我國蔬菜化肥減施潛力與科學施用對策

黃紹文，唐繼偉，李春花，張懷志，袁 碩

（中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所/農業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料重點實驗室，北京 100081）

我國蔬菜化肥減施潛力與科學施用對策

黃紹文，唐繼偉，李春花，張懷志，袁 碩

（中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所/農業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料重點實驗室，北京 100081）

本文基于國家大宗蔬菜產業(yè)技術體系養(yǎng)分管理崗位團隊“十一五”和“十二五”計劃對全國蔬菜的試驗和調查結果(共1227個農戶地塊，其中578個設施蔬菜地塊，649個露地蔬菜地塊)，細致分析了我國蔬菜化肥和有機肥使用本底及施肥中存在的主要問題。分析結果表明，1) 我國蔬菜化肥養(yǎng)分 (N + P2O5+ K2O) 用量平均為1092.0 kg/hm2，是全國農作物化肥養(yǎng)分用量 (328.5 kg/hm2) 的3.3倍，其中設施和露地蔬菜化肥養(yǎng)分用量平均分別為1354.5和 859.5 kg/hm2，分別是全國農作物化肥養(yǎng)分用量的4.1和2.6倍。2) 我國蔬菜肥料 (化肥 + 有機肥) 中氮、磷和鉀各自總用量普遍超量，主要設施蔬菜N、P2O5和K2O施用總量平均分別是各自推薦量的1.9、5.4和1.6倍，主要露地蔬菜N、P2O5和K2O施用總量平均分別是各自推薦量的2.7、5.9和1.5倍，區(qū)域間蔬菜肥料養(yǎng)分用量不均衡現象突出，蔬菜種類間肥料養(yǎng)分用量差異大。3) 有機肥和基施化肥中的N、P2O5、K2O比例不合理，P2O5占比明顯過高。設施栽培蔬菜總養(yǎng)分投入、有機肥養(yǎng)分和基施化肥養(yǎng)分N∶P2O5∶K2O分別為1.00∶0.85∶0.94、1.00∶1.10∶0.88和1.00∶0.95∶1.09；露地蔬菜三者比例平均分別為1.00∶0.63∶0.56、1.00∶1.01∶0.84和1.00∶0.90∶0.67。4) 基肥化肥養(yǎng)分用量比例普遍過高，設施和露地蔬菜平均分別達到45.7%和51.0%，其中華北、華東、華中和西南地區(qū)設施蔬菜基肥化肥養(yǎng)分比例平均在45.5%～68.7%之間，華中地區(qū)露地蔬菜基肥化肥養(yǎng)分比例平均高達63.0%。5) 按合理施肥條件下設施蔬菜有機肥替代化肥45%、露地蔬菜有機肥替代化肥35%的比例估算，主要設施蔬菜化肥養(yǎng)分減施潛力平均在34.8%～67.1%之間，主要露地蔬菜化肥養(yǎng)分減施潛力在41.9%～76.8%之間。我國主要菜區(qū)今后在減少N、P2O5、K2O投入總量的同時，應高度重視協(xié)調N、P2O5、K2O比例以及化肥的基追肥比例，改進磷肥使用策略，并制訂化肥精準減量、有機肥替代化肥、施用專用新型化肥、推廣水肥一體化技術等技術對策。

蔬菜；化肥養(yǎng)分投入；有機肥養(yǎng)分投入；化肥減量潛力；化肥科學施用對策

蔬菜是城鄉(xiāng)居民生活必不可少的重要農產品。我國是世界上最大的蔬菜生產國和消費國，播種面積和產量均占世界的40%以上。2015年我國蔬菜播種面積約3.30億畝，總產量約7.69億噸，播種面積僅約占農作物總播種面積的1/8，但產值占種植業(yè)總產值的30%以上[1]。其中設施蔬菜已達到5800多萬畝，產值占蔬菜總產值的50%以上。蔬菜產業(yè)在保障市場供應、增加農民收入、拓展出口貿易等方面發(fā)揮了極其重要的作用。

化肥是蔬菜優(yōu)質高產的物質基礎?？茖W施用化肥的目標是最大限度發(fā)揮化肥的正面作用和減少化肥的負面影響。然而，蔬菜尤其是設施蔬菜栽培中化肥過量和不合理施用不僅導致化肥利用率和生產效益低下，還導致土壤有機質含量降低、速效養(yǎng)分(氮、磷等) 大量富集、次生鹽漬化、重金屬積累、蔬菜可食部分和地下水硝酸鹽超標等一系列較為嚴重的問題，嚴重制約著我國蔬菜產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2–6]。

查明蔬菜化肥使用本底及施肥中存在的主要問題，是蔬菜化肥科學施用的基礎。蔬菜肥料使用調查方面已有許多報道。Huang等[7]對北京市、天津市、河北省和山東省4個省市10個區(qū)市縣的肥料使用情況調查表明，設施蔬菜和露地蔬菜的總施肥量(養(yǎng)分) 分別為糧食作物的5.2倍和2.5倍；余海英等[8]對山東省壽光市溫室蔬菜種植情況的調查顯示，有機肥以雞糞和豬糞為主，56%的溫室全部用高濃度復合肥 (N-P2O5-K2O=15-15-15)，溫室栽培每年N、P2O5和K2O的平均投入量分別達到4088、3656和3438 kg/hm2，化肥養(yǎng)分用量過大、比例嚴重失衡；高峻嶺等[9]對山東省青島市設施蔬菜施肥情況進行了調查，從養(yǎng)分平衡角度分析了設施黃瓜和番茄N、P2O5和K2O過量施用問題；王蓉等[10]調查了江蘇省連云港市500個溫室大棚的施肥情況，認為大多數大棚生產采用高氮、極高磷和高鉀施肥模式，養(yǎng)分投入不平衡；馮武煥等[11]對陜西省西安市設施菜地施肥情況調查表明，N、P2O5和K2O用量平均分別達到868.5～883.5、544.5～684.0和496.5～724.5 kg/hm2，設施蔬菜化肥用量超量。但應該看到，這些調查涉及露地蔬菜很少，對全國主要菜區(qū)及主要蔬菜肥料 (化肥 + 有機肥) 養(yǎng)分用量及比例、有機肥養(yǎng)分用量及比例、基施與追施化肥養(yǎng)分用量及比例等涉及養(yǎng)分管理對策方面較為系統(tǒng)的調查分析結果鮮見報道。為此，2013～2015年國家大宗蔬菜產業(yè)技術體系開展了全國主要菜區(qū)肥料使用本底的調查工作，以對全國蔬菜優(yōu)勢產區(qū)化肥、有機肥使用情況有一個比較全面的了解，明確主要菜區(qū)及主要蔬菜肥料 (化肥 + 有機肥) 養(yǎng)分用量及比例、有機肥養(yǎng)分用量及比例、基施與追施化肥養(yǎng)分用量及比例、化肥減施潛力等，為制訂蔬菜化肥減施增效技術對策提供依據，對推動蔬菜優(yōu)質高效生產和實現到2020年化肥零增長具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 肥料使用情況調查

