津冀设施蔬菜施肥调查分析

2018-05-03张怀志唐继伟黄绍文

中国土壤与肥料 2018年2期

张怀志，唐继伟，袁硕，黄绍文

(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081)

截至2016年底，我国设施蔬菜面积约391.5万hm2，其播种面积、产量和总产值分别占蔬菜总播种面积、总产量和总产值的21.5%、30.5%和62.7%[1]，设施栽培改善了蔬菜生长发育环境条件，导致茬口众多，为我国蔬菜周年均衡供应提供了重要保障，成为农业和农村经济的重要支柱。同时，设施蔬菜的施肥问题也受到普遍关注，张彦才等对河北省243个大棚黄瓜、番茄和甜椒施肥情况调查表明，化肥氮、磷养分平均施用量分别超出需要量的0.8～2.5和9.2～19.1倍，氮磷钾比例严重失调[2]；王蓉等调查了江苏连云港市500个温室大棚的施肥情况，认为大多数大棚生产采用高氮、极高磷和高钾施肥模式，养分投入不平衡[3]；高峻岭等对山东省青岛市设施蔬菜施肥情况进行了调查，从养分平衡角度分析了设施黄瓜和番茄N、P2O5、K2O过量施用问题[4]；冯武焕等对西安市设施菜地施肥情况调查表明，N、P2O5、K2O用量平均分别达到868.5～883.5、544.5～684.0、496.5～724.5 kg/hm2，设施蔬菜化肥用量超量[5]。但应该看到，这些调查涉及茬口、作物类型等数量较少，对有机肥N与化肥N投入比例、基肥化肥养分占化肥养分总量比例等涉及养分管理对策方面调查研究鲜见报道。本文立足于设施蔬菜化肥减施对策，开展多茬口多作物施肥现状调查，分析其存在问题，以期为化肥减施，实现到2020年化肥零增长，推动设施蔬菜优质高效生产和保护生态环境提供依据。

1 材料与方法

1.1 调查区域选择

在对历年统计资料进行分析的基础上，根据设施菜地种植面积和种植历史，在天津市和河北省确定对蔬菜种植面积超过6 000 hm2的典型县域进行设施蔬菜施肥调查，共选择了天津市武清区、西青区，河北省定兴县、青县、永清县、藁城区、高邑县7个县区。

1.2 调查方法

调查时间为2016年9月到2017年1月，按照预先制订的调查表到温室或者大棚，通过问答，逐户实地调查农户有机肥及化肥用量及品种、养分含量、施用方法、施用时间；仔细查询农户所用化学肥料包装袋，记录不同肥料养分含量；采集部分有机肥样品带回实验室测定其氮磷钾养分含量。调查同时，在地块内按S形布点或梅花形布点，采取耕层土壤样品。一般一个县区每种栽培方式每种主要茬口蔬菜调查5个以上农户。本次调查的蔬菜有番茄、黄瓜、茄子、菠菜、芹菜5种，栽培方式为日光温室和塑料大棚，设施使用年限4～21年，栽培制度有大棚早春茬黄瓜、大棚秋延茬黄瓜、大棚春茬黄瓜、温室春茬番茄、温室冬春茬番茄、温室秋延茬番茄、温室越冬长茬番茄、温室冬春茬黄瓜、温室秋冬茬黄瓜、温室秋延茬黄瓜、温室越冬长茬黄瓜、温室越冬长茬茄子、温室秋冬茬芹菜、温室秋冬茬菠菜、温室春茬黄瓜15种，共156个农户。

1.3 数据分析

1)调查数据用Excel 2010进行处理和统计分析。

2)养分推荐量估算采用基于土壤养分系统管理理念的设施蔬菜施肥量简便快速推荐方法[6]。

养分推荐量=养分吸收量×校正系数

(1)

养分吸收量=目标产量×单位产量养分吸收量

(2)

中等肥力土壤条件下∶

N推荐量=N吸收量×1.35

(3)

P2O5推荐量=P2O5吸收量×1.0

(4)

K2O推荐量=K2O吸收量×1.0

(5)

