全 文 ：施肥对蔬菜产量的影响———以寿光市设施蔬菜为例*
刘摇 苹1,2摇 李摇 彦1,2摇 江丽华1摇 刘兆辉2,3摇 高新昊3**摇 林海涛1摇 郑福丽1摇 石摇 璟1
( 1山东省农业科学院农业资源与环境研究所, 济南 250100; 2农业部黄淮海平原农业环境重点实验室, 济南 250100; 3山东省
农业科学院, 济南 250100)
摘摇 要摇 以寿光市具有代表性的 51 个设施大棚为研究对象,通过问卷调查的方法分析了化
肥施用对蔬菜产量的影响、有机肥施用与增产的关系、施肥量的影响因素和演变规律等.结果
表明: 寿光市设施大棚周年投入肥料养分平均为 N 3338 kg·hm-2、P2O5 1710 kg·hm-2、K2O
3446 kg·hm-2,是当地小麦鄄玉米轮作种植模式的 6 ~ 14 倍,其中,化肥投入的氮、磷、钾量分
别约占总量的 35% 、49%和 42% .化肥投入的氮、磷、钾量对蔬菜产量没有显著影响,有机肥
投入对蔬菜表现出明显的增产效果.随大棚棚龄的增加,化肥氮、磷、钾的投入量没有显著的
变化,有机肥投入量明显降低.蔬菜种植种类、模式和大棚棚龄的差异是导致大棚养分投入量
差异大的原因之一.近十几年来,寿光市设施大棚蔬菜有机肥养分投入量明显增加,化肥氮和
磷的投入量呈现下降趋势,化肥钾的投入量增加显著,氮、磷、钾养分投入比例日趋合理.
关键词摇 设施蔬菜摇 施肥摇 产量摇 演变规律摇 寿光
文章编号摇 1001-9332(2014)06-1752-07摇 中图分类号摇 S634. 3摇 文献标识码摇 A
Effects of fertilizer application on greenhouse vegetable yield: A case study of Shouguang
City. LIU Ping1,2, LI Yan1,2, JIANG Li鄄hua1, LIU Zhao鄄hui2,3, GAO Xin鄄hao3, LIN Hai鄄tao1,
ZHENG Fu鄄li1, SHI Jing1 ( 1 Institute of Agricultural Resources and Environment, Shandong Acade鄄
my of Agricultural Sciences, Ji爷 nan 250100, China; 2Key Laboratory of Agro鄄Environment in
Huang鄄Huai鄄Hai Plain, Ministry of Agriculture, Ji爷 nan 250100, China; 3Shandong Academy of
Agricultural Sciences, Ji爷nan 250100, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(6): 1752-1758.
Abstract: Data collected from 51 representative greenhouses of Shouguang through questionnaire
survey were analyzed to investigate the effect of chemical fertilizers on vegetable yield, relationship
between application of organic manure and yield, and influence factors and evolution rule of fertili鄄
zer application rate. The results showed that averages of 3338 kg N·hm-2, 1710 kg P2O5·hm-2,
3446 kg K2O·hm-2 were applied to greenhouse vegetables annually in Shouguang, 6-14 times as
that in the local wheat鄄maize rotation system. The application rates of chemical N, P, and K ferti鄄
lizers accounted for about 35% , 49% and 42% of the total input. Increasing application of chemi鄄
cal fertilizers had no significant effect on vegetable yields, while organic manure input significantly
increased the vegetable yields. With the increase of greenhouse cultivating time, no significant
changes in the input of chemical N, P, and K fertilizers were observed in greenhouse vegetable pro鄄
duction while organic manure input decreased significantly. Differences in vegetable species, plan鄄
ting pattern and cultivating time of greenhouses was one of the reasons for large variations in nutrient
application rate. In recent more than ten years, organic manure nutrient input increased significant鄄
ly, chemical N and P fertilizer input presented a downward trend, chemical K fertilizer input in鄄
creased significantly, and the N / P / K ratio became more and more reasonable in greenhouse vegeta鄄
ble production in Shouguang.
Key words: greenhouse vegetable; fertilizer application; yield; evolution rule; Shouguang.
*环保公益性行业科研专项(201109018)和“泰山学者(农业面源污染防控)冶建设工程专项经费资助.
