我国蔬菜土壤肥料问题与对策_2011-05-11

1、我国蔬菜生产中的土壤肥料问题与对策,黄绍文 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,2011年5月11日，北京,报告内容,一、背景 二、我国蔬菜施肥中存在的主要问题 三、我国蔬菜生产中不合理施肥所带来的问题 四、我国主要菜区土壤盐分、酸碱性和肥力状况 五、蔬菜营养特性与施肥技术特点 六、我国蔬菜生产中土壤肥料管理对策,一、背景,农业八字宪法:,土、肥、水、种、 密、保、管、工,1. 耕地资源紧缺，耕地质量低 2009年耕地减少为 18.25亿亩，接近18亿亩红线；10年减少1亿亩 人均1.39亩，为世界平均的42，印度的62%，美国的15.7（我国用9%的耕地，养活了22的人口，用掉了世界约1

2、/3的化肥） 我国可开垦耕地不足7000万亩,我国土壤肥料问题的突出特征,我国与欧洲同类土壤有机质含量比较,2. 肥料生产资源-能源和磷钾矿产资源紧缺 人均煤炭、石油、天然气资源为世界平均水平的60%、10%和5%，50石油靠进口，世界石油资源仅可支撑40-50年 氮肥生产每年消耗能源折合6545万吨标准煤，约合230亿元 可利用高品位的磷矿储量只能满足国内10年左右磷肥生产的需求 钾矿的工业储量仅为1.47亿吨（KCl计），60%以上的钾肥进口,多年复种指数平均160左右 单位耕地面积化肥用量为世界平均水平的3.7倍 合理的轮作体系难以实行，瓜类、茄果类等多年连续种植引发土传病害，形成连作障

3、碍 高经济价值作物和保护地栽培更为严重 经营规模小而分散影响科学技术的推广应用,形成了我国特有的化肥高量投入、农田高强度利用的高度集约化生产体系,我国蔬菜生产基本情况： 蔬菜与人民生活高度密切 人们绿色消费观念日趋成熟 我国蔬菜面积产量均占世界四成多，均居世界第一 我国蔬菜播种面积2.82亿亩 设施蔬菜5000多万亩 我国蔬菜播种面积约占农作物总播种面积的1/8 蔬菜产值约占种植业总产值的1/3 蔬菜生产对我国农民人均纯收入贡献额近800元,肥料既是蔬菜高产优质的物质基础 不合理施用又是蔬菜产品和环境污染因子,蔬菜施肥技术应有别于大田作物的施肥技术：蔬菜尤其是设施蔬菜生长速度快，多数蔬菜多次收

4、获，需要养分强度大，对施肥的依赖性强，需要多次施肥,在现阶段，人们对肥料施用存在正负两方面作用有了更加深刻的认识：,我国蔬菜生产组织化程度低、生产规模小、随意性大，技术服务体系不健全 蔬菜栽培管理技术体系尚属经验型，农民缺乏肥料合理施用技术、适合蔬菜养分需求的专用肥技术等,二、我国蔬菜施肥中存在的主要问题,1. 施肥量过大，氮、磷、钾比例严重失调 蔬菜尤其是设施蔬菜施肥量一般超过其需要量的3-5倍 蔬菜要求钾多磷少 N : P2O5 : K2O吸收比例为1 : 0.3-0.5 : 1.0-1.5 施用比例为1 : 0.6-1.0 : 0.4-0.7,石家庄基地温室蔬菜施肥情况（kg/hm2）,

5、蔬菜体系土壤肥料团队石家庄基地调查,石家庄基地温室蔬菜施肥情况（kg/hm2）,黄瓜养分吸收比例： N : P2O5 : K2O = 1 : 0.4 : 1.3 西红柿养分吸收比例：N : P2O5 : K2O = 1 : 0.3 : 1.5,氮素超量3-6倍，磷素超量4-15倍,青岛基地设施蔬菜施肥情况（kg/hm2）,蔬菜体系土壤肥料团队青岛基地调查,黄瓜养分吸收比例： N : P2O5 : K2O = 1 : 0.4 : 1.3 西红柿养分吸收比例：N : P2O5 : K2O = 1 : 0.3 : 1.5,长沙基地蔬菜施肥情况（kg/hm2）,蔬菜体系土壤肥料团队长沙基地调查,大白菜

