湖北省设施蔬菜种植现状及建议

王宇航，李 迪，谭启玲，胡承孝，孙学成，王小平，别之龙

（华中农业大学，a.资源与环境学院/新型肥料湖北省工程实验室；b.植物科学技术学院；c.园艺林学学院，武汉 430070）

设施栽培指具有一定的设施，能在局部范围内改善或创造出适宜的气象环境因素，为作物生长发育提供良好环境而进行的有效生产［1］。设施栽培打破了极端温度、暴雨、强光直射等极端环境条件对蔬菜生长的限制，已被广泛用于蔬菜育苗、春提前、秋延迟栽培。1981 年中国设施栽培面积仅0.72 万hm2，2016 年已增至391.47 万hm2，且仍处于蓬勃发展中［2，3］。

湖北省属亚热带季风性湿润气候，四季分明，光照充足，无霜期较长，降水充沛，年平均气温为15~18 ℃，年平均降雨量为800~1 600 mm。但由于早春及晚秋两季露地温度较低，不利于露天蔬菜种植，发展设施蔬菜可以在一定程度上缓解气候变化的影响。因此，近年来湖北省设施蔬菜种植面积不断扩大。2020 年湖北省设施蔬菜基地规模约为16.94 万hm2，比2015 年增加6.07 万hm2，增幅为55.84%［4］，但其投入高，技术、管理及推广水平相对落后等问题成为影响设施蔬菜收益的主要原因，过量施用化肥、农药是高投入的表现之一［5］。此外，设施蔬菜长期处于半封闭半敞开环境，土壤养分富集导致土壤酸化、土壤盐渍化和蔬菜品质下降等问题［6-9］，也会影响设施蔬菜的经济收入，且对环境造成一定的影响。

1 材料与方法

1.1 调查方法

根据湖北省设施蔬菜发展规模、种植年限以及地域特点，选取咸宁市、荆门市、襄阳市、宜昌市和武汉市5 个区域作为设施蔬菜调查区域，于2016 年10月至2017 年1 月以问卷、实地调查以及实验室分析等方式对5 个区域的设施蔬菜进行调研，调查分析指标包括设施类型、设施蔬菜种类及产量、肥料施用状况、土壤养分状况及存在的问题等。土壤养分含量丰缺标准、土壤酸碱度分级标准、土壤盐分含量分级标准如表1 至表3 所示［10-12］。

表1 蔬菜田土壤有机质和矿质营养元素丰缺状况分级标准

表2 蔬菜田土壤酸碱性分级参考标准

表3 蔬菜田土壤盐分分级参考标准

1.2 土壤基本理化性状的测定

重铬酸钾容量法测定有机质，电位法（土水比为1∶2.5，m/V）测定pH，碱解-扩散法测定碱解氮，碳酸氢钠-钼锑抗比色法测定有效磷，醋酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾，电导法（土水比为1∶5，m/V）测定可溶性盐，醋酸铵浸提-分光光度法测定交换性钙镁，二乙三胺五乙酸（DTPA）浸提-分光光度法测定有效铁锰铜锌，沸水浸提-姜黄素比色法测定有效硼。

1.3 数据处理

分别利用Microsoft Excel 2019、SPSS 25.0、Origin 2018 软件对数据进行统计、分析及作图。差异显著性检验采用Ducan 法（P<0.05）。

2 湖北省设施蔬菜基本情况调研

2.1 湖北省设施蔬菜主要设施类型

共获得224 份调研表，主要包括种植规模较大的专业合作社和公司以及种植规模较小的种植户，其中公司和合作社设施蔬菜种植面积所占调研区域的比例较高，为63.33%（图1A）；湖北省设施类型主要为塑料钢架大棚、水泥骨架大棚、连栋温室及日光温室4 种类型，其中塑料钢架大棚面积最大，占调研区域的82.00%（图1B）。