**通讯作者. E鄄mail: nkygxh@ 163. com
2013鄄08鄄10 收稿,2014鄄03鄄25 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 6 月摇 第 25 卷摇 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jun. 2014, 25(6): 1752-1758
摇 摇 设施栽培受季节影响小、产量高、效益好,在我
国北方地区发展迅速[1],成为蔬菜生产的重要方式
之一[2] .山东省是我国蔬菜的主产区,常年蔬菜种
植面积占全国的 10%以上,设施蔬菜种植面积占全
国近 50% [3],尤其寿光市是全国的重要蔬菜生产基
地,有“中国蔬菜之乡冶之称[4] . 寿光市的设施大棚
蔬菜种植在全国极具代表性,发展迅速,经济效益和
社会效益显著[5] . 但是在蔬菜生产中,为了追求高
产、高收益,菜农往往大量施肥,不仅造成肥料的浪
费,而且由于所施养分比例失调,不能起到良好的增
产效果[6-8] .更为严峻的是,由于设施栽培处于半封
闭半敞开、土壤环境高温、高湿、高蒸发量、无雨水淋
洗等特殊环境条件下,在连年高施肥量、大水冲施的
情况下,很容易造成土壤养分富集、土壤酸化、盐渍
化、地下水硝酸盐污染、蔬菜品质下降等问题[9-13],
部分种植年限较长的大棚已不能进行蔬菜生产. 这
种现状已对当地的农业持续发展、农产品质量安全
及生态环境带来了一定的负面影响.
菜农过量施肥的原因,究其根本还是对施肥与
蔬菜增产的关系不了解,对化肥和有机肥的增产效
果不清楚,缺乏科学合理的施肥指导.研究设施大棚
蔬菜的施肥现状和规律,对于了解施肥过程中存在
的问题、指导设施大棚蔬菜合理施肥具有重要意义.
目前,有关设施蔬菜施肥现状已有较多研究,但不同
地区、不同蔬菜品种、不同种植模式下的施肥水平有
较大差异,总体上表现为养分投入量大、氮肥和磷肥
施用量偏高、钾肥施用量普遍偏低、氮磷钾肥施用比
例不平衡等[14-18] .寿光市作为我国设施蔬菜生产的
典型地区,施肥问题一直广受关注.李俊良等[19]、刘
兆辉等[20]曾对寿光市设施大棚蔬菜施肥状况和问
题做过调查研究[19-20],但是仅侧重于对施肥种类和
施肥量的分析,缺乏对施肥与蔬菜增产关系的进一
步分析与总结.本研究以寿光市具有代表性的 51 个
设施大棚为对象,通过问卷调查获得详细的种植模
式、施肥情况、产量等资料,并重点分析了化肥施用
对蔬菜产量的影响、有机肥施用与增产的关系、施肥
量的影响因素和演变规律等,以期为发现设施蔬菜
施肥中存在的问题、指导菜农合理施肥提供理论
依据.
1摇 研究方法
1郾 1摇 设施蔬菜基本情况及施肥现状的调查方法
调查基于科学性、代表性和准确性的原则,选取
山东省寿光市设施蔬菜种植具有代表性的古城、孙
家集、洛城、纪台、稻田、文家等 6 个乡镇,于 2011 年
7—8 月对 6 个乡镇 23 个村共计 51 个农户的设施
蔬菜大棚进行调查.为了使调查信息全面、准确和易
于操作,采用问卷调查的方法,调查内容包括 2010
年蔬菜种植模式、肥料种类、肥料养分含量、施肥量、
施肥时期、大棚面积、蔬菜产量等多项指标.同时,调
查了 8 块当地小麦鄄玉米轮作田的施肥情况,以便与
大棚的施肥情况进行对比.
寿光市设施大棚以种植茄果类蔬菜为主,如番
茄、黄瓜、茄子、甜椒、丝瓜、苦瓜等.所调查的大棚蔬
菜种植模式主要有 4 种:春茬和秋茬均种植番茄
(n=5);春茬和秋茬均种植黄瓜(n = 11);春茬和秋
茬为茄果类蔬菜轮作(n = 25);一年只种植一茬茄
子(n=8).另外,有 2 个大棚种植长季节甜椒.以茄
果类蔬菜轮作的种植模式最为常见.调查的 51 个设
施大棚棚龄见表 1,以种植 6 ~ 10 年的大棚数量最
多,其次为 1 ~ 5 年,种植 11 ~ 20 年的大棚数量较
少,有 2 个大棚的棚龄超过了 20 年.