調查范圍包括7個區(qū)域 (北方3個區(qū)域為東北、華北、西北，南方4個區(qū)域為西南、華中、華南和華東地區(qū))23個省 (直轄市、自治區(qū)) 132縣 (市)。調查對象為設施 (溫室、大棚) 和露地菜田2種栽培方式。選擇典型設施和露地菜區(qū)，根據茬口、蔬菜種類等，采用預先制訂的調查表，逐戶實地通過問答調查2013～2015年設施和露地蔬菜化肥、有機肥使用情況 (種類、基肥/追肥數量、養(yǎng)分含量、基肥/追肥方法、追肥時間和次數，以及蔬菜產量等)；仔細查詢農戶所用化學肥料包裝袋，記錄不同肥料養(yǎng)分含量；采集部分有機肥樣品，測定其氮、磷和鉀含量。設施蔬菜主要為番茄、黃瓜、辣椒、茄子、芹菜等，露地蔬菜主要為辣椒、白菜、大白菜、甘藍、番茄、黃瓜、蘿卜、茄子、四季豆等。從全國主要設施和露地菜區(qū)共調查1227個農戶地塊，其中設施蔬菜578個農戶地塊，露地蔬菜649個農戶地塊(表1，表2)。選擇的每個縣 (市) 都是設施或露地蔬菜優(yōu)勢產區(qū)，從每個縣 (市) 選擇的蔬菜基地都是典型設施或露地蔬菜基地，從每個典型蔬菜基地選擇典型農戶地塊開展蔬菜施肥現狀調查，每個農戶地塊均具有較好代表性。按不同栽培方式下主要蔬菜種類統(tǒng)計，設施番茄、黃瓜、辣椒和茄子的施肥調查樣本數目分別為171、154、68和37個地塊，露地辣椒、白菜、大白菜和甘藍的施肥調查樣本數目分別為88、63、45和32個地塊 (樣本數目小于30個的蔬菜不作統(tǒng)計)；按不同區(qū)域不同栽培方式蔬菜統(tǒng)計，自東北區(qū)、華北區(qū)、華東區(qū)、華中區(qū)和西南區(qū)采集的設施蔬菜施肥調查樣本數目分別為90、316、49、53和41個地塊，自華北區(qū)、華南區(qū)、華中區(qū)和西南區(qū)采集的露地蔬菜施肥調查樣本數目分別為97、81、302和103個地塊 (樣本數目小于30個的區(qū)域不作統(tǒng)計)。

1.2 數據處理

采用Microsoft Excel 2003統(tǒng)計軟件進行數據分析。

1) 養(yǎng)分推薦量計算采用近些年黃紹文等[12]研制的基于土壤養(yǎng)分系統(tǒng)管理理念的蔬菜施肥量簡便快速推薦方法，養(yǎng)分推薦量 = 養(yǎng)分吸收量 × 校正系數，其中養(yǎng)分吸收量 = 目標產量 × 單位產量養(yǎng)分吸收量。不同土壤肥力水平下養(yǎng)分吸收量的校正系數的確定是該方法的核心，依據蔬菜養(yǎng)分循環(huán)特征參數確定不同土壤肥力水平下養(yǎng)分吸收量的校正系數，水肥一體化下中肥力水平土壤的N、P2O5和K2O吸收量校正系數分別為1.35、1.0和1.0。水肥一體化條件下中等肥力水平土壤的氮、磷、鉀推薦量按如下模型進行估算：氮推薦量 = 氮吸收量 ×1.35；P2O5推薦量 = P2O5吸收量 × 1.0；K2O 推薦量 =K2O吸收量 × 1.0。優(yōu)化灌溉 (如基于灌溉減量的膜下溝灌) 下氮磷鉀推薦量按滴灌條件氮磷鉀推薦量增加15%估算；表3中養(yǎng)分推薦量指優(yōu)化灌溉下氮磷鉀推薦量。主要蔬菜單位產量 (1 t產品) 養(yǎng)分吸收量數據 (表3) 為國家大宗蔬菜體系土壤肥料團隊2009～2016年多點肥料試驗結果，番茄、黃瓜、辣椒、茄子、大白菜、甘藍等主要蔬菜單位產量養(yǎng)分吸收量統(tǒng)計的樣本數目分別為151、136、54、30、70和48。菜田土壤中等肥力水平標準參見文獻[4]。

2) 養(yǎng)分施用量超出倍數 = (養(yǎng)分施用量/養(yǎng)分推薦量) – 1。

3) 有機肥養(yǎng)分比例 = (有機肥養(yǎng)分用量/養(yǎng)分總用量) × 100%，其中養(yǎng)分總用量 = 有機肥養(yǎng)分用量 + 化肥養(yǎng)分用量。

4) 基肥養(yǎng)分比例 = (基施養(yǎng)分用量/養(yǎng)分總用量) ×100%，其中養(yǎng)分總用量 = 基施養(yǎng)分用量 + 追肥養(yǎng)分用量。

5) 基施化肥養(yǎng)分比例 = (基施化肥養(yǎng)分用量/化肥養(yǎng)分總量) × 100%，其中化肥養(yǎng)分總量 = 基施化肥養(yǎng)分用量 + 追施化肥養(yǎng)分用量。

6) 化肥養(yǎng)分推薦量按上述1) 中養(yǎng)分推薦量和合理施肥條件下設施蔬菜有機肥替代化肥45% (化肥養(yǎng)分用量比例為55%)、露地蔬菜有機肥替代化肥35%(化肥養(yǎng)分用量比例為65%) 的比例估算，其中上述1) 中養(yǎng)分推薦量 = 化肥養(yǎng)分用量 + 有機肥養(yǎng)分用量。

