我国蔬菜土壤肥料问题与管理技术

我国蔬菜土壤肥料问题与管理技术黄绍文国家大宗蔬菜产业技术体系中国农业科学院农业资源与农业区划研究所2011年10月18日，沈阳报告内容一、我国土壤肥料问题的突出特征二、蔬菜标准园对土壤肥料的要求三、我国蔬菜施肥中存在的主要问题四、我国蔬菜生产中不合理施肥所带来的问题五、我国主要菜区土壤盐分、酸碱性和肥力状况六、蔬菜营养特性与施肥技术特点七、我国蔬菜生产中土壤肥料管理对策及技术一、我国土壤肥料问题的突出特征农业八字宪法:土、肥、水、种、密、保、管、工化肥土壤植物动物人1.耕地资源紧缺，耕地质量低2010年耕地减少为18.26亿亩，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我国可开垦耕地不足7000万亩我国土壤肥料问题的突出特征棕壤褐土黑钙土中国1％-1.5％≈1%≈3%欧洲3%2%≈8%我国与欧洲同类土壤有机质含量比较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2.肥料生产资源-能源和磷钾矿产资源紧缺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0100200300400500化肥用量(kg/ha)世界中国单位耕地面积化肥用量为世界平均水平的3.7倍多年复种指数平均160％左右0200040006000800010000120001400016000化肥消费量(万吨)世界中国用掉了世界1/3的化肥二、蔬菜标准园对土壤肥料的要求我国农业面临的问题与土壤质量的关系土壤质量产品数量保障健康保障农产品出口作物产量农产品品质土、水、气土壤肥力土壤健康土壤环境生态环境质量无公害食品绿色食品有机食品A级：生产中允许限量使用化学合成生产资料，禁硝AA级：不使用化学合成的肥料、农药、兽药、添加剂和其他有害物质产地环境、生产过程和产品质量均符合国家有关标准和规范的要求，相当于A级全部过程利用农业资源，而不利用农业以外的能源（化肥、农药、生产调节剂、添加剂等）；等同于AA级蔬菜标准园对土壤肥料的要求（农业部蔬菜标准园创建规范）环境条件：标准园的土壤、空气、灌溉水质量符合相关蔬菜产地环境条件行业标准水肥管理：全面应用滴（喷）灌、测土配方施肥技术。基肥施用适量充分腐熟的优质有机肥，禁用城市垃圾、污泥、工业废渣和未经无害化处理的有机肥严格执行氮肥施用后采收安全间隔期：收前30d追肥产品符合食品安全国家或行业标准通过无公害食品蔬菜产地认定和产品认证无公害蔬菜灌溉水质指标（mg/L）项目指标pH≤5.5-8.5氯化物250氰化物0.5氟化物3.0总Hg0.001总Pb0.1总As0.05总Cd0.005Cr6+0.1无公害蔬菜生产大气环境质量指标项目日平均浓度任何一次实测浓度单位总悬浮颗粒物0.30mg/m3（标准状态）SO20.150.50氮氧化物0.100.15Pb1.50g/m3（标准状态）氟化物5.0g/m2.d项目自然背景指标pH6.5pH6.5-7.5pH7.5Cd0.200.300.300.60Hg0.150.300.501.00As15.040.030.025.0Pb35.0250.0300.0350.0Cr90.0150.0200.0250.0六六六0.50滴滴涕0.50无公害蔬菜生产土壤环境质量指标（mg/kg，烘干土重）无公害蔬菜提倡使用的肥料农家肥料简介1.粪肥经无害化处理的人粪尿、畜禽粪便等2.堆肥以各类秸秆、落叶、人畜粪便堆积而成3.沤肥堆肥在淹水条件下进行发酵而成4.厩肥畜禽的粪尿与秸秆垫料堆成5.绿肥栽培可野生的绿色植物体作肥料6.沼气沼气液或残渣7.秸秆作物秸秆8.泥肥符合GB4284要求（未经污染）的河泥、塘泥等9.饼肥菜籽饼、棉籽饼、芝麻饼、花生饼等无公害蔬菜提倡使用的肥料商品肥料简介1.商品有机肥以动植残体、排泄物等为原料加工制成2.腐殖酸类肥料泥炭（草炭）、褐炭、风化煤等含腐殖酸类物质的肥料3.微生物肥料根瘤菌肥料固氮菌肥料磷细菌肥料硅酸盐细菌肥料复合微生物肥料能在豆科作物上形成根瘤的根瘤菌制剂含自生固氮菌、联合固氮菌的微生物制剂含磷细菌、解磷细菌等的微生物制剂含硅酸盐细菌、其他解钾的微生物制剂含2种以上有益微生物且互不拮抗的微生物制剂4.有机无机复混肥以有机物质和化肥复合而成的肥料无公害蔬菜提倡使用的肥料商品肥料简介5.无机肥料氮肥铵态氮肥、尿素等；叶菜类、根菜类禁硝钾肥含钾素的化学肥料磷肥含磷素的化学磷肥和磷矿粉与半酸化磷肥等钙肥生石灰、熟石灰、碳酸石灰及其他含钙肥料硫肥含硫的化学肥料及石膏、硫磺等镁肥含镁的化学肥料和石灰物质专用混肥作物专用氮、磷、钾等化肥复混肥微量元素肥料铜、铁、锰、锌、硼、钼等微量元素肥料6.叶面肥料不含化成的生长调节剂，喷施于叶片的肥料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，多数蔬菜多次收获，需要养分强度大，对施肥的依赖性强，需要多次施肥蔬菜生产良种肥料农药蔬菜生产良种肥料农药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三、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）作物化肥养分量总养分量NP2O5K2ONP2O5K2O黄瓜（132t/hm2）675283556161011661044西红柿（173t/hm2）885540923187014711436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）作物供/需施用比例NP2O5K2ON:P2O5:K2O黄瓜4.910.02.11.0:0.7:0.6西红柿4.112.41.71.0:0.8:0.8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倍作物NP2O5K2ON:P2O5:K2O大白菜7692932871.0:0.4:0.4辣椒6612352291.0:0.4:0.3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养分吸收比例：N:P2O5:K2O=1:0.5:1.2辣椒养分吸收比例：N:P2O5:K2O=1:0.3:1.32.