1.设施种植土壤盐分累积的危害

国内学者童有为等较早观察到，在玻璃温室和常年覆盖的大棚内，土壤终年处于积盐过程；在季节性覆盖的大棚内，耕层土壤及其下土体内盐分也可以观察到明显的积累趋势（童有为等，1989）。因此，认为经过多年的设施种植以后，温室土壤容易形成一定的次生盐渍化。

在很多地区都可以观察到设施种植所导致的盐分积累，且一些地区的情况十分严重，这些结果在一些国内外的研究中均有阐述。在山东的3种主要的土壤上开展的研究也表明，采用大棚种植以后，土壤内的可溶性盐分明显增加，存在很大的盐害威胁（李文庆等，1995）；在设施保护地和露地上开展的对比试验则发现，土壤的盐分增长伴随着氮、磷、钾等养分的增长而快速增加。对昆明地区不同年限的大棚土壤管理现状调查分析则表明，大棚耕层的土壤盐分随着年限增长而增加（李刚等，2004）。在江苏省两个市进行的采样调查发现，大棚的有机质、全氮含量分别高出露地42.6%和48.5%，壤耕作表层速效磷含量、速效钾含量及盐分总量比耕作底层分别高出6.6%、28.3%和65.4%（张振华等，2003）；江苏宜兴大棚蔬菜盐分分析表明，10个点土壤盐分已经达到了中等盐渍化土壤的水平，盐分接近3.0g/kg的土壤比例达到40%（陈光亚等，2009）。根据对上海市郊的大棚内土壤的盐渍化调查，超过10%的土壤出现了盐渍化问题，不同种植方式0～20cm耕层土壤中盐分从高到低依次为：大棚菜地、大棚瓜地、大棚瓜-菜轮作地和露天菜地（姚春霞等，2007）。以上调查说明南方地区的大棚盐渍化问题也比较严重。在土耳其安塔利亚（Antalya）地区进行的调查分析也发现，所调查的3种种植作物的温室中，超过66.6%的温室存在盐渍化的问题，而且超过50%的种植青椒的温室内土壤盐分达到了重度盐渍化（Kaplan等，2002）。黎巴嫩北部干旱地区的农业为在露地和小拱棚内的高密度种植，因管理不善的作物轮作、施肥和灌溉措施，已经造成一定的土壤退化。对土壤和地下水中的长期观测发现，大棚内的土壤含盐量相比露地土壤增加了6倍，34%的土壤的盐分上升是由于地下水中的盐分上升造成的（Darwish等，2005）。

设施土壤在次生盐渍化的影响下，土壤养分、微量元素和重金属等物质也表现出不同于露地土壤的特征和变化。石灰性褐土本底的大棚中养分、盐分、微量元素与重金属含量等均显著高于对照区，提高的倍数可以高达20余倍，且有效态的铜、锌、铁含量均高于临界值（杜慧玲等，2005）；沈阳市郊蔬菜土壤总有机碳、非腐殖质碳、腐殖质碳数量的平均值分别是温室外露地的1.76～3.06倍、3.41～5.23倍、1.57～2.99倍（樊德祥等，2008）；上海地区的设施保护地不仅盐分含量高，而且硝态氮、重金属、有机杀虫剂等含量均高于限定值（Shi等，2009）；江苏宜兴的典型大棚内的有机质、全氮、土壤有效硫、有效锌、有效硼等都处于较高水平（陈光亚等，2009）。在一些涉及土壤微生物的化验中，也有同样的发现。在上海南汇区和崇明区的设施栽培大棚内取样发现，大棚土壤的次生盐渍化对土壤脲酶、磷酸酶和呼吸强度的抑制明显，EC值、总盐、硝态氮与放线菌、细菌数量都呈极显著负相关，与真菌数量呈显著负相关，最高相关系数达到-0.957（时唯伟等，2009）。

设施种植的养分、盐分大量积累，可能是潜在的污染源。研究发现，大棚菜田的土壤养分、盐分大量积累且含量超过大田的数倍，由此造成的淋溶现象严重，地下水中硝酸盐含量超标。设施地的高养分含量下土壤具有很高的渗漏量和溶质渗漏浓度，且渗漏物质以氮素为主；降雨期间的氮磷径流流失的浓度也比较高，造成了很大的水环境污染威胁。