7) 化肥養(yǎng)分減施潛力 = [(化肥養(yǎng)分推薦量 – 化肥養(yǎng)分施用量)/化肥養(yǎng)分施用量] × 100%。

2 結果與分析

2.1 我國蔬菜施肥現狀

2.1.1 蔬菜肥料養(yǎng)分投入情況

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2.1.1.1 蔬菜化肥養(yǎng)分用量情況 從表1和表2可以看出，我國蔬菜化肥養(yǎng)分 (N + P2O5+ K2O) 用量平均1092.0 kg/hm2(n = 1227)，是全國農作物化肥養(yǎng)分平均用量 (328.5 kg/hm2) 的3.3倍，其中設施蔬菜化肥養(yǎng)分用量平均1354.5 kg/hm2(n = 578)，是全國農作物化肥養(yǎng)分用量的4.1倍；露地蔬菜化肥養(yǎng)分用量平均859.5 kg/hm2(n = 649)，是全國農作物化肥養(yǎng)分用量的2.6倍。

華北和華東地區(qū)設施蔬菜化肥養(yǎng)分用量 (平均分別為1606.5和1662.0 kg/hm2) 顯著高于東北、華中和西南地區(qū) (平均分別為835.5、660.0和994.5 kg/hm2)，華南和華中地區(qū)露地蔬菜化肥養(yǎng)分用量 (平均分別為1081.5和885.0 kg/hm2) 顯著高于華北和西南地區(qū) (平均分別為757.5和723.0 kg/hm2)。

設施黃瓜化肥養(yǎng)分用量 (平均1939.5 kg/hm2) ＞設施番茄 (平均1465.5 kg/hm2) ＞ 設施辣椒和茄子 (平均分別為1008.0和1117.5 kg/hm2)，露地辣椒和白菜化肥養(yǎng)分用量 (平均分別為978.0和937.5 kg/hm2) 顯著高于露地大白菜和甘藍 (平均分別為787.5和660.0 kg/hm2)。

2.1.1.2 蔬菜有機肥養(yǎng)分用量情況 從表1、表2可以看到，我國設施蔬菜有機肥養(yǎng)分用量總體上大幅高于露地蔬菜，區(qū)域間、蔬菜種類間有機肥養(yǎng)分用量不均衡現象突出。蔬菜有機肥養(yǎng)分 (N + P2O5+ K2O)用量平均639.0 kg/hm2(n = 1227)，其中設施蔬菜有機肥養(yǎng)分用量平均921.0 kg/hm2(n = 578)，露地蔬菜有機肥養(yǎng)分用量平均387.0 kg/hm2(n = 649)。

華北和華東地區(qū)設施蔬菜有機肥養(yǎng)分用量 (平均分別為1087.5和933.0 kg/hm2) ＞ 東北和西南地區(qū) (平均分別為754.5和612.0 kg/hm2) ＞ 華中地區(qū) (平均331.5 kg/hm2)，華北和西南地區(qū)露地蔬菜有機肥養(yǎng)分用量 (平均分別為540.0和528.0 kg/hm2) ＞ 華南地區(qū)(平均 382.5 kg/hm2) ＞ 華中地區(qū) (平均 231.0 kg/hm2)。

設施黃瓜有機肥養(yǎng)分用量 (平均1296.0 kg/hm2) ＞設施番茄 (平均 1090.5 kg/hm2) ＞ 設施茄子 (平均921.0 kg/hm2) ＞ 設施辣椒 (平均 643.5 kg/hm2)，露地白菜和大白菜有機肥養(yǎng)分用量 (平均分別為415.5和493.5 kg/hm2) 顯著高于露地辣椒和甘藍 (平均分別為282.0 和 322.5 kg/hm2)。

2.1.1.3 蔬菜肥料 (化肥 + 有機肥) 養(yǎng)分總用量情況由表1和表3可以看出，我國蔬菜肥料 (化肥 + 有機肥) 氮、磷和鉀各自總用量普遍超量，磷施用比例遠超推薦比例，其中設施蔬菜肥料養(yǎng)分用量明顯高于露地蔬菜。蔬菜肥料養(yǎng)分 (化肥和有機肥的N + P2O5+K2O) 總用量平均1731.0 kg/hm2(n = 1227)，其中設施蔬菜肥料養(yǎng)分總用量平均2275.5 kg/hm2(n = 578)，較露地蔬菜 (平均1246.5 kg/hm2，n = 649) 高82.6%。主要蔬菜N、P2O5和K2O施用總量平均分別為718.5、525.0和550.5 kg/hm2，分別超出其推薦量的0.4～2.6、3.1～10.0和0.0～1.4倍，平均分別超出其推薦量的1.3、4.7和0.5倍，其中主要設施蔬菜N、P2O5和K2O施用總量平均分別為850.5、726.0和792.0 kg/hm2，較露地蔬菜 (平均分別為588.0、325.5和309.0 kg/hm2) 分別高44.9%、1.2倍和1.6倍；主要設施蔬菜N、P2O5和K2O施用總量平均分別是其推薦量的1.9、5.4和1.6倍，主要露地蔬菜N、P2O5和K2O施用總量平均分別是其推薦量的2.7、5.9和1.5倍。

區(qū)域間蔬菜肥料養(yǎng)分用量差異大 (表2)。華北和華東地區(qū)設施蔬菜肥料養(yǎng)分總用量 (平均分別為2694.0 和 2596.5 kg/hm2) ＞ 東北和西南地區(qū) (平均分別為1590.0和1608.0 kg/hm2) ＞ 華中地區(qū) (平均990.0 kg/hm2)，華南地區(qū)露地蔬菜肥料養(yǎng)分總用量 (平均1464.0 kg/hm2) ＞ 華北和西南地區(qū) (平均分別為1297.5 和 1251.0 kg/hm2) ＞ 華中地區(qū) (平均 1116.0 kg/hm2)。