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ZnCuCdAs鸡粪(n=59)平均306.678.23.13.9*超标%27.115.366.127.1猪粪(n=40)平均663.3488.11.78.4超标%62.570.045.045.0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/kgDW）畜禽粪便重金属超标率•按照德国腐熟堆肥的标准：Zn400,Cu100,Cr100,Pb150,Cd1.5,Ni20,As5.0,Hg1.0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/kgDW）鸡粪猪粪90’s现在90’s现在Zn159.6306.6137.2663.3Cu52.478.237.6488.1Cd0.53.10.91.7As0.33.91.18.4重金属平均含量(mg/kg，n=76)年带入总量(吨)年带入菜田量（g/hm2）镉3.7246798铅21.014000558砷3.5233393铜2291526676086锌44129400011720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2.63亿亩计每年畜禽粪便带入菜田的镉使耕层土壤含量增加0.04mg/kg以上0.000.200.400.600.801.001.201.4036912151821242730(mg/Kg土)时间（年）长期施用有机肥显著增加耕地土壤重金属含量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y=0.005x2+0.047x+0.024R²=0.996**00.020.040.060.080.100.30.60.91.21.5可食部位含量mg/kg随猪粪施用Cd量（mg/kg）y=0.026x2+0.057x+0.023R²=0.999**00.020.040.060.080.10.1200.30.60.91.21.5可食部位含量mg/kg随鸡粪施用Cd量（mg/kg）通过鸡粪加入的Cd≤0.39mg/kgsoil通过猪粪加入的Cd≤0.52mg/kgsoil潮土(pH8.4)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：最大允许加入量为0.52mgCd/kgsoil按45年计，则年允许加入量为0.52/45=0.0116mgCd/kg/yr则每公顷年承载量为：0.0116mg/kg×2250000kg/ha=0.026kgCd/ha/yr按照猪粪中含氮量2.0%（DW），氮素（N）用量为100kg/ha计，则猪粪用量为5000kg/ha/yrDW,then5000×MAC/1000000=0.026MACinpigmanure≈5mgCd/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，叶脉仍绿元白菜缺Zn缺素症一般出现在老叶上Mg：脉间失绿，叶脉仍绿Mo：脉间失绿、斑点/鞭尾病缺素症主要出现在新叶或新生组织上S：叶脉失绿Ca、B：芹菜茎折病、萝卜褐腐病Zn：小叶/蔟叶病Fe：脉间失绿黄白化，叶脉仍绿Mn：脉间失绿灰白化/褐斑，叶脉仍绿4.施肥方法不当温室随水追施（大水大肥）；基追比例不当，追肥时间不当；氮肥要深施，忌氯蔬菜不宜过多使用氯化铵、氯化钾氮淋洗状况010203040506070土层深度cmNO3-NH4+NO3-NH4+NO3-NH4+15方/亩20方/亩40方/亩四、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）土壤土壤酸化酸化土壤土壤结构结构变差变差土壤土壤盐渍化盐渍化生物生物多样性多样性下降下降养分养分失衡失衡不合理施肥土壤土壤污染污染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、浪费大粮食作物肥料当季利用率：氮肥为30%-35%磷肥为10%-25%钾肥为40%-50%蔬菜作物氮肥当季利用率：一般不足10%粮田施肥量大体正常，菜田过量施肥的情况十分普遍农民每年需要投入2000亿元购买肥料施肥不合理造成的直接经济损失每年高达500亿元食用含过量重金属砷的蔬菜，导致人患皮肤病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污染大气地下水硝酸盐污染湖泊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%