赵书军邱正明徐大兵余宗波佀国涵朱凤娟

（1农业农村部废弃物肥料化利用重点实验室，湖北省农业科学院植保土肥研究所，湖北武汉 430064；2湖北省农业科学院经济作物研究所，湖北武汉 430064；3武汉益锦祥生物环保有限公司，湖北武汉 430070）

我国高山蔬菜产区面临连作障碍突出、土壤肥力下降、水土流失严重，连作性病虫害发生日益增多等问题，推广有机肥部分替代化肥、施用土壤调理剂、测土配方施肥、“土坎+生物埂”生物护土、土壤生物修复等土壤障碍因子消减技术，可改善土壤质量、促进增产增收，从而保证高山蔬菜产业的可持续发展。

高山地区利用夏季高温季节山区独特的天然冷凉气候和良好的生态条件生产喜冷凉蔬菜，可在6～9月高温季节缓解平原地区部分蔬菜供应的“伏缺”。我国高山蔬菜生产基地主要分布在秦岭和南岭之间的武陵山区、秦巴山区、大别山区、乌蒙山区的120多个高海拔（海拔800～2 600 m）主产县（市），2014年播种面积已达133.3万hm2（2 000万亩），产值逾500亿元。但迅猛发展的高山蔬菜产业也衍生出一系列生产技术问题，制约着产业的进一步健康可持续发展，主要表现在连作障碍突出、土壤肥力下降、水土流失严重，连作性病虫害发生日益增多，蔬菜生产效率下降、品质降低。因此，土壤保育和修复是高山蔬菜产区面临的重要问题，推广以提高土壤有机质和pH值、平衡土壤养分、减少水土流失、改善土壤生物性状和减少连作病害为主要目标的土壤保育与修复技术对高山蔬菜产业的可持续发展具有重要意义。

1 高山蔬菜产区土壤主要障碍因子分析

1.1 局部盲目过度开垦，水土流失严重 高山蔬菜产区多为典型的山地，部分田块坡度大于25°，不适宜常年翻耕。但由于高山蔬菜经济效益较突出，一些地区盲目发展高山蔬菜产业时不注意地形和地势的选择，随意开垦，过度开发，导致山地的生态环境被破坏，水土流失加剧；另外，大量的蔬菜次品和下脚料被遗留在产地或加工场地任其腐烂，已成为高山蔬菜产区一大污染源。不仅在局部破坏了生态环境，而且影响了高山蔬菜产业自身的可持续健康发展（邱正明 等，2008；陈磊夫 等，2014）。

1.2 土壤酸化加剧 高山蔬菜产区降雨量大，加之长期重施化肥，忽视有机肥的施用而导致土壤酸化，已经成为高山蔬菜产业发展的重要限制因子之一。以湖北省恩施、长阳、房县为代表的高山蔬菜产区在1982～2007年的25 a（年）间，pH＜5.0的强酸性土壤比例上升了0.6～18.1个百分点（表1）。2016年湖北省农业科学院植保土肥研究所在长阳和恩施高山蔬菜产区采集了43份土壤样品，分析结果表明：土壤pH范围处于3.9～7.9，平均值为5.5，其中pH＜5.0的强酸性土壤样品达到了41.9%，与2007年相比明显增加，这表明高山蔬菜产区土壤酸化的趋势十分明显。

表1 1982～2007年湖北省高山蔬菜产区土壤酸化情况

1.3 土壤微量元素缺乏明显 湖北省农业科学院植保土肥研究所2015年在恩施州高山蔬菜产区采集了630份土壤样品，分析结果表明：该区域土壤水溶性硼含量平均值为（0.34±0.20）mg·kg-1，缺乏及潜在缺乏土壤水溶性硼的面积占比达81.1%；土壤有效锌含量平均值为（1.03±0.56）mg·kg-1，土壤有效铜含量平均值为（1.19±1.41）mg·kg-1，土壤锌、铜缺乏面积达60%左右；土壤水溶性氯含量平均值为（3.19±5.82）mg·kg-1，98.6%的土壤水溶性氯含量偏低；土壤交换性镁含量平均值为（62.97±40.97）mg·kg-1。

1.4 长期连作导致病害发生加重 由于长期的不合理耕作而造成的土壤连作障碍问题在高山蔬菜产区非常普遍，危害也越来越严重，并逐渐成为土壤低产的主要限制因子之一（侯慧 等，2016）。2010～2011年，湖北省农业科学院植保土肥研究所的调查结果表明，恩施州恩施市大白菜、辣椒、萝卜、甘蓝的连作年限分别在10、6、10、20 a（年）左右，具有较长的种植历史；4种蔬菜类型轮作或种植时间在2 a（年）以下的田块仅占35.8%，连作时间在5 a（年）以上的田块达45.7%，连作时间在8 a（年）以上的田块达26%，连作土壤的发病率为36.3%，而非连作土壤的发病率为20.0%，蔬菜的种植年限与发病率的相关系数为0.353，达到了极显著相关水平（赵书军 等，2012）。2015年在长阳县高山蔬菜产区的调查结果表明（调查农户71户），该区域部分田块萝卜、大白菜的种植年限在20 a（年）以上，其中种植年限超过10 a（年）的占31.4%，常年连作导致大白菜和萝卜根肿病的大量发生。高山蔬菜产区的主要连作病害包括十字花科根肿病、十字花科软腐病、茄科蔬菜青枯病、大白菜干烧心、结球甘蓝黑根病等。