蔬菜種類間肥料養(yǎng)分用量差異也大 (表1)。設施黃瓜肥料養(yǎng)分總用量 (平均3234.0 kg/hm2) ＞ 設施番茄 (平均2554.5 kg/hm2) ＞ 設施辣椒和茄子 (平均分別為1651.5和2038.5 kg/hm2)，露地辣椒、白菜和大白菜肥料養(yǎng)分總用量 (平均分別為1261.5、1354.5和1282.5 kg/hm2) 明顯高于露地甘藍 (平均984.0 kg/hm2)。

2.1.2 蔬菜養(yǎng)分投入比例

2.1.2.1 設施蔬菜氮、磷、鉀的施用比例 蔬菜要求鉀多磷少，一般N∶P2O5∶K2O的吸收比例為1∶0.3～0.5∶1.0～1.9。由表4和表5可以看出，設施蔬菜施用的養(yǎng)分總量、有機肥和基施化肥中的P2O5占比明顯過高，三者N∶P2O5∶K2O的施用比例平均分別為 1.00∶0.85∶0.94、1.00∶1.10∶0.88 和 1.00∶0.95∶1.09，施用的P2O5占比遠超蔬菜對磷的需求；追施化肥中的P2O5比例較為合適，N∶P2O5∶K2O的施用比例平均為1.00∶0.52∶0.91。

主要設施菜區(qū)施用的養(yǎng)分總量、有機肥和基施化肥中P2O5比例普遍過高 (平均分別在0.65～0.99、0.60～1.45和0.60～1.21之間)，基施化肥中P2O5比例應大幅降低，東北、華北和華東地區(qū)追施化肥中P2O5比例 (0.47～0.68) 還可適當降低；華東、華中和西南地區(qū)施用的養(yǎng)分總量中K2O比例偏低，追施化肥中K2O比例 (0.50～0.68) 可適當增加。

表 3 主要蔬菜1000 kg經濟產量養(yǎng)分吸收量、養(yǎng)分實際施用量與推薦施用量比值Table 3 Nutrient uptake per 1000 kg economic yield and ratio of practical application and recommendation of nutrient in main vegetables

主要設施蔬菜施用的養(yǎng)分總量、有機肥和基施化肥中P2O5比例普遍過高 (平均分別在0.80～0.90、1.03～1.23和0.88～1.12之間)，基施化肥中P2O5比例應大幅降低，追施化肥中P2O5比例 (0.40～0.63)還可適當降低；設施茄子施用的養(yǎng)分總量中K2O比例 (0.74) 偏低，追施化肥中K2O比例 (0.60) 可適當增加。

2.1.2.2 露地蔬菜氮、磷、鉀的施用比例 由表4和表5還可以看出，露地蔬菜施用的養(yǎng)分總量、有機肥和基施化肥中的P2O5占比偏高或過高，K2O占比過低或偏低，三者N∶P2O5∶K2O的施用比例平均分別為 1.00∶0.63∶0.56、1.00∶1.01∶0.84和1.00∶0.90∶0.67；追肥化肥中的P2O5比例總體上較為合適，K2O比例總體上過低，N∶P2O5∶K2O的施用比例平均為1.00∶0.25∶0.35。

主要露地菜區(qū)施用的養(yǎng)分總量、有機肥和基施化肥中P2O5比例過高或偏高 (平均分別在0.51～0.93、0.70～1.47和0.70～1.13之間)，華南地區(qū)基施化肥(1.13) 和追施化肥 (0.65) 及西南地區(qū)基施化肥 (0.70)中P2O5比例應大幅降低，華北和華中地區(qū)基施化肥中P2O5比例還可適當降低；華北、華中和西南地區(qū)施用的養(yǎng)分總量中K2O比例明顯偏低，追施化肥中K2O比例 (0.20～0.35) 應大幅增加。

辣椒施用的養(yǎng)分總量中P2O5比例過高，主要露地蔬菜施用的有機肥和基施化肥中P2O5比例普遍過高 (平均分別在0.79～1.09和0.69～1.08之間)，辣椒基施化肥中P2O5比例應大幅降低，白菜、大白菜和甘藍基施化肥中P2O5比例 (0.69～0.84) 還可適當降低；主要露地蔬菜施用的養(yǎng)分總量中K2O比例(0.39～0.67) 明顯偏低，追施化肥中K2O比例(0.10～0.47) 應大幅增加。

2.1.3 蔬菜有機肥養(yǎng)分施用比例 由表6和表7可見，設施蔬菜有機肥養(yǎng)分比例明顯高于露地蔬菜。蔬菜有機肥養(yǎng)分用量占養(yǎng)分總用量 (化肥 + 有機肥)的適宜比例一般為40%～50%。東北和華北地區(qū)設施蔬菜有機肥養(yǎng)分比例總體上較為適宜，平均分別占各自養(yǎng)分總用量的39.9%和38.9%，而華東、華中和西南地區(qū)有機肥養(yǎng)分比例明顯偏低，平均在25.2%～29.2%之間；西南地區(qū)露地蔬菜有機肥養(yǎng)分比例總體上較為適宜，平均占養(yǎng)分總用量的36.3%，而華北、華南和華中地區(qū)露地蔬菜有機肥養(yǎng)分比例普遍偏低，平均在21.4%～27.7%之間。

表 4 不同區(qū)域蔬菜氮、磷、鉀施用比例(N∶P2O5∶K2O)Table 4 Ratio of N, P2O5, K2O input in main vegetable production regions

表 5 主要蔬菜氮、磷、鉀施用比例(N∶P2O5∶K2O)Table 5 Ratio of N, P2O5, K2O input in main vegetables

設施番茄、黃瓜和茄子有機肥養(yǎng)分比例總體上較為適宜，平均分別占各自養(yǎng)分總用量的40.6%、38.3%和42.7%，而設施辣椒有機肥養(yǎng)分比例偏低，平均為30.6%；主要露地蔬菜 (辣椒、白菜、大白菜、甘藍) 有機肥養(yǎng)分比例普遍偏低，平均在20.5%～28.9%之間。

