河北省设施蔬菜生产中水肥管理存在的问题与发展策略

刘蕾，王凌，刘晓艳，张国印*，孙世友，茹淑华，郜静，李玭，赵欧亚

（1.河北省农林科学院农业资源环境研究所，河北石家庄050051；2.饶阳县农林局，河北饶阳053900）

河北省设施蔬菜生产中水肥管理存在的问题与发展策略

刘蕾1，王凌1，刘晓艳2，张国印1*，孙世友1，茹淑华1，郜静1，李玭1，赵欧亚1

（1.河北省农林科学院农业资源环境研究所，河北石家庄050051；2.饶阳县农林局，河北饶阳053900）

河北省设施蔬菜产业发展迅速，在带动农村经济发展的同时，也带来了一系列水肥管理及农田生态环境问题。针对河北省设施蔬菜生产中存在的水肥高投入、土壤退化、威胁环境安全等现状，分析讨论了设施蔬菜生产中存在的水肥管理问题，并提出了相应的应对策略，对于设施蔬菜生产、减少资源浪费和降低环境污染风险具有重要的现实指导意义。

设施蔬菜；水肥管理；环境污染；河北省

伴随种植业结构调整和经济利益驱动，经济作物的播种面积逐年增加，其中，蔬菜种植业发展更为迅速，已成为我国第二大类农作物[1]。数据显示，2011年我国蔬菜种植面积达2421.3×104hm2，总产量为5.6×108t，居世界第1位。河北省是我国的农业生产大省，该区光照充足、农田肥沃，环绕京津，交通便利，资源优势和区位优势明显。经过“七五”、“八五”的发展，特别是1993年河北省“白色革命”工程的启动，该省蔬菜生产得到了迅速发展，1995年设施栽培面积突破16.7×104hm2。据调查，2000年河北蔬菜在北京和天津蔬菜批发市场上的占有率分别为45%和33%。2014年河北省蔬菜种植面积更是达到123.8×104hm2，总产量8 126×104t，其中，设施蔬菜播种面积40.0×104hm2，产量2 677×104t[2]。设施蔬菜生产已成为河北省农民增收、农村经济和社会发展的重要推动力。在实际生产过程中，生产者为了获取较高经济效益而增加水肥投入，引起了土壤质量下降、环境质量恶化，蔬菜品质降低以及污染超标等问题，成为制约设施蔬菜产业可持续发展的瓶颈。通过深入研究蔬菜生产过程中水肥管理存在的问题，指导研究开发相应技术与产品，对河北省设施蔬菜的可持续发展具有重要的现实意义。

1 设施蔬菜生产中水肥管理存在的问题

1.1 肥料投入总体过量，养分投入比例失调

1.1.1 过度使用化肥普遍存在在设施蔬菜生产中，盲目施肥的现象仍然普遍存在。张彦才等[3]对河北省藁城、栾城等8县（市）的大棚番茄、黄瓜等生产施肥状况进行了调查，结果显示，大棚黄瓜N、P2O5和K2O的施用量分别为1 269.0、1 609.5和610.5 kg/hm2；大棚番茄N、P2O5和K2O的施用量分别为996.0、687.0和502.5 kg/hm2[3]。与陈清等[4]提出的推荐施肥量相比，大棚黄瓜平均施氮量是推荐量的2.8倍，最高达到7.4倍；施磷量是推荐量的10.7倍，最高达到37倍；施钾量最高达到2.2倍；大棚番茄施氮量是推荐量的3.5倍，最高达到15.2倍；施磷量是推荐量的10.3倍，最高达到39.9倍；施钾量是推荐量的1.2倍，最高达到7.0倍。

1.1.2 有机肥投入过量菜农在实际生产过程中使用大量的有机肥，以培肥土壤、增加养分。在河北省设施蔬菜施肥中，有机肥氮、磷、钾的施用量分别为194～3717kg/hm2、176～4608kg/hm2、154～5242kg/hm2[3，5～8]，有机肥源养分占施肥总量的18.65%～82.14%。有机肥的氮磷投入占总养分投入的1/2以上，而钾的投入全部＞1/2。在此基础上，还投入大量的化学肥料去增加土壤氮磷钾养分，过量的肥料投入不仅造成资源浪费，经济效益下降，也制约作物正常生长，导致产量和品质下降。大量有机肥投入不仅对土壤性状造成了影响，更带来一系列的环境问题。

