北京市设施农业施肥现状调研

聂 青，李 婷，徐 娜，石颜通，贾玮玮，曲明山

（北京市农业技术推广站，北京 100029）

设施农业是一种现代化的农业生产方式，有着高投入、高产出、高效益的特点，并且能够进行反季节、全年不间断生产。根据中国设施农业网的数据，截至2022年底，我国设施农业总面积达到了1 200万hm2，其中日光温室面积约为200万hm2，占设施农业总面积的16.7%；塑料大棚面积约为1 000万hm2，占设施农业总面积的83.3%。我国已成为世界设施农业生产大国，面积和产量都居世界第1[1-2]。

近年来，北京市设施农业已成为北京市郊区农民增收的重要途径，在保障首都“菜篮子”有效供给、拉动农业产业增值、促进农民增收、助力乡村振兴等方面发挥了极其重要的作用[3-4]。据北京市统计年鉴数据，北京市2020年设施农业播种面积2.901万hm2，产值达到50.1亿元。但在设施农业实际生产中，常因水肥管理不合理等原因，造成土壤污染、病虫害加重、产品品质降低等现象，严重威胁设施农业的可持续发展。据陈清等[5]的研究结果，每年仅化肥过量投入造成的经济损失高达1.35万元/hm2。为了解北京市设施农业生产中养分管理上存在的问题及技术需求，本研究对北京市设施生产施肥状况开展了调查，目的在于掌握北京市设施农业施肥状况、变化趋势及存在问题，估算设施生产肥料减施潜力，为制定设施农业施肥技术指导意见和减施方案提供理论依据。

1 调研内容与方法

1.1 调研方法

通过查阅统计资料、与区县农业部门访谈交流、发放调查问卷、施肥调查系统填报等方式，调查了设施生产肥料投入总体情况。

1.2 调研项目

调查作物主要为蔬菜、草莓和西瓜，收集数据内容主要包括种植作物种类、生产基本情况、作物产量和施肥情况，施肥情况主要包括有机肥和化肥施用种类、数量及氮磷钾养分比例等。

1.3 调研对象

调研区域包括北京市平谷、顺义、密云、怀柔、通州、昌平、延庆、大兴、房山共9个区，调研的农业生产主体主要包括农民专业合作社、生产园区、个体种植户等，共收到有效样本调查表264份。

2 调研结果与分析

2.1 北京市设施农业肥料应用总体情况

2.1.1 北京市设施农业养分投入量变化情况

从表1可以看出，设施农业生产中平均投入总养分数量减少，2021年平均投入总养分为2 139.0 kg/hm2，其中N、P2O5、K2O分别投入672.0、744.0、723.0 kg/hm2，2013年平均投入总养分为2 404.5 kg/hm2，其中N、P2O5、K2O养分投入分别为933.0、693.0、778.5 kg/hm2；与2013年养分投入状况相比，2021年N和K2O养分的投入均呈现降低趋势，分别降低了28.0%和7.1%，但P2O5养分的投入呈现增加趋势，上升了7.4%。设施农业生产N∶P2O5∶K2O投入比例为1∶1.1∶1.1，P2O5养分投入偏高。

表1 设施农业平均投入养分量

2013年有机肥养分平均投入为1 860.0 kg/hm2，占投入肥料总养分的比例为77.4%；2021年有机肥养分投入量为1 641.0 kg/hm2，占投入肥料总养分的比例为76.7%。在总养分投入中，有机肥养分投入占比较大，且比例基本保持稳定，为设施农业生产主要的养分来源。与2013年相比，2021年设施生产投入总养分数量、有机肥养分数量和化肥养分数量分别降低了8.5%、11.8%和11.0%（表1）。

2.1.2 有机肥施用种类及成本分析

根据图1可得，2016—2021年设施农业生产中投入的主要有机肥种类包括鸡粪、猪粪、牛粪、羊粪、商品有机肥、生物有机肥、饼肥及其他，其中施用商品有机肥的调查主体占比最高，占比36.0%；其次为鸡粪，占比30.3%；其他有机肥投入占比分别为：牛粪7.2%、羊粪7.2%、猪粪0.8%、生物有机肥9.5%、饼肥3.0%、其他6.0%，此次调查与陈清等[5]的研究结果相比，牛粪的施用频率降低较多，而商品有机肥的施用占比提高。

图1 设施生产有机肥施用种类及占比

近年来，北京市各郊区实施有机肥补贴政策，农民购买有机肥价格为120元/t。按照加权平均计算，2021年设施农业生产中投入有机肥用量为31.8 t/hm2，有机肥投入成本为3 816元/hm2，相比2016年减少有机肥投入成本450元/hm2。

2.1.3 化肥施用种类及成本分析

2.1.3.1 化肥施用种类占比 根据图2调查结果分析，2016—2021年北京市设施农业生产中施用化肥品种主要包括复合肥、大量元素水溶肥、中微量元素水溶肥、含氨基酸水溶肥、含海藻酸水溶肥及含腐植酸水溶肥等。其中施用复合肥的比例最大，占比78.1%；其次为大量元素水溶肥料，占57.7%，其他化肥中含氨基酸水溶肥料占20.0%、含腐植酸水溶肥料占8.9%、含海藻酸水溶肥占5.8%、中微量元素水溶肥占10.4%。

