大棚设施葡萄土壤退化的生物修复技术试验

王金良，黄文峰，温世君，陈 哲，吕芬华，董元华，王小琴

（1.海盐县农业技术推广中心，浙江 海盐 314300；2.海盐县友邦生物有机肥厂，浙江 海盐 314300；3.中科院南京土壤所，江苏 南京 210000）

海盐县地处长三角中心地区，葡萄产业异军突起，全县葡萄面积发展到1733.3hm2，居全省第四位，嘉兴市第一位；大棚设施葡萄比例95%以上，居全省首位。海盐葡萄连年丰产丰收，加上市场价格高，农民种植葡萄积极性高涨，去年又新增了333.3hm2。但农民为了偏面追求高产，葡萄栽培中高强度超量使用化肥，引起土壤生物功能严重退化，以及土壤严重酸化、富营养化、次生盐渍化[1]，已威胁到葡萄产业的健康发展。为了解决葡萄生产上面临的土壤严重退化问题，我们立项研究，实施“集约化农业退化土壤快速修复技术研究”省级科技项目。将土壤—葡萄—施肥方式作为一个有机整体，研发功能性酵素有机肥、葡萄配方专用肥以及配套绿色施肥技术，以恢复并保障土壤生态系统的健康与可持续利用。

1 海盐地区葡萄主产区土壤理化性质状况调查

1.1 海盐葡萄生产普遍高强度使用化肥

葡萄是喜肥水果，需肥量大，葡萄中等地力一般每公顷施肥量（折纯）：氮450kg左右、磷375～450kg、钾450～600kg，三要素肥料1275～1500kg[2]。据全县20户抽样户调查，每公顷葡萄平均施氮 1102.5kg、磷 1174.5kg、钾 727.5kg、三要素3004.5kg，分别超过了葡萄一般正常需肥的145%、184.73%、38.57%、116.54%（见表 1）。以于城三联王少林为例，每公顷葡萄施氮1295.25kg、磷 937.5kg、钾 876.75kg、三要素 3109.5kg，超过了正常需肥187.83%、127.27%、67%、124.1%。调查表明，葡萄超量施肥情况严重。

表1 海盐县每公顷葡萄施肥情况调查统计 单位：kg/hm2

1.2 海盐葡萄土样调查分析

2010年10月，海盐县土肥站在葡萄面积最大的武原街道、于城镇随机抽取23户大棚葡萄，按标准取土，采集了第一批23个土样。2011年9～11月，海盐农科所又在武原街道、于城镇、通元镇、西塘桥街道随机抽取14户大棚葡萄，采集了第二批15个土样。据海盐县土肥站检测，这38个土样（见表 2），pH平均值 5.59、有机质平均34.15g/kg、全氮 2.25g/kg、有效磷 144.25mg/kg、速效钾471.6mg/kg。对照优质葡萄地力指标要求[1]，土样pH平均值5.59比要求指标值6.5～7.5明显偏低，最低只有4.02，严重酸化；有机质和全氮指标与要求指标值基本一致；但有效磷超过了优质葡萄地力指标值6.21倍，速效钾超过了要求指标值1.69倍。对照全县农田平均值，有效磷超过了5.27倍，速效钾超过了3.03倍，磷钾养分严重超标，富营养化。第二批土样水溶性盐总量平均值0.83g/kg，是全县农田平均值0.1g/kg的8.3倍，盐渍化趋势非常明显。轻度盐渍化（小于1.0g/kg）10个，占 66.7%；中度盐渍化（1.0～2.0g/kg）4个，占26.7%；重度盐渍化（大于2.0%）1个，占6.7%。葡萄属对盐敏感的非盐生植物，水溶性盐总量1.8g/kg生长不良，2.3g/kg植株死亡[1]。武原红益中5组金志荣葡萄园pH值4.02，水溶性盐总量2.28g/kg，出现严重死株。