1.1.3 养分投入比例失调养分失衡会直接影响蔬菜的品质和产量。王敬国[9]提出各地设施蔬菜生产肥料施用量的指南，建议N、P、K施用量比例为1.00∶0.38∶1.81。李红梅[10]和张彦才等[3]研究发现，河北省实际施肥中，氮、磷施用量偏高，钾偏低。而长期大量的氮磷富集，很容易引起次生盐渍化以及土壤酸化，导致蔬菜生理缺钙等营养失调。

1.2 灌溉制度不合理，水资源利用率低

河北省是华北地区水资源缺乏的农业大省[11]。调查显示，河北省露地蔬菜年灌溉用水量一般为7 500～9 000 m3/hm2，且灌溉用水几乎全依靠地下水，使华北地区的地下水漏斗区进一步扩大，水资源环境继续恶化[12]。目前该地区设施蔬菜的灌溉方式大多采用沟灌，水分利用率为50%～60%[13]，造成严重的水资源浪费，且大棚环境湿度过大、温度降低容易引发病虫害。喷灌、滴灌和微喷灌等先进节水灌溉技术尚未成熟，存在输水管道易堵塞[14]、水压不均衡、成本较高、使用寿命短等问题，尚未全面普及与推广。

1.3 土壤退化问题严重

1.3.1 土壤酸化20世纪80年代以来，我国农业土壤的pH值显著降低，平均下降了约0.5个单位[15]，特别在设施蔬菜生产体系中，高度集约化的水肥管理会导致土壤酸化程度加剧。2005年张彦才等[3]对河北省8个县（市）大棚土壤调查后发现，不同区域大棚土壤pH值较露天菜地土壤或农田降低了0.2～0.4个单位，最低值甚至降低了0.4～1.2个单位。李玉涛等[16]对廊坊市永清县27个温室大棚表层土壤pH值进行分析，结果表明，土壤pH值随种植年限的延长呈现明显的下降趋势，当种植年限为7a时pH值达到最低值（7.43），相较于棚外土壤下降了0.36个单位。菜田土壤酸化会对土壤的理化性质产生直接或间接的深远影响，如重金属污染、养分淋溶等，应引起足够的重视。

1.3.2 次生盐渍化土壤次生盐渍化是当前河北省设施蔬菜生产中较为突出的土壤障碍因子[17，18]。数据显示，河北省大棚蔬菜土壤盐渍化现象明显[3]。李美茹等[19]对廊坊市郊13个温室土壤调查结果显示，大棚温室土壤可溶性盐含量为17.33 g/kg，是当地露天菜地的2.1倍、林地的2.4倍，其含量已经达到盐渍化土壤标准[19]；河北省不同区域大棚蔬菜土壤电导率平均值为0.113～0.513 ms/cm，是露天菜地或农田的1.5～2.5倍，其中，廊坊市永清县设施番茄土壤的电导率平均值为0.556 ms/cm[16]，定州市为0.759 ms/cm[3]。刘建霞等[20]研究发现，表层土壤电导率与种植年限呈二次极显著相关，即：随着种植年限的增长，设施土壤次生盐渍化也会加剧。

1.3.3 养分积累和淋失河北省设施蔬菜土壤碱解氮、速效磷和速效钾平均含量分别是相邻露地的1.0～9.4倍、1.4～36.3倍和0.6～4.6倍[3]，衡水市240个村设施蔬菜土壤有效磷含量为45～108.5mg/kg[21]；永年县设施西红柿、黄瓜、菜椒140～160cm土壤硝态氮含量分别为56.9mg/kg、33.6mg/kg和45.4mg/kg。全省约22.3%的地下水硝态氮含量超过WHO饮用水标准（10 mg/L）[22]。参考土壤养分含量分级标准，河北省88.48%的蔬菜大棚土壤氮含量以适中和偏高为主，91.71%的大棚土壤速效磷含量＞105 mg/kg，明显累积过量[3]。