图1 调查对象和设施类型面积所占比例

2.2 湖北省设施蔬菜主要种植类型及全年蔬菜种植模式

湖北省不同地区设施蔬菜每茬种植比例如图2所示，各地区设施蔬菜种类各不相同。黄瓜和番茄最受咸宁市（图2A）设施蔬菜种植户喜爱，共占全市种植比例的37.78%；荆门市（图2B）设施蔬菜种植户倾向于种植黄瓜、南瓜和番茄，共占全市种植比例的60.72%；襄阳市（图2C）设施蔬菜种植户更喜爱种植番茄、小白菜和黄瓜，共占全市种植比例的51.17%；宜昌市（图2D）设施蔬菜种植户更喜爱种植番茄、莴笋和茄子，共占全市种植比例的66.19%；苋菜、小白菜和薯尖更受武汉市（图2E）设施蔬菜种植户的喜爱，共占全市种植比例的53.27%。此外，黄瓜、番茄、茄子尽管在部分地区种植比例不高，但在所调研区域均有种植。

图2 湖北省不同地区设施蔬菜种植面积比例

根据蔬菜食用部分及类型，将湖北省设施蔬菜分为叶菜类、花菜类、茄果类、块茎类、瓜类、豆类六大类［13］。湖北省设施蔬菜以茄果类和瓜类的产量较高，共占总产量的48.19%。在茄果类中，番茄产量最高，为69 010.25 kg/hm2；在瓜类中，冬瓜产量最高，为133 125.00 kg/hm2，主要蔬菜产量如表4 所示。

表4 湖北省主要设施蔬菜种类及产量

湖北省设施蔬菜种植模式主要为多作多熟型，各地区设施蔬菜全年种植模式如图3 所示，因土壤条件、气候差异等原因，种植模式各不相同。咸宁市各蔬菜全年种植模式相对均衡；荆门市以全年种植瓜类+茄果类为主；襄阳市以全年种植茄果类+叶菜类为主；宜昌市以全年种植块茎类+茄果类为主；武汉市以全年种植叶菜类为主。

图3 湖北省各地区设施蔬菜全年种植模式及面积比例

2.3 湖北省设施蔬菜主要施肥类型及用量

湖北省设施蔬菜种植户更倾向于采用化肥配施有机肥的方式进行施肥，其比例高达85.29%；14.46%的种植户仅施用化肥；所调查400 多户种植户中，仅1 人只施用有机肥（图4A）。

湖北省设施蔬菜的施肥方式均为基肥加追肥，且均注重追肥。基肥一般采用撒施的形式；追肥采用喷灌和滴灌的水肥一体化形式。设施蔬菜基肥一般为有机肥配施化肥。调查可知，分别有86.07%、85.57%的种植户施用复合肥、有机肥作为基肥。基肥中，中、微量元素肥料的比例较低，仅分别有10.69%、5.22%的种植户将其作为基肥施入。在追肥中，有56.72%的种植户选择施用复合肥，且一般采用喷灌和滴灌的方式施用水溶性复合肥；28.11%的种植户采用氮肥进行追肥，追施的氮肥以尿素为主；4.23%的种植户追施钾肥，极少种植户追施磷肥（0.99%）；追施中、微量元素的比例仅分别为3.98%、2.49%，且以钼和锌为主。此外，还有28.11%的种植户不施肥（图4B）。

湖北省设施蔬菜种植户注重有机肥的施用，所施用有机肥种类如表5 所示。商品有机肥和腐熟鸡粪占比最高，合计80.45%，是设施蔬菜种植户常用的有机肥种类。同时，也有部分种植户施用生物有机肥、猪粪、饼肥等有机肥。此外，有少部分（5.84%）种植户直接施用未腐熟的鲜鸡粪。湖北省设施蔬菜种植户中有85.54%的种植户每茬施用有机肥（图4A）。有84.55%的种植户每茬只施用1 种有机肥，其中商品有机肥和鸡粪（含未腐熟）占比较高，分别为42.86%、34.11%；15.45%种植户每茬同时施用了2、3 种有机肥（图5）。