6、养分吸收比例：N : P2O5 : K2O = 1 : 0.5 : 1.2 甜椒养分吸收比例： N : P2O5 : K2O = 1 : 0.2 : 1.2,2. 施用有机肥料的质量难以保证 规模化养殖场畜禽粪便含有高量重金属、抗生素等，已成为蔬菜产品安全的问题 我国一些城市和城郊菜区蔬菜中一种或几种重金属含量超标，局部地区污染严重 镉、铅、汞等重金属能导致癌症、不育症等,镉污染茄子,镉污染扁豆,范小建， 农民日报: 2005-06-21.,畜禽粪便20亿吨以上，规模化养殖场占80%,41.8%,0.4%,2.0%,14.3%,41.4%,近年来畜禽粪便产生量已达到工业固废量的3.8倍 在畜禽

7、养殖业主产区，当地畜禽粪便及废弃物产生量往往超出当地农田安全承载量数倍乃至百倍以上，造成严重的土壤重金属、抗生素、激素等有机污染物的污染,我国一些省市主要畜禽粪便中 重金属元素含量和超标情况（mg/kg DW）,畜禽粪便重金属超标率,按照德国腐熟堆肥的标准： Zn 400, Cu 100, Cr 100, Pb 150, Cd 1.5, Ni 20, As 5.0, Hg 1.0,与90年代初的结果相比，鸡粪、猪粪、牛粪中重金属含量尤其是Zn、Cu、Cd、Cr、As显著增加,畜禽粪便重金属含量比较（mg/kg DW）,我国畜禽粪便中重金属含量和带入农田量 (以一些省市调查结果估算),鸡粪、猪粪

8、平均含量；畜禽粪便20亿吨，按1/3干基计；70%畜禽粪便用于菜田，按蔬菜种植面积2.63亿亩计,长期施用有机肥耕地土壤重金属长期变化趋势,长期施用猪粪、鸡粪可增加土壤中某些重金属含量 土壤中铜增加可超过国家环保标准 土壤中镉增加可超过国家环保标准,畜禽粪便中重金属的安全限量,通过鸡粪加入的 Cd 0.39 mg/kg,通过猪粪加入的 Cd 0.52 mg/kg,潮土(pH 8.4)上鸡粪和猪粪中Cd对蔬菜的影响,畜禽粪便中Cd的最大允许量(MAC)的确定,以潮土上施用猪粪为例： 最大允加入许加入量为0.52 mg Cd/kg 按45年计，则年允许加入量为0.52/45 = 0.0116 mg

9、 Cd/kg/yr 则每公顷年承载量为：0.0116 mg/kg 2250000 kg/ha = 0.026 kg Cd/ha/yr 按照猪粪中含氮量2.0%（DW），氮素（N）用量为100 kg/ha计，则猪粪用量为5000 kg/ha/yr DW, then 5000 MAC/1000000 = 0.026 MAC in pig manure 5 mg Cd /kg (DW),3. 中、微量元素肥料的施用未引起足够的重视 养分不平衡加剧，蔬菜生理病害增多,大白菜缺Ca：干烧心,黄瓜缺Mg 脉间失绿，叶脉仍绿,甘蓝缺Mo：杯状叶,4. 施肥方法不当 温室随水追施（大水大肥）；基追比例不当，追

10、肥时间不当；氮肥要深施，忌氯蔬菜不宜过多使用氯化铵、氯化钾,三、我国蔬菜生产中 不合理施肥所带来的问题,1. 土壤肥力退化 （土壤耕作问题，土壤轮作问题，灌溉问题，施肥问题）,2. 化肥的肥效和当季利用率下降 氮肥、磷肥过量投入，利用率低、浪费大,3. 蔬菜产品的安全性降低，品质和口感较差 蔬菜体内硝酸盐、重金属积累,食用含过量重金属砷的蔬菜，导致人患皮肤病,4. 施肥的环境效应令人担忧 大气氨挥发和反硝化产生的氮氧化合物 地下水硝酸盐 湖泊NP富营养化 菜田地区地下水硝态氮含量超标十分突出，不论是化肥或是有机肥，只要过量施用，都会引起地下水的污染 在农村环境面源污染中，农业废弃物污染占35%

11、-40%，化肥污染占10%-15%,施肥5天后N2O排放通量出现高峰，20天后无差异 有机无机肥料配施模式的N2O排放通量明显低 灌水后N2O排放通量迅速增加,氮(NH3和N2O)挥发 50-92 kg/ha/year N2O占50%-68% 林间套种蔬菜降低60 %的N2O挥发 滴灌与有机肥相结合减少28 %的N2O挥发,(Predotova, et al. 2010; Beaudette, et al. 2010; Laura, et al. 2010),非污灌（左）和污灌（右）蔬菜,太湖流域蓝藻爆发 危及市民饮水安全,湖水富营养化程度加剧，蓝藻大量繁殖 高温天气和阳光的暴晒导致“蓝藻”在