2.1.4 蔬菜基肥養(yǎng)分施用比例 區(qū)域間、蔬菜種類間基肥養(yǎng)分比例差異較大 (表6、表7)。蔬菜基肥養(yǎng)分用量占養(yǎng)分總用量 (基肥 + 追肥) 的適宜比例一般為50%～60%。東北、華北、華東地區(qū)設施蔬菜基肥養(yǎng)分比例較為適宜 (平均在49.9%～63.0%之間)，華中和西南地區(qū)基肥養(yǎng)分比例明顯偏高 (平均分別為75.1%和71.7%)；華北、華南和西南地區(qū)露地蔬菜基肥養(yǎng)分比例較為適宜 (平均在50.0%～59.4%之間)，華中地區(qū)基肥養(yǎng)分比例偏高 (平均67.8%)。

設施黃瓜基肥養(yǎng)分比例總體上較為適宜 (平均55.5%)，設施番茄、辣椒和茄子基肥養(yǎng)分比例偏高(平均在65.1%～65.6%之間)；露地辣椒和白菜基肥養(yǎng)分比例總體上較為適宜 (平均分別為62.8%和60.0%)，露地大白菜和甘藍基肥養(yǎng)分比例偏高 (平均分別為72.5%和66.5%)。

2.1.5 蔬菜基施化肥養(yǎng)分比例 表8、表9表明，蔬菜基施化肥養(yǎng)分比例普遍過高。設施和露地蔬菜適宜的基施化肥養(yǎng)分用量占化肥 (基肥 + 追肥) 養(yǎng)分總量的比例分別為15%～20%和20%～30%。東北地區(qū)設施蔬菜基施化肥養(yǎng)分比例偏高 (平均28.8%)，而華北、華東、華中和西南基施化肥養(yǎng)分比例普遍過高 (平均在45.5%～68.7%之間)；華北、華南和西南地區(qū)露地蔬菜基施化肥養(yǎng)分比例偏高 (平均在35.4%～39.7%之間)，而華中地區(qū)基施化肥養(yǎng)分比例過高 (平均 63.0%)。

主要設施蔬菜 (番茄、黃瓜、辣椒和茄子) 基施化肥養(yǎng)分比例明顯偏高，平均在36.9%～47.5%之間；主要露地蔬菜 (辣椒、白菜、大白菜和甘藍) 基施化肥養(yǎng)分比例普遍過高，平均在51.7%～59.7%之間。

2.2 我國蔬菜化肥養(yǎng)分減施潛力估算

按合理施肥條件下設施蔬菜有機肥替代化肥45%、露地蔬菜有機肥替代化肥35%的比例和氮磷鉀推薦量 (化肥養(yǎng)分 + 有機肥養(yǎng)分)，估算化肥養(yǎng)分推薦量。表10顯示，主要蔬菜化肥養(yǎng)分減施潛力均較大，主要設施蔬菜 (番茄、黃瓜、辣椒、茄子) 化肥養(yǎng)分減施潛力平均在34.8%～67.1%之間，其中設施番茄、黃瓜和辣椒化肥減施潛力在50%以上；主

表 6 不同區(qū)域蔬菜有機肥養(yǎng)分和基施養(yǎng)分在總養(yǎng)分投入中的比例 (%)Table 6 Proportion of N, P2O5, K2O from organic manure and basal-dressed nutrients in the respective total input in main vegetable production regions

表 7 主要蔬菜有機肥養(yǎng)分和基施養(yǎng)分在總養(yǎng)分投入中的比例 (%)Table 7 Proportion of N, P2O5, K2O from organic manure and basal-dressed nutrients in the total input in main vegetables

注（Note）：括號內為樣本數；樣本數目小于 30 個的不作統(tǒng)計 The sample numbers were shown in the brackets and data with sample size below 30 was not calculated.要露地蔬菜化肥養(yǎng)分減施潛力在41.9%～76.8%之間，其中露地辣椒、白菜和大白菜化肥養(yǎng)分減施潛力在50%以上。

表 8 不同區(qū)域蔬菜基施化肥養(yǎng)分量及其占化肥養(yǎng)分總量比例Table 8 Basal applied chemical nutrient amounts and their ratios in total chemical nutrient input in main vegetable production regions

表 9 主要蔬菜基施化肥養(yǎng)分量及其占化肥養(yǎng)分總量比例Table 9 Basal applied chemical nutrient amounts and their ratios in total chemical nutrient input in main vegetables

表 10 主要蔬菜化肥養(yǎng)分推薦量及減施潛力估算Table 10 Recommendation amount and reduction potential of chemical fertilizer nutrients in main vegetables

2.3 我國蔬菜化肥科學施用對策

蔬菜尤其是設施蔬菜肥料過量和不合理施用不僅導致肥料利用率和生產效益低下，還導致土壤質量退化、地下水硝酸鹽超標、氧化亞氮排放和氨揮發(fā)引起的大氣污染等一系列較為嚴重的問題，設施和露地菜田土壤質量退化主要表現如下[4–6]：1) 設施菜田 土壤pH值降低，北方設施菜田土壤酸堿度中性化明顯，主要菜區(qū)設施土壤pH值 (平均7.2) 顯著低于露地土壤 (平均7.7)，現今設施管理措施致土壤向酸化趨勢發(fā)展；土壤次生鹽漬化的比例較大，土壤鹽分總量在2～5 g/kg的比例達到38.2%，＞ 5 g/kg的比例占4.7%；土壤有機質含量普遍處于中低水平，土壤有機質含量低于20 g/kg的土樣數占總土樣數的34.1%，僅12.1%的菜田達到肥沃菜田土壤有機質含量40～50 g/kg的標準；土壤硝態(tài)氮和速效磷大量積累，對生態(tài)環(huán)境構成了嚴重威脅，49%和32%的土壤樣品的硝態(tài)氮含量分別在100 mg/kg以上和150 mg/kg以上，土壤速效磷含量超過100 mg/kg和150 mg/kg的土壤樣品分別占66%和47%；土壤重金屬Cu、Zn和Cd呈逐漸積累的趨勢，采樣區(qū)設施菜田土壤Cd總體上處于污染警戒級狀況。2) 露地菜田 全國露地菜田土壤有機質含量普遍處于中低水平，土壤有機質含量低于20 g/kg的土樣數占總土樣數的40.0%；全國露地菜田土壤速效氮、磷和鉀含量高低并存，土壤NO3–-N、速效磷(P)和速效鉀(K)含量處于低水平的比例分別占65.5%、46.0%和58.1%，居于高水平的比例分別占15.1%、22.5%和22.5%，硝態(tài)氮和速效磷高量積累對生態(tài)環(huán)境構成威脅；全國露地菜田土壤缺鋅比例較大，占43.5%；土壤重金屬Cd的二級超標率達到20%。