1郾 2摇 肥料养分含量及其测定方法
经调查发现,寿光市设施大棚蔬菜肥料品种很
多.化肥品种主要有:复合肥、磷酸二铵、尿素、过磷
酸钙、硫酸钾、硝酸钾、硝酸钙等,复合肥用量最多,
约占化肥用量的 60%以上.有机肥包括商品有机肥
和农家肥,以农家肥为主,主要品种有:发酵鸡粪、发
酵猪粪、稻壳鸡粪、稻壳鸭粪、鹌鹑粪、干鸡粪、干人
粪、黄豆饼等.除化肥和有机肥外,有些大棚还施用
了微生物肥料.化肥养分含量根据包装袋标识的养
分含量数据计算.由于有机肥施用种类较多,而且具
有区域特点,多选用当地常见的农家肥.为了使调查
结果更为准确,对农民施用的有机肥(包括农家肥
和商品有机肥)进行了采样,对其养分含量进行
测定.
农家肥的采样方法按照鲍士旦[21]的方法进行,
采取多点采样方法,一般一个肥料堆取20 ~ 30个
表 1摇 调查设施大棚的棚龄及样本数
Table 1摇 Cultivating time and sample number of investiga鄄
ted greenhouses
棚龄
Cultivating time
(a)
大棚数量
Sample
number
所占比重
Percentage
(% )
1 ~ 5 18 35
6 ~ 10 22 43
11 ~ 15 5 10
16 ~ 20 4 8
20 ~ 25 2 4
35716 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘摇 苹等: 施肥对蔬菜产量的影响———以寿光市设施蔬菜为例摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 有机肥养分含量
Table 2摇 Nutrient content of organic manure (%)
种类 Type N P2O5 K2O
发酵鸡粪 Fermented chicken manure 2. 0 0. 9 1. 8
发酵猪粪 Fermented pig manure 2. 3 0. 7 2. 2
干鸡粪 Dry chicken manure 2. 4 1. 0 2. 3
稻壳鸡 /鸭粪 Rice husk chicken / duck manure 2. 5 0. 8 2. 4
鹌鹑粪 Quails dung 4. 7 0. 8 2. 5
干人粪 Dry stool 6. 4 1. 2 1. 5
黄豆饼 Yellow soybean cake 6. 7 0. 4 1. 2
商品有机肥 Commercial organic fertilizer 2. 0 1. 0 1. 0
点,点的分布考虑到堆的上、中、下部位和堆的内、外
层,每个点取样 0. 5 kg,置于塑料布上,将大块肥料
捣碎,充分混匀后,以四分法取约 5 kg,装入塑料袋
中并编号.再准确称取 1 ~ 2 kg,摊放在塑料布上,风
干.风干后再称量,计算其水分含量,用以计算肥料
中养分含量的换算系数.氮、磷、钾测定采用 H2SO4 鄄
H2O2消化,全氮采用蒸馏法,磷采用钒钼黄比色法,
钾采用火焰光度法测定[21] .商品有机肥的采样和养
分含量测定方法按照我国农业行业标准 NY 525 -
2012[22]规定的方法进行,测定的有机肥养分含量情
况见表 2. 单位面积大棚一年内施用的化肥和有机
肥的质量乘以各自的养分含量,然后相加,得出肥料
年施用折纯量.
1郾 3摇 数据处理
采用 SPSS 13. 0 软件对调查数据进行统计分
析,采用 SigmaPlot软件作图.
2摇 结果与讨论
2郾 1摇 寿光市设施大棚蔬菜的施肥量
寿光市设施大棚蔬菜施肥量见表 3. 设施大棚
周年 投 入 肥 料 养 分 折 纯 为: N 1047 ~ 6357
kg·hm-2,P2O5 762 ~ 3191 kg·hm-2,K2 O 1118 ~
6930 kg·hm-2;平均为 N 3338 kg·hm-2,P2O5 1710
kg·hm-2,K2 O 3446 kg·hm-2 . 其中,化肥投入的
氮、磷、钾量分别占总量的 35% 、49%和 42%左右,
低于有机肥养分的投入量.当地小麦鄄玉米生产模式
周年投入肥料养分折纯为:N 225 ~ 958 kg·hm-2,
P2O5 150 ~ 337 kg·hm-2,K2O 138 ~ 337 kg·hm-2 .
从周年投入养分量平均值来看,设施大棚栽培模式
是小麦鄄玉米轮作种植模式的 6 ~ 14 倍(表 3).不同
大棚的施肥量差异很大,其原因可能与以下因素有
关:一方面是寿光市设施大棚多为农户分散经营,农
民施肥没有统一的参考标准,往往根据经验和习惯
施肥;另一方面是受“施肥越多越高产冶的错误观念
影响,部分农民的施肥量过高[23] .此外,蔬菜种植种
类、种植模式、棚龄不同等因素也可能是造成施肥量
差异较大的原因之一.