表5 湖北省设施蔬菜施用有机肥种类及比例

由湖北省设施蔬菜施用肥料种类及用量（图6）可知，全省施用的有机肥主要分为两类，即商品有机肥（包括生物有机肥）和农家肥（鸡粪、猪粪、菌渣、饼肥）。全省商品有机肥平均施用量为14 209.38 kg/（hm2·茬）。其中，襄阳市、宜昌市商品有机肥平均施用量低于农业农村部推荐的设施蔬菜商品有机肥施用量［4 500~6 000 kg/（hm2·茬）］，但考虑到两市同时施用化肥补足养分，因此两市商品有机肥施用量在正常范围内；咸宁市、荆门市和武汉市商品有机肥施用量远超过推荐的设施蔬菜商品有机肥施用量，分别高于上限186.14%、497.62%、109.97%。全省施用的化肥主要包括硫酸钾型复合肥、尿素、过磷酸钙等，化肥平均施用量为2 565.45 kg/（hm2·茬）。其中，宜昌市化肥投入量显著高于其他地区，为3 584.10 kg/（hm2·茬）；襄阳市化肥投入量最低，为1 854.15 kg/（hm2·茬）。

图6 湖北省设施蔬菜肥料种类及施用量

由湖北省不同地区养分投入量（图7）可知，湖北省设施蔬菜氮、磷、钾投入量分别为611.80~962.85 kg/（hm2·茬）、346.14~414.17 kg/（hm2·茬）、384.28~619.26 kg/（hm2·茬），氮、磷施用量均高于部分设施蔬菜的需求量（设施番茄：N 为300~375 kg/hm2，P2O5为60~90 kg/hm2，K2O 为330~420 kg/hm2；设施黄瓜：N 为480~540 kg/hm2，P2O5为180~210 kg/hm2，K2O为480~540 kg/hm2）。且各地区氮、磷、钾施用比例变化幅度大，所调研种植户中均存在氮、磷、钾比例失调的现象。

图7 湖北省各地区养分投入量

2.4 湖北省设施蔬菜核心示范区土壤养分含量状况

因荆门市和武汉市设施蔬菜的种植面积较大且发展水平较高，种植年限多集中在5年左右，故以这2个地区（共5 个农场，分别用SN、SG、LQ、JX、BJ 表示）的土壤养分含量作为湖北省设施蔬菜代表进行分析。

湖北省设施蔬菜核心示范区土壤pH 为4.84~7.54，整体呈微酸性。其中SN 的土壤酸性较强；JX和BJ 的土壤呈微酸性，较适宜蔬菜生长［14］；LQ 和SG的土壤呈微碱性。对比过去几十年，湖北省耕地土壤pH 整体呈下降趋势［15］，一方面可能与湖北省近年来施用的肥料偏酸有关；另一方面，可能与施用未完全腐熟的有机肥，导致肥料发酵分解产生酸性物质有关。湖北省设施蔬菜基地土壤有机质含量整体处于中等水平，为13.46~44.46 g/kg。其中，JX土壤有机质含量处于高水平，SN 土壤有机质含量处于中等水平，其他地区土壤有机质含量低于临界值20 g/kg（表6）。

表6 湖北省设施蔬菜核心示范区土壤pH、盐分及有机质含量

土壤的盐分含量为1.02~3.56 g/kg，BJ 为中度盐土，此时低盐分敏感的蔬菜产量会受到影响；其他地区土壤为盐渍化土，对盐分极为敏感的蔬菜产量会受到影响。

从湖北省设施蔬菜核心示范区土壤矿质养分含量（表7）可知，土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量整体处于中等水平，其含量分别为48.89~168.47 mg/kg、53.05~320.76 mg/kg、110.00~579.22 mg/kg。核心示范区土壤碱解氮含量表现为JX>SN>LQ>BJ>SG，其中BJ 和SG 的土壤碱解氮含量处于缺乏水平；土壤速效磷含量表现为JX>BJ>SN>SG>LQ，未有缺磷土壤；土壤速效钾含量表现为JX>BJ>SN>LQ>SG，其中仅SG 的土壤速效钾含量处于缺乏水平。

