设施栽培养分管理现状及措施

2015-06-24丁文雅

南方农业·下旬 2015年4期

丁文雅

摘要设施栽培不同于露地栽培，其对肥水管理有特殊要求。基于此，阐述了我国设施栽培养分管理现状，包括设施栽培中的养分投入和土壤养分累积，指出由于不合理养分管理导致的设施栽培土壤盐分大量积累、营养元素间比例失调、设施蔬菜品质下降以及造成的环境污染等问题，并提出了加强设施栽培养分管理的措施。

关键词设施栽培；养分管理；现代农业

中图分类号：S158 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2015）12-005-02

设施农业就是指依靠现代科技和设施，在人工创造的环境条件下，进行动植物高效生产的一种现代农业方式，包括塑料棚、遮阳网、温室、无土栽培和植物工厂等多种形式，其中，以温室和塑料大棚蔬菜生产发展最快。目前，全国设施面积约140万hm2，浙江省设施栽培总面积约为0.53万hm2（含蔬菜、瓜果、花卉），近几年，每年递增幅度超过30%。设施农业的快速发展，保证了蔬菜周年的均衡供应。同时，由于设施内半封闭性、高复种、高温高湿、不受雨水淋洗等特殊条件，在土壤的有机质、养分、盐分等方面产生了深刻的影响。当前，大部分设施农业养分管理属于粗放式管理，缺乏科学指导。因此，随着连作栽培年限的增加，土壤环境恶化、病虫害加重、产量降低、品质下降等问题日渐显露。尤其是温室土壤中硝酸盐和磷素的积累，不仅降低肥料利用效率和施肥效益，还导致菜园土壤盐害和养分失衡，降低菜园土壤生产能力，且提高氮、磷淋失和对地下水污染的风险性，降低蔬菜的营养和卫生安全品质。寻求有效措施解决上述问题，恢复设施农业土壤生态环境的平衡，对于农产品优质高产及设施农业的可持续发展具有重要的现实意义。

1 设施栽培体系中的养分管理现状

在设施栽培中，由于蔬菜生产具有高度集约化、年复种指数高和种类单一等特点，造成了设施内部环境与传统大田种植环境存在明显差异。我国在设施农业配套技术方面进步空间很大。目前，种植户习惯于将露地施肥习惯直接转移于设施农业中，加之生产管理者的土壤管理技术和施肥技术水平较低，破坏了设施土壤的生态环境。随着种植时间的增加，这种情况越来越严重。

1.1 设施栽培养分投入状况

与其它农作物相比，蔬菜是一种需肥量大的经济作物。受传统“庄稼一枝花，全靠粪当家”“粪大水勤，不用问人”等不科学施肥习惯的影响，在实际栽培过程中，农户往往通过增施氮肥来获得高产。尤其在设施栽培下，施肥量是露地的4～5倍，且化肥在总用肥量中占30%～60%。蔬菜作物中年均化肥施用量为375 kg/667m2，最高达405 kg/667m2；畜禽粪便施用量年均为8 721 kg/667m2，最高可达14 393 kg/667m2，盲目超量施肥的现象十分普遍。

1.2 养分累积状况

当寒冷季节，土壤温度较低时，作物吸收养分能力下降，生产者往往通过加大施肥量，以提高作物吸收效率，结果造成氮、磷、钾等养分在土壤中的大量残留和累积，尤其是磷肥，其当季利用率很低，大田利用率仅为10%～25%。研究指出，山东寿光设施栽培黄瓜的氮磷钾养分利用率分别仅为5.0%，2.1%和11.8% [1]。冯永军[2]等测定结果显示，设施土壤有机质含量为20～50 g/kg，碱解氮在100～200 mg/kg，速效磷高达400 mg/kg，速效钾高者可达1 000 mg/kg。苏州、无锡、南京等地设施栽培土壤速效氮、磷和钾含量分别比露地土壤高135.7%，60.1%和31.4%[3]。长期过量施肥不仅增大生产成本，还导致了大量养分在土壤中累积，降低肥料利用效率和施肥效益。当然，在相同施肥水平条件下，种植不同作物品种的设施土壤，其养分累积状况也不相同。

