作物需求的养分来源主要为施肥和土壤。设施蔬菜过量施肥现象严重，黄绍文等^[1]对全国设施蔬菜优势产区的调查表明，设施蔬菜 N、P₂O₅ 和 K₂O 施用总量平均分别是各自推荐量的 1.9、5.4 和 1.6 倍；张怀志等^[2] 调查显示，津冀地区设施蔬菜 N、P₂O₅ 和 K₂O 投入量平均分别是各自推荐量的 3.5、11.4 和 3.5 倍。调查还表明，全国主要菜区温室和大棚土壤硝态氮含量处于高含量水平（≥150 mg/kg）的土样数分别占其总土样数的 33.0% 和 30.7%，低于临界值（≤ 50 mg/kg）的土样数分别占其总土样数的 22.8% 和 32.5%；土壤有效磷含量处于高含量水平（≥150 mg/kg）的土样数分别占其总土样数的 59.3% 和 35.3%，低于临界值（≤ 50 mg/kg）的土样数分别占其总土样数的 11.2% 和 19.8%；速效钾含量处于高含量水平（≥300 mg/kg） 的土样数分别占其总土样数的 45.3% 和 25.9%，低于临界值（≤ 150 mg/kg）的土样数分别占其总土样数的 15.4% 和 32.5%^[3]。在实施“农业绿色发展” 的时代背景下，减少设施蔬菜养分投入不仅有利于实现优质生产，还能够节约农业资源、降低土壤速效氮磷钾富集、减少 N₂O 排放、保护生态环境。

关于化肥减施潜力的估算，一些研究者^[1，4-10] 提出了多种计算方法，得出我国粮食作物、茶园、蔬菜、瓜类等的化肥减施潜力较大，其中全国主要设施蔬菜化肥养分消减潜力在 45.5%～87.7% 之间，天津设施蔬菜化肥养分减施潜力在 22.4%～66.5% 之间。但是这些研究或者没有考虑到土壤肥力，或者设定土壤肥力水平均为中等肥力，或者没有从推荐量中消除施用的有机肥养分。本研究通过实地调查，明确设施蔬菜施肥和土壤肥力现状，通过设定有机肥化肥合理施用比例，基于不同土壤肥力水平，计算津冀地区设施蔬菜化肥养分减施潜力，为制订科学合理的化肥减施增效技术方案、实施养分精准管理提供依据。

1 材料与方法

1.1 农户施肥情况调查

选择天津市武清区、西青区，河北省定兴县、青县、永清县、藁城区、高邑县 7 个蔬菜种植面积超过 6000 hm² 的县区进行农户调查。调查时间为 2016 年 9 月至 2018 年 6 月，按照预先制订的调查表到温室、大棚，通过问答，逐户实地调查作物茬口、产量，有机肥与化肥用量、品种、养分含量、施用方法、施用时间等。共调查 149 个地块 212 个蔬菜茬口。

1.2 土壤样品采集分析

在进行农户施肥调查的同时，在同一地块内按“S”形布点或梅花形布点，每个地块采集 10 钻 0～20 cm 的土壤混合为一个土样，共采集了 149 个地块土壤样品，其中大棚 26 个，温室 123 个，河北省 111 个，天津市 38 个。采集的土壤样品风干、研磨，其中，过 1.68 mm 筛的样品用于测定硝态氮，过 1 mm 筛的样品用于测定有效磷、速效钾，过 0.149 mm 筛的样品用于测定土壤中的有机质。各指标测定方法均采用鲍士旦^[11]的方法。

1.3 数据处理

采用 Excel2013 进行数据分析。

作物养分推荐量 = 目标产量 × 单位产量养分吸收量 × 校正系数 = 化肥养分推荐用量 + 有机肥养分推荐用量（1）

化肥养分减施潜力（%）=（化肥养分施用量-化肥养分推荐量）/ 化肥养分施用量 ×100（2）

校正系数与土壤肥力水平有关。高肥力设施菜地充分利用土壤养分，在推荐施肥基础上适当减肥；低肥力设施菜地要达到增产、培肥地力双重目标，在推荐施肥基础上适当增肥；中肥力设施菜地要维持土壤养分输入与输出的动态平衡，推荐施肥量等于农田养分输出量。土壤肥力水平分级及校正系数参见文献^[12]。