12、岸边死亡、腐烂，发出非常刺鼻的臭味，令人翻胃,2007,四、我国主要菜区 土壤盐分、酸碱性和肥力状况,1. 全国温室和大棚菜田土壤次生盐渍化严重,中盐度以上 温室：28.1% 大棚：29.3% 露地: 4.9%,超高盐度 温室：9.5% 大棚：14.9% 露地: 0.9%,土壤硝酸根的积累是引起土壤次生盐化的重要原因之一,温室 r = 0.76*；大棚 r = 0.86*；露地 r = 0.85*,2. 全国温室和大棚菜田土壤酸碱度中性化明显 设施管理措施致土壤向酸化趋势发展，应予以高度重视,中性（6.5-7.5） 温室：28.9% 大棚：30.1% 露地：11.6%,酸性（4.5-6.5）

13、温室：25.2% 大棚：19.6% 露地：16.2%,3. 全国主要菜区 土壤有机质含量普遍处于中低水平,低于土壤有机质临界值（20 g/kg）的土样数占36.9% 居于较高含量水平（30-40 g/kg）的占18.1% 处于高含量水平（40 g/kg）的仅为10.0%,4. 全国温室和大棚菜田土壤硝态氮、速效磷和钾大量积累，硝态氮和速效磷高量积累对生态环境构成了严重威胁；露地土壤硝态氮、速效磷和钾缺乏程度高,（1） 土 壤 硝 态 氮,100 mg/kg 温室：53.0% 大棚：45.4% 露地：15.1%,150 mg/kg 温室：33.0% 大棚：30.7% 露地：7.7%,低于临界值

14、温室：22.8% 大棚：32.4% 露地：65.5%,（2）土壤速效P,100 mg/kg 温室：77.5% 大棚：54.6% 露地：22.5%,150 mg/kg 温室：59.3% 大棚：35.3% 露地：8.6%,低于临界值 温室：11.3% 大棚：19.8% 露地：45.9%,（3）土壤速效K,200 mg/kg 温室：70.2% 大棚：45.7% 露地：22.5%,300 mg/kg 温室：45.3% 大棚：25.9% 露地：7.0%,低于临界值 温室：15.4% 大棚：32.5% 露地：58.1%,5. 全国主要菜区露地土壤速效Zn含量缺乏程度较高，土壤速效Cu、Fe和Mn含量普遍处

15、于中高含量水平,（1） 土 壤 速 效 Zn,3 mg/kg 温室：77.9% 大棚：67.8% 露地：40.3%,5 mg/kg 温室：62.1% 大棚：50.3% 露地：21.3%,低于临界值 温室：15.1% 大棚：19.3% 露地：43.4%,（2）土壤速效Cu,2 mg/kg 温室：69.8% 大棚：79.0% 露地：58.1%,4 mg/kg 温室：33.0% 大棚：34.5% 露地：26.8%,低于临界值 温室：4.9% 大棚：2.3% 露地：11.8%,（3）土壤速效Fe,北方温室/大棚土壤露地土壤 南方露地土壤 大棚土壤,15 mg/kg 温室：78.6% 大棚：84.5%

16、露地：79.2%,25 mg/kg 温室：54.0% 大棚：62.9% 露地：66.0%,低于临界值 温室：8.5% 大棚：5.4% 露地：11.8%,（4）土壤速效Mn,北方温室/大棚土壤 露地土壤 南方露地土壤 大棚土壤,10 mg/kg 温室：82.4% 大棚：85.1% 露地：73.4%,20 mg/kg 温室：52.6% 大棚：50.0% 露地：46.5%,低于临界值 温室：2.1% 大棚：1.7% 露地：6.9%,6. 全国主要菜区不同栽培方式菜田 土壤盐分、酸碱性和肥力状况区域分异明显,（1） 土 壤 盐 分 的 区 域 分 异,（2） 土 壤 酸 碱 性 的 区 域 分 异,（

17、3） 土 壤 有 机 质 的 区 域 分 异,（4） 土 壤 硝 态 氮 的 区 域 分 异,（5） 土 壤 速 效 P 的 区 域 分 异,（6） 土 壤 速 效 K 的 区 域 分 异,（7） 土 壤 速 效 Zn 的 区 域 分 异,（8） 土 壤 速 效 Cu 的 区 域 分 异,（9） 土 壤 速 效 Fe 的 区 域 分 异,（10） 土 壤 速 效 Mn 的 区 域 分 异,五、蔬菜营养特性与施肥技术特点,1. 蔬菜营养基本特性 尽管蔬菜种类很多，各类蔬菜的生物学特性和食用器官也不尽相同，但其营养特性与施肥技术都有许多相似之处 （1）蔬菜需肥量大。一般亩产3000-5000 kg