设施种植所引起的次生盐渍化问题，已经造成了影响作物生长、减产和土壤环境恶化的诸多现象；与次生盐渍化问题相伴的养分、重金属等积累增加的问题，也威胁到设施温室的可持续发展。因此，了解设施种植下的水土环境变化规律，寻找恰当的调控措施来避免和缓解温室土壤盐分的集聚累积，对改善设施种植区的水土环境可以起到关键作用。

2.设施种植土壤盐分的累积规律

研究设施种植土壤盐分的累积规律，可以帮助了解设施盐渍化的成因和危害。很多研究指出，设施种植的土壤盐分易于在表层积累。如在田间试验中发现，0～10cm位置的土壤盐分与下层盐分区别很大，表层的盐分更加易于积累；也有土壤盐分养分的调查发现，大多数的养分盐分都在表层积累。但有研究在分析中认为多年种植的设施温室中，表层20cm内的土壤盐分含量差异不大，0～20cm的土壤盐分可以代表表层盐分的变化趋势（Kaplan等，2002）；若对大棚内养分、盐分在20cm深度内按照耕作表层（0～5cm）和耕作底层（5～20cm）的比较则发现，有机质和全氮含量的差异不大，但表层速效磷、速效钾及盐分含量则相对于底层分别高出6.6%、28.3%和65.4%（张振华等，2003）。从以上的试验观测中可以发现，设施土壤盐分在土层积累的深度可能受到种植作物、施肥习惯和田间管理等的影响，难以通过试验分析得到盐分富集主要深度的确切值。

设施土壤环境变化的另一个特点就是随着设施种植年限的增长，盐分、养分也具有逐年增加的趋势。对多种不同棚龄的大棚进行的土样调查研究认为，设施种植土壤的盐分在剖面的分布，随着年限的增长而不断地向表层聚集，0～60cm土层的盐分剖面由露地的直筒形向倒锥形发展（李刚等，2004）；土壤的养分状况也在设施种植中有所积累，速效磷含量呈明显的上高下低型垂直分布，速效钾含量垂直分布则比较平稳（胡明芳等，2010）；有效铁、有效锌、有效硼、有效锰等元素含量则随着棚龄增加而增大或保持稳定（刘长庆等，2001）。由此可见，土壤盐分、养分和重金属含量等环境不同指标具有很不一样的逐年增长速率。对1～9年的蔬菜地的调查发现，土壤的养分、盐分的年增长率表现为有机质＜氨态氮＜全盐量＜速效钾＜硝态氮＜速效磷，部分养分聚集的速度要高于盐分积累速度（杜慧玲等，2005）。设施种植土壤环境的改变不仅体现在养分、盐分的变化上，而且不同种植年限的设施土壤pH值随着棚龄而呈现下降趋势，相关系数r达到-0.991，为极显著的负相关关系（吕福堂等，2004），这说明肥料的大量施用和残留，导致了土壤的酸化（Guo等，2010）。寿光地区的研究则表明，随着大棚连作年限增加，土壤酸化主要发生在0～20cm表层，土层在20～40cm和40～60cm的pH值变化不大（曾路生等，2010）。

逐年累积的盐分会在很短的时间内达到并超过土壤的盐分上限，从而造成土壤的次生盐渍化。姚春霞等通过在上海地区开展的调查试验发现，一般持续3年种植的设施栽培，就会发生次生盐渍化的问题（姚春霞等，2007），吕福堂等在山东开展的调查研究也表明，种植2～3年的温室蔬菜地，土壤盐分出现了明显的累积，并且已对作物生长造成明显抑制作用；种植年限较长的温室内，由于所种植作物出现明显的枯萎现象而导致菜农弃棚（吕福堂等，2004）。值得注意的是，上海地区的降雨量比较大，年均超过1000mm，而在山东地区的降雨量约为700mm，但设施栽培发生盐渍化的时间基本相同。

