設施栽培養分管理現狀及措施

丁文雅

摘 要 設施栽培不同于露地栽培，其對肥水管理有特殊要求。基于此，闡述了我國設施栽培養分管理現狀，包括設施栽培中的養分投入和土壤養分累積，指出由于不合理養分管理導致的設施栽培土壤鹽分大量積累、營養元素間比例失調、設施蔬菜品質下降以及造成的環境污染等問題，并提出了加強設施栽培養分管理的措施。

關鍵詞 設施栽培；養分管理；現代農業

中圖分類號：S158 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）12-005-02

設施農業就是指依靠現代科技和設施，在人工創造的環境條件下，進行動植物高效生產的一種現代農業方式，包括塑料棚、遮陽網、溫室、無土栽培和植物工廠等多種形式，其中，以溫室和塑料大棚蔬菜生產發展最快。目前，全國設施面積約140萬hm2，浙江省設施栽培總面積約為0.53萬hm2（含蔬菜、瓜果、花卉），近幾年，每年遞增幅度超過30%。設施農業的快速發展，保證了蔬菜周年的均衡供應。同時，由于設施內半封閉性、高復種、高溫高濕、不受雨水淋洗等特殊條件，在土壤的有機質、養分、鹽分等方面產生了深刻的影響。當前，大部分設施農業養分管理屬于粗放式管理，缺乏科學指導。因此，隨著連作栽培年限的增加，土壤環境惡化、病蟲害加重、產量降低、品質下降等問題日漸顯露。尤其是溫室土壤中硝酸鹽和磷素的積累，不僅降低肥料利用效率和施肥效益，還導致菜園土壤鹽害和養分失衡，降低菜園土壤生產能力，且提高氮、磷淋失和對地下水污染的風險性，降低蔬菜的營養和衛生安全品質。尋求有效措施解決上述問題，恢復設施農業土壤生態環境的平衡，對于農產品優質高產及設施農業的可持續發展具有重要的現實意義。

1 設施栽培體系中的養分管理現狀

在設施栽培中，由于蔬菜生產具有高度集約化、年復種指數高和種類單一等特點，造成了設施內部環境與傳統大田種植環境存在明顯差異。我國在設施農業配套技術方面進步空間很大。目前，種植戶習慣于將露地施肥習慣直接轉移于設施農業中，加之生產管理者的土壤管理技術和施肥技術水平較低，破壞了設施土壤的生態環境。隨著種植時間的增加，這種情況越來越嚴重。

1.1 設施栽培養分投入狀況

與其它農作物相比，蔬菜是一種需肥量大的經濟作物。受傳統“莊稼一枝花，全靠糞當家”“糞大水勤，不用問人”等不科學施肥習慣的影響，在實際栽培過程中，農戶往往通過增施氮肥來獲得高產。尤其在設施栽培下，施肥量是露地的4～5倍，且化肥在總用肥量中占30%～60%。蔬菜作物中年均化肥施用量為375 kg/667m2，最高達405 kg/667m2；畜禽糞便施用量年均為8 721 kg/667m2，最高可達14 393 kg/667m2，盲目超量施肥的現象十分普遍。

1.2 養分累積狀況

當寒冷季節，土壤溫度較低時，作物吸收養分能力下降，生產者往往通過加大施肥量，以提高作物吸收效率，結果造成氮、磷、鉀等養分在土壤中的大量殘留和累積，尤其是磷肥，其當季利用率很低，大田利用率僅為10%～25%。研究指出，山東壽光設施栽培黃瓜的氮磷鉀養分利用率分別僅為5.0%，2.1%和11.8% [1]。馮永軍[2]等測定結果顯示，設施土壤有機質含量為20～50 g/kg，堿解氮在100～200 mg/kg，速效磷高達400 mg/kg，速效鉀高者可達1 000 mg/kg。蘇州、無錫、南京等地設施栽培土壤速效氮、磷和鉀含量分別比露地土壤高135.7%，60.1%和31.4%[3]。長期過量施肥不僅增大生產成本，還導致了大量養分在土壤中累積，降低肥料利用效率和施肥效益。當然，在相同施肥水平條件下，種植不同作物品種的設施土壤，其養分累積狀況也不相同。