表2 海盐大棚葡萄土壤养分综合指标检测结果

1.3 海盐葡萄土壤退化功能性障碍严重

葡萄是多年生作物，常年连作，长期高强度超量使用化肥，作物来不及吸收而累积，影响土壤理化性状；推广设施栽培后，盖膜时间从1月到10月长达10个月，减少了雨水沖淋对土壤自然修复作用；土壤因此出现板结，生物功能退化，葡萄根系主动性吸收养分出现障碍，大量养分没有吸收，而富集出现富营养化[3]。土壤中虽然磷钾养分超过了正常数倍，但植物根系难于吸收利用，出现越“肥”越要施肥的怪现象[4]。推广单膜覆盖、双膜覆盖，引起棚内温度升高，蒸发量大，土壤盐分随毛细管向表层土集聚，出现次生盐渍化。使用氮肥和过磷酸钙等酸性肥料，加剧了土壤酸化，大多数养分pH6.5～7.5时有效性最高，土壤酸化影响了葡萄对土壤中有机氮、磷素、微量元素等吸收，生产上出现缺硼、缺镁等缺素症，葡萄也容易出现发病、裂果等情况。土壤养分常被铁、铝和钙等固定，成无效态或迟效态。调查中发现，葡萄大棚栽培时间越长，土壤酸化、富营养化、以及各种功能性障碍等越严重。

2 高活性酵素生物有机肥研制开发

2.1 筛选复壮优质酵素菌种

在中国科学院南京土壤研究所专家指导下，海盐友邦生物有机肥厂，以原来企业堆肥发酵使用的商品菌种和市售商业菌种为初发菌剂，进行了优质酵素菌种的筛选、复壮。共筛选和复壮耐高温分解菌7株，耐高温蛋白酶高产菌2株（>10000U/mL），乳酸菌3株，光合细菌2株，放线菌2株。对菌株在以畜禽粪便为主要原料，堆肥发酵进行比较和生产性验证，获得了适合企业发酵工艺的优化菌群组合HY-1，其发酵效果与企业原来生产使用的进口EM菌效果相当。相关菌株符合《微生物肥料生物安全通用技术准则》（NY 1109-2006）中第一级菌株的要求。

2.2 优化发酵工艺参数

利用企业研制的简便实用的自走式条垛翻抛机，进行了翻抛间隔、次数及堆肥物料配比（C/N、调理剂、水分）的参数优化，获得了堆温提速快、发酵时间短的优化工艺参数。处理后成品有机肥中的有益微生物数量高，产品外观颜色好，无臭，速效和全量养分高。经中科院南京土壤所分析检测，有效活菌数（cfu）2.33亿/g（其中枯草芽孢杆菌1.45、戊糖片球菌0.30、米根霉0.32、粉状毕赤酵母0.26），超过标准0.2亿/g10倍；蛔虫卵死亡率99%，粪大肠杆菌群数20个/g，达到NY 884-2012生物有机肥行业标准。又经农业部肥料质量监督检验测试中心（杭州）检测，2011～2012年连续2a，成品都达到NY525-2012有机肥料行业标准，其中总养分指标，2a平均10.4%，远远超标准要求的5%。

2.3 酵素肥具有生物修复功能

该酵素肥含有大量高活性菌、原生赤霉素、生长激素、抗生素和其他活性有机可溶物，pH 7.5～8.5，呈碱性。具有培肥改良土壤，促进植物生长，增强作物抗性，增加农作物产量，提高农产品品质，还能恢复土壤生物功能，修复酸化土壤的功能。酵素菌肥料施入土壤后，能快速分解有机物，降解有害物质，并在发酵过程中产生大量葡萄糖、氨基酸、酶类、维生素等活性物质。利用酵素菌技术可以修复长期使用农药化肥造成的土壤板结、地力下降、土壤缓冲能力减弱、返盐返碱等诸多问题，并能改善土壤的理化性状，分解残留的农药，防止土壤盐渍化，调节pH值和地温，促进土壤有益微生物的增殖，从根本上改善土壤的生态环境[5]。