化肥养分推荐量按式（1）中养分推荐量和合理施肥条件下设施蔬菜有机肥养分投入量占总养分的 45%、化肥养分投入量占总养分的 55% 计算。

2 结果与分析

2.1 津冀地区农户设施蔬菜产量情况

调查数据（表1）表明，同一蔬菜不同茬口的产量差异较大，如河北省温室越冬长茬番茄平均产量达到 154.9 t/hm²，远高于春茬番茄产量 93.2 t/hm²；再比如，河北省大棚春茬黄瓜平均产量达到 128.4 t/hm²，而大棚秋延茬黄瓜产量仅为 52.3 t/hm²，前者是后者的 2.5 倍。同一蔬菜茬口的产量，不同农户之间也有很大差异，河北省大棚春茬黄瓜、大棚春茬辣椒、温室越冬长茬番茄、温室秋延茬黄瓜、温室越冬长茬茄子，天津市温室秋冬茬芹菜、温室夏茬豇豆的产量变异系数均超过了 40%，其中，河北省温室越冬长茬番茄（n=24）、温室越冬长茬黄瓜（n=19）和天津市温室秋冬茬芹菜（n=23）的农户最高产量是最低产量的 3 倍以上。

2.2 津冀地区农户设施蔬菜养分投入情况

由表2 可知，同一蔬菜不同茬口的 N、P₂O₅、 K₂O 养分总用量（有机肥 + 化肥）、化肥养分用量均存在较大差异，如河北省温室越冬长茬番茄 N、P₂O₅、K₂O 总用量平均分别为 1540.7、1754.8、1938.9 kg/hm²，分别是温室秋延茬番茄 N、P₂O₅、 K₂O 总用量的 2.1、1.9、2.3 倍； 化肥 N、P₂O₅、 K₂O 用量分别是 676.7、500.9、1046.8 kg/hm²，分别是温室秋延茬番茄化肥 N、P₂O₅、K₂O 用量的 2.1、1.4、2.5 倍。不同区域间，同一蔬菜茬口的养分总用量、化肥养分用量也存在较大差异，天津市温室春茬番茄 N、P₂O₅、K₂O 总用量平均为 1040.3、1215.8、1218.0 kg/hm²，分别是河北省温室春茬番茄 N、P₂O₅、K₂O 总用量的 2.6、3.5、2.2 倍，天津市温室春茬番茄化肥 N、P₂O₅、K₂O 养分用量分别是 582.4、504.7、726.9 kg/hm²，分别是河北省温室春茬番茄化肥 N、P₂O₅、K₂O 养分用量的 1.9、2.3、1.5 倍。河北省温室秋延茬番茄、温室秋延茬黄瓜、温室夏茬黄瓜，天津温室春茬番茄、温室夏茬豇豆的不同农户养分总用量、化肥养分用量变异系数均超过了 40%。总之，津冀地区不同蔬菜茬口、不同农户间养分总用量、化肥养分用量差异较大。