2 養分管理存在的主要問題

目前，設施農業受人為作用影響較大，土壤理化性狀和養分狀況發生了根本性的變化，形成了特殊的生態系統。在對土地資源利用的高度集約化后，土壤出現各種問題，如次生鹽漬化、養分失衡等。其中，土壤次生鹽漬化是國內外設施栽培中普遍存在問題，這也是很多溫室在使用3～5 a后不得不廢棄不用或改作它用的原因。過量施用化肥尤其是氮肥是設施農業發生鹽害的主要原因，也是造成蔬菜和土壤中硝態氮累積的重要因素。而土壤中硝態氮的累積既是土壤鹽分的重要特征，又是導致蔬菜生理障礙的主導因子。

2.1 土壤鹽分高積累

當前，設施栽培土壤鹽分表聚現象非常明顯。其實，土壤的次生鹽漬化實質上是田間作業的一種“肥害”，是可溶性鹽分含量長期積累到一定程度才出現。有研究報道，設施栽培土壤鹽分含量一般是露地土壤的1.3～3.7倍，在3～5 a棚齡時出現積鹽高峰，且土壤中K+、NO3-、Ca2+和SO42-增幅較大，一般含量是露地的2.1～21.5倍。又據李文慶[4]等對山東泰安、濰坊、德州等地土壤測定結果顯示，1 a大棚和3 a大棚耕層土壤鹽分分別是露地的l～3倍和1～6倍。

2.2 有機肥施用不合理

土壤有機質含量影響土壤養分供應和蔬菜對養分的吸收，而有機肥是土壤有機質的重要來源，是栽培高產優質設施蔬菜的關鍵因素。但很多農民為追求高效性，只重視化肥的施用，忽略了有機肥的投入，造成了土壤肥力的下降。但若施用未經處理的有機肥，會對作物生長和土壤環境產生不良后果。一方面新鮮禽糞容易滋生蟲，加重地下病蟲害發生；另一方面，施用某些大型畜禽養殖場未經處理的禽糞，易造成抗菌素和重金屬污染，使土壤和農產品受到污染，減少設施大棚的使用壽命。

2.3 氮磷鉀等養分的比例不協調

按照作物養分需要供肥，長期使用養分比列不當的肥料品種蔬菜作物需N、P、K的比例為N∶P2O5∶K2O=1∶0.5∶1.25。重氮、磷肥，輕鉀和微量元素是蔬菜大棚施肥中普遍存在的現象。過量使用氮肥，影響鉀、鈣、鎂的吸收，造成養分吸收不平衡。一些菜地從未施過鉀肥，蔬菜所需鉀量僅靠有機肥補充，土壤中鉀素嚴重缺乏。再者，由于作物根系對離子的選擇性吸收，加之溫室復種指數高，長期種植單一蔬菜品種，會使設施土壤中特定養分富集或虧缺。

2.4 蔬菜營養和安全品質下降

研究指出，亞硝酸鹽能誘發消化系統癌變，而人體攝入的硝酸鹽有81%來自蔬菜。蔬菜易于富集硝酸鹽，其體內硝酸鹽含量與土壤中硝酸鹽含量呈正比，且隨設施連作年限的延長，蔬菜中亞硝酸鹽和硝酸鹽積累顯著增加，對蔬菜造成污染，威脅人體健康。

2.5 污染環境

設施栽培基地（大棚）是農業面源污染的重點區域。農田是水體富營養化的重要來源，過量施肥會加劇水體富營養化過程。據統計，我國化肥投入占蔬菜生產中肥料總量的20%以上，而蔬菜對化肥的吸收率僅有30%左右，遠低于50%～70%的世界平均水平[5]。土壤中未被吸收利用的化肥，一是隨水流入地下，造成地下水污染；二是經過反硝化作用，進入大氣，產生溫室效應。據張光亞[6]等研究，設施栽培土壤N O釋放通量比露地栽培土壤高1.9倍。

3 主要對策及措施

在設施栽培中，蔬菜的生長環境、施肥技術等發生根本性變化，決定了其施肥管理上與露地有很大區別。不合理施肥是導致設施土壤中養分和鹽分累積高、氮肥利用率低、蔬菜營養品質差的重要原因。研究設施制度下土壤養分變化規律，按需施肥，是防止土壤退化、提高肥料的利用率、提升蔬菜品質的有效方法。