3 葡萄配方专用肥和叶面肥研制开发

根据浙江海盐地区气候条件，葡萄园土壤肥力状况，葡萄各生育期对养分需求规律，以及土壤施肥与叶面施肥相互关系，设计了葡萄酵素专用肥配方组合和大量、中微量元素叶面肥配方组合。通过田间对比试验，筛选出葡萄酵素配方专用肥1个，微量元素、中量元素氨基酸水溶性叶面肥2个，大量元素氨基酸水溶性肥1个。

3.1 葡萄酵素配方专用肥

该配方肥是一种无氯专用活性有机无机肥产品，其中含氮、磷、钾总有效成分≥20%（8-4-8），微量元素含量≥0.3%，活性有机质20%，腐殖酸10%，其中有机-无机，大、中、微量元素养分之间配比合理，配伍科学。葡萄施用后，供肥稳而长、利用率高，保肥、保墒性能强。可以促进葡萄根系生长，提高根系活力，充分吸收养分，增强植株抗病、抗逆能力。尤其提高葡萄果实色香味较佳，提高品质。该配方肥具有土壤改良修复作用，增强土壤微生物活性，活化土壤养分，减轻土壤富营养化、次生盐渍化。内含中科生物活性增效剂和调理剂，激活释放退化土壤固定的养分，对土壤重金属有钝化作用。

3.2 葡萄氨基酸水溶性叶面肥

3.2.1 微量元素锌硼型复合氨基酸水溶性叶面肥

按照中华人民共和国农业行业标准NY1429-2010-含氨基酸水溶肥料技术标准要求，该氨基酸微量元素液态肥含有17种氨基酸，总含量≥100g/L（即含量≥10%），铜、铁、锰、锌、硼、钼等微量元素总含量20g/L（即总含量2%），N-K2O≥15%，可促进作物叶绿素的生成，增强同化产物的蓄积效率，提高作物的品质（促进着色、提高糖度）。用清水稀释250倍，叶片正反面均匀喷施。

3.2.2 中量元素钙镁型复合氨基酸水溶性叶面肥

该氨基酸中量元素液态肥含有17种氨基酸，总含量≥100g/L（即含量≥10%），钙镁总含量30g/L（即总含量3%），N-K2O≥15%，可促进作物叶绿素的生成、细胞分裂和花粉受精、蛋白质和淀粉合成及植物的光合作用（促进果皮着色、提高糖度），增强同化产物的蓄积效率，提高作物的品质，强化植物对各种外力的抵抗能力，提高作物对病虫害的免疫力，该产品尤其适用于钙镁营养元素短缺的果园、蔬菜土壤种植的作物。用清水稀释250倍，叶片正反面均匀喷施。

3.2.3 氮钾大量元素氨基酸水溶肥

该产品氨基酸总含量≥200g/L（即含量≥20%），氮钾总含量 300g/L，N-K2O≥30%，产品配伍合理，该产品使用方便，节省劳力，作物吸收快，利用率高，有利于提高农作物产量、改善品质，同时可减少肥料用量，防止土壤盐渍化程度的加深，故建议在该地区（有冲施条件）开展推广应用。前期每次每公顷150kg，中后期每次每公顷225～300kg，一般按 1∶250～300倍兑水，可采用沟灌、滴灌或冲施的方法进行。

