陈清 北京市果类蔬菜产业技术体系肥料岗位专家 中国农业大学资源与环境学院 电子邮件： qchen@cau 电话： 13126678192

1. 设施蔬菜土肥水综合管理 陈清 北京市果类蔬菜产业技术体系肥料岗位专家 中国农业大学资源与环境学院 电子邮件：qchen@cau.edu.cn 电话：13126678192

2. 内容 • 设施蔬菜生产现状与问题 • 设施标准园产地环境选择与维护 • 蔬菜生长特点及土壤改良 • 畦灌条件下设施蔬菜测土施肥技术 • 设施蔬菜的水肥一体化技术 • 结语

3. 传统生产条件下水分养分投入情况 获得最大产量是农户进行养分管理的主要目的，与此同时，造成了水分养分损失的增加 N N 水分养分投入 30cm 蔬菜根系浅需要少量多次的灌溉或灌溉施肥

4. NH4 NO3 NH4 NH4 NO3 NO3 土壤深度cm 0 10 20 表土 30 底土 40 50 0 方/亩 18 方/亩 36方/亩 60 70 灌溉对表层土壤不同形态氮素的淋洗作用的影响 （砂壤土）

5. 与其他作物相比，设施蔬菜过量养分投入问题突出与其他作物相比，设施蔬菜过量养分投入问题突出 样本量 果类蔬菜NPK养分带走量为：20-40 kg N/667m2, 7-15 kg P2O5/667m2和30-50 kg K2O/ 667m2 。

6. 有机肥 铵态氮肥 大水漫灌 NO - 3 NH4+ 硝化反应 过量灌溉造成根区养分的淋失，这是增加养分投入的主要原因。 铵态氮肥 大水漫灌 淋 洗 对蔬菜生长和养分有效性来说，水分管理是支配因素。

7. 过量灌溉导致养分损失和土壤酸化 硝态氮的淋溶 • 带负电荷的土壤颗粒 (粘粒) 不能象吸持带正电荷的铵离子那样有效地吸持硝酸根离子 • 由于灌溉，硝酸根离子可能被淋洗到土壤剖面中根系分布区以下的土层

8. 设施微环境的特点 低温弱光 土壤退化: • 养分淋洗、土壤酸化 • 磷钾养分累积、次生盐渍化 • 土壤C/N低、微生物活性低 • 土壤线虫、土传病害 Continuous planting

9. 液体肥料中滥用植物生长调节剂 • 近年来由于对植物激素的过量使用，而出现西瓜“爆炸”、黄瓜顶花不谢等现象，也引起了社会对植物生长调节剂的广泛关注。实际上，经农业部登记的植物生长调节剂是可以使用的。 • 在瓜果生产中科学规范使用植物生长调节剂，有促进保花、保果，改善品质，提高产量及增强抗寒、抗病等作用，常用的有氯吡脲、赤霉酸。但是，必须是科学使用植物生长调节剂，如果为了片面追求产量和“卖相”，过量使用植物生长调节剂，就可能导致西瓜“爆炸”、黄瓜“顶花不谢”等问题。 • 西瓜“膨大剂”

10. 盲目施用磷肥/有机肥造成重金属积累 • 由于有机肥生产原料如规模化养殖场的畜禽粪便、生活垃圾、污泥、工农业废弃物等存在重金属，而其在堆肥过程中难以降解，并随微生物的作用以及碳和水分的损失而浓缩，因此有机肥存在重金属污染的风险。 • 过多施用磷肥易造成土壤中有害元素积累，因为磷肥主要来源于磷矿石，磷矿石中含有许多有害杂质，其中包括锅、铅的重金属元素，这些金属元素60%-80%会在磷肥的生产过程中转移到肥料中，所以过多施用会导致土壤中的镉增加，且这种镉的有效性高，易被作物吸收对人畜造成危害。 • 利用废弃物生产的有机肥料中，任何一项或多项元素含量接近土壤表层重金属最大承载量指标和有机肥重金属最大允许含量指标时，都应酌情减少用量或控制在同一田块中的施用年限，视土壤元素的含量合理施用。

