技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種菜地養(yǎng)分減排且改善蔬菜商品性狀的方法，屬于農(nóng)業(yè)面源污染控制及蔬菜生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
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蔬菜地是太湖流域重要的土地利用方式之一。近年來，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的大力支持和經(jīng)濟效益的不斷提升，蔬菜種植面積持續(xù)擴大。據(jù)統(tǒng)計，2013年江蘇省蔬菜種植面積約1.36×10⁶hm²，占耕地面積比重約28.95％，其中，露地蔬菜種植面積約占蔬菜種植面積的56.52％。在蔬菜生產(chǎn)過程中，菜農(nóng)往往施用過量肥料以追求更高蔬菜產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，不僅造成養(yǎng)分資源的極大浪費，而且肥料持續(xù)過量施用會導致農(nóng)田土壤養(yǎng)分盈余和負荷增加，進而勢必增加土壤養(yǎng)分通過地表徑流或地下淋溶等途徑向地表水體排放的潛在風險。眾所周知，氮、磷含量過高是導致水體富營養(yǎng)化的主要原因之一，而農(nóng)田氮、磷流失是其重要面源污染源。據(jù)估計，農(nóng)業(yè)面源排放氮、磷素對太湖水體的貢獻率分別達37.5％和15.1％，其中農(nóng)田流失量對面源污染貢獻率分別約60％和20％。進一步，相關(guān)報道表明，太湖流域蔬菜、果樹及花卉等經(jīng)濟作物農(nóng)田(約占總面積的15％-35％)對該流域水體富營養(yǎng)化的貢獻率與占農(nóng)田總面積70％的稻麥等大田作物基本相當?？梢姡摿饔蛑袉挝幻娣e經(jīng)濟作物農(nóng)田養(yǎng)分徑流流失量遠高于稻麥等大田作物。因此，建立蔬菜地農(nóng)田土壤養(yǎng)分徑流減排技術(shù)體系對于太湖流域水體生態(tài)環(huán)境健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

近年來，廣大科技工作者針對如何減輕蔬菜地農(nóng)田面源污染開發(fā)了多種技術(shù)途徑，主要包括生物措施、物理-化學措施、工程措施或綜合措施等，并進行了小范圍田間試驗，也取得了初步積極成效。采用人工生態(tài)溝渠或植被攔截/緩沖帶等技術(shù)可有效降低菜地農(nóng)田氮、磷養(yǎng)分徑流損失達42％～91％和30％～92％，但施工及日常維護較為繁瑣，且溝渠中種植作物或草帶作物未及時收獲具有二次污染的潛在風險。施用脫硫石膏或硫酸鋁等化學添加劑雖然可以有效減少菜地土壤地表徑流磷素損失，但若大量或長期施用，可能會對菜地土壤理化性狀造成不良影響，進而影響蔬菜產(chǎn)量與品質(zhì)。菜地農(nóng)田應(yīng)用生物炭可通過調(diào)節(jié)硝化-反硝化作用及養(yǎng)分釋放過程等緩減氮素損失，但大量甚至超量應(yīng)用(高達4.0×10⁴kg·hm^-2)可能對作物養(yǎng)分吸收利用及農(nóng)田生態(tài)環(huán)境造成潛在的負面效應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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技術(shù)問題：

本發(fā)明提供一種減少蔬菜地土壤氮、磷養(yǎng)分徑流損失且改善蔬菜商品性狀的方法，該技術(shù)可減少菜地土壤氮、磷徑流損失，減輕菜地農(nóng)田面源污染，并可維持蔬菜穩(wěn)產(chǎn)，改善蔬菜商品性狀，提高菜地生產(chǎn)經(jīng)濟效益。

技術(shù)方案：

一種菜地養(yǎng)分減排且改善蔬菜商品性狀的方法，其特征在于：蔬菜生產(chǎn)過程中，每茬施肥2次，施氮肥以純n計262.65kg·hm^-2和磷肥以p2o5計182.55kg·hm^-2，基肥氮施用量占周年施用量的73.73％，磷肥全部基施；于蔬菜地整地并施用基肥當天，基肥以豬糞有機肥、復合肥和麥秸生物炭形式施入菜地,與菜地耕作層0-20cm土壤充分混合，有機肥和復合肥用量分別為1.13×10⁴kg·hm^-2和525kg·hm^-2，麥秸生物炭施用量為有機肥用量的20％，即2.25×10³kg·hm^-2。

所述豬糞有機肥為:含水率,23.8％、n,1.34％、p2o5,1.21％、k2o,1.96％；復合肥為:硫酸鉀型、n,15％、p2o5,15％、k2o,15％；麥秸生物炭為:ph,9.18、n,0.50％、p2o5,0.06％、k2o,2.60％、有機碳,46.70％。

在蔬菜商品器官形成期間表施追肥1次，以n≥46％尿素形式施入。

菜地施肥后開“井”型排水溝以便降雨期間排水，田間每間隔1.5-2.0m開具一條排水溝，排水溝寬20cm，深15cm,防止菜地積水。

蔬菜品種采用中熟平頭型春甘藍“春眠”。

蔬菜生產(chǎn)過程中，常規(guī)田間管理，整地、施肥、開溝、澆水護育及植保等田間操作與農(nóng)戶習慣性生產(chǎn)方式保持一致,為常規(guī)方法。