2郾 2摇 养分投入总量与蔬菜产量的相关性
由图 1 可以看出,寿光市设施大棚蔬菜产量与
周年投入的总氮量(以 N计)和总磷量(以 P2O5计)
没有显著的相关关系,与周年投入的总钾量 (以
K2O计)存在极显著正相关关系(P<0. 01),即投入
的钾量越多,蔬菜产量越高.施钾量与蔬菜产量相关
性显著,可能与茄果类蔬菜产量的形成对钾的需求
相对较高有关[24] .
2郾 3摇 化肥和有机肥养分投入量与蔬菜产量的相
关性
由图 2 可以看出,化肥投入的氮、磷、钾量对蔬
菜产量没有显著影响.分析其原因,是由于投入量过
高,超过了蔬菜的养分需求量,导致肥料的增产效益
不显著[25] .过多施用化肥不仅增加了成本,还有可
能影响蔬菜正常生长,污染土壤环境[26] .
有机肥投入对蔬菜产量表现出明显的增产效
果,有机肥氮、磷、钾的投入量越高,蔬菜产量越高,
表 3摇 2010 年寿光市设施大棚蔬菜年施肥量
Table 3摇 Annual fertilizer application rate on greenhouse vegetable in Shouguang in 2010 (kg·hm-2)
肥料
Fertilizer
最低
Min.
最高
Max.
平均
Mean
标准差
SD
变异系数
CV (% )
占总养分比例
Percentage (% )
小麦鄄玉米
Wheat鄄maize
N 玉 40 2364 1167 545 47 35 556
域 370 5340 2171 1129 52 65 0
T 1047 6357 3338 1167 35 100 556
P2O5 玉 20 2275 845 492 58 49 239
域 179 1905 865 407 47 51 0
T 762 3191 1710 646 38 100 239
K2O 玉 0 3197 1457 814 56 42 252
域 185 5817 1989 1151 58 58 0
T 1118 6930 3446 1326 38 100 252
玉: 化肥 Chemical fertilizer; 域: 有机肥 Organic manure; T: 合计 Total. 合计指化肥和有机肥的年施肥量之和 Total means the sum of annual
application rate of chemical fertilizer and organic manure.
4571 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
图 1摇 养分投入总量与蔬菜产量的相关性
Fig. 1摇 Correlation between total nutrient input and vegetable yield.
图 2摇 化肥(a)和有机肥(b)养分投入量与蔬菜产量的相关性
Fig. 2摇 Correlations between vegetable yield and nutrient input amount of chemical fertilizer (a) and organic manure (b).
其中,蔬菜产量与有机肥氮和钾的投入量呈显著正
相关关系(P<0. 05). 可见,提高有机肥用量有利于
提高蔬菜产量.
2郾 4摇 不同蔬菜种植模式下的施肥量及产量差异
寿光市设施大棚蔬菜 4 种主要种植模式的养分
投入量和年产量见图 3.从中可以看出,不同蔬菜种
植模式的养分投入量不同,产量也不同,肥料投入量
的高低与产量的高低规律基本一致,即种植蔬菜投
入的养分量较高,则产量也相对较高.这从一方面解
释了寿光设施大棚养分投入量变幅大的原因,即农
民由于种植蔬菜种类和模式的不同,施肥量也会产
生差异.
2郾 5摇 施肥量随棚龄的变化
随设施大棚棚龄的增加,氮和钾的养分总投入
图 3摇 不同蔬菜种植模式下的施肥量和产量(Y)
Fig. 3摇 Fertilizer application rate and yield (Y) under different
vegetable planting patterns.
A: 两茬番茄 Two鄄stubble tomato; B: 两茬黄瓜 Two鄄stubble cucumber;
C: 轮作 Rotation; D: 一茬茄子 One鄄stubble eggplant. TN: 总施氮量
Total N; TP: 总施磷量 Total P2O5; TK: 总施钾量 Total K2O.
55716 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘摇 苹等: 施肥对蔬菜产量的影响———以寿光市设施蔬菜为例摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 4摇 养分投入总量随棚龄的变化
Fig. 4摇 Change of total nutrient input with greenhouse cultivating time.
图 5摇 化肥(a)和有机肥(b)养分投入量随棚龄的变化
Fig. 5摇 Changes of nutrient input amount of chemical fertilizer (a) and organic manure (b) with greenhouse cultivating time.
量呈现出显著的下降趋势(图 4);有机肥氮和钾的
投入量显著降低,化肥氮、磷、钾和有机肥磷的投入
量则没有显著变化(图 5).因此,总氮量和总钾量投
入减少,主要是由于有机肥投入量减少造成的.这反
映出农民习惯于在大棚多年耕种后减少有机肥的投
入量,但并没有减少对化肥的投入.这也是寿光设施
大棚养分投入量差异很大的原因之一,即大棚种植
年限不同,养分投入量亦不同.