11. 增塑剂的污染 • 随着设施农业的发展，农膜的利用越来越多，在薄膜生产过程中，为了保持农膜的可塑性及柔韧性，一般需添加40%以上的增塑剂，主要是酞酸酯类化合物｡另外，随着水肥一体化在蔬菜种植中覆盖面的加大，PE､PVC管道的使用也越来越多。 • 在使用过程中，农膜以及这些塑料管道释放的酞酸酯部分随露滴沿大棚或其他形式的覆盖滴入土壤中国，部分被覆盖内作物吸收，部分进入土壤｡国家环保局南京环境科学研究所调查指出(1993)，酞酸酯在农田中已达到普遍污染的程度，从而造成了蔬菜的污染｡ • 实际上，酞酸酯在农田中已达到普遍污染的程度，从而造成了蔬菜的污染。据研究，酞酸酯化合物具有“三致”(致癌､致畸､致突变)的作用｡

12. 施用有机肥造成的生物污染 • 在城郊菜区，用未腐熟的人畜粪､厩肥以及未经无害化处理的污水浇灌的蔬菜普遍受到生物污染｡一般贴地叶菜细菌菌落数最高，食用茎或花球作物次之，棚架作物最低｡ • 大肠杆菌检出率为根茎类>叶菜类>茄果类｡蔬菜虫卵检出率为11.9%，其中以蛔虫卵居多，其余为鞭虫卵｡无论是细菌还是虫卵都以叶菜类污染比较突出｡减少未腐熟的人畜粪肥等可以大大降低生物污染，否则是不可能达到绿色蔬菜的卫生指标的｡

13. 内容 • 设施蔬菜生产现状与问题 • 设施标准园产地环境选择与维护 • 蔬菜生长特点及土壤改良 • 畦灌条件下设施蔬菜测土施肥技术 • 设施蔬菜的水肥一体化技术 • 结语

14. 产地环境与蔬菜安全生产的关系 蔬菜生产与产地环境条件密切相关，良好的产地环境是标准化蔬菜生产的先决条件和基础保证。 环境污染对蔬菜生产的影响

15. 标准园生产基地的环境条件 空气、水分和土壤 • 空气环境质量 • 远离城镇及污染区，生产基地的盛行风向上方，无大量工业废气污染源；大气质量较好且相对稳定； • 要求基地内空气尘埃较少，空气清新洁净；大气主要是硫化物、氮化物和氟化物等指标， 农田灌溉水质量 要求基地内灌溉用水质量稳定，无工业污染源影响。水中化学污染物：重金属、杀虫剂、硝酸盐、磷酸盐等；生物污染：细菌、真菌、寄生虫；水的矿化度：总溶解固体量、pH值、EC值 土壤环境质量 要求土质肥沃，有机质含量高，酸碱度适中，土壤中元素背景值在正常范围以内，土壤耕层内无重金属、农药、有机污染物、有害生物等污染。

16. 灌溉水质量指标

17. 土壤环境质量指标

18. 蔬菜标准园的选择原则 1）蔬菜标准园应选择在生态条件良好，远离污染源，并具有可持续生产能力的农业生产区域。 2）必须考虑到一定地域内生产资源的合理有效配置问题，使得在该地域内生产蔬菜比从事其他产业的经济效益要高。 3）考虑到菜田在地域内分布上的相对集中性，同时使所选择地区的自然气候特点与蔬菜生产基地主栽作物的生物学特 性相吻合，这样易使蔬菜生产形成一定的规模，从而为其产地市场的形成奠定基础。 4）适当考虑到菜田区域内蔬菜栽培历史、经济发展状况、菜农科学文化素质及第二、三产业的发展及道路交通建设状 况等多方面情况，为开发标准化蔬菜创造更为有利的条件。

19. 蔬菜标准园基地选择的调研与监控 • 经常性调研的内容 • 收集产地土壤、水体（地表水、地下水）和大气的有关 • 原始监测数据； • 农业生产及土地利用状况调查和记录，包括蔬菜种植施肥、灌溉和植保农药使用情况等； • 污染史调查，就是在过去的农业生产过程中有没有污染 • 的历史，调查的时间通常以建国后为限。

20. 内容 • 设施蔬菜生产现状与问题 • 设施标准园产地环境选择与维护 • 蔬菜生长特点及土壤改良 • 畦灌条件下设施蔬菜测土施肥技术 • 设施蔬菜的水肥一体化技术 • 结语

