在较大的土壤环境和水体污染风险 各地均需严格控制磷和钾的投入 其中江苏和天津重点控制磷 辽宁和河北重点控制钾 尽管土壤各养分指标的空间异质性较大 但有机质 全氮 无机氮和有效磷均随种植年限的增加呈显著升高趋势 4 结论 锌和铜是环渤海湾日光温室土壤重金属污染的主要来源 各地均需严格控制铜和锌 虽然砷和镉不是土壤重金属污染的主要来源 但二者随种植年限的增加呈显著升高趋势 需引起重视 防止突破阈值 二 土壤连作障碍防控技术 设施蔬菜连作障碍问题突出 设施土壤退化成因 单一种植及水肥高投入导致根际微生态失衡 病原生物 致病菌和寄生线虫 及相关不利因素 酸化和次生盐渍化 以超平衡状态存在于作物根际微生态系统中 阻碍了有益生物及有利因素对作物的正面影响 研究切入点 重建根际微生态系统 解决问题的思路 土壤 作物系统 作物根际调控 土壤质量提升 嫁接 消毒 轮作 填闲 增施优质堆肥 生防菌 秸秆还田 调控措施 单一调控 调控措施 土壤 作物同步调控 现状 我们的目标 目标 重建蔬菜根际微生态平衡 轮作填闲间作套种 栽培制度调控 春黄瓜 番茄 顺义田间试验轮作作物生长情况 菠菜 不结球白菜 葱 填闲作物的小区排列 休闲 菜豆 葱 苋菜 甜玉米 9月2日生长情况 9月2日生长情况 2006年填闲速生叶菜苋菜 茼蒿的生长情况 9月2日生长情况 原因 黄瓜连作体系 连续5年田间定位试验 夏季填闲苋菜 2011年 1 针对土壤非植物寄生线虫 寄生线虫失衡问题 探明了作物稳产下非植物寄生线虫 植物寄生线虫数量比值的阈值 大于7 利用筛选的苋菜和茼蒿等叶菜夏季连续填闲 可使非植物寄生线虫 植物寄生线虫比值连续多年控制在7以上 根结线虫发病率降低58 82 SR 填闲甜玉米 SI 填闲甜玉米 秸秆还田 CR 填闲大豆 CI 填闲大豆 秸秆还田 Control 连作黄瓜 夏季填闲改善根际土壤酶和微生物学环境 2013年 栽培制度对土壤质量的改良 减少土壤中的氮 种植填闲作物 降低致病菌数量 间作或填闲葱蒜类 降低根结线虫数量 速生叶菜 苋菜 增加土壤微生物多样性 抗逆优质砧木品种 果砧1号 北农亮砧系列品种 京新砧系列砧木品种等 抗性砧木及嫁接技术 兼抗南方根结线虫及枯萎病的瓜类蔬菜砧木 Control 土壤管理调控 石灰氮 秸秆消毒 秸秆生物反应堆 高有机碳改良剂 根层每日水肥一体化 石灰氮 秸秆处理 石灰氮 秸秆消毒 2009年 CW 番茄 大葱 番茄 CT 番茄 食用菌 TC 秸秆 石灰氮消毒GT 嫁接番茄 嫁接番茄 Control 连作番茄 秸秆 石灰氮消毒提高了所有类型根际土壤微生物数量 增强了养分转化 增加了番茄植株生物量和果实产量 秸秆生物反应堆 2011年 施用微生物菌剂 内置式秸秆反应堆技术及两者共用后平均分别增加土壤温度0 28 0 85 1 23 内置式秸秆反应堆技术及两者共用能够显著加快越冬番茄植株的生长速率 使番茄前期产量增加10 7 和11 8 常规栽培 CK 施加微生物菌剂 T1 内置式秸秆生物反应堆 T2 内置式秸秆生物反应堆 微生物菌剂 T3 秸秆生物反应堆能够显著降土壤酸性和电导率 EC 缓冲土壤酸化和次生盐渍化 并能够促进土壤微生物对于一部分氨基酸 羧酸类 酚酸类和胺类物质的利用 2014年 高有机碳改良剂 PSNT Pre SidedressNitrateTest 是一种在作物氮素吸收高峰前通过测定土壤氮素的有效性来决定是否追施氮肥的推荐技术 PSNT技术 减少氮肥用量 日光温室蔬菜种植土壤硝态氮测试流程 取土 提取和显色 反射仪测定 日光温室黄瓜农户习惯施肥 推荐与氮素吸收量 农户习惯施肥量 推荐施肥量 黄瓜氮素需求量 公斤 公顷氮 养液土耕技术 完全营养解决方案 套餐肥是重点 以 改土调酸 配方施肥 增产优质 的方案肥时代即将来临 逐步实现地力动态化 施肥精准化 完全作物解决方案能够实现农业高效化与省力化 设备选择 基于土壤与作物需求的套餐肥方案首先明确具体作物 其次是问题调研与对策制定 再次是设立方案对比园 最后进行综合评估 反馈农户使用情况 优化套餐费方案 套餐施肥方案制定原则 土壤肥力水平 有机肥选择与用量 作物发育阶段 水溶肥配方 温室环境条件 设施土壤钾素累积情况 不同种植体系下0 20cm土壤速效钾含量 1996 2002年期间每年我国设施菜田土壤交换性钾的含量平均为215mgKkg 1 2003 2015年期间这个数值上升为345mgKkg 1 钾肥投入过量 阳离子拮抗 目前农民已经注意到蔬菜对钾的需求很大 盲目加大钾肥用量 导致K Mg K Ca比值增大 引起作物缺镁 缺钙 Ca2 参考文献 吴建繁等 1998 苗艳芳等 2000 吴建繁等 2000 徐福利等 2002 田吉林 