寿光设施蔬菜施肥及土壤养分现状分析

蔡红明，王仁杰，王俊英，魏家鹏，张爱凤，李金玲，杨朝霞，梁友忠

（1.寿光市文家街道农业农村服务中心，山东寿光 262700；2.全国蔬菜质量标准中心，山东寿光 262700；3.山东永盛农业发展有限公司，山东寿光 262700）

我国是世界上第一大蔬菜生产国和消费国，近年来，我国蔬菜种植面积一直保持在2 000 万hm2以上，产量7 亿t 以上，人均占有量在500 kg 以上[1]，设施蔬菜作为高度集约化种植模式，可以有效提高蔬菜产量和经济效益，保障城乡居民生活所需，然而，在设施蔬菜产业的不断发展和更新的同时，也暴露出了一系列资源和环境问题，如肥料利用率不高、土壤质量下降、蔬菜病虫害增加、地下水体污染、养分资源浪费等，严重制约着我国蔬菜产业的可持续发展。

近年来，国家大力倡导农业提质增效，目前我国蔬菜生产总量完全可以满足全国人民日常所需，但随着生活水平的增加，人们不仅仅追求量的满足，更多地开始追求蔬菜的高品质，这就对蔬菜生产提出了更高的要求。设施栽培需要在半封闭空间通过人为调节水、肥、气、热为蔬菜提供合适的生产环境，因此，生产者对环境的干预、控制和调节能力直接影响了蔬菜的产量和品质。所以，摸清设施蔬菜肥料施用量，发现施肥过程中存在的问题，了解土壤养分含量现状是科学施肥的基础[2]。

山东省是我国蔬菜主要生产基地，寿光市又是冬暖式大棚的发源地，现代农业发达，设施蔬菜产业代表性强，本研究在寿光随机选取25 个日光温室进行施肥状况调查，并测定了土壤养分，以期通过调查分析当地典型设施蔬菜施肥和土壤养分现状，为蔬菜减量增效技术的制定提供理论依据，推动蔬菜产业的优质高效发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料及田间调查

供试土壤于2021 年6 月在设施蔬菜拉秧后、换茬前采集，取样地点为山东省寿光市文家街道，采集数为25个，涉及黄瓜、辣椒、西红柿等9 个主要栽培品种。土壤样品分布力求空间均匀，涉及文家街道25 个村。用“S”形取样，采集深度为0～20 cm 的表层土壤。

在土壤样品采集的基础上，对25 个种植户进行田间调查，主要调查种植面积、蔬菜产量、施肥情况、经济效益等基本情况。

1.2 测定指标与方法

土壤样品主要测定pH、有机质、水溶性盐总量、碱解氮、有效磷、速效钾等土壤基本理化性质和养分指标。其中pH 采用玻璃电极法（水土比2.5∶1），有机质采用重铬酸钾外加热法，碱解氮采用碱解扩散法，水溶性盐总量采用质量法，有效磷采用钼锑抗比色法，速效钾采用火焰光度计法，具体见鲍士丹[3]的测定方法。

1.3 仪器与设备

pH 计，pHS-3S，上海仪电科学仪器股份有限公司；火焰光度计，FP6431，上海精密科学仪器有限公司。

1.4 土壤养分分级标准

在前人研究的基础上[4-8]，使用土壤基础理化性质指标及土壤养分的分级标准对供试土壤性状和肥力进行分析，分级标准如表1（见下页）所示。

表1 设施蔬菜土壤养分含量分级标准Table 1 Classification standard for soil nutrient content of protected vegetable

1.5 测定指标及方法

养分平衡计算公式见式（1）（2）。

式中，ANS 为表观养分盈余量，kg/hm2；NI为养分投入量，kg/hm2，主要计算化肥和有机肥用量的折纯量，有机肥养分含量按照《中国有机肥料养分志》[7]参数进行折纯；NO为养分携出量，kg/hm2，主要指作物收获后所带走的养分含量，用《肥料使用技术手册》[7]中作物经济产量与养分吸收量的参数计算；ANU 为表观养分利用率，%。