18、蔬菜，其吸收的养分量，要比粮食作物亩产400 kg时，高出50%至1倍 （2）蔬菜要求钾多磷少。蔬菜是一种喜钾作物，氮：钾吸收比一般为1:1.0-1.5，而氮：磷吸收比仅为1:0.3-0.5,（3）蔬菜偏爱硝态氮肥。应优先选用含硝态氮的复合肥 （4）蔬菜是喜钙作物。据测定，番茄的含钙比水稻高10倍上，萝卜、甘蓝的含钙量分别比小麦高10倍和15倍 番茄、辣椒的脐腐病，甘蓝、大白菜的干烧心病均是常见的缺钙生理性病害 （5）蔬菜对缺硼敏感。缺硼易引起落花、落果，严重时植株生长畸形,2. 蔬菜施肥基本原则 （1）蔬菜施肥应坚持有机肥与化肥配合施用 有机肥含有多种养分和丰富的有机质，养分释放慢，肥效稳而

19、长。施用有机肥有利于培肥地力，改进产品品质，减少化肥施用，节省成本，其缺点是养分含量低，光施有机肥不能获得高产 化肥养分含量高，释放快，肥效猛，有利于高产，其缺点是肥效短，缺乏后劲，培肥效果差 化肥和有机肥配合施用，可以弥补各自缺点,（2）氮、磷、钾化肥配合施用 任何作物都会根据其生长发育的需要，从土壤中按比例吸收各种营养元素。例如蔬菜吸收1份氮，大致要吸收0.3-0.5份磷(P2O5)和1.0-1.5份钾(K2O) 根据土壤肥力状况和作物的营养特点，氮、磷、钾化肥和其它营养元素按一定比例配合施用，也叫做“平衡施肥”,（3）因土施肥 根据土壤肥力施肥。目前，在施肥上应掌握适量减氮磷增钾的原则

20、根据土壤性质，选用化肥品种。例如，碱性土多施酸性和中性肥，酸性土多施碱性肥 因土增施中、微量元素。例如，锌肥、硼肥和锰肥,（4）因作物施肥 不同作物对养分需要有较大差异，不同种植季节因温度的影响对肥料也有不同要求。施肥时应掌握如下原则： 蔬菜多施钾肥 春、秋播蔬菜因当时气温低，宜多施磷肥；夏播蔬菜多施钾肥,（5）蔬菜生长速度快，多数蔬菜多次收获，需要多次施肥，而且全生育期都应氮、磷、钾配合施用，生长前期（营养生长阶段）以偏重氮肥为宜，生长中、后期（开花结果期）以偏重钾肥为宜,（6）根据本地区的土壤养分状况，露地蔬菜化学氮肥的适宜用量按纯氮计算，一般为每亩N 15-20 kg，高产栽培适当增加；

21、设施蔬菜一般要高出露地蔬菜一倍或以上。氮、磷、钾施用比例以1:0.3-0.5:1.0-1.5为宜 （7）化肥中氮肥和钾肥以30%-40%作基肥，60%-70%作追肥。追肥次数露地蔬菜2-3次，设施蔬菜5-8次以上 （8）蔬菜的含水量高达70%-90%以上，是需水较多的作物，施肥必须结合灌水，才能发挥肥料的营养作用,3. 设施蔬菜施肥技术的特点 设施蔬菜在有限的容积内，以高度密植和延长采收时间来取得高产，一般设施黄瓜、番茄、辣椒每亩的产量都在10000 kg以上，因此，它比露地栽培要求更高营养条件。设施蔬菜施肥有如下特点：,（1）肥料投入量大。高产设施蔬菜，在施用优质有机肥基础上，需配合施用氮、磷、钾化肥，每亩养分量为60-75 kg，相当于高浓度复合肥150-200 kg，要比露地高1-2倍 （2）生长期长，要求多次施肥。除底肥外，追肥一般要求6-8次以上，大致在每次采收后，就应立即施肥浇水,（3）要求肥料质量高。有机肥必须充分腐熟，施用未腐熟的有机肥，尤其是未腐熟的饼肥、鸡粪、人粪尿等，往往会在设施的高温条件下分解出大量氨气而使蔬菜受害 （4）要求施用的化肥溶解度高。设施蔬菜高度密植，追肥撒施困难，如施用不当，反而会烧伤茎叶，一