有益效果：

1、本發(fā)明通過蔬菜全生育期減量施肥與有機肥配施適量麥秸生物炭技術(shù)達到蔬菜地土壤徑流氮磷養(yǎng)分減排、維持蔬菜穩(wěn)產(chǎn)且改善蔬菜商品性狀的效果，操作簡便，效果顯著。

2、采用蔬菜全生育期減量施肥與有機肥配施適量麥秸生物炭技術(shù)顯著降低菜地徑流水氮、磷濃度分別達13.95％～23.68％和34.81％～52.44％，顯著減少蔬菜生育期內(nèi)氮、磷徑流流失量分別達13.95％～23.68％和34.81％～52.44％。同時，采用本技術(shù)顯著降低蔬菜地氮、磷平衡盈余量分別達45.94～62.99和54.40～54.50kg·hm^-2，降幅分別達29.03％～39.81％和29.80％～29.85％，顯著降低菜地氮、磷徑流流失風險。進一步，采用該技術(shù)可維持蔬菜穩(wěn)產(chǎn)，甘藍氮素偏生產(chǎn)力顯著提高24.39％～28.98％，甘藍葉球球形指數(shù)顯著提高6.17％～7.41％，顯著改善蔬菜商品性狀。

具體實施方式：

以江蘇南京溧水區(qū)白馬鎮(zhèn)試驗基地蔬菜生產(chǎn)實例為例：

本試驗點設(shè)在江蘇省南京市溧水縣白馬鎮(zhèn)江蘇省農(nóng)業(yè)科學院植物科學基地(31°36′n,119°11′e)，位于南京市溧水縣東南部，屬北亞熱帶向中亞熱帶的過渡區(qū)，年均氣溫約15.5℃，年均日照2145.8h，年均降雨量1036.9mm，年無霜期237d。試驗田土壤屬白漿土，0～20cm土層土壤基本理化性狀為：ph(h2o,1:5)6.21，有機質(zhì)(g·kg^-1)16.62，全n(g·kg^-1)0.87，全p(g·kg^-1)0.24，速效氮(mg·kg^-1)35.16，速效磷(mg·kg^-1)11.84，速效鉀(mg·kg^-1)89.23。試驗時間為2014年10月至2015年5月的蔬菜生長季，蔬菜品種為中熟平頭型春甘藍“春眠”，常規(guī)育苗移栽，苗齡足月，栽種規(guī)格為40cm×30cm，每穴1株。每季試驗田面積至少200m²，以農(nóng)戶習慣性生產(chǎn)(習慣性施肥)為對照。試驗設(shè)置三次重復。

農(nóng)戶習慣性生產(chǎn)方式為，于蔬菜地整地當天，施用豬糞有機肥與氮磷鉀復合肥作為基肥，有機肥和復合肥用量分別為1.50×10⁴和750kg·hm^-2。蔬菜生產(chǎn)過程中，一般施肥2次，施氮肥(純n)約403.65kg·hm^-2和磷肥(以p2o5計)250.54kg·hm^-2，基肥氮施用量占周年施用量的65.81％，磷肥全部基施。基肥以豬糞有機肥(江蘇省明天農(nóng)牧科技有限公司生產(chǎn)，含水率,23.8％；n,1.34％；p2o5,1.21％；k2o,1.96％)、復合肥(安徽司爾特肥業(yè)有限公司出品,硫酸鉀型,n,15％；p2o5,15％；k2o,15％)等形式施入菜地，與菜地耕作層(0-20cm)土壤充分混合，在甘藍商品器官(葉球)形成期間表施追肥，以尿素(河南心連心化肥有限公司,“心連心”牌尿素,n≥46％)的形式施入。蔬菜季施肥后根據(jù)生產(chǎn)面積大小，在菜地開“井”型排水溝以便降雨期間排水，防止菜地積水，進而影響蔬菜正常生長發(fā)育。一般田間每間隔1.5～2.0m開具一條溝，排水溝寬約20cm，深約15cm。

本發(fā)明于蔬菜地整地并基肥施用當天，將豬糞有機肥與適量麥秸生物炭充分混合后施入菜地，同時施用氮磷鉀復合肥作為基肥，有機肥和復合肥用量均較農(nóng)戶習慣性生產(chǎn)減少25％，分別為1.13×10⁴kg·hm^-2和525kg·hm^-2，麥秸生物炭施用量為有機肥用量的20％，即2.25×10³kg·hm^-2。

蔬菜生產(chǎn)過程中，一般每茬施肥2次，施氮肥(純n)約262.65kg·hm^-2和磷肥(以p2o5計)182.55kg·hm^-2，基肥氮施用量占周年施用量的73.73％，磷肥全部基施。

