壽光設(shè)施蔬菜施肥及土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀分析

蔡紅明，王仁杰，王俊英，魏家鵬，張愛(ài)鳳，李金玲，楊朝霞，梁友忠

（1.壽光市文家街道農(nóng)業(yè)農(nóng)村服務(wù)中心，山東壽光 262700；2.全國(guó)蔬菜質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中心，山東壽光 262700；3.山東永盛農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，山東壽光 262700）

我國(guó)是世界上第一大蔬菜生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，近年來(lái)，我國(guó)蔬菜種植面積一直保持在2 000 萬(wàn)hm2以上，產(chǎn)量7 億t 以上，人均占有量在500 kg 以上[1]，設(shè)施蔬菜作為高度集約化種植模式，可以有效提高蔬菜產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，保障城鄉(xiāng)居民生活所需，然而，在設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和更新的同時(shí)，也暴露出了一系列資源和環(huán)境問(wèn)題，如肥料利用率不高、土壤質(zhì)量下降、蔬菜病蟲(chóng)害增加、地下水體污染、養(yǎng)分資源浪費(fèi)等，嚴(yán)重制約著我國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

近年來(lái)，國(guó)家大力倡導(dǎo)農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效，目前我國(guó)蔬菜生產(chǎn)總量完全可以滿足全國(guó)人民日常所需，但隨著生活水平的增加，人們不僅僅追求量的滿足，更多地開(kāi)始追求蔬菜的高品質(zhì)，這就對(duì)蔬菜生產(chǎn)提出了更高的要求。設(shè)施栽培需要在半封閉空間通過(guò)人為調(diào)節(jié)水、肥、氣、熱為蔬菜提供合適的生產(chǎn)環(huán)境，因此，生產(chǎn)者對(duì)環(huán)境的干預(yù)、控制和調(diào)節(jié)能力直接影響了蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。所以，摸清設(shè)施蔬菜肥料施用量，發(fā)現(xiàn)施肥過(guò)程中存在的問(wèn)題，了解土壤養(yǎng)分含量現(xiàn)狀是科學(xué)施肥的基礎(chǔ)[2]。

山東省是我國(guó)蔬菜主要生產(chǎn)基地，壽光市又是冬暖式大棚的發(fā)源地，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)代表性強(qiáng)，本研究在壽光隨機(jī)選取25 個(gè)日光溫室進(jìn)行施肥狀況調(diào)查，并測(cè)定了土壤養(yǎng)分，以期通過(guò)調(diào)查分析當(dāng)?shù)氐湫驮O(shè)施蔬菜施肥和土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀，為蔬菜減量增效技術(shù)的制定提供理論依據(jù)，推動(dòng)蔬菜產(chǎn)業(yè)的優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及田間調(diào)查

供試土壤于2021 年6 月在設(shè)施蔬菜拉秧后、換茬前采集，取樣地點(diǎn)為山東省壽光市文家街道，采集數(shù)為25個(gè)，涉及黃瓜、辣椒、西紅柿等9 個(gè)主要栽培品種。土壤樣品分布力求空間均勻，涉及文家街道25 個(gè)村。用“S”形取樣，采集深度為0～20 cm 的表層土壤。

在土壤樣品采集的基礎(chǔ)上，對(duì)25 個(gè)種植戶進(jìn)行田間調(diào)查，主要調(diào)查種植面積、蔬菜產(chǎn)量、施肥情況、經(jīng)濟(jì)效益等基本情況。

1.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

土壤樣品主要測(cè)定pH、有機(jī)質(zhì)、水溶性鹽總量、堿解氮、有效磷、速效鉀等土壤基本理化性質(zhì)和養(yǎng)分指標(biāo)。其中pH 采用玻璃電極法（水土比2.5∶1），有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，水溶性鹽總量采用質(zhì)量法，有效磷采用鉬銻抗比色法，速效鉀采用火焰光度計(jì)法，具體見(jiàn)鮑士丹[3]的測(cè)定方法。

1.3 儀器與設(shè)備

pH 計(jì)，pHS-3S，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；火焰光度計(jì)，F(xiàn)P6431，上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.4 土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

在前人研究的基礎(chǔ)上[4-8]，使用土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)指標(biāo)及土壤養(yǎng)分的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)供試土壤性狀和肥力進(jìn)行分析，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1（見(jiàn)下頁(yè)）所示。

表1 設(shè)施蔬菜土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Classification standard for soil nutrient content of protected vegetable

1.5 測(cè)定指標(biāo)及方法

養(yǎng)分平衡計(jì)算公式見(jiàn)式（1）（2）。

式中，ANS 為表觀養(yǎng)分盈余量，kg/hm2；NI為養(yǎng)分投入量，kg/hm2，主要計(jì)算化肥和有機(jī)肥用量的折純量，有機(jī)肥養(yǎng)分含量按照《中國(guó)有機(jī)肥料養(yǎng)分志》[7]參數(shù)進(jìn)行折純；NO為養(yǎng)分?jǐn)y出量，kg/hm2，主要指作物收獲后所帶走的養(yǎng)分含量，用《肥料使用技術(shù)手冊(cè)》[7]中作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與養(yǎng)分吸收量的參數(shù)計(jì)算；ANU 為表觀養(yǎng)分利用率，%。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2003 軟件進(jìn)行表格和圖形處理。數(shù)值均采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤養(yǎng)分含量現(xiàn)狀及評(píng)價(jià)

