技术领域：
本发明涉及一种菜地养分减排且改善蔬菜商品性状的方法，属于农业面源污染控制及蔬菜生产技术领域。
背景技术：
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蔬菜地是太湖流域重要的土地利用方式之一。近年来，随着农业产业政策的大力支持和经济效益的不断提升，蔬菜种植面积持续扩大。据统计，2013年江苏省蔬菜种植面积约1.36×106hm2，占耕地面积比重约28.95％，其中，露地蔬菜种植面积约占蔬菜种植面积的56.52％。在蔬菜生产过程中，菜农往往施用过量肥料以追求更高蔬菜产量和经济效益，不仅造成养分资源的极大浪费，而且肥料持续过量施用会导致农田土壤养分盈余和负荷增加，进而势必增加土壤养分通过地表径流或地下淋溶等途径向地表水体排放的潜在风险。众所周知，氮、磷含量过高是导致水体富营养化的主要原因之一，而农田氮、磷流失是其重要面源污染源。据估计，农业面源排放氮、磷素对太湖水体的贡献率分别达37.5％和15.1％，其中农田流失量对面源污染贡献率分别约60％和20％。进一步，相关报道表明，太湖流域蔬菜、果树及花卉等经济作物农田(约占总面积的15％-35％)对该流域水体富营养化的贡献率与占农田总面积70％的稻麦等大田作物基本相当。可见，该流域中单位面积经济作物农田养分径流流失量远高于稻麦等大田作物。因此，建立蔬菜地农田土壤养分径流减排技术体系对于太湖流域水体生态环境健康可持续发展具有重要意义。
近年来，广大科技工作者针对如何减轻蔬菜地农田面源污染开发了多种技术途径，主要包括生物措施、物理-化学措施、工程措施或综合措施等，并进行了小范围田间试验，也取得了初步积极成效。采用人工生态沟渠或植被拦截/缓冲带等技术可有效降低菜地农田氮、磷养分径流损失达42％～91％和30％～92％，但施工及日常维护较为繁琐，且沟渠中种植作物或草带作物未及时收获具有二次污染的潜在风险。施用脱硫石膏或硫酸铝等化学添加剂虽然可以有效减少菜地土壤地表径流磷素损失，但若大量或长期施用，可能会对菜地土壤理化性状造成不良影响，进而影响蔬菜产量与品质。菜地农田应用生物炭可通过调节硝化-反硝化作用及养分释放过程等缓减氮素损失，但大量甚至超量应用(高达4.0×104kg·hm-2)可能对作物养分吸收利用及农田生态环境造成潜在的负面效应。
技术实现要素：
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技术问题：
本发明提供一种减少蔬菜地土壤氮、磷养分径流损失且改善蔬菜商品性状的方法，该技术可减少菜地土壤氮、磷径流损失，减轻菜地农田面源污染，并可维持蔬菜稳产，改善蔬菜商品性状，提高菜地生产经济效益。
技术方案：
一种菜地养分减排且改善蔬菜商品性状的方法，其特征在于：蔬菜生产过程中，每茬施肥2次，施氮肥以纯n计262.65kg·hm-2和磷肥以p2o5计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当天，基肥以猪粪有机肥、复合肥和麦秸生物炭形式施入菜地,与菜地耕作层0-20cm土壤充分混合，有机肥和复合肥用量分别为1.13×104kg·hm-2和525kg·hm-2，麦秸生物炭施用量为有机肥用量的20％，即2.25×103kg·hm-2。
所述猪粪有机肥为:含水率,23.8％、n,1.34％、p2o5,1.21％、k2o,1.96％；复合肥为:硫酸钾型、n,15％、p2o5,15％、k2o,15％；麦秸生物炭为:ph,9.18、n,0.50％、p2o5,0.06％、k2o,2.60％、有机碳,46.70％。
在蔬菜商品器官形成期间表施追肥1次，以n≥46％尿素形式施入。