图2 设施生产化肥施用种类及占比

2.1.3.2 化肥投入成本分析 据北京市门市肥料系统监测数据显示（表2），2016—2020年化肥零售价格波动不大，但在2021年价格上涨迅速，2021年14个门市的化肥平均价格均较上年有所上涨，与2016年相比，各类化肥零售价格涨幅在15.0%～45.6%，平均涨幅为23.3%。如按45%含量的复混肥投入用量计算，2021年设施生产平均投入化肥成本相比2016年增加了885.0元/hm2。

表2 门市系统的主要化肥价格变化 元/t

2.2 设施蔬菜施肥技术应用现状

此次调查蔬菜主要包括番茄、黄瓜、茄子、彩椒、生菜、芹菜及豇豆等。

2.2.1 设施蔬菜生产有机肥投入现状

设施蔬菜生产主体都比较重视有机肥料投入，且有机肥都作为底肥施入。如图3所示，底肥施肥中92.1%的生产主体都施入了有机肥，其中79.42%的主体施用了商品有机肥，用量大多在30～45 t/hm2之间，平均用量为40.5 t/hm2，投入量偏大，有机肥投入中N、P2O5、K2O平均含量为604.5、699.0、663.0 kg/hm2，分别占总养分投入量的77.3%、79.5%、74.8%。施用自制粪肥和生物有机肥的农户较少，占比分别为8.82%和2.94%，有8.82%的农户在底肥施用时未施有机肥。

图3 设施蔬菜底施有机肥情况

2.2.2 设施蔬菜生产化肥投入现状

设施蔬菜生产中底施化肥的用量在逐步减少，其中47.4%的主体施用了底肥化肥。如表3所示，果类蔬菜底肥化肥养分投入总量为324.0 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O投入比例为1∶1.1∶1.2；叶类蔬菜底肥化肥养分投入总量为249.0 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O投入比例为1∶1.2∶0.9。所有设施蔬菜生产主体都施用了化肥追肥，其中果类蔬菜追肥投入总养分为256.5 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O投入比例为1∶0.9∶1.4；叶类蔬菜追肥投入总养分为88.5 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O投入比例为1∶1∶1。果类蔬菜基肥与追肥比例为1∶0.79，叶类蔬菜基肥与追肥比例为1∶0.35。

表3 北京市设施蔬菜化肥施用情况

2.2.3 新型肥料和中微量元素肥料投入现状

仅有2.6%的设施蔬菜生产主体在底肥中施用了菌肥和黄腐酸肥，5.2%的生产主体追施了腐植酸肥料或酵素等新型肥料，5.2%的生产主体在设施果类蔬菜坐果期追施了钙肥，总体上看，新型肥料、中微量元素和有益元素肥料在设施蔬菜生产中应用较少。

2.2.4 设施蔬菜生产偏生产力分析

设施果类蔬菜平均产量为54 945 kg/hm2，投入有机无机养分N、P2O5、K2O含量分别达到781.5、879.0、886.5 kg/hm2，N、P2O5、K2O肥料偏生产力分别为70.3、62.5、62.0 kg/kg。秋大棚番茄生产目标产量为4 000 kg时，带走养分量N、P2O5、K2O分别为150.0、25.5、195.0 kg/hm2，按照此目标产量计算，此次调查设施果类蔬菜偏生产力较低，肥料用量偏高，会造成肥料大量浪费，肥料减量潜力较大。设施叶类蔬菜平均产量59 400 kg/hm2，投入有机无机养分N、P2O5、K2O含量分别达到576.0、633.0、585.0 kg/hm2，N、P2O5、K2O肥料偏生产力分别为103.1、93.8、101.5 kg/kg，整体偏低，生产用肥减量空间较大。

2.3 设施西瓜施肥技术应用现状

2.3.1 设施西瓜生产有机肥投入现状

设施西瓜生产中有机肥全部用作底肥施入，以667 m2施用1.0～3.0 t为主，追肥中未施用有机肥。表4结果显示，有机肥中鸡粪占比最高达47.1%，猪粪占1.7%，牛粪占10.1%，商品有机肥占19.3%，生物有机肥占17.6%，其他类型有机肥占4.2%。

表4 设施西瓜生产不同类型有机肥使用占比 %

2.3.2 设施西瓜生产化肥投入现状

全生育期化肥N、P2O5、K2O投入量分别为246.0、228.0、324.0 kg/hm2，分别占有机无机养分总和的31.9%、27.8%、38.3%；N、P2O5、K2O比例和基肥、追肥比例分别为1∶4.2∶3和3∶10。