表7 湖北省设施蔬菜核心示范区土壤矿质养分含量 （单位：mg/kg）

湖北省设施蔬菜的土壤中微量元素含量差异较大。设施蔬菜基地土壤交换性钙和交换性镁含量整体处于高水平，分别为1 287.36~4 652.88 mg/kg、256.45~503.60 mg/kg，其中LQ交换性钙含量最高，SN交换性钙含量最低；BJ交换性镁含量最高，SG交换性镁含量最低。土壤有效铁含量为12.81~223.88 mg/kg，整体处于中高水平，其中JX和SN土壤有效铁含量处于极丰富水平。土壤有效锰含量为0.28~7.29 mg/kg，

除SN 有效锰含量处于中等水平外，其他地区土壤有效锰含量均严重缺乏，可能是由于武汉市核心示范区土壤呈酸性，土壤有效锰含量一般不缺乏［16］；土壤有效铜含量整体处于极缺乏水平，均低于临界值1 mg/kg；土壤有效锌含量为3.23~45.38 mg/kg，整体处于丰富和极丰富水平，其中JX 有效锌含量远高于标准值；土壤有效硼含量为0.52~1.29 mg/kg，整体处于中高水平，其中BJ 土壤有效硼含量最高。但有研究表明，对硼较为敏感的蔬菜可能产生中毒症状［17］。

3 小结

1）湖北省设施蔬菜合作社和公司种植面积占调查面积的63.33%，种植户种植面积占36.67%；设施类型中塑料钢架大棚种植面积最大，占调查区域的82.00%。

2）由于土壤条件、气候差异等原因，湖北省各地区设施蔬菜种植模式各不相同。总体而言，在全省范围内，叶菜类、瓜类以及茄果类蔬菜更受设施蔬菜种植户的欢迎。

3）湖北省设施蔬菜种植户习惯采用复合肥+有机肥作为基肥、追施化肥的施肥方式。大部分种植户（85.54%）每茬均使用有机肥，且以商品有机肥和鸡粪为主。其中，咸宁市、荆门市和武汉市商品有机肥施用量远超过农业农村部推荐的设施蔬菜商品有机肥施用量。此外，各地区均存在氮、磷、钾施入比例失调的问题。

4）湖北省设施蔬菜核心示范基地土壤整体呈微酸性，有机质含量偏低，部分土壤酸性盐渍化。土壤碱解氮和速效钾含量差异较大，低中高水平均存在；土壤速效磷、有效锌、交换性钙、交换性镁含量丰富；而土壤有效铜含量极缺乏。

4 湖北省设施蔬菜种植存在的问题及建议

4.1 施用未腐熟的农家肥

调查发现，湖北省设施蔬菜种植户中，约有39.34%的种植户选择鸡粪作为有机肥。但调查发现，有5.84%的种植户施用未腐熟的鲜鸡粪。未经腐熟的鲜鸡粪施入田间后开始发酵，会产生大量氨气，造成氮素损失［18］；同时也容易引起细菌、病毒和抗生素、重金属等污染［19，20］。

4.2 肥料投入不当

除鸡粪外，商品有机肥是湖北省设施蔬菜种植户广泛选择的另一类有机肥。调查发现，咸宁市、荆门市和武汉市商品有机肥施用量远超过农业农村部推荐的设施蔬菜商品有机肥施用量，过量的有机肥施入同样会引起作物烧苗、生长发育延缓等危害。