菜地施肥后开“井”型排水沟以便降雨期间排水，田间每间隔1.5-2.0m开具一条排水沟，排水沟宽20cm，深15cm,防止菜地积水。
蔬菜品种采用中熟平头型春甘蓝“春眠”。
蔬菜生产过程中，常规田间管理，整地、施肥、开沟、浇水护育及植保等田间操作与农户习惯性生产方式保持一致,为常规方法。
有益效果：
1、本发明通过蔬菜全生育期减量施肥与有机肥配施适量麦秸生物炭技术达到蔬菜地土壤径流氮磷养分减排、维持蔬菜稳产且改善蔬菜商品性状的效果，操作简便，效果显著。
2、采用蔬菜全生育期减量施肥与有机肥配施适量麦秸生物炭技术显著降低菜地径流水氮、磷浓度分别达13.95％～23.68％和34.81％～52.44％，显著减少蔬菜生育期内氮、磷径流流失量分别达13.95％～23.68％和34.81％～52.44％。同时，采用本技术显著降低蔬菜地氮、磷平衡盈余量分别达45.94～62.99和54.40～54.50kg·hm-2，降幅分别达29.03％～39.81％和29.80％～29.85％，显著降低菜地氮、磷径流流失风险。进一步，采用该技术可维持蔬菜稳产，甘蓝氮素偏生产力显著提高24.39％～28.98％，甘蓝叶球球形指数显著提高6.17％～7.41％，显著改善蔬菜商品性状。
具体实施方式：
以江苏南京溧水区白马镇试验基地蔬菜生产实例为例：
本试验点设在江苏省南京市溧水县白马镇江苏省农业科学院植物科学基地(31°36′n,119°11′e)，位于南京市溧水县东南部，属北亚热带向中亚热带的过渡区，年均气温约15.5℃，年均日照2145.8h，年均降雨量1036.9mm，年无霜期237d。试验田土壤属白浆土，0～20cm土层土壤基本理化性状为：ph(h2o,1:5)6.21，有机质(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，速效钾(mg·kg-1)89.23。试验时间为2014年10月至2015年5月的蔬菜生长季，蔬菜品种为中熟平头型春甘蓝“春眠”，常规育苗移栽，苗龄足月，栽种规格为40cm×30cm，每穴1株。每季试验田面积至少200m2，以农户习惯性生产(习惯性施肥)为对照。试验设置三次重复。
农户习惯性生产方式为，于蔬菜地整地当天，施用猪粪有机肥与氮磷钾复合肥作为基肥，有机肥和复合肥用量分别为1.50×104和750kg·hm-2。蔬菜生产过程中，一般施肥2次，施氮肥(纯n)约403.65kg·hm-2和磷肥(以p2o5计)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。基肥以猪粪有机肥(江苏省明天农牧科技有限公司生产，含水率,23.8％；n,1.34％；p2o5,1.21％；k2o,1.96％)、复合肥(安徽司尔特肥业有限公司出品,硫酸钾型,n,15％；p2o5,15％；k2o,15％)等形式施入菜地，与菜地耕作层(0-20cm)土壤充分混合，在甘蓝商品器官(叶球)形成期间表施追肥，以尿素(河南心连心化肥有限公司,“心连心”牌尿素,n≥46％)的形式施入。蔬菜季施肥后根据生产面积大小，在菜地开“井”型排水沟以便降雨期间排水，防止菜地积水，进而影响蔬菜正常生长发育。一般田间每间隔1.5～2.0m开具一条沟，排水沟宽约20cm，深约15cm。
本发明于蔬菜地整地并基肥施用当天，将猪粪有机肥与适量麦秸生物炭充分混合后施入菜地，同时施用氮磷钾复合肥作为基肥，有机肥和复合肥用量均较农户习惯性生产减少25％，分别为1.13×104kg·hm-2和525kg·hm-2，麦秸生物炭施用量为有机肥用量的20％，即2.25×103kg·hm-2。
蔬菜生产过程中，一般每茬施肥2次，施氮肥(纯n)约262.65kg·hm-2和磷肥(以p2o5计)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。