2.3.3 设施西瓜新型肥料结构占比现状

除了常规的复合肥，农户对新型肥料有一定的认知并有尝试使用，如图4所示，26%的主体只施用普通水溶肥，74%的主体选择配合使用新型肥料，其中菌肥占26%，含海藻酸水溶肥占11%，含腐植酸水溶肥占16%，其他如鱼蛋白或者多种成分复合的新型肥料占比21%。

图4 设施西瓜新型肥料结构

2.3.4 施肥量与产量相关性分析

通过对施肥量与西瓜产量的数学方程拟合，发现二者间并无显著相关性，这可能是与调查地块都常年种植西瓜，农户习惯施肥量较大，基础地力水平较高有关，也可能与此次调研农户的总体用肥量较高有关；采用滴灌、微喷等节水灌溉的农户较采用传统沟灌方式可节肥约90.0 kg/hm2。

2.4 设施草莓施肥技术应用现状

2.4.1 设施草莓生产有机肥投入现状

各有机肥种类施用占比情况如表5。生产主体设施草莓平均产量为36 339.0 kg/hm2，有机肥平均用量为30 942 kg/hm2，平均养分含量为1 744.5 kg/hm2，其中N、P2O5、K2O分别为550.5、628.5 kg/hm2和565.5 kg/hm2。

表5 设施草莓生产不同类型有机肥施用量及占比

2.4.2 设施草莓生产化肥投入现状

设施草莓平均投入化肥养分量为522 kg/hm2，其中N、P2O5、K2O分别为136.5、190.5、193.5 kg/hm2，比例为1∶1.4∶1.4。基施化肥平均投入量为270.0 kg/hm2，占化肥（基肥＋追肥）养分投入总量的51.8%。N、P2O5、K2O投入量分别为67.5、126.0、76.5 kg/hm2；追肥平均化肥养分投入量为252 kg/hm2，其中N、P2O5、K2O投入量分别为69.0、64.5、117.0 kg/hm2。

2.4.3 肥料投入与产量相关性分析

调研的养分投入量总体超出了草莓的需求量，特别是磷肥，较需求量高出645.8%；化肥的基肥追肥比例为5.2∶4.8，基肥比例偏高。调研数据显示，草莓产量分布在25 005.0～52 500.0 kg/hm2范围内，平均产量为36 339.0 kg/hm2。调研结果中相同养分投入下的产量可能很高，也可能很低，故在此次调研的农户中，肥料施用量并不是设施草莓产量的主要限制因子，可能与调研样本的土壤肥力较高有关。

3 存在问题

3.1 总养分投入过量

2021年北京市设施农业生产平均投入总养分为2 139 kg/hm2，虽然相较于2013年有降低趋势，但总体上仍然存在投入过量的问题，这与刘衎等[6]的调查结果一致。调研样本中，有机肥投入也存在部分过量的问题，12.3%调研样本中有机肥每667 m2投入量达到了3 t以上，有机肥投入平均养分量占投入肥料总养分的比例为76.7%，超过了设施蔬菜和西瓜的有机肥推荐用量。

3.2 大量元素养分比例不适于设施生产

此次调研中发现在设施生产中N、P2O5、K2O养分投入比例为1∶1.1∶1.1，而果类蔬菜和西瓜实际生产中需要的营养养分比例为1∶（0.3～0.5）∶（1.3～1.5），磷的用量远远超过了作物所需要的养分量。过量的磷肥投入会造成养分浪费和土壤养分累积，从而导致土壤富营养化和盐渍化等问题[7-8]。张银花[9]研究认为，磷过量可引起早衰，还会间接抑制对锌、铁、钙等元素的吸收，造成生理病害。

3.3 蔬菜种植户对中微量元素和新型功能性肥料重视程度不够

与经济效益相对比较高的西瓜和草莓相比，在设施蔬菜生产中，腐植酸肥料、氨基酸肥料等新型功能性肥料以及中微量元素肥料投入偏少，农民重视程度较低。施用菌肥、腐植酸肥料等生产主体不足8%，在设施果类蔬菜坐果期追施了钙肥的生产主体仅有5.2%，总体上来看，新型肥料、中微量元素和有益元素肥料在设施蔬菜生产中应用较少。

4 对策建议

4.1 加大对测土配方施肥技术推广的支持

肥料过量投入和养分比例失调既造成肥料浪费，又会污染环境，各级政府部门和技术推广部门应加大科学施肥的推广力度，加强测土配方施肥技术的推广应用，避免肥料的浪费和环境污染[10]。

4.2 坚持有机肥补贴政策

有机肥对土壤结构和理化性质有一定的改善作用，同时能够提高设施栽培作物的产品品质。各级政府部门应持续加强有机肥补贴，但在选择补贴有机肥时，应注意选择磷养分含量较低的有机肥，避免造成养分的浪费和对土壤的污染。

4.3 加大对新型肥料研发筛选的政策支持

功能性新型肥料对改良土壤、提升产品品质等具有不同的功效，并可部分替代化肥产品，减少化肥用量。因此，建议各级政府部门加强对新型肥料研发和筛选的支持，选择性替代化肥的使用，减少化肥用量。