河北省設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中水肥管理存在的問題與發(fā)展策略

劉蕾，王凌，劉曉艷，張國印*，孫世友，茹淑華，郜靜，李玭，趙歐亞

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，河北石家莊050051；2.饒陽縣農(nóng)林局，河北饒陽053900）

河北省設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中水肥管理存在的問題與發(fā)展策略

劉蕾1，王凌1，劉曉艷2，張國印1*，孫世友1，茹淑華1，郜靜1，李玭1，趙歐亞1

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，河北石家莊050051；2.饒陽縣農(nóng)林局，河北饒陽053900）

河北省設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在帶動農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，也帶來了一系列水肥管理及農(nóng)田生態(tài)環(huán)境問題。針對河北省設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中存在的水肥高投入、土壤退化、威脅環(huán)境安全等現(xiàn)狀，分析討論了設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中存在的水肥管理問題，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對策略，對于設(shè)施蔬菜生產(chǎn)、減少資源浪費(fèi)和降低環(huán)境污染風(fēng)險具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

設(shè)施蔬菜；水肥管理；環(huán)境污染；河北省

伴隨種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動，經(jīng)濟(jì)作物的播種面積逐年增加，其中，蔬菜種植業(yè)發(fā)展更為迅速，已成為我國第二大類農(nóng)作物[1]。數(shù)據(jù)顯示，2011年我國蔬菜種植面積達(dá)2421.3×104hm2，總產(chǎn)量為5.6×108t，居世界第1位。河北省是我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大省，該區(qū)光照充足、農(nóng)田肥沃，環(huán)繞京津，交通便利，資源優(yōu)勢和區(qū)位優(yōu)勢明顯。經(jīng)過“七五”、“八五”的發(fā)展，特別是1993年河北省“白色革命”工程的啟動，該省蔬菜生產(chǎn)得到了迅速發(fā)展，1995年設(shè)施栽培面積突破16.7×104hm2。據(jù)調(diào)查，2000年河北蔬菜在北京和天津蔬菜批發(fā)市場上的占有率分別為45%和33%。2014年河北省蔬菜種植面積更是達(dá)到123.8×104hm2，總產(chǎn)量8 126×104t，其中，設(shè)施蔬菜播種面積40.0×104hm2，產(chǎn)量2 677×104t[2]。設(shè)施蔬菜生產(chǎn)已成為河北省農(nóng)民增收、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要推動力。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)者為了獲取較高經(jīng)濟(jì)效益而增加水肥投入，引起了土壤質(zhì)量下降、環(huán)境質(zhì)量惡化，蔬菜品質(zhì)降低以及污染超標(biāo)等問題，成為制約設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。通過深入研究蔬菜生產(chǎn)過程中水肥管理存在的問題，指導(dǎo)研究開發(fā)相應(yīng)技術(shù)與產(chǎn)品，對河北省設(shè)施蔬菜的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中水肥管理存在的問題

1.1 肥料投入總體過量，養(yǎng)分投入比例失調(diào)

1.1.1 過度使用化肥普遍存在在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中，盲目施肥的現(xiàn)象仍然普遍存在。張彥才等[3]對河北省藁城、欒城等8縣（市）的大棚番茄、黃瓜等生產(chǎn)施肥狀況進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果顯示，大棚黃瓜N、P2O5和K2O的施用量分別為1 269.0、1 609.5和610.5 kg/hm2；大棚番茄N、P2O5和K2O的施用量分別為996.0、687.0和502.5 kg/hm2[3]。與陳清等[4]提出的推薦施肥量相比，大棚黃瓜平均施氮量是推薦量的2.8倍，最高達(dá)到7.4倍；施磷量是推薦量的10.7倍，最高達(dá)到37倍；施鉀量最高達(dá)到2.2倍；大棚番茄施氮量是推薦量的3.5倍，最高達(dá)到15.2倍；施磷量是推薦量的10.3倍，最高達(dá)到39.9倍；施鉀量是推薦量的1.2倍，最高達(dá)到7.0倍。