除有机肥外，化肥过量施入及氮、磷、钾比例失调等问题广泛存在于设施蔬菜生产过程中。以番茄和黄瓜为例，每生产1 t 番茄所需氮、磷、钾的量分别为4.5、1.0、6.0 kg［21］，而实际生产中，所投入氮、磷、钾的量分别超过其需求量的13.40%、353.00%、5.83%。且实际投入氮、磷、钾的比例（1∶0.8∶1.12）也不符合所需比例（1∶0.12~0.15∶1.0~1.2），主要表现为磷素比例偏高；每生产1 t 黄瓜所需氮、磷、钾的量分别为2.6、1.5、3.5 kg［22］，而实际生产中，所投入氮、磷、钾的量分别超过其需求量的63.08%、128.00%、11.14%。且实际投入氮、磷、钾的比例（1∶0.81∶0.92）也不符合所需比例（1∶0.5∶1.0），同样表现为磷素比例偏高。过量施入化肥会引起土壤酸化、土壤板结、土壤养分比例失调等一系列问题，导致土壤环境恶化，作物产量和品质下降。产生以上问题的原因可能是，种植户一般采用撒施、冲施的方式进行施肥，其肥料用量仅靠经验判断，不易把控，无法做到科学、精准施肥，易造成施肥量过多或过少。此外，还有一部分种植户为了降低蔬菜生产成本，甚至会施用不合格产品，降低养分的投入。

在设施蔬菜种植过程中，有种植户对中、微量元素不重视。中国地质局调查的资料显示，中国缺少微量元素铁、锰、铜、锌、硼和钼的土地占比分别为5.0%、34.5%、6.9%、51.5%、46.8%和21.3%。本调查结果显示，仅有15.91%的种植户在基肥中施用中、微量元素肥料，追肥仅有6.47%。施用中、微量元素，不仅能提高蔬菜产量，还能改善蔬菜品质，微量元素施肥量不足会导致蔬菜生长不良。

4.3 湖北省设施蔬菜施肥建议

1）科学施用有机肥。正常情况下，鸡粪完全腐熟需要4~6 个月，如果时间安排不当，就会错过最佳播种时间。因此，在鸡粪发酵过程中可以加入木糠、过磷酸钙、生物菌剂等物质加速鸡粪发酵分解，此方法可将腐熟时间缩短至2~3 d［23］。

2）定期开展培训，改进施肥方式，提高种植户种植水平。湖北省设施蔬菜专业合作社和公司的技术人员种植知识和水平相对较高，可以定期邀请专家或比较有经验的技术人员对种植户进行培训，指导种植户科学施肥。同时，采用滴灌的方式不仅可以节省施肥劳动力，灵活和准确地控制施肥时间和用量，同时，还可以改善设施土壤养分，提高番茄、黄瓜、辣椒等设施作物的产量与品质［24］。此外，分根交替滴灌［25］、自动滴灌、加气滴灌［26］等高效滴灌技术能够根据植物需水、需肥量供应水肥，具有综合调控设施蔬菜的增产、抗逆、优质等优点。

3）合理减少氮、磷、钾施用量。以番茄和黄瓜为例，番茄氮、磷、钾施入量可分别减施31.80、288.60、18.15 kg/hm2；黄瓜可分别减施221.25、111.75、43.20 kg/hm2。在实际生产中，应根据不同种类设施蔬菜的目标产量、需肥量以及土壤养分含量科学减少氮、磷、钾肥施用量，适当降低磷素投入比例，优化设施蔬菜田施肥结构与比例。

4）开发新型专用肥料。可根据各地区土壤肥力状况，结合不同蔬菜品种的生理学特点和需肥特性，推广具有专用针对性的各类蔬菜配方肥料、专用肥料。以番茄为例，可施用腐熟有机肥22 500~30 000 kg/hm2、专用肥（20-5-15）1 050~1 200 kg/hm2，结果期加施钾肥75 kg/hm2，根据当地土壤特点，同时加施镁、钙、硼、锌等中、微量元素［14］。