鑒于蔬菜尤其是設施蔬菜化肥使用與土壤質量方面的突出問題，蔬菜化肥施用技術必須加以改進，亟待建立蔬菜肥水科學管理技術體系。從化肥減量、協(xié)調化肥養(yǎng)分比例、調整化肥基追比例、優(yōu)化肥水管理方法等方面進行改進，制訂如下幾方面技術對策：1) 化肥精準減量，協(xié)調養(yǎng)分比例，實現精準平衡施肥。主要技術是基于土壤改良的蔬菜化肥減量與大中微量元素平衡調控技術，重點協(xié)調好五個平衡：一是養(yǎng)分投入與產出的平衡；二是各種養(yǎng)分比例的平衡 (針對土壤養(yǎng)分不平衡加劇、蔬菜生理病害增多等問題，需重視Ca、B、Zn、Fe等的施用)；三是有機無機肥料養(yǎng)分的平衡；四是施肥時期養(yǎng)分平衡 (基追肥比例與數量平衡)；五是施肥與耕層土壤養(yǎng)分空間分布的平衡，實現蔬菜養(yǎng)分供應與吸收的同步調控。針對土壤次生鹽漬化、酸化等主要障礙因子，篩選、優(yōu)化土壤改良劑、肥料增效劑等應用技術。通過技術優(yōu)化研究，探明化肥減量與土壤肥力水平關系、連續(xù)多年減施化肥對產量、土壤肥力的影響，確定不同生態(tài)區(qū)域和主要蔬菜最佳養(yǎng)分用量指標。2) 有機肥替代化肥，培肥土壤，減施化肥。土壤基礎地力是實現作物產量潛力的關鍵因子。適于區(qū)域養(yǎng)分資源特點的有機肥/有機物料與化肥優(yōu)化配施 (或高碳有機肥與化肥優(yōu)化配施)，能穩(wěn)定提升土壤功能，加速養(yǎng)分循環(huán)利用，減施化肥，協(xié)調土壤養(yǎng)分與能量 (碳) 之間的平衡，提高土壤有機質，以保持菜田土壤高效生產和持續(xù)利用。通過技術優(yōu)化研究，探明連續(xù)多年有機肥替代化肥對蔬菜產量與土壤質量及微生物特性的影響，篩選、提出適于區(qū)域養(yǎng)分資源特點的有機肥替代化肥的適宜模式和比例。3) 施用專用新型化肥，優(yōu)化養(yǎng)分配比和功能，減施傳統(tǒng)化肥。根據菜田土壤肥力狀況、蔬菜品種、種植茬口等，推廣應用適合蔬菜生長特點和養(yǎng)分需求的專用新型化肥。蔬菜專用肥/水溶性肥料養(yǎng)分配比更趨合理，對調節(jié)土壤磷素、促進土壤養(yǎng)分均衡供應、提高肥料利用率、增產改質具有重大作用。蔬菜緩控釋肥可延緩肥效期，調控養(yǎng)分供應強度和數量，減少追肥次數。增效復混肥提高肥效，改善土壤結構，保持土壤健康，增產改質。通過技術優(yōu)化研究，篩選、研發(fā)適合設施蔬菜生長特點和養(yǎng)分需求的專用新型化肥及其高效施用技術。4) 推廣水肥一體化技術，節(jié)水節(jié)肥，克服土壤鹽化。采用水肥一體化技術是近根施肥的唯一手段，因此，水肥一體化技術是未來農業(yè)中具有廣闊前景的新技術。蔬菜尤其是設施蔬菜最具潛力發(fā)展水肥一體化技術，該技術能按蔬菜生長各階段對養(yǎng)分的需求和土壤養(yǎng)分的供應狀況，將融為一體的水肥適時、定量、均勻、準確地輸送到蔬菜根部土壤，具有節(jié)工、節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥、高產、高效、優(yōu)質、環(huán)保等優(yōu)點。通過技術優(yōu)化研究，探明蔬菜水肥協(xié)同對蔬菜產量與生理病害、土壤肥力與鹽分的影響，以及不同生育階段水肥彈性供應與需求閾值；篩選、提出適于區(qū)域和作物特點以及生產實際需求的以平衡水肥調控為核心的水肥一體化技術。

3 討論

3.1 蔬菜養(yǎng)分用量、比例和基、追施化肥養(yǎng)分比例

本調查表明，我國蔬菜肥料 (化肥 + 有機肥) 中N、P2O5和K2O用量均大幅超出各自推薦量，主要設施蔬菜N、P2O5和K2O施用總量平均分別是各自推薦量的1.9、5.4和1.6倍，主要露地蔬菜N、P2O5和K2O施用總量平均分別是各自推薦量的2.7、5.9和1.5倍，生產實踐中應高度重視化肥減施問題。

一些研究表明，設施黃瓜N∶P2O5∶K2O吸收比例為 1∶0.48～0.75∶1.43～1.56[13–15]，設施番茄N∶P2O5∶K2O吸收比例為1∶0.20～0.33∶1.14～1.67[10,16–17]。蔬菜對礦質元素營養(yǎng)的吸收比例主要與其本身特性有關，但一定程度上也受到環(huán)境條件的影響。綜合文獻及筆者團隊多年研究結果，設施蔬菜N∶P2O5∶K2O吸收適宜比例一般為1∶0.3～0.5∶1.0～1.9[18]。本調查表明，蔬菜施用的肥料 (有機肥 + 化肥) 總量、有機肥和基施化肥的N∶P2O5∶K2O比例均不合理，P2O5占比過高，設施蔬菜N、P2O5、K2O的各自總用量比例平均為1.00∶0.85∶0.94，有機肥N、P2O5、K2O的用量比例平均為1.00∶1.10∶0.88，基施化肥N、P2O5、K2O的用量比例平均為 1.0 0∶0.9 5∶1.0 9；露地蔬菜 N、P2O5、K2O的各自總用量比例平均為1.00∶0.63∶0.56，有機肥N、P2O5、K2O的用量比例平均為1.00∶1.01∶0.84，基施化肥N、P2O5、K2O的用量比例平均為1.00∶0.90∶0.67。遵循最小養(yǎng)分律，科學施肥應做到營養(yǎng)平衡，使各種營養(yǎng)因子同時滿足作物生長要求，生產實踐中，減少養(yǎng)分總量的同時，應考慮按照N、P2O5和K2O推薦比例進行養(yǎng)分用量調整。

