设施菜地面源污染氮磷流失阻控技术

设施栽培是指在不适宜作物生长发育的环境条件下,通过建立结构与设施，人为创造作物生长发育环境条件，实现正常种植与高产高效的现代化农业生产方式。设施实现了在不适宜蔬菜种植的季节而种植，在不适宜种植的地方而种植，从而实现了反季节与跨地域种植。

设施种植前期投入较高，但设施蔬菜生产具有高收益、高复种指数、高产出、等特点，已经成为农民致富与脱贫的重要农业生产方式。据统计，设施蔬菜的收益是露地蔬菜的3至4倍。

高收入往往带来的的是高投入，包括高水肥投入等。过量施用肥料，有机肥与化肥中的氮磷钾在土壤中快速富集导致碱解氮与有效磷、速效钾含量快速增加。据调研，设施土壤中的碱解氮含量超过200mg/kg、有效磷含量超过260mg/kg、速效钾含量超过500mg/kg比比皆是，土壤养分高度富集而致次生盐渍化现象普遍存在。

为了防止土壤次生盐渍化给蔬菜种植带来的危害，目前的经验做法包括专家的推荐建议主要是“大水漫灌”，将大田土壤盐碱地改良方法机械生搬硬套在设施种植上。大水漫灌，大田种植方式中随水流失的是盐分，包括氯离子、钠离子，而设施菜地流失的是养分，包括硝态氮、磷、钙、镁、硫酸根等。据统计我国农业大田作物化肥的平均有效率仅为35%到43%，而设施菜田的化肥利用率一般不足16%。

肥料投入量是影响氮磷淋失而致面源污染的重要因素之一。氮磷的淋失量与氮磷投入的总量呈正相关关系。有机肥与无机肥配合施用可以减少硝态氮淋溶量，但有机肥的施用会增加磷元素淋溶的风险。灌溉量与灌溉频率直接影响土壤含水率与淋失量，当土壤中的水分达到饱和时，氮磷会随水的重力向下迁移，每次的灌溉量越大，淋失量也会越大。小量多次灌水的灌溉方式，相比于大量多次灌溉的方式能明显减少氮磷的淋失量。据调研，一般种植番茄的耗水量超过280立方/亩，通过收集与监测土壤剖面90cm深处淋溶液的硝态氮含量与生物统计，氮素淋失量达到8-10公斤/亩，导致资源严重浪费与地下水污染的风险。

土壤自身的质地特点也会影响淋溶强度。一般来说，沙质土壤孔隙度较高、保水能力差，不科学灌溉很容易导致土壤水分达到或超过饱和持水量而导致淋失量大的问题。粘质土壤保水能力较强，不合理灌溉导致土壤淋失与面源污染风险，还能引起土壤有效氧气供应不足而致根系生长不良、影响蔬菜生长发育与产量效益。

为了实现资源合理利用、降低生产投入，实现设施菜地绿色可持续化生产，防治氮磷面源污染，通过研究而建立设施菜地面源污染氮磷流失阻控技术与措施已成为科研工作者的研究热点。

在十三五期间，北京市农林科学院植物营养与资源研究所刘善江研究团队通过开展京郊典型蔬菜种植园区的设施菜地肥料投入的现状调研、土壤养分监测与评价、氮磷淋失与阻控、土壤改良与施肥技术要素的研究，研究总结出一套适宜于“设施菜地面源污染防治与土壤改良之京郊模式”，其内容包括测土与施肥总量控制技术、有机肥替代化肥与有机肥料的筛选技术、基肥与追肥分配技术、水肥管理一体化技术、土壤调理剂培肥与增碳养分固持能力提高技术等。

其中涉及技术比较关键的因素与措施包括:（1）科学施肥、控制肥料合理投入。在果菜-叶菜轮作中，根据基础土壤肥力与盐渍化特点，在果菜茬推荐商品有机肥用量500kg/亩～2500 kg/亩，化肥的投入量与果菜产量挂钩，利用养分平衡原理、即作物吸收多少补充多少原则而施用化肥，不需要再考虑化肥利用率；合理分配底肥（基肥）与追肥比例，有机肥料均作为基肥使用，化肥的基肥与追肥比例一般以6:4比较适宜。（2）另一个比较关键的因素是水肥一体化，控制用水量。灌溉通过滴灌实现，根据季节不同，每次滴灌灌溉用量控制在5～10立方/亩，在花期开始结合滴灌追施氮磷钾与微量元素化肥，一般一季果菜的灌溉量控制在100立方/亩左右。（3）第三个比较关键的因素是合理使用土壤调理剂或土壤改良剂，一般每亩施用量25～100 kg/亩。土壤调理剂种类比较多，需要根据土壤自身特点而选择，一般市面上常见的调理剂包括黏土矿物、风化煤（褐煤）、高分子树脂材料、研发的合成土壤调理剂等。

设施菜地面源污染防治与土壤改良之京郊模式通过试验与示范，能够有效降低氮磷淋失量，尤其是氮素表现很突出。氮素的淋失量不足原来的10%，氮素的淋失量降低到0.5公斤/亩以下，番茄增产5%～15%，蔬菜质量与口感均有所提高，土壤的盐分降低到2g/kg以下，土壤有机质含量基本保持不变或略有提高，氮磷钾养分富集与氮、磷、钾、中微量元素养分不平衡现象得到纠正、实现节本增效达到1500元/亩以上。

作者：刘善江 吴荣 孙昊 薛文涛，北京市农林科学院植物营养与资源研究所