21. 番茄生长发育规律示意图－以保护地为例 移栽-初花 采收初期 采收中期 采收末期 果实膨大期（CFD） 20 cm 关键追肥期 1st CFD 2nd CFD 3rd CFD 4th CFD 5th CFD 6th CFD 冬春茬 秋冬茬 移栽后天数 30-40 10 10 10 10 10 10 20-45 10-15 露地：80-100 天，留3-4穗果 保护地冬春季：100-120 天，留4-6穗果； 保护地秋冬季：140-160 天，留5-6穗果

22. 果类蔬菜生产中养分的作用 氮 (产量) 营养生长 光合效率 蛋白质组成 钾 (品质) 糖分运输 气孔运动调控 酶活性调控 抗病性 抗旱、寒性 微量元素 锌:酶激活剂复合物的形成 铁：酶激活剂、叶绿素的形成 铜：酶激活剂 锰：酶激活剂 氯：渗透剂、植物细胞膨压 硼：酶激活剂 钼：酶激活剂 钠：盐分调节 中量元素 硫：氨基酸组成、电子传递 镁：叶绿素组成成分 钙：稳固细胞壁，稳定细胞膜 磷 (能量) 提供植物代谢和根系生长所需的能量

23. 养分吸收累积规律 日光温室番茄养分吸收累积曲线 冬春茬：北京，3月8日定植，定植密度74111株/公顷，刘军等，2005 秋冬茬：北京，9月7日 ，定植密度为40424株/公顷，刘军等，2004 越冬茬：沈阳，1月6日定植，定植密度为51000株/公顷，齐红岩等，2000

24. 限制设施蔬菜养分利用效率的障碍因素 过量有机肥、化肥投入 导致养分供应盈余 作物 土壤 蔬菜浅根系和肥水需求量高要求频繁供应养分和水分 根系养分 吸收受阻 土壤NP积累、碳氮比降低、土壤盐渍化、酸化等质量退化 过量灌溉导致氮磷淋洗 养分利用 效率低 J. H. Zhu et al., 2002 Christiansen et al., 2006; Schenk, 2006; W.Q. Ma et al., 2000; RenTao et al.,2010; Y.C. Zhang et al., 2010; J.H. Guo et al., 2010; 王敬国，2011 环境 地下水氮磷污染、富营养化

25. 土壤改良 含海藻酸的氨基酸水溶肥 • 增大植物茎秆的维管束细胞，加快水、养分和光合产物的运输； • 促进植物细胞分裂，延迟细胞衰老； • 增强作物抗旱、抗寒、抗病虫等多种抗逆功能 • 有效地提高光合作用效率，提高产量，改善品质，延长贮藏保鲜期 • 帮助植物建立健壮的根系，增进其对土壤养分、水分与气体的吸收利用； 海藻提取物的生理作用及可能的作用机制 Wajahatullah Khan et al., 2009 Hill et al. (2011)

26. 对照 处理 • 土壤消毒技术： • 石灰氮：在京郊520亩障碍菜田上共使用石灰氮20吨，平均增产25%，平均每亩增收700元，经济效益明显。 • 1,3-D：防治根结线虫应用示范（顺义温室黄瓜）

27. 土壤改良 土壤消毒技术 土壤消毒是一种快速、高效杀灭土壤中真菌、细菌、线虫、杂草、土传病害、地下害虫、啮齿动物的技术，能很好地解决高附加值作物连续种植中的重茬问题，并显著提高作物的产量和品质。 • 物理消毒 太阳能消毒技术、蒸汽消毒技术、热水消毒技术、土壤循环消毒技术、火焰消毒技术、臭氧消毒技术、射频消毒技术 • 化学消毒 注射消毒技术、化学灌溉技术、混土施药技术、分布带施药技术、胶囊施药技术 • 生物熏蒸 （曹坳程等，2010）

28. 土壤改良 夏季休闲期种植甜玉米及秸秆还田技术 针对多年连作温室或土壤盐分含量高的温室，利用夏季2-3个月（7-9月）的休闲期，在温室休闲期间种植一茬生育期80天左右的甜玉米，并在甜玉米收获后将秸秆粉碎还田。 与有机肥一起撒于地表 粉碎秸秆 长度2-5 cm 翻埋整地 翻埋10-20cm 填闲及秸秆还田技术的好处： • 可防止农民揭开棚膜晒地，大降雨造成养分淋洗损失； • 可防止闷棚造成盐分大量表聚； • 秸秆还田还可为下茬作物提供绿肥。

