“多一些像錢教授這樣的‘土壤醫(yī)生’，我們發(fā)展新農(nóng)業(yè)、建設(shè)新農(nóng)村的底氣就會(huì)更足。”日前，蘇北大棚種植大戶老李望著滿車的絲瓜、芹菜等農(nóng)產(chǎn)品，笑得合不攏嘴?？烧l(shuí)曾想到，在揚(yáng)州大學(xué)教授錢曉晴帶領(lǐng)新技術(shù)駐村前，這里的大棚生產(chǎn)差點(diǎn)顆粒無(wú)收。
近年來(lái)，隨著大棚作物種植年限的增加，瓜菜生產(chǎn)普遍會(huì)出現(xiàn)“高產(chǎn)高效”變成“低產(chǎn)低效”的現(xiàn)象。為此，錢曉晴組織土壤改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，通過(guò)團(tuán)隊(duì)多年攻關(guān)，對(duì)癥下藥，從根本上解決了設(shè)施菜地土壤次生鹽漬化問(wèn)題，同時(shí)還全方位地提高了土壤的綜合肥力，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。
瓜棚生產(chǎn)“營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩”
當(dāng)前，大棚瓜菜生產(chǎn)在我國(guó)發(fā)展極為迅速，逐漸成為了農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效的重要渠道。不少瓜農(nóng)為了促進(jìn)生產(chǎn)，加大肥料等農(nóng)資使用，卻進(jìn)入了“越施肥越不長(zhǎng)，越不長(zhǎng)越施肥”的怪圈。
為什么大棚瓜菜連續(xù)種植幾年后，就出現(xiàn)植物不長(zhǎng)的情況？錢曉晴告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者：“大棚土壤缺少雨水淋洗，養(yǎng)分經(jīng)常隨蒸發(fā)水移到表層。施用過(guò)多的肥料，如果不能全部被植物及時(shí)地吸收利用，就會(huì)在土壤中很快積累起來(lái)。”
此外，瓜菜是特別喜肥又耐肥的植物。有些瓜菜在土壤養(yǎng)分大量積累，甚至輕度鹽漬化情況下，生長(zhǎng)更快，長(zhǎng)出的果實(shí)更香、更甜。因此，不少農(nóng)民認(rèn)為肥料越足，產(chǎn)量越高。為獲得高收益，大棚種植中的肥料投入量常是露天栽培的數(shù)倍，導(dǎo)致鹽分在土壤表層積累。
瓜棚生產(chǎn)“營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩” 會(huì)直接引發(fā)土壤次生鹽漬化、酸化、養(yǎng)分供應(yīng)嚴(yán)重失衡、有害生物增加等土壤微生態(tài)環(huán)境的破壞。團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，每畝田殘留的化學(xué)肥料只要達(dá)到200公斤，就可以使表層5厘米土壤中鹽分離子的濃度達(dá)到0.5%，部分植物生長(zhǎng)即受到影響，因?yàn)槎鄶?shù)瓜菜植物適宜的肥料離子總濃度在0.1%到0.3%。
“發(fā)生次生鹽漬化的土壤會(huì)引發(fā)多種問(wèn)題，不僅導(dǎo)致瓜果蔬菜存活率低，還造成作物大面積減產(chǎn)、品質(zhì)惡化，直接影響瓜果市場(chǎng)供求和百姓健康。” 土壤改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)核心成員、高級(jí)農(nóng)藝師盛海君說(shuō)，一般情況下，將土壤中大量存在的硝酸鹽濃度適當(dāng)降下來(lái)，就能為植物生長(zhǎng)提供基本條件。
破解土壤次生鹽漬化
目前，雖然國(guó)內(nèi)外已有水洗除鹽、水旱輪作等多種緩解蔬菜大棚土壤次生鹽漬化危害的方法，但或多或少都存在著浪費(fèi)氮素等養(yǎng)分資源和二次污染環(huán)境的問(wèn)題。
破解土壤次生鹽漬化難在哪？團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，由于過(guò)量施用氮肥造成硝酸根等離子在土壤表層的過(guò)多累積，硝酸鹽積累往往還伴隨著土壤酸化問(wèn)題。對(duì)于這類土壤的修復(fù)應(yīng)對(duì)癥下藥，從養(yǎng)分平衡角度出發(fā)，將多余的硝酸根暫時(shí)轉(zhuǎn)化為有機(jī)物質(zhì)供后期再利用，既適當(dāng)降低土壤中硝酸根離子含量，又明顯改善土壤結(jié)構(gòu)和土壤酸堿性。