2 高山蔬菜产区土壤保育及障碍因子消减技术

2.1 有机肥部分替代化肥，改善和提升高山菜地土壤质量 近年来，由于农村劳动力转移、家庭散户养殖逐渐萎缩等原因，农家肥（畜禽粪肥）的资源越来越少，导致有机肥的施用量越来越低。在目前形势下主要是广辟肥源，鼓励菜农施用农家肥，同时加大商品有机肥和生物有机肥的施用，大力推广秸秆还田技术，改善和提升高山蔬菜产区的土壤质量。有机肥替代化肥的比例既要考虑对蔬菜产量、质量以及土壤质量提高的效果，也要考虑对土壤环境的影响以及投入成本的问题。

有机肥施用：① 有机肥与无机肥的比例。有机肥替代化肥的比例一般以氮含量计算，以有机肥中的氮占氮肥施用总量的20%～70%较为适宜，不同蔬菜类型之间差异较大。② 有机肥施用方法。有机肥一般作底肥或基肥施用，农家肥（牛圈肥、鸡鸭粪、猪粪、沼液等）一般作基肥撒施，沼液也可以作追肥施用；商品有机肥、生物有机肥一般与化肥一起作底肥施用。③ 有机肥施用量。一般每667 m2施农家肥（牛圈肥、鸡鸭粪、猪粪等）1 000～2 000 kg，有机肥要充分腐熟，防止未腐熟而引起烧根；沼液用量一般为1 000～1 500 kg；商品有机肥一般为100～200 kg；秸秆还田量一般为200～300 kg。

湖北省农业科学院2016年在宜昌市长阳县火烧坪乡和堡镇高山蔬菜产区开展的示范结果表明（表2），在每667 m2施用商品有机肥100 kg的基础上，减少复合肥（N-P-K为16-8-16）的施用量20 kg，大白菜每667 m2增产8.4%，增收546元；萝卜每667 m2增产8.6%，增收265元。

2.2 施用土壤调理剂调酸补钙，改良土壤 一般土壤pH值低于5.5时可施用石灰物质、碱性肥料、生物炭等土壤调理剂进行酸性改良。石灰物质在传统农业中应用较为广泛，是较经济、便捷的酸性土壤改良剂。石灰物质包括生石灰、熟石灰、碳酸钙、碳酸钙镁等。石灰物质施用：一般在移栽或播种前15～30 d（天）将石灰物质撒施于土壤中，然后翻耕15 cm左右，以防止局部土壤碱性过强。石灰物质结合有机肥一起施用效果更佳，时效更长。生石灰每667 m2用量一般为50～100 kg，熟石灰75～150 kg，碳酸钙和碳酸钙镁100～200 kg，可根据土壤酸度进行适当调节。

施用钙镁磷肥、磷矿粉等碱性肥料替代普通过磷酸钙等酸性肥料，不仅可以中和土壤中的H+、Al3+等酸性离子，而且还可以将难溶性磷转化成有效磷，保证蔬菜对磷的吸收。钙镁磷肥、磷矿粉一般与其他肥料混合施用，每667 m2用量一般为50～60 kg。

生物炭中含有的碱性物质在进入土壤后可以很快释放出来，中和部分土壤酸度，同时可以改良土壤结构，每667 m2用量一般为800～1 000 t。

湖北省农业科学院2015年在恩施州恩施市板桥镇大山顶村开展的示范结果表明（表3），施用生石灰和碳酸钙镁等石灰物质后，土壤的pH值提高了0.6～0.7，萝卜发病率降低了0.4～6.5个百分点，产量增加36.0%～44.1%。

