提高肥料利用率　促进设施蔬菜生产可持续发展——日光温室黄瓜番茄肥料减施增效机制及施肥技术

2013-10-21

近年来，河北省蔬菜面积稳定在120万hm²左右，产量在7000万吨以上，居全国第2位。其中，设施蔬菜比重占到50%～60%，以设施黄瓜、番茄种植规模最大。然而，由于规模化经营程度低，仍以一家一户式经营为主，加之农民日常管理存在盲目性，导致不合理施肥问题表现突出，以肥水投入超量、养分配比失衡、供需时期失调表现最为明显。由于目前国内日光温室蔬菜养分供需协同调控研究基础薄弱，河北省农林科学院农业资源环境研究所组织实施了“日光温室黄瓜番茄肥料减施增效机制及施肥技术”项目，负责人为张彦才研究员。课题组针对河北省日光温室黄瓜番茄生产中不合理施肥问题，以提高养分利用效率和维护温室菜田可持续利用为研究目标，采用氮磷养分总量控制、有机养分替代、肥水优化管理田间定位试验和¹⁵N示踪技术，从理论参数、养分推荐技术、肥料减施增效与菜田可持续利用途径三个层次对日光温室黄瓜番茄生产合理化施肥进行了深入研究。在明确肥料减施增效机制和养分供需协同调控参数的基础上，建立了日光温室黄瓜番茄养分精量化推荐技术，提出肥料减施增效与菜田可持续利用途径与模式，构建了日光温室黄瓜番茄优质高效施肥技术体系。该成果的推广应用解决了生产中不合理施肥问题，提高了养分利用效率，维护了菜田土壤持续利用，对实现日光温室蔬菜可持续生产具有重要意义。

一、主要研究成果

1．揭示日光温室黄瓜番茄生产减氮节水增效机制，建立养分供需协同调控参数体系

（1）采用¹⁵N示踪技术研究明确了不同水氮管理模式下冬春茬黄瓜‐秋冬茬番茄轮作体系肥料氮去向，提出了水氮减施增效机制为：减氮配合节水协同调控0～40 cm土壤氮残留量至适宜范围，实现了充分发挥氮肥肥效同时最小化氮肥损失的增效目标；明确了冬春茬黄瓜0～40 cm土壤无机氮供应适宜值为100 kg N/hm²，秋冬茬番茄0～40 cm土壤无机氮供应适宜值在50～100 kg N/hm²。

（2）在作物养分需求特性方面，在明确日光温室黄瓜番茄生长发育特征的基础上，摸清了冬春茬黄瓜、秋冬茬番茄和越冬长茬黄瓜氮磷钾需求量与配比；依据黄瓜产量建成、番茄果实重叠膨大与养分吸收的同步性，明确了冬春茬黄瓜和秋冬茬番茄氮、磷、钾需求最大效率期，提出了养分管理关键时间点，明晰了养分管理关键时间点土壤速效氮和有效磷阈值、光温适宜值及优化水氮配比等调控指标，建立了高产日光温室黄瓜番茄养分供需协同调控模式，为养分精量化推荐提供技术参数。

（3）在土壤氮素行为方面，建立了日光温室菜田土壤供氮量与土壤无机氮含量间的回归关系，剖晰了土壤硝态氮时空迁移特征及成因，明确了土壤氮素损失（氨挥发、N₂O排放和硝态氮淋失）对减氮节水的响应。在土壤磷素行为方面，明确了日光温室菜田供磷特征与磷肥施用参数，揭示了不同种类磷肥（有机肥和无机磷肥）施入潮土与褐土、粘壤质与沙壤质土壤后的转化过程，明确了Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P和Fe-P为土壤有效、缓效磷源，提出了菜田有机肥与无机磷肥1:1配施能增加土壤供磷能力，为肥料减施增效提供科学依据。

2．构建了日光温室黄瓜番茄生产养分精量化推荐技术

（1）针对河北省日光温室栽培土壤条件与光温特点，依据肥料减施增效机制，采用养分平衡法，以0～40 cm土体无机氮适宜残留量、0～40 cm土体供氮量、目标产量下的氮素需求量、当季肥料氮素损失率为参数，建立了日光温室黄瓜番茄氮肥用量推荐方法，并依据土壤肥力水平、灌水管理模式及种植茬口对参数赋值，解决了黄瓜番茄推荐施肥上参数模糊和推荐用量偏高等问题。

（2）在明确日光温室菜田土壤速效磷供应适宜值的基础上，依据“补充不足、维持适宜、降低过量”的原则，完善了日光温室黄瓜番茄生产磷肥用量推荐参数。

（3）提出日光温室黄瓜番茄养分管理策略，合理配置有机肥推荐参数，建立日光温室黄瓜番茄基肥推荐模式；围绕养分管理时间点建立日光温室黄瓜番茄精量追肥推荐模式，解决了黄瓜番茄生产中养分供需失调的问题。