蔬菜单位产量(1 t产品)养分吸收量数据为本研究团队2009～2016年多点肥料试验结果及有关文献[7-10]。中等肥力水平标准请参见文献[11]。

3)养分用量超出倍数计算

养分用量超出倍数=农户肥料养分用量/养分推荐量-1

(6)

2 结果与分析

2.1 设施蔬菜N、P2O5和K2O养分投入量

表1～3表明，津冀地区设施蔬菜单茬N、P2O5和K2O施用量大幅高于其推荐量，平均分别超出推荐量的2.2、8.4和2.3倍。河北省N、P2O5和K2O用量超出推荐量倍数平均为2.2、8.4和2.5倍；所有栽培制度中，温室秋延茬黄瓜N、P2O5和K2O用量超出其推荐量的倍数平均分别为4.8、10.5和4.2倍，养分总用量(N+P2O5+K2O)超出总推荐量的5.5倍，在河北省所有栽培制度中最高；温室秋冬茬黄瓜N、P2O5和K2O用量超出其推荐量的倍数平均分别为3.2、12.2和3.9倍，养分总用量超出总推荐量5.0倍，位列河北省所有栽培制度第二；温室春茬番茄的N、P2O5和K2O用量超出其推荐量的倍数平均分别为0.3、2.6和0.4倍，养分总用量超出总推荐量0.6倍，是河北省所有栽培制度中最低的。天津市N、P2O5和K2O用量超出推荐量倍数平均为2.1、8.4和1.7倍；所有栽培制度中，温室春茬黄瓜N、P2O5和K2O用量超出其推荐量的倍数平均分别为2.8、9.4和3.1倍，养分总用量超出总推荐量4.0倍，是天津市所有栽培制度中最高的；温室秋冬茬芹菜N、P2O5和K2O用量超出其推荐量的倍数平均分别为1.1、5.0和0.8倍，养分总用量超出总推荐量1.6倍，在天津市所有栽培制度中最低。

表1 津冀地区设施蔬菜氮养分用量统计及超量情况估算

表2 津冀地区设施蔬菜磷(P2O5)养分用量统计及超量情况估算

表3 津冀地区设施蔬菜钾(K2O)养分用量统计及超量情况估算

不同栽培方式同一作物单茬N、P2O5和K2O施用量超出推荐量的倍数差异较大。从表1～3可以看出，河北省温室栽培单茬黄瓜N、P2O5和K2O施用量超出推荐量的倍数平均分别为3.3、9.5和3.9倍，而大棚栽培单茬黄瓜N、P2O5和K2O施用量超出推荐量的倍数平均分别为1.5、5.8和2.2倍。即使是同一栽培方式同一作物，不同茬口N、P2O5和K2O施用量超出推荐量倍数也存在差异，如温室栽培黄瓜，其秋延茬、秋冬茬、越冬长茬、冬春茬的N施用量平均分别为712.5、948.0、2 457.0和 1 417.5 kg/hm2，超出各自推荐量的4.8、3.2、2.5和2.5倍；P2O5投入量平均依次为547.5、1 155.0、2 227.5和1 408.5 kg/hm2，分别超出推荐量的倍数依次为10.5、12.2、7.3和8.0倍；K2O用量平均分别为607.5、1 050.0、3 118.5和1 803.0 kg/hm2，超出推荐量的倍数依次为4.2、3.9、3.7和3.7倍。同为温室春茬番茄，天津市N、P2O5和K2O用量超出推荐量的倍数分别为2.6、11.9和2.0倍，而河北省N、P2O5和K2O用量超出推荐量的倍数仅为0.3、2.7、0.4倍，这意味着天津市温室番茄N过量应用现象更为严重。