1.1.2 有機(jī)肥投入過量菜農(nóng)在實(shí)際生產(chǎn)過程中使用大量的有機(jī)肥，以培肥土壤、增加養(yǎng)分。在河北省設(shè)施蔬菜施肥中，有機(jī)肥氮、磷、鉀的施用量分別為194～3717kg/hm2、176～4608kg/hm2、154～5242kg/hm2[3，5～8]，有機(jī)肥源養(yǎng)分占施肥總量的18.65%～82.14%。有機(jī)肥的氮磷投入占總養(yǎng)分投入的1/2以上，而鉀的投入全部＞1/2。在此基礎(chǔ)上，還投入大量的化學(xué)肥料去增加土壤氮磷鉀養(yǎng)分，過量的肥料投入不僅造成資源浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效益下降，也制約作物正常生長，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降。大量有機(jī)肥投入不僅對土壤性狀造成了影響，更帶來一系列的環(huán)境問題。

1.1.3 養(yǎng)分投入比例失調(diào)養(yǎng)分失衡會直接影響蔬菜的品質(zhì)和產(chǎn)量。王敬國[9]提出各地設(shè)施蔬菜生產(chǎn)肥料施用量的指南，建議N、P、K施用量比例為1.00∶0.38∶1.81。李紅梅[10]和張彥才等[3]研究發(fā)現(xiàn)，河北省實(shí)際施肥中，氮、磷施用量偏高，鉀偏低。而長期大量的氮磷富集，很容易引起次生鹽漬化以及土壤酸化，導(dǎo)致蔬菜生理缺鈣等營養(yǎng)失調(diào)。

1.2 灌溉制度不合理，水資源利用率低

河北省是華北地區(qū)水資源缺乏的農(nóng)業(yè)大省[11]。調(diào)查顯示，河北省露地蔬菜年灌溉用水量一般為7 500～9 000 m3/hm2，且灌溉用水幾乎全依靠地下水，使華北地區(qū)的地下水漏斗區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大，水資源環(huán)境繼續(xù)惡化[12]。目前該地區(qū)設(shè)施蔬菜的灌溉方式大多采用溝灌，水分利用率為50%～60%[13]，造成嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)，且大棚環(huán)境濕度過大、溫度降低容易引發(fā)病蟲害。噴灌、滴灌和微噴灌等先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)尚未成熟，存在輸水管道易堵塞[14]、水壓不均衡、成本較高、使用壽命短等問題，尚未全面普及與推廣。

1.3 土壤退化問題嚴(yán)重

1.3.1 土壤酸化20世紀(jì)80年代以來，我國農(nóng)業(yè)土壤的pH值顯著降低，平均下降了約0.5個單位[15]，特別在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)體系中，高度集約化的水肥管理會導(dǎo)致土壤酸化程度加劇。2005年張彥才等[3]對河北省8個縣（市）大棚土壤調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域大棚土壤pH值較露天菜地土壤或農(nóng)田降低了0.2～0.4個單位，最低值甚至降低了0.4～1.2個單位。李玉濤等[16]對廊坊市永清縣27個溫室大棚表層土壤pH值進(jìn)行分析，結(jié)果表明，土壤pH值隨種植年限的延長呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，當(dāng)種植年限為7a時pH值達(dá)到最低值（7.43），相較于棚外土壤下降了0.36個單位。菜田土壤酸化會對土壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生直接或間接的深遠(yuǎn)影響，如重金屬污染、養(yǎng)分淋溶等，應(yīng)引起足夠的重視。

