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土壤质量管理与科学施肥:谈设施栽培中肥料的精准管理

土壤质量管理与科学施肥:谈设施栽培中肥料的精准管理土壤养分的有效性不但与土壤温度、作物吸收能力有关,而且还与养分在土壤中的转化、运移等特性有关。而养分在土壤中的转化与土壤微生物有很大关系。由于土壤微生物在养分转化中的重要性,土壤微生物区系及其活性的变化必然影响土壤养分的有效性进而影响合理的肥料施用量。此外,设施栽培土壤酸化和次生盐渍化也会对土壤养分的有效性产生影响。作物对土壤养分的吸收速度依赖于土壤温度。而土壤温度滞后于气温升高意味着土壤养分的有效性提高过程滞后于光合作用速率的提高过程,这在早春作物的种植上尤为明显。温室作物的快速生长,使根系快速吸收水和养分,在根际土壤形成养分耗竭区。(数据来源:中投顾问产业研究中心)目前设施蔬菜面积已6000万亩以上,预计2018-2021年平均增长率1.25%,2021年预计将达到6200万亩。设施为作物生长营造了更适宜小气候,温室内升温快,增加叶片的水分胁迫,提高气孔导度,因而具有较高的光合速率和干

声明:本文部分文字和观点来自2019年第1期《土壤学报》,作者:南京师范大学教授蔡祖聪

本文约1960字,大约阅读时间为7.5分钟。

近些年我国设施蔬菜面积、产量一直都在不断扩大。从2000多万亩到2016年增长至5872.1万亩,设施蔬菜产量达到2亿多吨,平均每年增长200多万亩

中投顾问对2018—2021年中国设施蔬菜播种面积(万亩)预测

土壤质量管理与科学施肥:谈设施栽培中肥料的精准管理(1)

(数据来源:中投顾问产业研究中心)

目前设施蔬菜面积已6000万亩以上,预计2018-2021年平均增长率1.25%,2021年预计将达到6200万亩

设施为作物生长营造了更适宜小气候,温室内升温快,增加叶片的水分胁迫,提高气孔导度,因而具有较高的光合速率和干物质积累速率。较高的光合速率和干物质积累对氮、磷、钾及其他中、微量元素的吸收提出了更高的要求。

作物对土壤养分的吸收速度依赖于土壤温度。而土壤温度滞后于气温升高意味着土壤养分的有效性提高过程滞后于光合作用速率的提高过程,这在早春作物的种植上尤为明显。温室作物的快速生长,使根系快速吸收水和养分,在根际土壤形成养分耗竭区。

土壤养分的有效性不但与土壤温度、作物吸收能力有关,而且还与养分在土壤中的转化、运移等特性有关。而养分在土壤中的转化与土壤微生物有很大关系。由于土壤微生物在养分转化中的重要性,土壤微生物区系及其活性的变化必然影响土壤养分的有效性进而影响合理的肥料施用量。此外,设施栽培土壤酸化和次生盐渍化也会对土壤养分的有效性产生影响。

为了使作物的养分吸收和转运速率与光合速率和干物质积累速率相一致,缩小养分耗竭区,提高养分在土壤或土壤溶液中的吸收和利用,增加单位蒸腾水分携带的养分量,似乎加大灌溉、施用更多的肥料,保持较高的土壤养分浓度应是设施栽培条件下,满足作物养分需求的客观需要。

设施栽培作物种类繁多,同一作物种植在不同季节,它们对养分的需求量和需求规律各不相同,更增加了设施栽培条件下确定合理施肥量的复杂性和难度。在设施蔬菜的合理施用量的理论计算仍有相当大的不确定性,施肥量的确定主要还是依靠经营者的经验和对大量数据的统计分析。有关作物养分管理的研究主要集中于大田栽培的大田作物,如水稻、小麦和玉米等;在养分元素上重点关注氮,针对磷、钾肥合理施用量的研究相对较少,针对中、微量元素施用量的研究更少。

结果导致了缺少量化设施栽培合理施肥量的科学确定方法,在“宁使过量,不使缺乏”意愿的驱使下,必然导致经营者过量施用化肥。

高强度种植和养分管理不合理是导致设施栽培土壤出现严重连作障碍问题导致了部分地区的设施栽培出现了因肥料元素不平衡和部分养分元素过度积累导致的连作障碍现象日益严重。

余海英等对本世纪初山东寿光设施蔬菜地养分用量的调查表明,该地区每年氮、磷、钾养分的平均投入量为4088kg·hm-2、3656kg·hm-2和3438kg·hm-2,其中随化肥投入的氮、磷、钾养分分别占到各养分总量的63%、61%和66%,而氮、磷、钾养分的利用率分别仅为24%、8%和46%。由于大量施用氮、磷、钾肥,土壤中硝态氮平均含量高达254mg·kg-1,是当地大田土壤的21倍;土壤耕层(0~20cm)有效磷平均含量达248mg·kg-1,最高达377mg·kg-1,平均为大田土壤的5.4 倍,而且远远超过适宜蔬菜生长的有效磷含量范围;速效钾含量平均达486mg·kg-1,最高达764mg·kg-1,平均为大田土壤的3.7 倍。

蔡红明等人对陕西193个日光温室养分投入量及土壤养分积累的调查结果与此相似,年均氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)养分总投入量分别为1944kg·hm-2,1587kg·hm-2和1799kg·hm-2,而养分携出量仅占氮、磷、钾养分总投入量的22%、7%和36%。

土壤质量管理与科学施肥:谈设施栽培中肥料的精准管理(2)

无土栽培中的AB肥施用

设施栽培的经营者通过不断地摸索和总结,针对经营的土壤、作物和设施栽培的小气候条件,逐渐掌握肥料的合理施用量,但这会是一个相当长的过程,也缺乏科学的依据。科学工作者通过设计科学的试验方案,总结出设施栽培下各种作物的养分需求量和需求时间的确定方法,并将相关的知识传播给设施栽培经营者,以缩短他们自己摸索的时间,尽早实现设施栽培下的养分科学管理。

笔者通过多年的设施蔬菜栽培的不断地摸索和总结,针对经营的土壤、灌溉水和小气候条件,逐渐掌握了番茄的各个阶段的肥料合理使用量,在自己的栽培管理过程中,运用无土栽培的水肥管理思维,通过对番茄植株的观察、植物汁液、灌溉水和土壤的养分含量测试,尽可能的做到精准用肥——所谓精准用肥,就是通过水肥一体化设备做到在合适的时间使用合适的肥料量。这样做既保证了番茄的生长和结果产量不受影响,又节省了肥料使用量,同时还保护了土壤和地下水,做到多年种植仍然没有连作障碍的影响。

如文中提到的一样,作物生长是连续变化的,同时又受到各种环境因素的影响,我们也无法做到绝对精确,我们通过每一茬番茄种植前对土壤、灌溉水做检测,有效避免掉因为上一茬作物的肥料使用带来的影响,做到多年种植以后仍然没有营养元素的失衡。

土壤质量管理与科学施肥:谈设施栽培中肥料的精准管理(3)

水肥一体化灌溉施肥

通过水肥一体化的方式进行灌溉施肥,尽可能地做到精准用水精确用肥,把水肥分布在根系范围之内,减少过量施肥导致的肥料利用不足,最大限度的节省肥料、保护土壤及灌溉水。

我愿意和广大种植户朋友一道,为作物种植精准用肥提供微薄之力。欢迎种植界的朋友共同交流提高。

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