2.1.1 土壤理化性質(zhì)

如表2 所示，壽光供試驗(yàn)的設(shè)施蔬菜土壤pH 平均為7.4，整體處于中性水平，變幅為7.1～7.8，其中，黃瓜和苦瓜土壤的pH 最低，但仍處于中性水平，辣椒、番茄、瓠子和韭菜土壤呈弱堿性。土壤水溶性鹽總量平均為2.6 g/kg，整體處于輕度鹽漬化水平，變幅在0.8～4.1 g/kg之間，其中，僅瓠子和韭菜處于非鹽漬化水平，其余蔬菜種類均表現(xiàn)出輕度鹽漬化。土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為24.6 g/kg，整體處于中等水平，變幅在17.9～32.3 g/kg 之間，其中，苦瓜土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，瓠子和韭菜的有機(jī)質(zhì)含量較低。實(shí)際施肥過(guò)程中農(nóng)戶應(yīng)該注重有機(jī)無(wú)機(jī)配施，適當(dāng)增加有機(jī)肥的投入比重，不僅可以提高土壤肥力，還可以改善土壤鹽漬化，提高土壤質(zhì)量。

表2 壽光市不同設(shè)施蔬菜部分土壤理化指標(biāo)含量及等級(jí)Table 2 Contents and grades of some soil physical and chemical indicators of vegetables in different facilities in Shouguang area

2.1.2 土壤養(yǎng)分

如表3 所示，從整體來(lái)看，設(shè)施蔬菜土壤堿解氮變幅125.3～274.3 mg/kg，平均含量為217.3 mg/kg，處于1 級(jí)水平；土壤有效磷變幅44.5～217.5 mg/kg，平均含量為155.4 mg/kg，處于高水平；土壤速效鉀變幅185.0～625.0 mg/kg，平均含量為451.9 mg/kg，整體處于高水平。

表3 壽光市不同設(shè)施蔬菜土壤養(yǎng)分含量及等級(jí)Table 3 Nutrient contents and grades of vegetable soils in different facilities in Shouguang area

從不同蔬菜種類來(lái)看，除韭菜的土壤中有效磷含量處于低水平外，其余蔬菜品種土壤氮磷鉀均處于中等及以上水平，尤以土壤速效鉀含量較高。

2.2 養(yǎng)分平衡狀況分析

為更好地了解農(nóng)戶施肥合理性，根據(jù)養(yǎng)分投入和攜出情況進(jìn)行了養(yǎng)分平衡分析，結(jié)果如表4 所示。由表知，所有蔬菜品種均存在不同程度的養(yǎng)分盈余，其中苦瓜養(yǎng)分盈余總量（氮磷鉀總量）最高，為55 096 kg/hm2，然后依次為圓茄、辣椒、黃瓜、絲瓜、番茄、蕓豆、瓠子和韭菜。從過(guò)量程度來(lái)看，養(yǎng)分盈余總量為攜出總量在1.3～3.6 倍，其中氮盈余為氮攜出的1.5～4.5 倍，磷盈余為磷攜出的2.5～6.4 倍，鉀盈余為鉀攜出的0.4～3.1 倍，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)氮磷鉀的表觀養(yǎng)分利用率分別為22.9%、18.2%和39.4%，所以，相比而言磷利用率最低，盈余最大，其次為氮和鉀，說(shuō)明實(shí)際種植過(guò)程中存在嚴(yán)重的養(yǎng)分資源浪費(fèi)。

對(duì)比養(yǎng)分投入和攜出的養(yǎng)分施用比例，由表4 得出，養(yǎng)分投入N∶P2O5∶K 為1∶0.44∶0.75，養(yǎng)分?jǐn)y出N∶P2O5∶K 為1∶0.35∶1.29，根據(jù)蔬菜作物的需肥規(guī)律可以得出，養(yǎng)分施用過(guò)程中磷素施用比例過(guò)高，鉀素施用比例不足。從不同蔬菜品種來(lái)看，絲瓜養(yǎng)分施用比例最合理，氮磷鉀投入和攜出比例分別為1∶0.63∶1.32 和1∶0.48∶1.27，其次為黃瓜和番茄，蕓豆和瓠子養(yǎng)分施用比例最不合理。