1.3.4 重金属污染河北省设施蔬菜土壤已出现不同程度的重金属污染问题。王丽英等[23]对河北省设施蔬菜土壤金属元素进行了评价，重金属综合污染指数为1.25，属于轻度污染，其中，Cd的超标率为73.7%，污染源主要是进口磷肥；Cr的超标率为68.4%，主要污染源是畜禽粪便和有机肥。孙超等[24]认为，肥料对永清县设施蔬菜土壤重金属输入量的贡献率最大，达到了85%。

2 解决河北省设施蔬菜水肥管理问题的应对策略

2.1 提高水肥资源利用率

2.1.1 有机肥和化肥配合施用目前有机肥除含有大量速效养分外，还含有有害残留物质。在施用过程中，应遵循2个原则：（1）适量施用；（2）有机肥与无机肥配合施用。一般情况下，新棚施用时遵循“以氮定量”的原则，老棚施用时遵循“以磷定量”的原则。陈清等[4]提出了针对不同年限大棚和不同种类蔬菜有机肥施用种类以及推荐施用量，同时提出使用有机肥替代部分化肥，既可以减少化肥用量，又能高产、提高养分利用率。

2.1.2 氮磷钾养分平衡针对河北省设施蔬菜氮磷肥料投入过量、钾肥不足的情况，除控制有机肥、化肥的投入量外，还应该科学调控氮磷钾比例、补充微量元素，确保作物优质高产、环境友好，是集约化设施蔬菜生产的最佳施肥策略。

2.1.3 推广水肥一体化技术近年来兴起的水肥一体化技术不仅提高了水肥利用率，减少对环境的污染，同时实现了水、肥同步管理，节省了大量劳动力。对于控温调湿、减轻病害有明显作用。

2.2 修复退化土壤

（1）从源头控制设施蔬菜生产资料的高投入。在保证蔬菜作物高产的同时，将土壤中的氮、磷、钾等养分控制在环境阈值内，可以减轻或防止设施菜田土壤酸化、次生盐渍化、养分累积和淋失等诸多问题。

（2）合理排盐，减轻土壤盐渍化。在设施中轮作种植一些耐盐蔬菜或者苏丹草、玉米等根系发达、吸肥能力强的作物。生长期间不再施用肥料，以降低盐分。对于盐渍化较强的设施土壤，采用排灌洗盐或者暗管地下排盐法都有较好的效果。高度盐渍化土壤则应考虑更换土壤。

（3）适时使用土壤改良剂、有益微生物和生物制剂。以天然沸石、营养元素和协调物质制作的土壤调理剂不仅可以改善设施土壤的理化性状，还可提高作物抗病能力，增加作物产量[25]。施用生石灰等可以改良土壤酸化，有效抑制病虫繁殖。土壤接种对特定病原菌有拮抗作用的有益微生物或者有效微生物种群制剂，可以减少病害发生，改善土壤理化性状[26~29]。

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Problems and Countermeasures of Water and Fertilizer Management in Protected Vegetables Production in Hebei Province

LIU Lei1，WANG Ling1，LIU Xiao-yan2，ZHANG Guo-yin1*，SUN Shi-you1，RU Shu-Hua1，GAO Jing1，LI Pin1，ZHAO Ou-ya1
（1.Institute of Agricultural Resources and Environment，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China；2.Bureau of Agriculture and Forestry of Raoyang County，Raoyang 053900，China）

The rapid development of protected vegetable industry in Hebei Province has promoted the rural economy，but it has also brought a series of problems such as high input of water and fertilizer，soil degradation，and a threat to agricultural eco-environments.This paper analyzes the existing problems of water and fertilizer management，and puts forward some suggestions for guiding vegetable production and reducing resources waste as well as the risk of environmental pollution.

Protected vegetable；Water and fertilizer management；Environmental contamination；Hebei Province

X508

A

1008-1631（2017）03-0059-04

2017-03-02

国家重点研发计划课题（2016YFD0801005）

刘蕾（1987-），女，河北石家庄人，助理研究员，主要从事农业面源污染防控研究。E-mail：liuleihbnky@163. com。

张国印（1962-），男，山西陵川人，研究员，主要从事农业面源污染防控研究。E-mail：gyzhang1984@126.com。