設施和露地蔬菜適宜的基施化肥養(yǎng)分用量 (N +P2O5+ K2O) 占化肥 (基肥+追肥) 養(yǎng)分總量的比例分別為15%～20%和20%～30%[12]。本調查表明，蔬菜基施化肥養(yǎng)分比例普遍過高，設施和露地蔬菜平均分別達到45.7%和51.0%。因此，生產實踐中，化肥運籌時，為提高化肥利用率，應重視調整化肥基追比例。

3.2 有機肥和無機肥投入比例

在氮素總投入量一定的情況下，曹樹欽等[19]研究表明，有機無機肥料養(yǎng)分配比為5∶5時，可以達到既培肥土壤又能使當季增產效果最好的雙重目的；趙明等[20]以及趙征宇等[21]研究顯示，有機無機肥料氮素配比為6∶4時番茄產量最高；黃紹文等[12]在河北省石家莊和天津市西青區(qū)基地開展的八年有機肥替代化肥模式定位試驗得出，設施蔬菜化肥氮、有機肥氮 (畜禽有機肥 + 秸稈) 的適宜比例為5(化肥)∶5(其中，有機肥、秸稈各占2.5) 產量最高，且能夠顯著提升土壤有機質含量?？傮w而言，蔬菜有機肥養(yǎng)分用量占養(yǎng)分總用量 (化肥 + 有機肥)的適宜比例一般為40%～50%。本調查表明，設施蔬菜有機肥養(yǎng)分比例明顯高于露地蔬菜，主要設施蔬菜有機肥養(yǎng)分比例總體上較為適宜，在30.6%～42.7%之間，平均36.4%；主要露地蔬菜有機肥養(yǎng)分比例普遍偏低，在20.5%～28.9%之間，平均26.9%。對于設施蔬菜，通過減施化肥和精準平衡施肥，可適當提高有機肥養(yǎng)分比例；對于露地蔬菜，通過增加有機肥用量和合理減施化肥，提高有機肥養(yǎng)分比例。特別需要指出的是，無論是設施菜田，還是露地菜田，均應增加秸稈或高碳有機肥比例，減少化學肥料用量。

3.3 磷素管理對策

磷是作物生長的必需元素，是植物體內核酸、磷脂、核苷酸、酶的組成部分，參與和促成植物體內物質轉化，能增強細胞原生質的持水能力，提高植物抗逆性和適應環(huán)境的能力。磷素過量與不合理施用不僅導致磷利用率和生產效益不高，還導致土壤速效磷大量富集等問題[4]，土壤中過量積累的磷素還易導致作物Zn和Fe元素缺乏，并增加土壤可溶性有機質的淋失等[22–24]。本調查表明，在氮、磷和鉀三種大量元素中，超標倍數最多的是磷，主要蔬菜P2O5施用總量 (化肥 + 有機肥) 平均超出其推薦量的4.7倍，其中設施和露地蔬菜P2O5施用總量平均分別超出各自推薦量的4.4和4.9倍；調查還表明，主要蔬菜有機肥P2O5投入量已普遍超出P2O5推薦總量 (化肥 + 有機肥)，平均超出1.4倍，其中設施和露地蔬菜有機肥P2O5施用總量平均分別超出各自P2O5推薦總量的1.7和1.0倍。鑒于有機肥作為基肥施用，而其中的P2O5含量已超過推薦量，設施和露地蔬菜基施化肥應以低磷型化肥品種 (復合肥、混配肥) 為主，追肥應以低磷甚至無磷的沖施肥、滴灌肥等為主。

4 小結與建議

1) 我國蔬菜化肥養(yǎng)分 (N + P2O5+ K2O) 用量平均為1092.0 kg/hm2，是全國農作物化肥養(yǎng)分用量 (328.5 kg/hm2) 的3.3倍，其中設施和露地蔬菜化肥養(yǎng)分用量平均分別為1354.5和 859.5 kg/hm2，分別是全國農作物化肥養(yǎng)分用量的4.1和2.6倍；蔬菜有機肥養(yǎng)分(N + P2O5+ K2O) 用量平均639.0 kg/hm2，其中設施和露地蔬菜有機肥養(yǎng)分用量平均分別為921.0和 387.0 kg/hm2；蔬菜肥料 (化肥 + 有機肥) 養(yǎng)分 (N + P2O5+K2O) 總用量平均1731.0 kg/hm2，其中設施和露地蔬菜肥料養(yǎng)分總用量平均分別為2275.5和 1246.5 kg/hm2；區(qū)域間、蔬菜種類間化肥養(yǎng)分用量、有機肥養(yǎng)分用量、肥料 (化肥 + 有機肥) 養(yǎng)分總用量的差異均相當明顯。

2) 我國蔬菜肥料 (化肥 + 有機肥) 中N、P2O5和K2O各自總投入嚴重超量。主要設施蔬菜N、P2O5和K2O施用總量平均分別是各自推薦量的1.9、5.4和1.6倍，主要露地蔬菜N、P2O5和K2O施用總量平均分別是各自推薦量的2.7、5.9和1.5倍，應高度重視化肥減施問題。按合理施肥條件下設施蔬菜有機肥替代化肥45%、露地蔬菜有機肥替代化肥35%的比例估算，主要設施蔬菜化肥養(yǎng)分減施潛力平均在34.8%～67.1%之間，主要露地蔬菜化肥養(yǎng)分減施潛力在41.9%～76.8%之間。

3) 肥料養(yǎng)分總量、有機肥和基肥化肥的N、P2O5、K2O比例不合理，P2O5占比過高。設施蔬菜養(yǎng)分總量N、P2O5、K2O施用比例平均為1.00∶0.85∶0.94，有機肥養(yǎng)分比例為1.00∶1.10∶0.88，基施化肥養(yǎng)分比例為1.00∶0.95∶1.09；露地蔬菜N、P2O5、K2O三者的施用比例平均分別為1.00∶0.63∶0.56、1.00∶1.01∶0.84 和 1.00∶0.90∶0.67。