基肥以豬糞有機肥(江蘇省明天農(nóng)牧科技有限公司生產(chǎn)，含水率,23.8％；n,1.34％；p2o5,1.21％；k2o,1.96％)、復合肥(安徽司爾特肥業(yè)有限公司出品,硫酸鉀型,n,15％；p2o5,15％；k2o,15％)、麥秸生物炭(河南三利新能源公司生產(chǎn)，ph,9.18；n,0.50％；p2o5,0.06％；k2o,2.60％；有機碳,46.70％)等形式施入菜地，與菜地耕作層(0-20cm)土壤充分混合，在甘藍葉球膨大期表施追肥，以尿素(河南心連心化肥有限公司,“心連心”牌尿素,n≥46％)的形式施入。

施肥后根據(jù)生產(chǎn)面積大小，在菜地開“井”型排水溝以便降雨期間排水，防止菜地積水，進而影響蔬菜正常生長發(fā)育。一般田間每間隔1.5～2.0m開具一條溝，排水溝寬約20cm，深約15cm。

蔬菜生產(chǎn)過程中，整地、施肥、開溝、澆水護育及植保等田間操作與農(nóng)戶習慣性生產(chǎn)方式保持一致,為常規(guī)方法。

蔬菜地農(nóng)田土壤徑流氮、磷養(yǎng)分減排效果、產(chǎn)量效應(yīng)及商品性狀改善的具體試驗結(jié)果結(jié)合以下實例予以說明：

實例1：蔬菜地農(nóng)田土壤徑流氮、磷養(yǎng)分減排效果

以2014～2015年生產(chǎn)試驗為例：

農(nóng)戶習慣性生產(chǎn)管理(習慣性施肥、常規(guī)田間管理)條件下，蔬菜地徑流水氮、磷濃度、氮、磷徑流流失量及菜地氮、磷平衡盈余量分別為27.56mg·l^-1、0.38mg·l^-1、47.66kg·hm^-2、0.66kg·hm^-2、158.24kg·hm^-2和182.56kg·hm^-2。采用蔬菜全生育期減量施肥與有機肥配施適量麥秸生物炭技術(shù)均可顯著減少菜地氮、磷徑流損失(表1)。徑流水氮、磷養(yǎng)分濃度是農(nóng)田土壤氮、磷徑流損失的主要構(gòu)成因子，采用全生育期減量施肥與有機肥配施適量麥秸生物炭技術(shù)可顯著降低菜地徑流水氮濃度(全生育期內(nèi)多次徑流過程中徑流水氮濃度加權(quán)平均值)達13.95％和23.68％，顯著降低菜地徑流水磷濃度(全生育期內(nèi)多次徑流過程中徑流水磷濃度加權(quán)平均值)達34.81％和52.44％；徑流水氮、磷流失量是表征菜地土壤氮、磷徑流輸出量的關(guān)鍵指標，采用全生育期減量施肥與有機肥配施適量麥秸生物炭技術(shù)可顯著減少蔬菜全生育期氮素徑流流失量達13.95％和23.68％，顯著減少蔬菜全生育期磷素徑流流失量達34.81％和52.44％。進一步，氮、磷平衡盈余量是用以表征農(nóng)田土壤氮、磷養(yǎng)分流失風險的主要指標之一，采用全生育期減量施肥與有機肥配施適量麥秸生物炭技術(shù)可顯著減少菜地氮素平衡盈余量達39.81％和29.03％，顯著減少菜地磷素平衡盈余量達29.80％和29.85％。

表1蔬菜全生育期減量施肥與有機肥配施適量麥秸生物炭條件下菜地土壤氮、磷養(yǎng)分減排效果

實例2：蔬菜產(chǎn)量效應(yīng)與商品性狀改善效果

以2014～2015年生產(chǎn)試驗為例：

農(nóng)戶習慣性生產(chǎn)管理(習慣性施肥、常規(guī)田間管理)條件下，蔬菜(甘藍葉球)產(chǎn)量、含水率、葉球干物質(zhì)量、氮素偏生產(chǎn)力、球形指數(shù)分別為13.03×10⁴kg·hm^-2、92.63％、9.60×10³kg·hm^-2、322.68kg·kg^-1、0.81。采用蔬菜全生育期減量施肥與有機肥配施適量麥秸生物炭技術(shù)雖然降低甘藍葉球達16.12％～19.11％，但是蔬菜產(chǎn)量基本維持穩(wěn)定，均超過10.50×10⁴kg·hm^-2(表2)。蔬菜氮素偏生產(chǎn)力是反映蔬菜氮素利用效率的指標之一，與蔬菜產(chǎn)量密切相關(guān)。采用蔬菜全生育期減量施肥與有機肥配施適量麥秸生物炭技術(shù)可顯著提高甘藍葉球氮素偏生產(chǎn)力達24.39％和28.98％。同時，球形指數(shù)是反映甘藍葉球商品性狀的關(guān)鍵指標之一，采用蔬菜全生育期減量施肥與有機肥配施適量麥秸生物炭技術(shù)可顯著提高甘藍葉球球形指數(shù)達6.17％和7.14％，顯著改善甘藍商品性狀。

表2全生育期減量施肥與有機肥配施適量麥秸生物炭條件下蔬菜產(chǎn)量效應(yīng)與商品性狀改善效果