2.3 土壤養(yǎng)分與養(yǎng)分平衡狀況相關(guān)性

為更好地掌握和量化氮磷鉀肥料施用與土壤養(yǎng)分之間的關(guān)系，進(jìn)行了相關(guān)性分析，結(jié)果表明氮盈余量與土壤堿解氮含量的相關(guān)關(guān)系為y=0.003x＋161.9，R2=0.383；磷盈余量與土壤有效磷含量相關(guān)關(guān)系為y=0.010x＋74.44，R2=0.372；鉀盈余量與土壤速效鉀含量相關(guān)關(guān)系為y=0.015x+309.3，R2=0.421，可見(jiàn)土壤氮磷鉀養(yǎng)分累積和養(yǎng)分盈余顯著相關(guān)，說(shuō)明在生產(chǎn)中可以根據(jù)養(yǎng)分投入情況粗略估算土壤養(yǎng)分水平，進(jìn)一步指導(dǎo)生產(chǎn)。未來(lái)研究中可以通過(guò)增加調(diào)查樣本量，尋找更合適的擬合曲線等方式，增加估算準(zhǔn)確率。

3 討論與結(jié)論

3.1 典型設(shè)施蔬菜土壤質(zhì)量現(xiàn)狀和養(yǎng)分累積狀況

壽光設(shè)施蔬菜主要種植區(qū)土壤pH 隨棚齡的增加有降低趨勢(shì)，露地土壤pH 為8.0 左右[9]，本研究發(fā)現(xiàn)壽光溫室土壤平均pH 為7.4，pH 雖然有下降但未達(dá)到酸化程度。土壤水溶性鹽總量為2.6 g/kg，呈現(xiàn)出了輕度鹽漬化，土壤pH 下降和鹽漬化均與生產(chǎn)中化肥過(guò)量施用有關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為24.6 g/kg，僅處于中等水平，說(shuō)明生產(chǎn)中優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥施用量不足。有機(jī)肥的施用對(duì)于培肥地力、改良土壤具有重要作用[9]。生產(chǎn)中適當(dāng)提高有機(jī)肥施用比例，科學(xué)合理地進(jìn)行有機(jī)無(wú)機(jī)配施，可以有效解決一系列土壤障礙問(wèn)題。

本研究表明設(shè)施蔬菜土壤堿解氮、有效磷和速效鉀平均含量分別為217.3、155.4、451.9 mg/kg，均處于高水平，與前人研究結(jié)果相似，蔡紅明等[10]在陜西的研究表明日光溫室土壤硝態(tài)氮累積明顯，有效磷和速效鉀多處于高和較高水平；王穎[11]在遼寧省的研究表明設(shè)施蔬菜土壤有效磷、速效鉀的平均含量分別為194.6 mg/kg 和318.8 mg/kg。這充分說(shuō)明在全國(guó)范圍內(nèi)設(shè)施蔬菜種植均存在普遍的過(guò)量施肥和資源浪費(fèi)問(wèn)題。據(jù)調(diào)查，7 年以上棚齡的溫室普遍存在作物生長(zhǎng)不良、病害嚴(yán)重等問(wèn)題，導(dǎo)致蔬菜減產(chǎn)，這均與土壤養(yǎng)分的積累密切相關(guān)[12]，所以，減少土壤養(yǎng)分累積對(duì)蔬菜種植增產(chǎn)增效具有重要意義。

3.2 典型設(shè)施蔬菜施肥過(guò)程中存在的問(wèn)題及建議

設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)期短、需肥量大，產(chǎn)值和效益高，菜農(nóng)普遍認(rèn)為施肥越多，產(chǎn)量越高[13]，由此導(dǎo)致設(shè)施蔬菜種植上普遍存在施肥誤區(qū)。本研究表明設(shè)施蔬菜施肥存在問(wèn)題主要包括兩個(gè)方面，一是過(guò)量施肥，尤其是大量元素肥料。調(diào)查顯示設(shè)施蔬菜氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）養(yǎng)分平均投入量分別為20 623、9 082 kg/hm2和15 437 kg/hm2，表觀利用率分別為22.9%、18.2%和39.4%，氮磷鉀施用量普遍偏高，尤其磷肥減施潛力最大，這與江麗華等[14]的研究結(jié)果類似。二是養(yǎng)分施用比例不合理。根據(jù)蔬菜作物的需肥特點(diǎn)，一般認(rèn)為，N∶P2O5∶K2O 的吸收比例為1∶（0.3～0.5）∶（1.0～1.9）為宜[15]。劉衎等[16]對(duì)北京市352 個(gè)設(shè)施蔬菜地塊進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)設(shè)施蔬菜養(yǎng)分配比不同，整體呈現(xiàn)氮磷肥比例偏高，而鉀肥比例過(guò)低的特點(diǎn)，與本研究結(jié)果相同，江麗華等[14]在山東6 個(gè)縣做的調(diào)查結(jié)果也印證了這一結(jié)論。

未來(lái)設(shè)施蔬菜養(yǎng)分管理重點(diǎn)應(yīng)該是在總量上減少、在結(jié)構(gòu)上優(yōu)化，雙管齊下才能推動(dòng)蔬菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。一是充分考慮土壤養(yǎng)分累積，推行測(cè)土配方施肥，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥；二是推廣有機(jī)肥替代化肥模式，培肥地力，減輕環(huán)境污染；三是因地制宜，科學(xué)規(guī)劃全生育期施肥量，建議基肥有機(jī)肥，前期追施平衡性水溶肥，中后期選擇高鉀水溶肥。四是應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，提高肥料養(yǎng)分利用率。