1.6 数据处理

数据采用Excel 2003 软件进行表格和图形处理。数值均采用“平均值±标准差”的形式表示。

2 结果与分析

2.1 土壤养分含量现状及评价

2.1.1 土壤理化性质

如表2 所示，寿光供试验的设施蔬菜土壤pH 平均为7.4，整体处于中性水平，变幅为7.1～7.8，其中，黄瓜和苦瓜土壤的pH 最低，但仍处于中性水平，辣椒、番茄、瓠子和韭菜土壤呈弱碱性。土壤水溶性盐总量平均为2.6 g/kg，整体处于轻度盐渍化水平，变幅在0.8～4.1 g/kg之间，其中，仅瓠子和韭菜处于非盐渍化水平，其余蔬菜种类均表现出轻度盐渍化。土壤有机质含量平均为24.6 g/kg，整体处于中等水平，变幅在17.9～32.3 g/kg 之间，其中，苦瓜土壤有机质含量较高，瓠子和韭菜的有机质含量较低。实际施肥过程中农户应该注重有机无机配施，适当增加有机肥的投入比重，不仅可以提高土壤肥力，还可以改善土壤盐渍化，提高土壤质量。

表2 寿光市不同设施蔬菜部分土壤理化指标含量及等级Table 2 Contents and grades of some soil physical and chemical indicators of vegetables in different facilities in Shouguang area

2.1.2 土壤养分

如表3 所示，从整体来看，设施蔬菜土壤碱解氮变幅125.3～274.3 mg/kg，平均含量为217.3 mg/kg，处于1 级水平；土壤有效磷变幅44.5～217.5 mg/kg，平均含量为155.4 mg/kg，处于高水平；土壤速效钾变幅185.0～625.0 mg/kg，平均含量为451.9 mg/kg，整体处于高水平。

表3 寿光市不同设施蔬菜土壤养分含量及等级Table 3 Nutrient contents and grades of vegetable soils in different facilities in Shouguang area

从不同蔬菜种类来看，除韭菜的土壤中有效磷含量处于低水平外，其余蔬菜品种土壤氮磷钾均处于中等及以上水平，尤以土壤速效钾含量较高。

2.2 养分平衡状况分析

为更好地了解农户施肥合理性，根据养分投入和携出情况进行了养分平衡分析，结果如表4 所示。由表知，所有蔬菜品种均存在不同程度的养分盈余，其中苦瓜养分盈余总量（氮磷钾总量）最高，为55 096 kg/hm2，然后依次为圆茄、辣椒、黄瓜、丝瓜、番茄、芸豆、瓠子和韭菜。从过量程度来看，养分盈余总量为携出总量在1.3～3.6 倍，其中氮盈余为氮携出的1.5～4.5 倍，磷盈余为磷携出的2.5～6.4 倍，钾盈余为钾携出的0.4～3.1 倍，通过计算发现氮磷钾的表观养分利用率分别为22.9%、18.2%和39.4%，所以，相比而言磷利用率最低，盈余最大，其次为氮和钾，说明实际种植过程中存在严重的养分资源浪费。

对比养分投入和携出的养分施用比例，由表4 得出，养分投入N∶P2O5∶K 为1∶0.44∶0.75，养分携出N∶P2O5∶K 为1∶0.35∶1.29，根据蔬菜作物的需肥规律可以得出，养分施用过程中磷素施用比例过高，钾素施用比例不足。从不同蔬菜品种来看，丝瓜养分施用比例最合理，氮磷钾投入和携出比例分别为1∶0.63∶1.32 和1∶0.48∶1.27，其次为黄瓜和番茄，芸豆和瓠子养分施用比例最不合理。