1.3.2 次生鹽漬化土壤次生鹽漬化是當(dāng)前河北省設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中較為突出的土壤障礙因子[17，18]。數(shù)據(jù)顯示，河北省大棚蔬菜土壤鹽漬化現(xiàn)象明顯[3]。李美茹等[19]對廊坊市郊13個溫室土壤調(diào)查結(jié)果顯示，大棚溫室土壤可溶性鹽含量為17.33 g/kg，是當(dāng)?shù)芈短觳说氐?.1倍、林地的2.4倍，其含量已經(jīng)達(dá)到鹽漬化土壤標(biāo)準(zhǔn)[19]；河北省不同區(qū)域大棚蔬菜土壤電導(dǎo)率平均值為0.113～0.513 ms/cm，是露天菜地或農(nóng)田的1.5～2.5倍，其中，廊坊市永清縣設(shè)施番茄土壤的電導(dǎo)率平均值為0.556 ms/cm[16]，定州市為0.759 ms/cm[3]。劉建霞等[20]研究發(fā)現(xiàn)，表層土壤電導(dǎo)率與種植年限呈二次極顯著相關(guān)，即：隨著種植年限的增長，設(shè)施土壤次生鹽漬化也會加劇。

1.3.3 養(yǎng)分積累和淋失河北省設(shè)施蔬菜土壤堿解氮、速效磷和速效鉀平均含量分別是相鄰露地的1.0～9.4倍、1.4～36.3倍和0.6～4.6倍[3]，衡水市240個村設(shè)施蔬菜土壤有效磷含量為45～108.5mg/kg[21]；永年縣設(shè)施西紅柿、黃瓜、菜椒140～160cm土壤硝態(tài)氮含量分別為56.9mg/kg、33.6mg/kg和45.4mg/kg。全省約22.3%的地下水硝態(tài)氮含量超過WHO飲用水標(biāo)準(zhǔn)（10 mg/L）[22]。參考土壤養(yǎng)分含量分級標(biāo)準(zhǔn)，河北省88.48%的蔬菜大棚土壤氮含量以適中和偏高為主，91.71%的大棚土壤速效磷含量＞105 mg/kg，明顯累積過量[3]。

1.3.4 重金屬污染河北省設(shè)施蔬菜土壤已出現(xiàn)不同程度的重金屬污染問題。王麗英等[23]對河北省設(shè)施蔬菜土壤金屬元素進(jìn)行了評價，重金屬綜合污染指數(shù)為1.25，屬于輕度污染，其中，Cd的超標(biāo)率為73.7%，污染源主要是進(jìn)口磷肥；Cr的超標(biāo)率為68.4%，主要污染源是畜禽糞便和有機(jī)肥。孫超等[24]認(rèn)為，肥料對永清縣設(shè)施蔬菜土壤重金屬輸入量的貢獻(xiàn)率最大，達(dá)到了85%。

2 解決河北省設(shè)施蔬菜水肥管理問題的應(yīng)對策略

2.1 提高水肥資源利用率

2.1.1 有機(jī)肥和化肥配合施用目前有機(jī)肥除含有大量速效養(yǎng)分外，還含有有害殘留物質(zhì)。在施用過程中，應(yīng)遵循2個原則：（1）適量施用；（2）有機(jī)肥與無機(jī)肥配合施用。一般情況下，新棚施用時遵循“以氮定量”的原則，老棚施用時遵循“以磷定量”的原則。陳清等[4]提出了針對不同年限大棚和不同種類蔬菜有機(jī)肥施用種類以及推薦施用量，同時提出使用有機(jī)肥替代部分化肥，既可以減少化肥用量，又能高產(chǎn)、提高養(yǎng)分利用率。

2.1.2 氮磷鉀養(yǎng)分平衡針對河北省設(shè)施蔬菜氮磷肥料投入過量、鉀肥不足的情況，除控制有機(jī)肥、化肥的投入量外，還應(yīng)該科學(xué)調(diào)控氮磷鉀比例、補(bǔ)充微量元素，確保作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、環(huán)境友好，是集約化設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的最佳施肥策略。

2.1.3 推廣水肥一體化技術(shù)近年來興起的水肥一體化技術(shù)不僅提高了水肥利用率，減少對環(huán)境的污染，同時實(shí)現(xiàn)了水、肥同步管理，節(jié)省了大量勞動力。對于控溫調(diào)濕、減輕病害有明顯作用。