2.2 设施蔬菜养分投入比例

蔬菜要求钾多磷少[11-14]，一般N、P2O5和K2O吸收比例为1∶0.3～0.5∶1.0～1.5[11]。表4显示，津冀两地设施蔬菜施用养分总量N∶P2O5∶K2O=1∶1.05∶1.09，有机肥N∶P2O5∶K2O=1∶1.50∶ 1.10，基肥化肥N∶P2O5∶K2O=1∶1.38∶0.92，P2O5用量占比过高，远超需求，可大幅度降低；追肥化肥N∶P2O5∶K2O=1∶0.47∶1.26，磷用量比例尚可。河北省设施蔬菜投入养分总量N∶P2O5∶K2O=1∶1.07∶1.20，有机肥N∶P2O5∶K2O=1∶1.09∶1.20，基肥化肥N∶P2O5∶K2O=1∶1.39∶0.59，追肥化肥N∶P2O5∶K2O=1∶0.53∶1.50，投入的养分总量、有机肥、基肥化肥P2O5占比超过需求，应该大幅度降低，追肥化肥P2O5还可适当降低。天津市设施蔬菜施用养分总量N∶P2O5∶K2O=1∶1.04∶ 0.94，有机肥N∶P2O5∶K2O=1∶1.45∶1.04，基肥化肥N∶P2O5∶K2O=1∶1.37∶1.13，追肥化肥N∶P2O5∶K2O=1∶0.38∶0.85，投入的养分总量、有机肥、基肥化肥P2O5用量占比超过需求，应该大幅度降低，追肥化肥P2O5用量占比较为适宜。

津冀两地P2O5占比过高的原因与肥料施用品种有关。调查发现复合肥是菜农施用的主要化肥品种，高磷肥料品种三元复合肥或冲施肥(如19-19-19、15-15-15、17-17-17、18-18-18、12-12-17)、磷酸二铵(14-39-0)等占了较大比例。有机肥用量过高也是造成P2O5比例过高的原因之一，统计表明，所有农户施用的有机肥中P2O5含量已普遍超出作物养分推荐量，河北省设施蔬菜单茬有机肥P2O5施用量平均超出推荐量4.7倍，超出倍数最高的是温室秋延茬番茄，其有机肥P2O5施用量平均超出其推荐量的9.3倍；最低的是温室春茬番茄，其有机肥P2O5施用量平均超出其推荐量的0.9倍。天津市设施蔬菜单茬有机肥P2O5投入量平均超出推荐量4.3倍，超出倍数最高的是温室秋冬茬菠菜，其有机肥P2O5施用量平均超出其推荐量的5.4倍；最低的是温室秋冬茬芹菜，其有机肥P2O5施用量平均超出其推荐量的2.8倍。

表4 津冀地区设施蔬菜养分施用量的N∶P2O5∶K2O比例估算

2.3 设施蔬菜养分投入来源

蔬菜生长快，生长所需的养分需要肥料供应，尤其是化肥供应。津冀两地设施蔬菜施肥调查表明，两地施用的有机肥中主要有鸡粪、牛粪、猪粪、商品有机肥(含生物有机肥)，以及菌渣、饼肥、油渣等，两地施用习惯有差异，其中河北省设施蔬菜单茬畜禽粪便用量平均为28.9 t/hm2，商品有机肥平均用量为1.5 t/hm2；天津市设施蔬菜单茬畜禽粪便用量平均为17.5 t/hm2，商品有机肥平均用量为3.2 t/hm2。农户间有机肥用量差异较大，河北省永清县设施蔬菜基地农户畜禽粪便用量最多达到171.6 t/hm2，同时也有20%的农户不施用畜禽粪便。津冀两地设施蔬菜栽培都极少施用秸秆，所有被调查的156个农户中，天津市仅有1户、河北省有2户施用玉米秸秆。但化肥品种繁多，可分为复混肥(含冲施肥)、复合肥、单质肥料、功能性肥料(氨基酸、腐植酸冲施肥)等。