（4）以氮磷用量推荐方法、基肥及精量追肥推荐模式配合优化水分管理模式，构建了日光温室黄瓜番茄生产养分精量化推荐技术，并制作了施肥明白卡以指导菜农日常施肥管理。

3．明确了河北省设施黄瓜番茄生产肥料减施增效与菜田可持续利用途径及效果

（1）从肥水一体化、有机养分替代、控释肥施用三个方面对河北省日光温室黄瓜番茄肥料减施增效与菜田可持续利用途径进行了研究，明确了膜下滴灌肥水一体化技术、膜下沟灌优化肥水有机无机肥配施技术、控释尿素施用技术在日光温室黄瓜番茄生产上的应用效果，并对养分推荐参数进行了校验，为建立优质高效施肥技术体系提供科学依据。

（2）通过对河北省日光温室土壤理化性状调查，明确了磷肥超量施用与菜田土壤次生盐渍化的关系，提出了日光温室黄瓜番茄生产减磷控盐提质措施。

4．构建了日光温室黄瓜番茄优质高效施肥技术体系

以日光温室蔬菜养分精量化推荐技术为基础，集成膜下沟灌肥水优化管理技术、膜下滴灌肥水一体化技术、有机无机肥配施技术、控释肥施用技术，构建了日光温室黄瓜番茄优质高效施肥技术体系。在河北省日光温室蔬菜主产区进行示范应用，其增产提质、减肥增效效果显著，为维护设施农业资源与环境的可持续利用提供了科技支撑。编写了设施黄瓜番茄优质高效水肥管理手册，制定了优质高效施肥技术操作规范，以指导农民的实际生产。

二、创新点

该项目经过8年研究，共取得6.7万个有效测试数据点，并获得以下创新成果：

1．剖析减氮节水增效机制，明确氮素供需参数，建立氮肥用量推荐方法

采用¹⁵N示踪技术明确了冀中南地区日光温室黄瓜‐番茄轮作体系中的氮肥去向，揭示了减氮节水增效的机制与潜力；建立了以0～40 cm土壤无机氮适宜残留值、土壤供氮量、目标产量蔬菜氮素需求量和当季肥料氮素损失率为参数的冀中南日光温室黄瓜和番茄氮肥用量推荐方法。

2．明确氮磷钾利用关键期，提出养分管理关键时间点，建立精量追肥模式

阐明了黄瓜产量建成、番茄果实重叠膨大与养分吸收的同步性，提出了黄瓜‐番茄的养分利用关键期，明确了土壤速效氮和有效磷临界值、优化水氮配比及光温适宜值等养分供需协同调控指标，建立了包括追肥量、养分配比、频次、灌水量等参数的精量追肥模式。

3．完善磷肥推荐参数，明确日光温室菜田减磷控盐提质效果

明确了磷肥在日光温室黄瓜‐番茄土壤中的供应、转化过程，确定了土壤Olsen-P适宜范围和磷肥推荐参数，提出了缓解土壤次生盐渍化的减量施磷增效技术措施。

4．形成养分精量化推荐技术，构建日光温室黄瓜番茄优质高效施肥技术体系

在建立日光温室黄瓜番茄养分精量化推荐技术基础上，进一步明确了膜下沟灌优化肥水管理技术、膜下滴灌肥水一体化技术、有机无机肥配施技术、控释肥施用技术的减肥增效与菜田可持续利用效果，构建了日光温室黄瓜番茄优质高效施肥技术体系，制定高效施肥技术操作规范。，经在河北省适宜区域应用，经济社会生态效益显著。

三、应用情况

该技术体系在协调养分供需、提高养分利用效率、改善菜田土壤环境、提升蔬菜品质方面作用突出。在河北省日光温室蔬菜主产区进行示范应用，较农民传统肥水管理提高氮肥利用率8～18个百分点，有机肥节肥20.0%～71.4%，化肥节氮10.6%～77.1%、节磷1.2%～100%、节钾13.2%～100%，节水5.9%～40.0%；作物增产5.5%～28.2%，亩节本增收1360～7496元；能有效缓解土壤硝态氮和有效磷积累状况，表观氮素损失降低12.0%～83.9%，同时提升果实品质。2010～2012年，该技术体系在河北省蔬菜主产区进行示范应用，在节省肥水投入、增产增收、改善土壤环境、提升蔬菜品质方面作用突出，对提高设施蔬菜科学施肥水平和促进蔬菜产业的可持续发展具有重要意义。

项目团队

“日光温室黄瓜番茄肥料减施增效机制及施肥技术”的完成单位为河北省农林科学院农业资源环境研究所和中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，项目负责人为张彦才研究员，项目组成员有：武雪萍、李若楠、王丽英、吴会军、翟彩霞、陈丽莉、李银坤、闫鹏。