表2 大白菜和萝卜施用商品有机肥的效果

表3 施用石灰物质在萝卜上的应用效果

2.3 推广测土配方施肥技术，消减土壤养分限制因子 测土配方施肥技术的操作步骤：① 土壤取样。一般3.3～6.7 hm2（50～100亩）取1份土壤样品，取样深度为0～15 cm。② 土壤检测。一般由具有资质的专业机构进行。③ 土壤评价。根据检测结果对土壤肥力进行评价，并找出影响蔬菜生长的限制因子。④ 制定施肥方案。根据蔬菜的营养特性，制定出不同种类蔬菜的优化施肥配方，下发施肥通知单。根据不同蔬菜的营养特性和不同区域的土壤肥力特点配制蔬菜专用肥是蔬菜测土配方施肥的方向。一般大白菜、甘蓝的氮、磷、钾吸收比例为1∶（0.4～0.5）∶（0.8～1.1），番茄、辣椒的氮、磷、钾吸收比例为 1∶（0.3～0.4）∶（1.2～1.5），目前在蔬菜生产中使用较多的复合肥氮、磷、钾配比为1∶1∶1，这造成了磷素的较大浪费。2016～2017年湖北省农业科学院植保土肥研究所联合相关企业，根据宜昌市、恩施州高山蔬菜产区的土壤肥力特点和蔬菜的营养特性，研发了氮、磷、钾配比为16∶8∶16和15∶10∶20的蔬菜专用肥。2017年在恩施市白杨乡熊家岩村开展的示范结果表明（表4），应用蔬菜专用肥后，大白菜每667 m2增产18.9%～31.6%，增收872.8～1 458.4元。

推广钙、镁、硼、锌等中微量元素肥料，中微量元素肥料一般作底肥与其他肥料一起施用，硼肥、锌肥也可以作叶面肥施用。每667 m2具体施用量为：钙肥（石灰）50 kg，七水硫酸镁10.0～15.0 kg，硼砂0.5～1.0 kg，七水硫酸锌1.0～2.0 kg。

2.4 推广“土坎+生物埂”生物护土技术，减少水土流失 “土坎+生物埂”生物护土技术（图1）是在我国高山蔬菜生产实践中不断改进摸索出的一套简单而行之有效的高山菜地固土方法，即在坡耕地上修筑土坎并种植根系固土能力强的经济作物，既能有效减缓山地农田水土流失，又能增加一定的经济收入（邱正明 等，2008）。

表4 蔬菜专用肥在大白菜上的应用效果

图1 “土坎+生物埂”横切面示意图

现有高山蔬菜田块一般选择自上而下的垂直方式做畦，在雨季随着畦沟的加长，雨水的冲刷力加大，会加重水土流失。为此，一般在坡面菜地每隔20～50 m（依不同坡度而定，坡度越大，沟坎需越密集）沿水平45°开挖40 cm左右宽的导水沟，同时在沟下方借原土修筑40 cm宽的土坎。综合考虑坡耕地的排水和聚土效果，做畦方向应与水平等高线成一定夹角（一般45°左右），夹角大小与田块坡度成正相关，而导水沟的方向则与畦沟朝向垂直，按一定间距排列，形成直畦斜沟或斜畦直沟。

土坎生物埂是将适宜的乔木、灌木或草本植物配置在菜地土质埂坎上形成的一种农林复合生产方式。不同种类的生物埂植物聚土和增产增收效果不同，原则上应选择遮阴小、固土能力强、林冠一般不高出田面、有经济效益的草本植物或直根系灌木植物。高山蔬菜生物埂植物主要以草本或小灌木蔬菜、饲料和药用果等经济作物为主，如草本的黄花菜、三叶草、大力籽、药用牛蒡、鱼腥草、薄荷、香根草、铁线草、蓑草、黑麦草等，木本的栀子花、金银花、香椿、茶树、箬叶、皱皮木瓜、大黄、黄柏、大叶杨、三七、山茶、胡枝子、大枣、核桃、悬钩子、盐肤木等。

2.5 选择优良品种，合理轮作 合理轮作是克服土壤连作障碍的有效措施，根据不同科别蔬菜的特性进行合理轮作，既能吸收土壤中的不同养分，又可以减轻土传病害发生，提高蔬菜的产量和品质。湖北恩施、宜昌高山蔬菜产区的合理轮作模式包括：甘蓝（或大白菜）—辣椒、萝卜—辣椒、甘蓝（或大白菜）—玉米、大白菜—番茄、萝卜—莴苣等。选择抗逆性、抗病性强的适宜本地种植的优良蔬菜品种，如抗根肿病的吉祥如意大白菜等；也可考虑种植抗病、抗逆性强的嫁接苗。

2.6 推广土壤生物修复技术，抑制连作病害的发生

长期连作会导致连作障碍，重度连作障碍的主要表现是蔬菜病害严重发生。通过施用生物有机肥或功能性微生物菌剂可以改善土壤的微生态环境，抑制病原微生物的生长。例如施用拮抗青枯病的生物有机肥和抑制根肿病的功能性微生物菌剂均有较好的效果。2016～2017年湖北省农业科学院植保土肥研究所在恩施州宣恩县椒园镇的示范结果表明，在番茄根际施用拮抗青枯病的生物有机肥（200 g·株-1），对番茄青枯病的防效达56.9%～82.2%；2015年和2016年在宜昌市长阳县火烧坪乡的示范结果表明，施用复合芽孢杆菌以枯草芽孢杆菌为主防治大白菜根肿病，防效达73%～76%，与化学农药氟啶胺的防效相当。