2.2 修復(fù)退化土壤

（1）從源頭控制設(shè)施蔬菜生產(chǎn)資料的高投入。在保證蔬菜作物高產(chǎn)的同時，將土壤中的氮、磷、鉀等養(yǎng)分控制在環(huán)境閾值內(nèi)，可以減輕或防止設(shè)施菜田土壤酸化、次生鹽漬化、養(yǎng)分累積和淋失等諸多問題。

（2）合理排鹽，減輕土壤鹽漬化。在設(shè)施中輪作種植一些耐鹽蔬菜或者蘇丹草、玉米等根系發(fā)達(dá)、吸肥能力強(qiáng)的作物。生長期間不再施用肥料，以降低鹽分。對于鹽漬化較強(qiáng)的設(shè)施土壤，采用排灌洗鹽或者暗管地下排鹽法都有較好的效果。高度鹽漬化土壤則應(yīng)考慮更換土壤。

（3）適時使用土壤改良劑、有益微生物和生物制劑。以天然沸石、營養(yǎng)元素和協(xié)調(diào)物質(zhì)制作的土壤調(diào)理劑不僅可以改善設(shè)施土壤的理化性狀，還可提高作物抗病能力，增加作物產(chǎn)量[25]。施用生石灰等可以改良土壤酸化，有效抑制病蟲繁殖。土壤接種對特定病原菌有拮抗作用的有益微生物或者有效微生物種群制劑，可以減少病害發(fā)生，改善土壤理化性狀[26~29]。

［1］Economic and Social Development Department.FAO Statistical Yearbook 2013［EB/OL］.（2013-11-11）［2016-11-22］.http：//www.fao.org/docrep/018/i3107e/i3107e00.htm.

［2］河北省人民政府辦公廳，河北省統(tǒng)計(jì)局.河北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒［M］.北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，2015.

［3］張彥才，李巧云，翟彩霞，陳麗莉，吳永山，康富忠.河北省大棚蔬菜施肥狀況分析與評價［J］.河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，9（3）：61-67.

［4］陳清，盧樹昌.果類蔬菜養(yǎng)分管理［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2015.

［5］孫旭霞，王宏宇，薛玉花，李明地.廊坊市大棚蔬菜施肥現(xiàn)狀及養(yǎng)分平衡研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（20）：9440-9441.

［6］鞏建華，柯尊偉，李季.河北省藁城市蔬菜種植區(qū)化肥施用與地下水硝酸鹽污染研究［J］.農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，2004，20（1）：56-59.

［7］葉靈，巨曉棠，劉楠，張麗娟，袁麗金，劉文菊，劉樹慶.華北平原不同農(nóng)田類型土壤硝態(tài)氮累積及其對地下水的影響［J］.水土保持學(xué)報，2010，24（2）：165-178.

［8］王玉朵，梁金香.衡水設(shè)施蔬菜土壤肥力狀況分析［J］.作物雜志，2006，（1）：40-41.

［9］王敬國.設(shè)施菜田退化土壤修復(fù)與資源高效利用［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2011.

［10］李紅梅.河北省藁城大棚番茄滴管施肥綜合管理栽培模式評價［D］.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

［11］王慧軍，李科江，馬俊永，李英杰.河北省糧食生產(chǎn)與水資源供需研究［J］.農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與管理，2013，（3）：5-11.

［12］劉曉敏，范鳳翠，王慧軍.華北地區(qū)設(shè)施蔬菜節(jié)水技術(shù)集成模式綜合評價［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2011，27（14）：165-170.

［13］高麗.河北省設(shè)施農(nóng)業(yè)及其灌溉用水的研究［D］.保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

［14］郭文忠，陳青云，高麗紅，曲梅，徐新福.設(shè)施蔬菜生產(chǎn)節(jié)水灌溉制度研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2005，21（增刊）：26-27.

［15］Guo J H，Liu X J，Zhang Y，Shen J L，Han W X. Significant acidification in major Chinese croplands［J］. Science，2010，327：1008.