團(tuán)隊(duì)根據(jù)微生物的碳氮互作原理發(fā)現(xiàn)，土壤中發(fā)生硝酸根積累與缺乏有效的碳源來(lái)平衡有密切關(guān)系。從理論上講，只要土壤中存在合適的碳源，在微生物的參與下，無(wú)機(jī)氮就會(huì)被同化轉(zhuǎn)變成有機(jī)態(tài)氮，這個(gè)過(guò)程既可降低土壤溶液中的硝酸根含量，同時(shí)也會(huì)通過(guò)增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，減少鹽分進(jìn)入土壤溶液的量，從而降低鹽毒害。
2012年4月，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始對(duì)江蘇省部分地區(qū)大棚土壤“營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩”進(jìn)行調(diào)研，研究了“營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩”引發(fā)的次生鹽漬化程度與作物生長(zhǎng)之間的關(guān)系，并在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下研究了高碳氮比秸稈施用的固氮降鹽效果。
通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)利用接種微生物的秸稈、米糠等含碳有機(jī)物料進(jìn)行生態(tài)控鹽的效果十分顯著，不僅可以有效降低土壤硝酸鹽含量和改良土壤酸性，還能有效利用土壤鹽分，降低肥料使用量，進(jìn)而經(jīng)濟(jì)高效、環(huán)境友好地解決設(shè)施菜地土壤“營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩”問(wèn)題，促進(jìn)對(duì)農(nóng)田富余秸稈的回收與再利用，讓“秸稈回田”變得更有價(jià)值。
推進(jìn)建設(shè)“土壤醫(yī)院”
2016年，土壤改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)先后在蘇南浦口區(qū)與張家港市、蘇北宿城區(qū)與泗洪縣同時(shí)進(jìn)行設(shè)施茄果、小白菜土壤次生鹽漬化消減效果的田間試驗(yàn)和驗(yàn)證。2017年，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始在江蘇省南京、蘇州、無(wú)錫、常州、南通、泰州、宿遷、鹽城等市的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)繼續(xù)驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)，并開(kāi)始規(guī)?；痉稇?yīng)用。
目前，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的技術(shù)已獲得了國(guó)家發(fā)明專利，并作為核心技術(shù)之一被江蘇省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站列入全省“輪控改替”設(shè)施蔬菜綠色高效生產(chǎn)技術(shù)體系。該技術(shù)通過(guò)在十余個(gè)蔬菜示范基地推廣實(shí)施，降鹽增產(chǎn)效果十分明顯，應(yīng)用該技術(shù)能對(duì)土壤中硝酸鹽濃度進(jìn)行定量調(diào)控，使保護(hù)地設(shè)施使用年限普遍增加60%，大幅降低生產(chǎn)成本。
“全國(guó)大部分大棚瓜菜氮素肥料用量偏高，形成‘營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩’和次生鹽漬化，還加劇了土壤結(jié)構(gòu)破壞、多種養(yǎng)分供應(yīng)失衡以及土壤酸化危害，解決設(shè)施土壤‘營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩’問(wèn)題是一項(xiàng)長(zhǎng)期性的艱苦工作。”錢曉晴介紹說(shuō)，揚(yáng)州大學(xué)的“土壤醫(yī)院”也正在推進(jìn)建設(shè)中，“醫(yī)院”主要面向兩類主體：地方農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門(mén)和設(shè)施農(nóng)業(yè)從業(yè)主體。
據(jù)悉，該“醫(yī)院”將積極參與全國(guó)瓜菜綠色防控體系的建設(shè)與技術(shù)推廣，重點(diǎn)承擔(dān)土壤障礙快速診斷與精準(zhǔn)治理方面的工作，為農(nóng)民提供保護(hù)地土壤改良新技術(shù)，延長(zhǎng)保護(hù)地設(shè)施使用年限，減少硝酸鹽對(duì)周邊水體的污染威脅和在農(nóng)產(chǎn)品中的積累數(shù)量，提高食品的安全品質(zhì)。