包括设施蔬菜在内的作物投入的有机肥养分占总养分的较适宜比例一般为40%～50%[15-17]。表5显示了津冀两地不同栽培制度下有机肥和化肥中的N、P2O5和K2O用量比例，河北省设施蔬菜N用量中，平均有40%来自有机肥，60%来自化肥，总体上有机肥养分占比较为适宜；各栽培制度中，有机肥N用量占总N用量比例最高的是温室冬春茬番茄(63%)，最低的是大棚秋延茬黄瓜(16%)，差异明显。P2O5用量中，平均55%来自有机肥，45%来自化肥；有机肥P2O5用量占P2O5总用量比例最高的是温室越冬长茬番茄(72%)，最低的是大棚秋延茬黄瓜(23%)。K2O用量中，平均37%来自有机肥，63%来自化肥；有机肥K2O用量占K2O总用量比例最高的是温室秋延茬番茄(59%)，最低的是大棚秋延茬黄瓜(16%)。天津市设施蔬菜N用量中，平均40%来自有机肥，60%来自化肥，总体上有机肥养分占比较为适宜；各栽培制度中，有机肥N用量占N总用量比例最高的是温室春茬番茄(44%)，最低的是温室春茬黄瓜(34%)。P2O5用量中，平均60%来自有机肥，40%来自化肥；有机肥P2O5用量占P2O5总用量比例最高的是温室秋冬茬菠菜(77%)，最低的是温室春茬黄瓜(49%)。K2O用量中，有机肥平均占55%，化肥占45%；有机肥K2O用量占K2O总用量比例最高的是温室秋冬茬菠菜(68%)，最低的是温室春茬黄瓜(34%)。同为温室春茬番茄，天津市有机肥N、P2O5和K2O用量占其相应的养分总量(有机肥+无机肥)的比例依次为44%、59%和40%，河北省有机肥N、P2O5和K2O用量占其相应养分总量(有机肥+无机肥)的比例依次为29%、53%和21%，这意味着天津市和河北省农户施肥习惯存在一定差异。

表5 津冀地区设施蔬菜有机肥与化肥养分用量比例

2.4 设施蔬菜基肥化肥养分用量及其占总养分用量比例

设施蔬菜基肥化肥养分用量占化肥(基肥+追肥)养分总量的适宜比例为15%～20%[6]。从表6中可以看到，津冀地区设施蔬菜各种栽培制度中，基肥化肥养分(N+P2O5+K2O)用量占化肥(基肥+追肥)养分总量比例为36.3%，基肥化肥用量明显偏高。

河北省基肥化肥养分用量占化肥养分总量比例平均为31.4%，比例偏高。12种栽培制度中，温室冬春茬黄瓜基肥化肥养分用量占化肥养分总量比例最小(14.7%)，比例相对合理；基肥化肥养分用量占比最高的为温室秋延茬番茄(52.4%)，比例不合理。

天津市设施蔬菜中，基肥化肥养分(N+P2O5+K2O)用量占化肥(基肥+追肥)养分总量比例为48.2%，4种种植制度中，基肥化肥养分用量占比最低的温室春茬黄瓜为37.8%；总之，基肥化肥用量明显偏高。

表6 津冀地区设施蔬菜基肥化肥养分用量及其占化肥养分总量比例情况

3 结论

津冀两地设施蔬菜N、P2O5和K2O投入严重超量，平均分别超出推荐量的2.5、10.4和2.5倍，应高度重视化肥减施问题。

津冀两地设施蔬菜养分总量、有机肥和基肥化肥的N∶P2O5∶K2O比例均不合理，P2O5占比过高，养分总量N∶P2O5∶K2O=1∶1.05∶1.09，有机肥N∶P2O5∶K2O=1∶1.50∶1.10，基肥化肥N∶P2O5∶K2O=1∶1.38∶0.92；而追肥化肥N∶P2O5∶K2O比例(1∶0.47∶1.26)较为合理。为此，设施蔬菜施肥中，在减少化肥用量的同时，应协调N、P2O5、K2O比例，尽量选用低磷化肥品种。

津冀两地设施蔬菜基肥化肥养分用量占化肥(基肥+追肥)养分总量的比例明显偏高，基肥化肥养分(N+P2O5+K2O)用量占化肥养分总量比例平均达到36.3%，明显高于基肥化肥养分用量占化肥养分总量的适宜比例(15%～20%)，应重视调整化肥基追比例问题。

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