4 健植型酵素有机肥葡萄退化土壤修复试验

4.1 不同处理因子葡萄退化土壤修复试验

试验设在于城镇吕冢7组沈中华葡萄园，品种红地球，树龄10a，长期高强度施肥，土壤已严重退化。设置生石灰、钙镁磷肥、健植型酵素肥3个处理因子以及不同用量试验，结合葡萄基肥施用。2012年10月18日葡萄园采集土样，经海盐县友邦生物有机肥厂实验室检测（见表3），处理前pH 值 5.22、有机质 31.36g/kg、全氮 2.48g/kg、有效磷206.57mg/kg、速效钾436mg/kg。2013年11月25日处理后采集土样分析酸碱度pH值，生石灰、钙镁磷肥、健植型酵素肥3个用量平均pH值分别是6.43、6.02、5.62，生石灰最好、钙镁磷肥次之，健植型酵素肥也有效。有效磷3个处理分别是161.12、186.46、190.58mg/kg，分别下降了22%、9.74%、7.75%，生石灰最好、钙镁磷肥次之，健植型酵素肥也有效。速效钾分别是 361.22、398.48、416.73mg/kg，分别下降了17.15%、8.61%、4.42%，也是生石灰最好、钙镁磷肥次之，健植型酵素肥也有效。有机质、全氮各处理间没有显著差异。进一步分析，有效磷、速效钾的下降与pH值下降相关联。

4.2 葡萄果品外观性状及品质检测分析

我们采集葡萄各处理样本，对葡萄果粒外观指标（单重、纵径、横径、可溶性固形物）和果穗外观指标（单重、纵径、横径）进行检测和测定，并取其平均值。果粒外观指标对比结果（见表4）综合分析。健植型酵素肥明显优于钙镁磷肥和生石灰；酵素肥中，15000kg/hm2最好，单重、纵径、横径、可溶性固形物分别达到 11.75g、29.9mm、25.15mm、16.2%；单果重、糖度最高。施用生石灰和钙镁磷肥果粒相对较小，可溶性固形物含量也较低。这说明施用健植型酵素肥对改善葡萄外观性状与糖度指标有较大提高。葡萄果穗外观指标（表5）也以酵素肥最好，单重、纵径、横径分别达到 1399g、259.6mm、191.8mm；生石灰和钙镁磷肥数据变化大。但实际葡萄产量，与海盐县葡萄数字化管理、控产、定穗有关。

表3 生石灰、钙镁磷肥、健植型酵素肥退化土壤修复效果分析

表4 不同处理间葡萄果粒外观及糖度指标对比测定

表5 不同处理间葡萄果穗外观指标对比测定

4.3 试验结果分析

施用生石灰对提高土壤pH值、逆转土壤酸化、修复大棚葡萄退化土壤的直接效果最好；但是，施用健植型酵素肥和钙镁磷肥对调节土壤pH值和酸化土壤改良也有作用，更重要的是健植型酵素肥可以明显改善土壤结构，修复土壤生物功能，提高葡萄外观性状和内在品质，果粒饱满，果穗美观，糖度增加，提高经济效益。生产上二者可以结合起来，对大棚葡萄退化土壤，每公顷施用生石灰750kg，并结合酵素生物有机肥11250～15000kg，在每年秋冬季作为基肥一起施用，施用方法为地面上撒施，然后全园翻耕覆盖。钙镁磷肥代替过磷酸钙对缓解土壤酸化有作用，但目前土壤普遍富营养化磷过剩，老葡萄园基本上不需要使用。

5 绿色生态施肥技术研究与方案制定

将土壤—葡萄作为一个有机整体，研究葡萄绿色施肥技术，制定科学施肥方案[6]。根据葡萄品种特性和目标产量确定全生育期总用肥量，再根据葡萄各个生育时期需肥规律、农民的操作习惯确定施肥时间、施肥品种、肥料用量和施肥方法，结合施肥关键环节定向开发和使用有机无机配方肥。推广健植型酵素肥和葡萄配方专用肥，调节土壤养分平衡。尽量利用好每年的11～12月大棚揭膜，利用自然降雨土壤修复。用地与养地结合，在生产高品质葡萄的同时，加快恢复和长期保障土壤生态系统的健康。根据项目研究技术成果，并在海盐纯元葡萄合作社、丰香葡萄合作社及金斗笠农场等葡萄基地，试验应用完善，制定了《海盐红地球葡萄绿色生态施肥技术方案》、《海盐醉金香葡萄绿色生态施肥技术方案》、《海盐藤稔葡萄绿色生态施肥技术方案》。