2003 刘军等 2005 朱静华等 2006 龚玉琴等 2008 全国农业技术推广服务中心 2009 沙海宁 2010 余海英等 2010 焦晓燕等 2010 峻岭 2011 番茄养分吸收比例及水溶肥初始配方 n 17 水溶肥的选择原则 套餐施肥案例河北永清新苑阳光日光温室春茬番茄套餐施肥方案 1检测诊断 套餐施肥案例河北永清新苑阳光日光温室春茬番茄套餐施肥方案 2推荐套餐方案 土壤质量提升 作物根际调控 土壤 作物同步调控 增施优质堆肥 增施生物炭 异效双砧嫁接 育苗基质介导植株抗性 土壤 作物同步调控 增加作物抗逆性 同步改善土壤物理 化学和生物学性状 Z 自主研发S 商业生产 高有机碳堆肥 根际促生菌 微生物丰富多样 促生效果明显 抑制病原菌 柠条堆肥 F O F O F O F O B S 枯草芽孢杆菌LY AF O 黄瓜专化尖孢镰刀菌HK1 B S B S B S 高有机碳堆肥 根际促生菌 枯草芽孢杆菌LY A抑制病原菌效果明显 D 荧光原位杂交 微生物在根系表明富集 蓝色为根系 红色为微生物 高有机碳堆肥 根际促生菌 B A Tianetal 2014 MicrobialEcology 高有机碳堆肥 根际促生菌同步调控后 黄瓜生物量和产量普遍提高 2014年 2014年 RDA冗余分析 用于分析物种分布与环境因子的关系 OM 1 724 有机COM是影响微生物组成的关键因子 SoilOrganicCarbon g kg Tianetal 2016 ScienceoftheTotalEnvironment 高有机碳堆肥 根际促生菌 高有机碳堆肥显著提高土壤有机碳 2016年 有机碳增加微生物量 增强养分固持 降低养分淋洗 黄瓜根际细菌以变形菌门 Proteobacteria 拟杆菌门 Bacteroidetes 和放线菌门 Actinobacteria 为主 变形菌门 固氮 分解有机质 抑制病原菌等拟杆菌门 分解高分子量有机质 植物源 放线菌门 促进作物生长 提高作物逆境适应性 高碳堆肥显著增加了拟杆菌门 Bacteroidetes 相对量 拟杆菌门 分解高分子量有机质 植物源 高碳堆肥显著增加了 和 变形菌纲相对量 变形菌 固氮 变形菌 抑制病原菌 高碳堆肥显著增加了黄杆菌纲相对量 黄杆菌 与根系共生 提供有效养分 Tianetal 2016 ScienceoftheTotalEnvironment 2016年 高有机碳堆肥对过量施肥连作黄瓜土壤改良的综合效果显著 根际抗逆促生菌株筛选 有效的植物促生菌 适应环境 与根系有亲和力 盐碱地野生植物 植物 微生物协同进化的宝贵资源库 根际抗逆促生菌株筛选 柽柳 结缕草 碱蓬 分离纯化 富集培养 筛选鉴定的可有效缓解番茄盐胁迫的菌株 2016年 2016年 从盐碱地野生植物根际筛选的细菌不仅缓解番茄幼苗盐胁迫 150和300mMNaCl 而且在非逆境下 0mMNaCl 促进幼苗生长 2016年 从盐碱地野生植物根际筛选的细菌不仅缓解番茄种子盐胁迫 25和50mMNaCl 而且在非逆境下 0mMNaCl 促进种子萌发生长 高碳堆肥和生物菌肥改良土壤潜力巨大 未处理对照 堆肥处理 优质堆肥 优质堆肥是富含碳源 秸秆 的有机肥 如稻壳粪 蚯蚓肥 牛羊粪 碳基肥等 生物有机肥 富含各种功能微生物的有机肥 增加土壤微生物多样性 土壤消毒技术 棉隆混土 土壤消毒技术 威百亩或1 3 二氯丙烯化学灌溉施药 土壤消毒技术 1 3 二氯丙烯 氯化苦胶囊施药 丰田宝 微生物肥料的特点 提高农作物产品的产量和质量 改良土壤 促进根系生长 施肥简便 在种植或移栽时 将根系或种子直接植入该肥料中即可 肥效持久 一次施肥 满足全生长期肥力 增强作物抗逆能力 减轻病害发生程度 改善土壤生态系统 环境友好 穴施 最佳施用方法 丰田宝微生物菌肥对番茄产量的影响 泰安房村 2012 丰田宝对黄瓜产量的影响 寿光古城 2015 注意事项 丰田宝 微生物肥料的推荐量为经济产量的10 左右 施用 丰田宝 微生物肥料的地块 应经常浇水保持土壤湿润 才有利于发挥微生物肥料的肥效 特殊作物需要控制其生长时 可适当控水 起高垄种植的作物 应在垄间筑小坝挡水 不易浇滑水 适用于功能型液体水溶性肥料的生物活性物质 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 促进根系生长 增加光合速率 提高作物抗逆性和果实产量 改善作物品质 增加微生物 土壤酶活性或土壤动物活性 增加生物多样性 改善孔隙结构 土壤团聚体增加 加速土壤各组分的代谢与分解 加速土壤各组分的代谢与分解 提高耕性和蓄水 促进土壤养分转化与释放 有毒物质解毒 减少病虫害 植物健康 谢谢