在不同地区观察到的设施盐分变化也出现了周期性的起伏变化规律。薛继澄等发现，设施土壤盐分在春季达到最大值，而经过夏季的淋洗，在秋季达到最小值（薛继澄等，1994）；对不同设施种植类型的土壤盐分进行分析后也发现，在一年中土壤EC变化的幅度介于1.0ms/cm和0.1ms/cm之间，其中在9月份的盐分下降到最低值（Shi等，2009）；有研究认为，由于在施肥和灌溉期间的盐分累积明显，因此盐分变化主要同施肥和灌溉有关（姚春霞等，2007）。

综上所述，设施土壤盐分的变化不仅在长期的种植中有累积的趋势，在一年的不同季节中也存在较大的变化，由此需要对设施种植的作物类型、种植季节和相应的田间管理措施对设施土壤盐分的影响和作用进行分析。

3.设施种植下土壤盐分的离子变化(www.daowen.com)

设施种植土壤盐分离子的变化也一直受到研究者的重视。童有为等发现，上海市郊的温室次生盐渍化所积聚的盐分离子中以NO-3为主（童有为等，1991）；李文庆等发现，虽然盐分含量在不同土壤上都有所增加，但主要离子的增加量存在一定的差异，在棕壤中主要为，在褐土中主要为，而潮土中则主要为、，且潮土中的一价离子的含量较其他两种土壤更高（李文庆等，1995）；吕福堂等通过调查分析发现，日光温室土壤盐分离子含量的阴离子是，其次是，阳离子中以Ca2＋、Mg2＋离子最多，其中NO-3的质量比例占阴离子总量的43.4%～51.5%；各种主要离子中以和K＋离子的增加幅度最大，且分析认为虽然这些离子大部分为化学肥料的副成分，但增加的Mg2＋很可能是从土壤胶体上交换下来的（吕福堂等，2004）。

不同的土壤条件和施肥结构下，这些离子和主要离子组成比例不同，如若重视对钾肥的施用会造成等离子的积累而改变盐分主要离子的组成。在湖北调查的土壤阴离子大多以为主，其次是Cl-，但盐离子以Na＋为主（艾天成等，2006）。姚春霞等的分析认为，市郊设施栽培土壤盐渍化的盐分组成中阴离子以为主，阳离子以Ca2＋、Na＋为主，这些离子除了土壤的原始沉积量不同外，大多为化肥的副成分或转化物，因此设施栽培中存现的土壤次生盐渍化现象与化肥的不当施用有密切关系（姚春霞等，2007）。余海英等对设施温室土壤盐分离子的调查则发现，除外，、Cl-、Ca2＋等主要离子的累积都明显高于对照的露地，盐分的这种大量累积以及这些离子的相对富集，对于土壤-植物的养分供需平衡会造成不利影响（余海英等，2006）。

设施种植的盐分离子变化与肥料施用、作物管理等之间关系密切。研究发现，在鸡粪、猪粪和鸽粪等有机肥的施用下，土壤的Cl-离子和Mg2＋离子增加，而Ca2＋离子减少，由此造成土壤盐分的离子组成发生了很大的变化（Li等，2007）。也有研究认为，设施温室栽培中的蔬菜偏好于硝态氮，若按照平衡施肥的施肥制度，施入氮肥中饱含硝态氮、亚硝态氮和铵态氮，会引起土壤的硝化和反硝化过程受到抑制，造成原土壤溶液内或土壤即时溶解的等离子集聚（宁运旺等，2001）。在土壤内的盐分不同离子影响下，作物的反应存在很大的差异，也影响了作物的养分吸收，如Na＋离子占主导地位的土壤内，Ca2＋离子的可利用性就减少，并会影响作物的Ca2＋、K＋吸收，而Cl-离子偏多，则会导致吸收下降，进一步造成土壤内的硝酸盐集聚；土壤盐分的胁迫更是会影响植物的新陈代谢中的复杂过程（Grattan等，1999）。

4.土壤盐分累积的机理分析

关于设施土壤环境变化和土壤盐分累积的机理，有很多研究者进行了分析和探讨，并有部分学者依据这些原因提出了相应的应对措施。

来自以色列的次生盐渍化防治的经验指出，灌溉地区内次生盐渍化的发生表明了水资源的不足，对长期灌溉过程中的水资源和盐分的平衡进行分析，加强水资源管理，可以改善现状（Banin等，1995）。Darwish等也认为，强化田间水分和养分的管理，提高利用率，是应对土壤次生盐渍化的手段（Darwish等，2005）。