［16］李玉濤，李博文，馬理.不同種植年限設(shè)施番茄土壤理化性質(zhì)變化規(guī)律的研究［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016，（39）：63-68.

［17］張亞.河北省設(shè)施蔬菜生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展對策［J］.吉林農(nóng)業(yè)，2011，（3）：25.

［18］李曉芝，王占武，張翠綿，李洪濤，李博文.設(shè)施蔬菜連作障礙成因分析與防治對策［J］.河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，10（1）：105-108.

［19］李美茹，馮光秀，王素素，喬志云.廊坊市郊設(shè)施蔬菜土壤鹽漬化狀況分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（28）：12343-12344.

［20］劉建霞，馬理，李博文.不同種植年限黃瓜溫室土壤理化性質(zhì)的變化規(guī)律［J］.水土保持學(xué)報，2013，（27）：164-168.

［21］張國印，王麗英，王凌，耿暖，孫世友，茹淑華.河北省典型保護(hù)地蔬菜土壤硝態(tài)氮的含量和分布［J］.河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，8（4）：22-25.

［22］趙同科，劉寶存.泛環(huán)渤海地區(qū)地下水硝酸鹽格局與控制［M］.北京：科學(xué)出版社，2014.

［23］王麗英，陳麗莉，張彥才，翟彩霞，張麗英.河北省設(shè)施蔬菜土壤微量金屬元素狀況評價及來源分析［J］.華北農(nóng)學(xué)報，2009，24（增刊）：268-272.

［24］孫超，李博文，楊志新，石維，王偉，劉文菊，馬理.設(shè)施黃瓜土壤重金屬與養(yǎng)分的分異特征及其相關(guān)性研究［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015，38（4）：32-38.

［25］周曉芬，楊軍芳.設(shè)施蔬菜土壤連作障礙及防治措施探討［J］.河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，8（1）：92-94.

［26］Ouhdouch Y，Barakate M，F(xiàn)inance C.Actinomycetes of Moroccan habitats：isolation and screening for antifungal activities［J］.EuropeanJournalofSoilBiology，2001，37（2）：69-74.

［27］孫紅霞，武琴，鄭國祥，王振忠.EM對茄子、黃瓜抗連作障礙和增強(qiáng)土壤生物活性的效果［J］.土壤，2001，（3）：264-267.

［28］張瑞.鹽堿土壤接種菌根對紫花苜蓿的綜合效應(yīng)［D］.呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

［29］趙鳳艷，吳鳳芝，劉德，姚禾雨.大棚菜地土壤理化特性的研究［J］.中國土壤與肥料，2000，（2）：11-13.

Problems and Countermeasures of Water and Fertilizer Management in Protected Vegetables Production in Hebei Province

LIU Lei1，WANG Ling1，LIU Xiao-yan2，ZHANG Guo-yin1*，SUN Shi-you1，RU Shu-Hua1，GAO Jing1，LI Pin1，ZHAO Ou-ya1
（1.Institute of Agricultural Resources and Environment，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051，China；2.Bureau of Agriculture and Forestry of Raoyang County，Raoyang 053900，China）

The rapid development of protected vegetable industry in Hebei Province has promoted the rural economy，but it has also brought a series of problems such as high input of water and fertilizer，soil degradation，and a threat to agricultural eco-environments.This paper analyzes the existing problems of water and fertilizer management，and puts forward some suggestions for guiding vegetable production and reducing resources waste as well as the risk of environmental pollution.

Protected vegetable；Water and fertilizer management；Environmental contamination；Hebei Province

X508

A

1008-1631（2017）03-0059-04

2017-03-02

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2016YFD0801005）

劉蕾（1987-），女，河北石家莊人，助理研究員，主要從事農(nóng)業(yè)面源污染防控研究。E-mail：liuleihbnky@163. com。

張國?。?962-），男，山西陵川人，研究員，主要從事農(nóng)業(yè)面源污染防控研究。E-mail：gyzhang1984@126.com。