2.3 土壤养分与养分平衡状况相关性

为更好地掌握和量化氮磷钾肥料施用与土壤养分之间的关系，进行了相关性分析，结果表明氮盈余量与土壤碱解氮含量的相关关系为y=0.003x＋161.9，R2=0.383；磷盈余量与土壤有效磷含量相关关系为y=0.010x＋74.44，R2=0.372；钾盈余量与土壤速效钾含量相关关系为y=0.015x+309.3，R2=0.421，可见土壤氮磷钾养分累积和养分盈余显著相关，说明在生产中可以根据养分投入情况粗略估算土壤养分水平，进一步指导生产。未来研究中可以通过增加调查样本量，寻找更合适的拟合曲线等方式，增加估算准确率。

3 讨论与结论

3.1 典型设施蔬菜土壤质量现状和养分累积状况

寿光设施蔬菜主要种植区土壤pH 随棚龄的增加有降低趋势，露地土壤pH 为8.0 左右[9]，本研究发现寿光温室土壤平均pH 为7.4，pH 虽然有下降但未达到酸化程度。土壤水溶性盐总量为2.6 g/kg，呈现出了轻度盐渍化，土壤pH 下降和盐渍化均与生产中化肥过量施用有关。研究还发现土壤有机质平均含量为24.6 g/kg，仅处于中等水平，说明生产中优质有机肥施用量不足。有机肥的施用对于培肥地力、改良土壤具有重要作用[9]。生产中适当提高有机肥施用比例，科学合理地进行有机无机配施，可以有效解决一系列土壤障碍问题。

本研究表明设施蔬菜土壤碱解氮、有效磷和速效钾平均含量分别为217.3、155.4、451.9 mg/kg，均处于高水平，与前人研究结果相似，蔡红明等[10]在陕西的研究表明日光温室土壤硝态氮累积明显，有效磷和速效钾多处于高和较高水平；王颖[11]在辽宁省的研究表明设施蔬菜土壤有效磷、速效钾的平均含量分别为194.6 mg/kg 和318.8 mg/kg。这充分说明在全国范围内设施蔬菜种植均存在普遍的过量施肥和资源浪费问题。据调查，7 年以上棚龄的温室普遍存在作物生长不良、病害严重等问题，导致蔬菜减产，这均与土壤养分的积累密切相关[12]，所以，减少土壤养分累积对蔬菜种植增产增效具有重要意义。

3.2 典型设施蔬菜施肥过程中存在的问题及建议

设施蔬菜生长期短、需肥量大，产值和效益高，菜农普遍认为施肥越多，产量越高[13]，由此导致设施蔬菜种植上普遍存在施肥误区。本研究表明设施蔬菜施肥存在问题主要包括两个方面，一是过量施肥，尤其是大量元素肥料。调查显示设施蔬菜氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）养分平均投入量分别为20 623、9 082 kg/hm2和15 437 kg/hm2，表观利用率分别为22.9%、18.2%和39.4%，氮磷钾施用量普遍偏高，尤其磷肥减施潜力最大，这与江丽华等[14]的研究结果类似。二是养分施用比例不合理。根据蔬菜作物的需肥特点，一般认为，N∶P2O5∶K2O 的吸收比例为1∶（0.3～0.5）∶（1.0～1.9）为宜[15]。刘衎等[16]对北京市352 个设施蔬菜地块进行调研发现不同地区设施蔬菜养分配比不同，整体呈现氮磷肥比例偏高，而钾肥比例过低的特点，与本研究结果相同，江丽华等[14]在山东6 个县做的调查结果也印证了这一结论。

未来设施蔬菜养分管理重点应该是在总量上减少、在结构上优化，双管齐下才能推动蔬菜产业可持续发展。一是充分考虑土壤养分累积，推行测土配方施肥，从而实现精准施肥；二是推广有机肥替代化肥模式，培肥地力，减轻环境污染；三是因地制宜，科学规划全生育期施肥量，建议基肥有机肥，前期追施平衡性水溶肥，中后期选择高钾水溶肥。四是应用水肥一体化技术，提高肥料养分利用率。