29. 土壤改良 挖沟 （深50-60cm，宽小于畦面15cm，长大于栽培行10cm） 撒腐解菌剂和尿素 覆土 （土厚度小于15cm） 浇水 （土层湿透） 打孔 （孔径3-4cm，间距40-50cm） 5天后 打孔 （孔径3-4cm，间距40-50cm） 浇水 （土层湿透） 覆土 （土厚度10-15cm） 定植 秸秆整株翻埋（秸秆反应堆）技术

30. 有机肥施用存在的问题 京郊果类蔬菜单季生产有机肥投入数量2010-2011 数量大，养分投入过量，追肥养分量（N-P2O5-K2O）分别是作物带走量的2.8、6.1、1.5倍；特别NP投入过量造成环境问题；

31. 有机肥施用存在的问题 • 有机肥过量施用导致土壤盐分累积 菜农每年至少向温室施用有机肥75~150t/hm2，相当于向每公顷土壤施用盐类510kg~ 6180kg。长年不断施用，土壤含盐量就会大大提高 （郭文忠等，2003） 有机肥含盐量（郭文忠等，2003） 有机肥离子组成比例 (Yao et al.2007) 有机肥含盐量较高，所含盐分离子以K+ SO42- Cl-等为主

32. 有机肥施用存在的问题 • 粪肥投入导致土壤C/N低，土壤微生物C饥饿 ？ 菜田和粮田土壤C/N的比较 • 2007年山东寿光20个菜田和相邻粮田的试验点（Lei，et al., 2010)

33. 有机肥：增加根层养分容量 增加根层土壤的CEC及有机质含量，提高土壤有效养分库的大小 增加田间作物根系深度相当于增加根层土壤养分储备、减少淋洗损失的可能； 1）增加根系下扎深度：土温、砧木、疏松土壤、 2）提高土壤有机质及有机碳数量、增加微生物活性 33

34. 菜田需要什么样的有机肥？ 有机肥的新功效 有机肥的主要作用 • 有机肥可以作为植物养分供应源 • 施用有机肥可以刺激植物生长 • 控制害虫和病害 • 有机肥对土壤有机碳的贡献 • 改善土壤结构 • 管理污染和退化土壤 Moral et al.2009; Quilty and Cattle, 2011; Collange et al.2011

35. 基施/追施不同种类化肥的占有率 注：1.单质及原料型肥料：尿素、二铵、硫酸钾、硫酸镁、碳酸氢铵等； 2.三元复合复混肥料：复合肥、复混肥、冲施肥、专用肥、配方肥等； 3.类营养物质：氨基酸肥料、黄腐酸肥料、海藻肥、甲壳素、BBT原粉、微生物菌肥等 追肥：农民选择施用含氨基酸、海藻酸及微生物肥料的比例为34.3%， 说明农民对这些营养性物质尤其重视，并切实对作物的生长起到改善作用。 氨基酸水溶肥和微生物肥料进一步体现了菜田功能性新型肥料的作用

36. 不同种类肥料的养分有效性 不同C/N比有机肥的氮素养分有效性 富氮材料： 富碳材料： • 蔬菜残茬(12-20:1) • 绿肥 (20:1) • 草坪草(12-25:1) • 粪肥 • 奶牛 (20:1) • 马 (25:1) • 家禽 (10:1), 废弃物(13-18:1) • 猪(5-7:1) 落叶 (30-80:1) 秸秆 (40-100:1) 纸 (150-200:1) 木屑 (100-500:1) 与粪肥混合的动物垫草 (30-80:1)

37. 有机肥的施用方法 • 基肥，可撒施或铺在苗床上，局部改良土壤。 • 条施、穴施、集中施用（特别是生物有机肥和功能性有机肥）。 • 液体有机肥，含有大量速效养分，随灌溉施用，作追肥。

38. 内容 • 设施蔬菜生产现状与问题 • 设施标准园产地环境选择与维护 • 蔬菜生长特点及土壤改良 • 畦灌条件下设施蔬菜测土施肥技术 • 设施蔬菜的水肥一体化技术 • 结语