基肥以猪粪有机肥(江苏省明天农牧科技有限公司生产，含水率,23.8％；n,1.34％；p2o5,1.21％；k2o,1.96％)、复合肥(安徽司尔特肥业有限公司出品,硫酸钾型,n,15％；p2o5,15％；k2o,15％)、麦秸生物炭(河南三利新能源公司生产，ph,9.18；n,0.50％；p2o5,0.06％；k2o,2.60％；有机碳,46.70％)等形式施入菜地，与菜地耕作层(0-20cm)土壤充分混合，在甘蓝叶球膨大期表施追肥，以尿素(河南心连心化肥有限公司,“心连心”牌尿素,n≥46％)的形式施入。
施肥后根据生产面积大小，在菜地开“井”型排水沟以便降雨期间排水，防止菜地积水，进而影响蔬菜正常生长发育。一般田间每间隔1.5～2.0m开具一条沟，排水沟宽约20cm，深约15cm。
蔬菜生产过程中，整地、施肥、开沟、浇水护育及植保等田间操作与农户习惯性生产方式保持一致,为常规方法。
蔬菜地农田土壤径流氮、磷养分减排效果、产量效应及商品性状改善的具体试验结果结合以下实例予以说明：
实例1：蔬菜地农田土壤径流氮、磷养分减排效果
以2014～2015年生产试验为例：
农户习惯性生产管理(习惯性施肥、常规田间管理)条件下，蔬菜地径流水氮、磷浓度、氮、磷径流流失量及菜地氮、磷平衡盈余量分别为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。采用蔬菜全生育期减量施肥与有机肥配施适量麦秸生物炭技术均可显著减少菜地氮、磷径流损失(表1)。径流水氮、磷养分浓度是农田土壤氮、磷径流损失的主要构成因子，采用全生育期减量施肥与有机肥配施适量麦秸生物炭技术可显著降低菜地径流水氮浓度(全生育期内多次径流过程中径流水氮浓度加权平均值)达13.95％和23.68％，显著降低菜地径流水磷浓度(全生育期内多次径流过程中径流水磷浓度加权平均值)达34.81％和52.44％；径流水氮、磷流失量是表征菜地土壤氮、磷径流输出量的关键指标，采用全生育期减量施肥与有机肥配施适量麦秸生物炭技术可显著减少蔬菜全生育期氮素径流流失量达13.95％和23.68％，显著减少蔬菜全生育期磷素径流流失量达34.81％和52.44％。进一步，氮、磷平衡盈余量是用以表征农田土壤氮、磷养分流失风险的主要指标之一，采用全生育期减量施肥与有机肥配施适量麦秸生物炭技术可显著减少菜地氮素平衡盈余量达39.81％和29.03％，显著减少菜地磷素平衡盈余量达29.80％和29.85％。
表1蔬菜全生育期减量施肥与有机肥配施适量麦秸生物炭条件下菜地土壤氮、磷养分减排效果
实例2：蔬菜产量效应与商品性状改善效果
以2014～2015年生产试验为例：
农户习惯性生产管理(习惯性施肥、常规田间管理)条件下，蔬菜(甘蓝叶球)产量、含水率、叶球干物质量、氮素偏生产力、球形指数分别为13.03×104kg·hm-2、92.63％、9.60×103kg·hm-2、322.68kg·kg-1、0.81。采用蔬菜全生育期减量施肥与有机肥配施适量麦秸生物炭技术虽然降低甘蓝叶球达16.12％～19.11％，但是蔬菜产量基本维持稳定，均超过10.50×104kg·hm-2(表2)。蔬菜氮素偏生产力是反映蔬菜氮素利用效率的指标之一，与蔬菜产量密切相关。采用蔬菜全生育期减量施肥与有机肥配施适量麦秸生物炭技术可显著提高甘蓝叶球氮素偏生产力达24.39％和28.98％。同时，球形指数是反映甘蓝叶球商品性状的关键指标之一，采用蔬菜全生育期减量施肥与有机肥配施适量麦秸生物炭技术可显著提高甘蓝叶球球形指数达6.17％和7.14％，显著改善甘蓝商品性状。
表2全生育期减量施肥与有机肥配施适量麦秸生物炭条件下蔬菜产量效应与商品性状改善效果