2.3 津冀地区设施菜地的土壤肥力状况

河北省设施菜地有机质、硝态氮、有效磷和速效钾的含量平均分别为 22.0 g/kg、253.2 mg/ kg、232.2 mg/kg 和 909.8 mg/kg，其中，硝态氮、有效磷和速效钾的变异系数均超过了 40%，土壤肥力差异较大，91.0% 的采样点土壤有效磷处于高含量水平，99.1% 的采样点土壤速效钾处于高含量水平，60.3% 的采样点土壤硝态氮处于高含量水平。其中，大棚菜地有机质、硝态氮、有效磷和速效钾的含量平均分别为 19.7 g/kg、79.9 mg/kg、188.4 mg/kg 和 542.2 mg/kg，硝态氮、有效磷和速效钾的变异系数均超过了 40%，土壤肥力差异较大，80.8% 的采样点土壤有效磷居于高含量水平，96.2% 的采样点土壤速效钾处于高含量水平，73.1% 的采样点土壤硝态氮处于中等含量水平，50.0% 的采样点土壤有机质处于低含量水平；日光温室菜地有机质、硝态氮、有效磷和速效钾的含量平均分别为 22.7 g/kg、306.2 mg/kg、 245.7 mg/kg 和 1022.2 mg/kg，其中，硝态氮、有效磷和速效钾的变异系数均超过了 40%，土壤肥力差异较大，94.1% 的采样点土壤有效磷处于高含量水平，100.0% 的采样点土壤速效钾处于高含量水平，76.5% 的采样点土壤硝态氮处于高含量水平。

天津市日光温室菜地有机质、硝态氮、有效磷和速效钾的含量平均分别为 28.4 g/kg、116.2 mg/kg、287.0 mg/kg 和 725.1 mg/kg，其中，硝态氮、有效磷和速效钾的变异系数均超过了 40%，土壤肥力差异较大，92.1% 的采样点土壤有效磷处高于含量水平，100.0% 的采样点土壤速效钾处于高含量水平，42.1% 的采样点土壤硝态氮处于中等含量水平，63.2% 的采样点土壤有机质处于中等含量水平。总体上，津冀地区设施菜地硝态氮、有效磷、速效钾含量丰富，土壤有机质含量中等。

2.4 津冀地区设施蔬菜化肥减施潜力分析

本研究采用实际调查的设施蔬菜产量，单位产量养分吸收量^[12-14]，遵循合理施肥条件下有机肥替代化肥养分 45% 和氮磷钾推荐量计算化肥养分推荐量、减施潜力。表2、3 表明，相比化肥养分推荐量，设施蔬菜实际化肥 N、P₂O₅、 K₂O 及化肥养分总用量均施用过量，其中化肥N、P₂O₅、K₂O 及化肥养分总用量分别是各自推荐值的 1.7～11.3、3.1～39.4、1.5～6.9、1.1～10.8 倍。表3 数据还表明，不同蔬菜茬口化肥养分减施潜力均较大。除河北省大棚夏茬黄瓜、温室冬春茬番茄化肥 N 需要增加外，其它蔬菜茬口化肥 N 投入量均应减少，减施潜力平均值在 20.8%～75.2% 之间；所有蔬菜茬口化肥 P₂O₅ 减施潜力平均值在 23.8%～89.7% 之间；除温室冬春茬番茄 K₂O 用量稍有增加外，其它茬口蔬菜化肥 K₂O 减施潜力平均值在 10.5%～83.6% 之间； 设施蔬菜化肥养分（N+P₂O₅+K₂O）减施潜力平均在 9.9%～83.6% 之间，除大棚秋冬茬菠菜、温室冬春茬番茄外，其它蔬菜茬口的化肥养分减施潜力均超过了 50%。天津市不同设施蔬菜茬口化肥 N、P₂O₅、K₂O 的减施潜力分别在 25.6%～89.3%、2 0.9%～96.3%、18.0%～78.5% 范围内，化肥总养分（N+P₂O₅+K₂O）减施潜力在 44.9%～88.3% 之间；除温室秋冬茬芹菜外，其它蔬菜茬口的化肥总养分减施潜力均超过了 50%。总之，津冀地区设施蔬菜化肥减施潜力较大。

进一步分析发现，化肥 N、P₂O₅、K₂O 减施比例河北省平均为 46.5%、77.1%、65.8%，天津市平均为 63.2%、60.1%、45.1%，可见，化肥减施的重点也存在差异，河北省设施蔬菜主要减施化肥 P₂O₅、K₂O，天津市主要减施化肥 N。