孙松发等通过比较两年的田间资料发现，温室土壤中表层盐分含量与大气积温之间有很好的相关关系，影响盐渍化成因的主要原因应该是作物蒸腾导致地下水中的盐分上升而土壤得不到雨水淋洗（孙松发等，1992）。童有为等则由揭棚的大棚内土壤盐分出现消减和累积的过程认为，隔绝降雨淋洗是大棚盐分上升的主因（童有为等，1989）。Zhou等在陕西地区的研究则发现，在降雨量较为匮乏的2006年，盖棚期始末盐分含量没有很大差别；但在降雨量充沛的2007年，盖棚期始末的盐分有显著差异；由此也说明了棚内土壤盐分与降雨水文气象变化之间有很大关系（Zhou等，2010）。对于灌溉水带入的盐分含量约的分析发现，氯离子含量约占灌溉水中的盐分比重的12%，但发生盐渍化土壤中的氯离子含量却达到了34%，由此说明田间土壤的氯离子不仅来源于灌溉，更可能来自地下水的上升（Darwish等，2005）。

肥料一直是保护地土壤问题的主要成因之一。薛继澄等发现，土壤硝酸盐积累是保护地次生盐渍化的主导因子，因此提出要根据硝态氮数量来控制氮肥的施用，以控制土壤的次生盐渍化和硝酸盐对环境的污染（薛继澄等，1994）。在陕西杨凌地区的设施蔬菜土壤调查发现，土壤硝态氮、有效磷和速效钾与土壤盐分之间有密切关系，由此说明过量施用肥料可能是引起土壤盐分累积的主要原因（周建斌等，2004）。

有研究则认为，增加有机肥在植物根部的施用能够减少由于次生盐渍化带来的植物生理障碍的发生。增加有机肥的施用量的作用机理可以参考一些田间试验中的发现。在南通市开展的稻草、豆秸等的田间增施试验发现，增施秸秆增进了土壤中各类生物活性，从而有效减弱了土壤次生盐渍化作用（殷永娴等，1996）。对有机肥施用后的土壤环境调查发现，由于有机肥中含有的过多的离子，即使在降雨后对土壤的淋洗量比较大的情况下，土壤次生盐渍化发生的威胁依然非常大（Li等，2007）；对不同尿素、羊厮肥配比下的大棚栽培试验中发现，羊厮肥的施用会提高土壤水溶性盐分含量（夏立忠等，2003），同时有研究发现，田间有机氮残留过多，会造成氮的矿化作用比较大，由此引起田间硝酸盐集聚现象比较严重（Shi等，2009）；刘建玲等也发现，相比于已腐熟有机肥而言，化肥和不腐熟的有机肥配施能显著降低土壤的盐分和硝酸盐含量（刘建玲等，2005）。在不同的有机肥施用下作物的产量有所增加，但土壤的盐分也伴随着增加，因此在土壤中施入有机肥需要根据土壤的盐渍化程度来确定施用量。

目前，研究者不仅尝试了改善肥料投入的方法来治理设施土壤问题，而且灌水洗盐、客土修复和其他技术也经常被用来减轻大棚土壤的盐渍化情况。试验结果表明，灌水洗盐能够降低表层土壤盐分53%～64%（沈根祥等，2005）。对于次生盐渍化土壤的治理中，还有一种客土修复的方法，也受到研究者的关注。对温室盐渍化控制的治理中，还有一些尝试将电分离技术应用到盐渍化土壤中的实验，并且发现，硝酸盐的离子移动性最强，且这种技术非常有效。

总结设施土壤次生盐渍化的发生机理，可以发现，环境气象因素、地下水位及地下水质、作物植被和作物类型等都会造成土壤的次生盐渍化；一些具体防治土壤盐渍化的措施则包括减少肥料投入、避免地下水位过高、强调雨季淋洗、土壤置换、改变种植作物种类等。