6 葡萄绿色生态施肥技术示范与推广

6.1 建立示范基地

项目组在海盐纯元葡萄合作社、丰香葡萄合作社、九斤现代农业示范园及金斗笠农场，建立葡萄绿色生态施肥示范基地78.67hm2，按照绿色生态施肥技术方案要求，规范技术，做出样板。在西塘桥丰香葡萄合作社社长沈卫忠葡萄园示范基地，由于以前超量用化肥，土壤退化严重，据测土检验pH值5.6、有机质38.1g/kg、全氮2.5g/kg、有效磷289.5mg/kg、速效钾843mg/kg、全盐量0.95mg/kg，生产上出现裂果、缺素症等症状。2011年开始，在进行退化土壤修复试验的同时，采取了土壤修复技术措施，每公顷使用酵素肥7500kg作基肥，生石灰750kg土壤处理；以及使用葡萄配方专用肥，中微量元素氨基酸叶面肥，复合肥、尿素大幅度减量，化肥用量减少了45%；由于土壤严重磷过剩，停止使用过磷酸钙。结合10～12月大棚揭膜，利用雨水冲淋等有效措施，葡萄退化土壤得到有效修复，pH值回升到6.8、有效磷下降了35%、速效钾下降了38%、全盐量下降到0.25mg/kg。土壤修复后，去年每公顷红地球葡萄产量2.7万kg，效益15万元，醉金香2.1万kg，效益13.05万元，投产6hm2葡萄，经济效益80万元。其他武原纯元葡萄合作社周陶军葡萄园、于城八字葡萄合作社沈中华葡萄园等示范基地，采取相同修复措施，取得相同效果。

6.2 大面积推广应用

我们结合“海盐葡萄万亩亿元工程”和“万亩红地球优质高效提升工程”，大力推广葡萄绿色生态施肥技术，并将操作技术编入《大棚红地球葡萄标准化栽培模式图》。我们利用海盐县农业科学研究所每年举办的7次大型葡萄培训班，大力推广葡萄绿色生态施肥与退化土壤修复技术培训，并通过重点示范户带动，加快技术推广。2a来已推广应用575hm2，生产上大面积推广健植型酵素肥作基肥，每公顷葡萄产量11250～15000kg，并使用生石灰土壤处理；结合测土配方施肥，重点推广葡萄酵素配方专用肥，有机无机结合，化肥减量而增效；激活释放土壤固定积累的养分，调节养分平衡，修复了退化土壤。pH值平均回升了1个点以上，每公顷葡萄全生育期化肥从原来4785kg，下降到2835kg，平均下降40.75%；其中复合肥减少46.67%、尿素减少25%，土壤磷过剩严重停止用磷化肥，氮磷钾三要素减少了27.4%；施肥成本节省了25.76%。实施区葡萄控产稳产，每公顷葡萄平均产量2620kg左右。实施区葡萄品质显著提高，果穗美观，果粒饱满，糖度增加，风味很好，精品果比例从40%提高到55%。每公顷葡萄平均增收节本42175.65元，全县果农共增收节本36355.5万元，海盐友邦生物肥料厂转化鲜粪1.15×104万kg，生产酵素有机肥2570万kg，效益226.3万元。项目总经济效益2650万元，而且减少了畜粪引起的环境污染。

［1］张乃明.我国设施农业土壤质量退化特征与调控［R］.苏州：江苏省土壤学会，2011.

［2］杨治元.葡萄营养与科学施肥［M］.北京：中国农业出版社，2009：36-37，38，144-145.

［3］贺普超.葡萄学［M］.北京：中国农业出版社，1999：87.

［4］严大义.红地球葡萄［M］.北京：中国农业出版社，2011：81.

［5］胡锋.高强度利用下的土壤生态问题及生物调控［R］.苏州：江苏省土壤学会，2011.

［6］董元华.我国的土壤健康问题与农业技术革命［R］.苏州：江苏省土壤学会，2011.