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?;诖?,闡述了我國設施栽培養(yǎng)分管理現(xiàn)狀,包括設施栽培中的養(yǎng)分投入和土壤養(yǎng)分累積,指出由于不合理養(yǎng)分管理導致的設施栽培土壤鹽分大量積累、營養(yǎng)元素間比例失調(diào)、設施蔬菜品質(zhì)下降以及造成的環(huán)境污染等問題,并提出了加強設施栽培養(yǎng)分管理的措施。
關鍵詞 設施栽培;養(yǎng)分管理;現(xiàn)代農(nóng)業(yè)
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(nóng)業(yè)就是指依靠現(xiàn)代科技和設施,在人工創(chuàng)造的環(huán)境條件下,進行動植物高效生產(chǎn)的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方式,包括塑料棚、遮陽網(wǎng)、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(chǎn)發(fā)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(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,保證了蔬菜周年的均衡供應。同時,由于設施內(nèi)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(zhì)、養(yǎng)分、鹽分等方面產(chǎn)生了深刻的影響。當前,大部分設施農(nóng)業(yè)養(yǎng)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(huán)境惡化、病蟲害加重、產(chǎn)量降低、品質(zhì)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(yǎng)分失衡,降低菜園土壤生產(chǎn)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(yǎng)和衛(wèi)生安全品質(zhì)。尋求有效措施解決上述問題,恢復設施農(nóng)業(yè)土壤生態(tài)環(huán)境的平衡,對于農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)及設施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
1 設施栽培體系中的養(yǎng)分管理現(xiàn)狀
在設施栽培中,由于蔬菜生產(chǎn)具有高度集約化、年復種指數(shù)高和種類單一等特點,造成了設施內(nèi)部環(huán)境與傳統(tǒng)大田種植環(huán)境存在明顯差異。我國在設施農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)中,加之生產(chǎn)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(tài)環(huán)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(yǎng)分投入狀況
與其它農(nóng)作物相比,蔬菜是一種需肥量大的經(jīng)濟作物。受傳統(tǒng)“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(nóng)戶往往通過增施氮肥來獲得高產(chǎn)。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(xiàn)象十分普遍。
1.2 養(yǎng)分累積狀況
當寒冷季節(jié),土壤溫度較低時,作物吸收養(yǎng)分能力下降,生產(chǎn)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(yǎng)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(yǎng)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(zhì)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(chǎn)成本,還導致了大量養(yǎng)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(yǎng)分累積狀況也不相同。
2 養(yǎng)分管理存在的主要問題
目前,設施農(nóng)業(yè)受人為作用影響較大,土壤理化性狀和養(yǎng)分狀況發(fā)生了根本性的變化,形成了特殊的生態(tài)系統(tǒng)。在對土地資源利用的高度集約化后,土壤出現(xiàn)各種問題,如次生鹽漬化、養(yǎng)分失衡等。其中,土壤次生鹽漬化是國內(nèi)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(nóng)業(yè)發(fā)生鹽害的主要原因,也是造成蔬菜和土壤中硝態(tài)氮累積的重要因素。而土壤中硝態(tài)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(xiàn)象非常明顯。其實,土壤的次生鹽漬化實質(zhì)上是田間作業(yè)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(xiàn)。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(xiàn)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(jù)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(zhì)含量影響土壤養(yǎng)分供應和蔬菜對養(yǎng)分的吸收,而有機肥是土壤有機質(zhì)的重要來源,是栽培高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)設施蔬菜的關鍵因素。但很多農(nóng)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(jīng)處理的有機肥,會對作物生長和土壤環(huán)境產(chǎn)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(fā)生;另一方面,施用某些大型畜禽養(yǎng)殖場未經(jīng)處理的禽糞,易造成抗菌素和重金屬污染,使土壤和農(nóng)產(chǎn)品受到污染,減少設施大棚的使用壽命。
2.3 氮磷鉀等養(yǎng)分的比例不協(xié)調(diào)
按照作物養(yǎng)分需要供肥,長期使用養(yǎng)分比列不當?shù)姆柿掀贩N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(xiàn)象。過量使用氮肥,影響鉀、鈣、鎂的吸收,造成養(yǎng)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(shù)高,長期種植單一蔬菜品種,會使設施土壤中特定養(yǎng)分富集或虧缺。
2.4 蔬菜營養(yǎng)和安全品質(zhì)下降
研究指出,亞硝酸鹽能誘發(fā)消化系統(tǒng)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(nèi)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(huán)境
設施栽培基地(大棚)是農(nóng)業(yè)面源污染的重點區(qū)域。農(nóng)田是水體富營養(yǎng)化的重要來源,過量施肥會加劇水體富營養(yǎng)化過程。據(jù)統(tǒng)計,我國化肥投入占蔬菜生產(chǎn)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(jīng)過反硝化作用,進入大氣,產(chǎn)生溫室效應。據(jù)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(huán)境、施肥技術等發(fā)生根本性變化,決定了其施肥管理上與露地有很大區(qū)別。不合理施肥是導致設施土壤中養(yǎng)分和鹽分累積高、氮肥利用率低、蔬菜營養(yǎng)品質(zhì)差的重要原因。研究設施制度下土壤養(yǎng)分變化規(guī)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(zhì)的有效方法。
3.1 遵循土壤肥力和作物需肥規(guī)律,平衡施肥
蔬菜生育期短,生長所需養(yǎng)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(yǎng)分比例不同。如黃瓜在冬春茬結瓜期養(yǎng)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(yǎng)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(jù)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(xié)調(diào)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(fā)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(jīng)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(fā)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(tài)氮累積量,提高蔬菜品質(zhì)。
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(yǎng)分濃度短期內(nèi)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(yǎng)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(fā)生。
3.4 合理灌溉,改善土壤生態(tài)環(huán)境
水分在設施農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)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(huán),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(nóng)閑時,可將覆蓋物去掉,充分利用雨水沖刷改善土壤的生態(tài)環(huán)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(yǎng)分條件,通過改變耕作方式,用基質(zhì)代替土壤進行無土栽培,并根據(jù)作物的需肥特性和規(guī)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(yǎng)分管理是設施農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的重要組成部分,科學、合理的養(yǎng)分管理,不僅能保證蔬菜作物高產(chǎn)的同時,提高養(yǎng)分利用效率,而且可以降低生產(chǎn)成本和環(huán)境污染的風險,改善和提升設施蔬菜作物的營養(yǎng)品質(zhì),確保設施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
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(責任編輯:劉昀)