2 养分管理存在的主要问题

目前，设施农业受人为作用影响较大，土壤理化性状和养分状况发生了根本性的变化，形成了特殊的生态系统。在对土地资源利用的高度集约化后，土壤出现各种问题，如次生盐渍化、养分失衡等。其中，土壤次生盐渍化是国内外设施栽培中普遍存在问题，这也是很多温室在使用3～5 a后不得不废弃不用或改作它用的原因。过量施用化肥尤其是氮肥是设施农业发生盐害的主要原因，也是造成蔬菜和土壤中硝态氮累积的重要因素。而土壤中硝态氮的累积既是土壤盐分的重要特征，又是导致蔬菜生理障碍的主导因子。

2.1 土壤盐分高积累

当前，设施栽培土壤盐分表聚现象非常明显。其实，土壤的次生盐渍化实质上是田间作业的一种“肥害”，是可溶性盐分含量长期积累到一定程度才出现。有研究报道，设施栽培土壤盐分含量一般是露地土壤的1.3～3.7倍，在3～5 a棚龄时出现积盐高峰，且土壤中K+、NO3-、Ca2+和SO42-增幅较大，一般含量是露地的2.1～21.5倍。又据李文庆[4]等对山东泰安、潍坊、德州等地土壤测定结果显示，1 a大棚和3 a大棚耕层土壤盐分分别是露地的l～3倍和1～6倍。

2.2 有机肥施用不合理

土壤有机质含量影响土壤养分供应和蔬菜对养分的吸收，而有机肥是土壤有机质的重要来源，是栽培高产优质设施蔬菜的关键因素。但很多农民为追求高效性，只重视化肥的施用，忽略了有机肥的投入，造成了土壤肥力的下降。但若施用未经处理的有机肥，会对作物生长和土壤环境产生不良后果。一方面新鲜禽粪容易滋生虫，加重地下病虫害发生；另一方面，施用某些大型畜禽养殖场未经处理的禽粪，易造成抗菌素和重金属污染，使土壤和农产品受到污染，减少设施大棚的使用寿命。

2.3 氮磷钾等养分的比例不协调

按照作物养分需要供肥，长期使用养分比列不当的肥料品种蔬菜作物需N、P、K的比例为N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶1.25。重氮、磷肥，轻钾和微量元素是蔬菜大棚施肥中普遍存在的现象。过量使用氮肥，影响钾、钙、镁的吸收，造成养分吸收不平衡。一些菜地从未施过钾肥，蔬菜所需钾量仅靠有机肥补充，土壤中钾素严重缺乏。再者，由于作物根系对离子的选择性吸收，加之温室复种指数高，长期种植单一蔬菜品种，会使设施土壤中特定养分富集或亏缺。

2.4 蔬菜营养和安全品质下降

研究指出，亚硝酸盐能诱发消化系统癌变，而人体摄入的硝酸盐有81%来自蔬菜。蔬菜易于富集硝酸盐，其体内硝酸盐含量与土壤中硝酸盐含量呈正比，且随设施连作年限的延长，蔬菜中亚硝酸盐和硝酸盐积累显著增加，对蔬菜造成污染，威胁人体健康。

2.5 污染环境

设施栽培基地（大棚）是农业面源污染的重点区域。农田是水体富营养化的重要来源，过量施肥会加剧水体富营养化过程。据统计，我国化肥投入占蔬菜生产中肥料总量的20%以上，而蔬菜对化肥的吸收率仅有30%左右，远低于50%～70%的世界平均水平[5]。土壤中未被吸收利用的化肥，一是随水流入地下，造成地下水污染；二是经过反硝化作用，进入大气，产生温室效应。据张光亚[6]等研究，设施栽培土壤N O释放通量比露地栽培土壤高1.9倍。