4) 追施化肥的磷施用比例總體上較為合理，設施和露地蔬菜的磷比例平均分別為0.52和0.25；露地蔬菜追施化肥的鉀的施用比例總體上過低，平均為0.35。為此，蔬菜施肥中，在減少化肥用量的同時，應高度重視協(xié)調N、P2O5、K2O比例，盡量選用低磷化肥品種。考慮到有機肥中磷比例過高且較難調控等問題，對于設施蔬菜，基施化肥磷比例可大幅度降低，追施化肥中的磷素比例還可適當降低，研制和篩選適合設施蔬菜養(yǎng)分需求的基肥用低磷型化肥品種 (復合肥、混配肥)，以及追肥用低磷型沖施肥、滴灌肥；對于露地蔬菜，基施化肥磷比例可較大幅度降低，追施化肥中的鉀素比例總體上應大幅增加，研制和篩選適合露地蔬菜養(yǎng)分需求的基肥用低磷型化肥品種 (復合肥、混配肥)，以及追肥用低磷高鉀型化肥品種 (復合肥、混配肥，沖施肥、滴灌肥)。

5) 蔬菜有機肥養(yǎng)分用量占養(yǎng)分總用量 (化肥養(yǎng)分+有機肥養(yǎng)分) 的適宜比例一般為40%～50%。設施蔬菜有機肥養(yǎng)分比例明顯高于露地蔬菜，主要設施蔬菜有機肥養(yǎng)分比例總體上較為適宜，在30.6%～42.7%之間，平均36.4%；主要露地蔬菜有機肥養(yǎng)分比例普遍偏低，在20.5%～28.9%之間，平均26.9%。

6) 化肥基施比例普遍過高，設施和露地蔬菜平均分別達到45.7%和51.0%，明顯高于基肥化肥養(yǎng)分用量占化肥養(yǎng)分總量的適宜比例 (設施蔬菜15%～20%，露地蔬菜20%～30%)，應重視調整化肥基追比例問題。

鑒于蔬菜尤其是設施蔬菜化肥使用與土壤質量方面的突出問題，蔬菜化肥施用技術必須加以改進，亟待建立蔬菜肥水科學管理技術體系。從化肥減量、協(xié)調化肥養(yǎng)分比例、調整化肥基追比例、優(yōu)化肥水管理方法等方面進行改進，并制訂化肥精準減量、有機肥替代化肥、施用專用新型化肥、推廣水肥一體化技術等技術對策。

致謝：蔬菜施肥調查由國家大宗蔬菜產業(yè)技術體系各綜合試驗站站長負責，其他崗位專家參與并給予了指導，在此一并感謝。

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Reducing potential of chemical fertilizers and scientific fertilization countermeasure in vegetable production in China

HUANG Shao-wen, TANG Ji-wei, LI Chun-hua, ZHANG Huai-zhi, YUAN Shuo
( Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Ministry of Agriculture / Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China )

The vegetable nutrient management team of CARS-23 (China Agriculture Research System) has investigated the fertilization situation in 1227 farmers’ vegetable plots, including 578 greenhouse vegetable plots and 649 open field vegetable plots around China. The acquired data were summarized in this paper, and the problems existed were as follows，1) The average amount of nutrient (N + P2O5+ K2O) from chemical fertilizers in vegetables production was 1092.0 kg/hm2, which was 3.3 times as high as that of crops in China(328.5 kg/hm2). The average chemical nutrient application in greenhouse and open field vegetable were respectively 1354.5 and 859.5 kg/hm2, which were respectively 4.1 and 2.6 times as high as that of crops in our country. 2) The N, P2O5and K2O inputs from both the chemical fertilizers and organic manure were all excessive,the N, P2O5and K2O inputs in the greenhouse vegetables are respectively 1.9, 5.4, 1.6 times of those recommended, and those in the open fields were 2.7, 5.9, 1.5 times. 3) The fertilization was not balance generally in all the surveyed main vegetable production regions. The average ratio of N∶P2O5∶K2O input in the total nutrients (including chemical fertilizers and organic manures), in organic manures and in basal-applied chemical fertilizers was respectively 1.00∶0.85∶0.94, 1.00∶1.10∶0.88, and 1.00∶0.95∶1.09 in the greenhouses, and 1.00∶0.63∶0.56, 1.00∶1.01∶0.84, and 1.00∶0.90∶0.67 in the open fields. P2O5input was obviously too high in the total nutrient inputs (chemical fertilizers + organic manures), organic manures and basal applied chemical fertilizers. 4) The basal-applied ratio of chemical fertilizer nutrients (N + P2O5+ K2O) was commonly too high in both greenhouse and open field vegetables, with the average ratio of 45.7% and 51.0%, respectively. Thereinto,the average ratio in greenhouse in North, East, Central, and Southwestern ranged from 45.5% to 68.7%, and that was as high as 63.0% in open fields in Central China. 5) For rational fertilization, in which the chemical nutrients were substituted with 45% of organic manure in greenhouse vegetable and 35% in open field vegetable, the average reduction potential of nutrients from chemical fertilizers in main greenhouse vegetables and open field vegetables was respectively 34.8%–67.1% and 41.9%–76.8%. We should pay much more attention on coordinating N∶P2O5∶K2O ratio and basal-topdressing ratio of chemical fertilizers, and decreasing the P2O5application ratios. In addition, developing countermeasures about the efficient technologies of chemical fertilizer reduction, chemical fertilizers substituted with organic manure, new special-purpose fertilizer application, drip fertigation technology promotion are needed.

vegetable; chemical fertilizer nutrient input; organic manure nutrient input; potential of chemical fertilizer reduction; scientific countermeasure of chemical fertilizer application

2017–09–21 接受日期：2017–10–24

現代農業(yè)產業(yè)技術體系建設專項（CARS-23-B02）；國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFD0201000，2016YFD0801006）；山東省重點研發(fā)計劃項目（2017CXGC0206）；中國農業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程協(xié)同創(chuàng)新任務（CAAS-XTCX2016003）資助。

黃紹文（1964—），男，湖南桃源人，博士，研究員，主要從事蔬菜營養(yǎng)與高效施肥研究工作。

Tel：010-82108662；E-mail：huangshaowen@caas.cn