表4 数据显示，不同土壤肥力水平化肥 N、 P₂O₅、K₂O 减施潜力也存在一定差异。化肥减施潜力虽然与农户化肥用量、作物产量等因素有关，但是同一蔬菜茬口总体上表现出土壤肥力水平越高化肥减施潜力就越大的趋势。

注：-表示可减施。

注：-表示可减施。

3 讨论

3.1 化肥减施潜力需要系统考虑有机肥化肥养分施用量及两者之间的合理比例

蔬菜生长需要的肥料包括有机肥和化肥，因此，研究化肥减施潜力时应该考虑有机肥用量的情况。但石生伟等^[8]在计算天津市设施蔬菜化肥减施潜力时，仅根据化肥实际用量而没有兼顾到有机无机投入比例；倪康等^[9]设定有机肥养分用量占总用量 20% 估算茶叶化肥减施潜力；郭亚雯等^[10]在计算设施早熟西瓜和甜瓜化肥养分减施潜力时，设定氮磷化肥推荐量等于养分携出量（调整系数为 1），钾肥调整系数为 0.5，也考虑到有机肥用量；王素萍等^[15]研究认为有机钾和无机钾比例在 3∶7 和 1∶1 时，可以提高生菜的产量、品质；姜玲玲等^[16]采用 Meta 分析法研究表明，与单施化肥比较，有机无机配施可以提高番茄产量和改善品质；在养分总投入量一定的情况下，曹树钦等^[17]研究表明，有机无机养分配比为 5︰5 时，可以达到既培肥土壤又能使当季增产效果最好的双重目的；赵明等^[18]研究显示，有机无机养分配比为 6∶4 时番茄产量最高。本调查表明，河北省大棚、温室以及天津温室蔬菜的有机肥养分用量分别占总用量的 25.6%、44.5% 和 43.1%，黄绍文等^[12]连续多年研究表明，有机肥 / 秸秆替代化肥养分 50% 处理设施蔬菜产量高于农户常规施肥处理。综上所述，本研究采用有机肥养分用量占总推荐养分用量的 45% 来估算津冀地区设施蔬菜化肥减施潜力。

3.2 化肥减施潜力因地因时因养分种类而异

研究结果表明，化肥减施可以持续几茬或者几年因情况而异^[19-21]。本调查表明，津冀地区设施菜地硝态氮、有效磷、速效钾平均含量处于高含量水平，有机质平均含量处于中含量水平。不同种类蔬菜化肥减施潜力存在差异，即使是同一蔬菜茬口，由于农户化肥用量、土壤肥力等不同，化肥减施潜力也存在较大差异。另外，化肥减施的重点也存在差异，河北省化肥 N、P₂O₅、K₂O 减施比例平均为 46.5%、77.1%、65.8%，天津市平均为 63.2%、60.1%、45.1%，河北省设施蔬菜主要减施化肥 P₂O₅、K₂O，天津市主要减施化肥 N。因此，制订化肥减施增效技术方案时，在保证设施蔬菜不减产的前提下，要综合考虑现养分的应用情况、土壤肥力等确定适宜的化肥减施比例，重点减少哪一种化肥养分用量，从而实现养分精准高效管理。

4 结论

目前，津冀地区设施蔬菜农户化肥 N、P₂O₅ 和 K₂O 习惯用量远超过化肥养分推荐量，同一蔬菜茬口化肥养分投入量差异较大，变异系数超过 40%； 津冀地区设施菜地分别有 42.1% 和 60.4% 的采样点土壤硝态氮、92.1% 和 91.0% 的采样点土壤有效磷、100% 和 99.1% 的采样点土壤速效钾处于高含量水平，含量丰富。津冀地区设施蔬菜化肥养分（N+P₂O₅+K₂O）减施潜力分别为 20.8%～75.2% 和 44.9%～88.3%，河北省设施蔬菜主要减少化肥 P₂O₅、K₂O 投入，天津市减少化肥 N 投入。

参考文献