3 主要对策及措施

在设施栽培中，蔬菜的生长环境、施肥技术等发生根本性变化，决定了其施肥管理上与露地有很大区别。不合理施肥是导致设施土壤中养分和盐分累积高、氮肥利用率低、蔬菜营养品质差的重要原因。研究设施制度下土壤养分变化规律，按需施肥，是防止土壤退化、提高肥料的利用率、提升蔬菜品质的有效方法。

3.1 遵循土壤肥力和作物需肥规律，平衡施肥

蔬菜生育期短，生长所需养分主要来自肥料特别是化肥。追肥的原则应遵循“薄肥勤施，少量多次”，结合浇水施用，间隔时间要短。而且在不同茬口和生育阶段，作物吸收养分比例不同。如黄瓜在冬春茬结瓜期养分吸收量占90%以上，其中初瓜、盛瓜和末瓜期分别约占总吸收量的22%，55%和13%；秋冬茬结瓜期养分吸收量占70% 左右，其中初瓜、盛瓜和末瓜期分别为32%，30%和10%[7]。因此，根据土壤供肥能力，按需同步供肥，且N、P、K和微肥的配合施用；或因地制宜，采用测土施肥、配方施肥、针对具体作物品种，设计专用复合肥，可有效解决过量施肥和施肥比例不协调而造成的连作障碍问题。

3.2 施用腐熟的有机肥，重微肥

在有机肥分解过程中，细菌、放线菌增殖，抑制病原菌的繁殖，从而减轻连作障碍的发生。施用腐熟的有机肥，可减少土肥中有害病菌的传播，因为有机肥料经过充分腐熟，可杀死其中的致病菌和虫卵。同时，选择适宜的粪肥种类，改良土壤，利于蔬菜的根系生长发育，增强根系吸水、吸肥能力，提高作物自身的抗病性。其次，要重视微肥，施用微肥，促进蔬菜硝酸还原酶活性，降低蔬菜硝态氮累积量，提高蔬菜品质。

3.3 控制氮肥的释放速度，降低土壤中的硝酸盐积累

施用长效或可控释性肥料，避免土壤可溶性养分浓度短期内急剧升高。速效化肥使用量过多是造成土壤次生盐渍化的重要原因，尤其是速效氮肥。在设施栽培中采用如涂层尿素、长效碳氨等缓释肥料，有效控制肥料中养分的释放速度，控制土壤中可溶性盐的浓度，避免土壤次生盐渍化的发生。

3.4 合理灌溉，改善土壤生态环境

水分在设施农业土壤中迁移的方向主要是地下向地表移动，缺少雨水的淋溶。因此，对设施农业进行合理的灌溉，可以增加土壤表层的水分，改善土壤水循环，稀释和带走土壤中多余的盐分。对于次生盐渍化严重的土壤，灌溉时要求浇透。在轮作间隙或农闲时，可将覆盖物去掉，充分利用雨水冲刷改善土壤的生态环境。

3.5 改变耕作方式，变土壤栽培为无土栽培

在高度集约化的设施栽培中，难以准确控制土壤中的水分和养分条件，通过改变耕作方式，用基质代替土壤进行无土栽培，并根据作物的需肥特性和规律，采用水肥滴灌管理等措施，能有效解决设施栽培连作障碍，土传病害严重等难题。

4 结论

设施栽培中的养分管理是设施农业系统的重要组成部分，科学、合理的养分管理，不仅能保证蔬菜作物高产的同时，提高养分利用效率，而且可以降低生产成本和环境污染的风险，改善和提升设施蔬菜作物的营养品质，确保设施农业的可持续发展。

参考文献

[1]马文奇，毛达如，张福锁.山东省蔬菜大棚养分积累状况[J].磷肥与复肥，2000，15（3）：65-67.

[2]冯永军，陈为峰，张蕾娜，等.设施园艺土壤的盐化与治理对策[J].农业工程学报，2001，17（2）： 111-114.

[3]夏立忠，杨林章，王德建.苏南设施栽培中旱作人为土养分与盐分状况的研究[J].江苏农业科学，2001（6）：43-46.