3.1 遵循土壤肥力和作物需肥規律，平衡施肥

蔬菜生育期短，生長所需養分主要來自肥料特別是化肥。追肥的原則應遵循“薄肥勤施，少量多次”，結合澆水施用，間隔時間要短。而且在不同茬口和生育階段，作物吸收養分比例不同。如黃瓜在冬春茬結瓜期養分吸收量占90%以上，其中初瓜、盛瓜和末瓜期分別約占總吸收量的22%，55%和13%；秋冬茬結瓜期養分吸收量占70% 左右，其中初瓜、盛瓜和末瓜期分別為32%，30%和10%[7]。因此，根據土壤供肥能力，按需同步供肥，且N、P、K和微肥的配合施用；或因地制宜，采用測土施肥、配方施肥、針對具體作物品種，設計專用復合肥，可有效解決過量施肥和施肥比例不協調而造成的連作障礙問題。

3.2 施用腐熟的有機肥，重微肥

在有機肥分解過程中，細菌、放線菌增殖，抑制病原菌的繁殖，從而減輕連作障礙的發生。施用腐熟的有機肥，可減少土肥中有害病菌的傳播，因為有機肥料經過充分腐熟，可殺死其中的致病菌和蟲卵。同時，選擇適宜的糞肥種類，改良土壤，利于蔬菜的根系生長發育，增強根系吸水、吸肥能力，提高作物自身的抗病性。其次，要重視微肥，施用微肥，促進蔬菜硝酸還原酶活性，降低蔬菜硝態氮累積量，提高蔬菜品質。

3.3 控制氮肥的釋放速度，降低土壤中的硝酸鹽積累

施用長效或可控釋性肥料，避免土壤可溶性養分濃度短期內急劇升高。速效化肥使用量過多是造成土壤次生鹽漬化的重要原因，尤其是速效氮肥。在設施栽培中采用如涂層尿素、長效碳氨等緩釋肥料，有效控制肥料中養分的釋放速度，控制土壤中可溶性鹽的濃度，避免土壤次生鹽漬化的發生。

3.4 合理灌溉，改善土壤生態環境

水分在設施農業土壤中遷移的方向主要是地下向地表移動，缺少雨水的淋溶。因此，對設施農業進行合理的灌溉，可以增加土壤表層的水分，改善土壤水循環，稀釋和帶走土壤中多余的鹽分。對于次生鹽漬化嚴重的土壤，灌溉時要求澆透。在輪作間隙或農閑時，可將覆蓋物去掉，充分利用雨水沖刷改善土壤的生態環境。

3.5 改變耕作方式，變土壤栽培為無土栽培

在高度集約化的設施栽培中，難以準確控制土壤中的水分和養分條件，通過改變耕作方式，用基質代替土壤進行無土栽培，并根據作物的需肥特性和規律，采用水肥滴灌管理等措施，能有效解決設施栽培連作障礙，土傳病害嚴重等難題。

4 結論

設施栽培中的養分管理是設施農業系統的重要組成部分，科學、合理的養分管理，不僅能保證蔬菜作物高產的同時，提高養分利用效率，而且可以降低生產成本和環境污染的風險，改善和提升設施蔬菜作物的營養品質，確保設施農業的可持續發展。

參考文獻

[1]馬文奇，毛達如，張福鎖.山東省蔬菜大棚養分積累狀況[J].磷肥與復肥，2000，15（3）：65-67.

[2]馮永軍，陳為峰，張蕾娜，等.設施園藝土壤的鹽化與治理對策[J].農業工程學報，2001，17（2）： 111-114.

[3]夏立忠，楊林章，王德建.蘇南設施栽培中旱作人為土養分與鹽分狀況的研究[J].江蘇農業科學，2001（6）：43-46.

[4]李文慶，張民，李海峰，等.大棚土壤硝酸鹽狀況研究[J].土壤學報，2002，39（2）：283-287.

[5]吳鳳芝，趙鳳艷，劉元英.設施蔬菜連作障礙原因綜合分析與防治措施[J].東北農業大學學報，2000，31（3）：241-247.

[6]張光亞，陳美慈，閔航.設施栽培土壤氧化亞氮釋放及硝化、反硝化細菌數量的研究[J].植物營養與肥料學報，2002，8 （2）：239-243

[7]裴孝伯，張福墁，高麗紅，等.不同季節日光溫室黃瓜氮磷鉀吸收規律的研究[J].安徽農業大學學報，2002，29（1） ：68-73.

（責任編輯：劉昀）