39. 测土配方施肥技术关键流程 氮素供应目标值 氮素推荐总量 养分需 求数量 作物 目标产量 有机肥推荐量 PK养 分需 求量 + 化肥N推荐量 磷素推荐量 土壤磷素肥力分级 追肥养分分配方案 土壤测试 钾素推荐量 土壤钾素肥力分级 中微量养分临界水平 中微量元素推荐 生育期肥料分配方案 生育期肥料分配方案 生育期肥料分配方案 生育期肥料分配方案 滴灌 滴灌 50%养分含量水溶肥 专用肥配方确定 沟灌 沟灌 45%养分含量复混肥

40. 施肥推荐的关键步骤 1、确定作物目标产量和养分需求量 2、确定有机肥推荐量 3、确定氮素推荐量 4、确定磷钾推荐量 5、确定中微量元素推荐 6、生育期养分分配（时期、数量） 7、配方肥的选择与施用 8、生育期追肥肥料推荐施用方案

41. 菜地不同茬口下的作物目标养分带走量(kg/hm2)

42. 番茄氮素供应目标值与产量的关系 • 氮肥推荐总量 • = • 氮素供应目标值 – 定植前土壤无机氮 • 如果不清楚定植前土壤无机氮，则根据土壤肥力高低来估算该值： • 高 90-120 kg N/ hm2 • 中 60-90 kg N/hm2 • 低 30-60 kg N/hm2 n=18 n=20 氮素供应目标值（kgN/hm2) n=24 化肥氮肥推荐量 = 氮肥推荐总量—有机肥中氮素的供应量 产量(t/hm2)

43. 总量控制 京郊番茄氮肥推荐指标 生产1000 kg黄瓜的氮带走量为2.58 kg N

44. 总量控制 京郊黄瓜氮肥推荐指标 生产1000 kg黄瓜的氮带走量为2.48 kg N

45. 总量控制 京郊茄子氮肥推荐指标 生产1000 kg茄子的氮带走量为3.75kg N

46. 总量控制 京郊辣椒氮肥推荐指标 生产1000 kg辣椒的氮带走量为4.04kg N

47. 每季菜田施用多少有机肥合适？（方/亩） • 应根据菜田新旧决定，兼顾施肥历史与种植方式。针对是否采用生物反应堆技术？施用了就不要过量施肥，包括减少有机肥施用；有机肥施用量足的前提下，秋冬茬可以不施化肥做基肥； • 有机肥肥源足，施用量很大，撒施；否则条施或者穴施 • 菜田的磷素可以通过水肥一体化在开花前追施；后期可以追施液体有机肥； • 考虑有机肥带入的氮磷积累及碳积累。 • 种植黄瓜需要考虑适当增加1方/亩有机肥；越冬长茬需要考虑增加1-2方/亩有机肥 • 实现有机肥提供的氮素：化肥提供的氮素=1:1为宜

48. 计算有机肥NPK全量步骤： • 将样品化验，测定有机肥NPK养分全量 • 确定拟施用的有机肥体积（方）与质量（吨）的换算系数 由于不同有机肥来源品种等影响，变异较大。如需准确计算，应预先测定有机肥密度，或由肥料供应商提供相应数据。鸡粪1m3=1.4~1.8t 粒状生物有机肥1m3=0.9~1.3t • 计算每亩有机肥施用的NPK总量； • 计算当季施用的有机肥中NPK养分的化肥当量（即当季有效性） • 堆肥中的养分有两种形式：有机和无机; 堆肥施用当年，不是所含有的所有养分对植物都有效; 在被植物吸收之前，有机养分必须被矿化为无机形式;为满足作物对养分的需要，必须先知道养分有效性; • P: 80%-100% 有效; • K: 85%-100% 有效

49. 有机肥 有机氮 作物吸收 矿化 硝化 部分N循环的形式和肥料中N素的转化 淋洗 堆肥中氮素养分的有效性 • 考虑有机N转化成可利用形态的矿化速率非常重要，一般与有机肥料中C/N有关 • 无机N (NH4-N 和 NO3-N) ：100%有效; 有机N：施用后的第一年，总量的30%-70%; 分解-->NH4+--> NO3-, 有一部分保持在土壤中; 在第一年施用之后能被作物吸收的氮素叫做作物有效N素

50. 有机肥料施入土壤中第一年有机氮矿化系数及氮素释放特点有机肥料施入土壤中第一年有机氮矿化系数及氮素释放特点