2郾 6摇 施肥量的演变规律
为了更好地了解寿光市设施菜地施肥量的演变
规律,将本次调查结果与刘兆辉等[20]在 1997 和
2004 年的研究结果进行了对比分析(表 4).近十几
年来,化肥氮和磷的投入量呈现下降趋势,而化肥钾
表 4摇 寿光市不同时期设施蔬菜施肥状况
Table 4 摇 Annual fertilizer application rate on greenhouse
vegetable in Shouguang in different years
年份
Year
养分
Nutrient
(kg·hm-2)
化肥
Chemical
fertilizer
(kg·hm-2)
有机肥
Organic
manure
(kg·hm-2)
总施肥量
Total
fertilization
(kg·hm-2)
有机肥占总养分比例
Percentage of
organic manure
to total (%)
1997[20] N 1829 659 2488 26
P2O5 2591 688 3279 21
K2O 730 442 1172 38
2004[20] N 1272 1155 2428 48
P2O5 1376 647 2022 32
K2O 1085 949 2033 47
2010 N 1167 2171 3338 65
P2O5 845 865 1710 51
K2O 1457 1989 3446 58
6571 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
的投入量一直增加. 2004 年化肥氮的投入量较 1997
年减少了 30% ,2010 年的投入量比 2004 年略有减
少,基本持平.化肥磷的投入量降低幅度较大,2004
年较 1997 年降低 47% ,2010 年较 2004 年降低
39% .化肥钾的投入量稳步增加,2010 年的投入量
是 1997 年的近两倍.
摇 摇 近十几年来,有机肥氮、磷、钾的投入量呈现出
增加趋势,尤其是氮和钾的投入量,每次调查均比上
次调查时增加近一倍,有机肥磷的投入量增加较为
缓慢,2004 年甚至比 1997 年略有降低,2010 年较
2004 年增加了约 34% .
从养分投入总量来看,氮和钾的投入量呈现出
增加趋势,氮的增加主要是由于有机肥氮投入量的
增加,而钾的增加是由于化肥钾和有机肥钾的共同
增加所致. 有机肥占总养分的比例逐年升高,2010
年有机肥氮、磷、钾占总养分的比例均超过了 50% ,
有机肥氮的比例达到了 65% .
从以上分析可以得出,近十几年来寿光市设施
菜地钾的投入量增加最为突出,有机肥投入养分量
明显增加,2010 年氮、磷、钾养分投入比例已接近于
蔬菜作物一般需求的 1 颐 0. 5 颐 1. 25[19] .化肥氮和磷
的投入量虽然呈现下降趋势,但是仍超过了蔬菜的
实际需求量;化肥钾供应充足,但增产效果不明显.
3摇 小摇 摇 结
寿光市设施大棚蔬菜氮、磷、钾的养分投入总量
过高,超出了蔬菜对养分的需求量,是小麦鄄玉米轮
作种植模式的 6 ~ 14 倍.化肥投入增产效果不显著,
有机肥的投入有利于蔬菜产量的提高. 但是农民习
惯于在大棚耕种多年后减少对有机肥的投入,对化
肥的投入并不减少.这不仅容易对环境造成污染,而
且不利于蔬菜产量的提高.同时,由于化肥投入成本
高,给农民增加了经济负担. 蔬菜种植种类、种植模
式、大棚棚龄等因素,是设施大棚蔬菜养分投入量差
异大的原因之一.
近十几年来,寿光市设施大棚蔬菜有机肥养分
投入量增加明显,有机肥占总养分的比例逐年升高,
说明农民逐渐意识到有机肥对改良地力和增加蔬菜
产量的作用.化肥氮和磷的投入量呈现下降趋势,化
肥钾的投入量增加显著,氮、磷、钾养分投入的比例
日趋合理.然而,化肥氮、磷、钾的养分投入量仍然偏
高,同期调查研究结果表明,寿光市设施大棚的土壤
已表现出酸化、盐渍化、硝酸盐淋失等问题(待发
表).因此,建议进一步减少化肥的施用量,尤其是
氮肥的施用量,同时,重视有机肥的施用,以达到逐
步改良地力、增加蔬菜产量、减少环境污染的目的.
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作者简介 摇 刘 摇 苹,女,1978 年生,博士,副研究员. 主要从
事农业面源污染防控与农业生态研究. E鄄mail: liuapple5326
@ sina. com
责任编辑摇 张凤丽
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