设施蔬菜绿色生产理论与实践

《设施蔬菜绿色生成理论与实践》围绕土壤健康、水肥高效和环境友好三大主题，通过理论研究、技术开发和应用推广三大环节，系统的阐述了设施蔬菜养分供需匹配规律，水肥耦合机理以及设施土壤与生态环境健康的影响因素。在理论研究的基础上通过产品研发、技术开发和装备选型及技术—产品—装备集成应用等途径降低水肥投入、减少环境污染排放、稳定作物产量，达到维持土壤健康、提高资源利用效率和降低对生态环境影响的目的。

我国设施蔬菜发展迅速，截至2019年，种植面积达5900余万亩1亩=667平方米。，较1998年增加1.8倍。设施蔬菜平均单产64t/hm2，为露地蔬菜的1.8倍，提供了我国30%以上的蔬菜供应，设施番茄、黄瓜、茄子等茄果类蔬菜，占据全部蔬菜供应量的一半以上，有力地保障了我国国民的菜篮子供应。
一方面，我国人均水资源拥有量仅为世界平均水平的四分之一，按国际标准属于重度缺水国家。全国优质耕地比例不足百分之三，中、低等级的比例超过百分之七十。矿产资源短缺，能源安全存在风险。另一方面，由于设施蔬菜产量高、效益好，并且蔬菜一般属于浅根性作物，加之反季节栽培，设施蔬菜对水肥吸收能力弱，农民往往通过高强度的灌溉施肥来解决供应与吸收的矛盾，导致灌溉施肥过量、水肥利用效率低、土壤盐渍化问题突出，威胁地下水安全。因此，节水灌溉势在必行。
本书围绕土壤健康、水肥高效和环境友好三大主题，通过理论研究、技术开发和应用推广三大环节，系统阐述了设施蔬菜养分供需匹配规律、水肥耦合机理以及设施土壤与生态环境健康的影响因素。在理论研究的基础上，通过产品研发、技术开发、装备选型及技术-产品-装备集成应用等途径降低水肥投入、减少环境污染排放、稳定作物产量，达到维持土壤健康、提高资源利用效率和降低对生态环境影响的目的。
本书由青岛农业大学水肥资源高效利用团队及其合作单位历经10多年的调查研究、科学试验、推广应用、数据整理等辛勤工作而合力完成。在此感谢科研团队老师和科研助理的大力支持！向10多年来参与这一工作的30多位研究生付出的智慧和辛勤劳动深表谢意！
感谢国家自然科学基金、“十三五”国家重点研发计划、“十二五”农业部行业专项、“十一五”科技支撑、“十一五”国家科技重大水专项、山东省农业重大创新、青岛市公共领域科技支撑等项目的资助！
最后要感谢中国工程院院士、中国农业大学教授张福锁老师对我们科研课题的支持和团队的帮助。
本书的编写内容及任务分工如下：
第1章由李俊良、陈清、吕昊峰编写；第2章由梁斌、周建斌、周伟伟编写；第3章由李俊良、吕昊峰、杜森编写；第4章由金圣爱、曾路生、张小梅编写；第5章由梁斌、刘庆花、杨恒哲编写；第6章由梁斌、桑卫民、刘磊编写；第7章由李俊良、陈英超、丁兴民编写；第8章由李俊良、王萌、陈永智编写。全书由李俊良和梁斌统稿。
鉴于编者水平有限，书中疏漏或不当之处在所难免，敬请广大读者不吝赐教，多提宝贵意见。

编著者
2020年11月

李俊良，青岛农业大学，教授，目前是农业农村部科学施肥专家指导组专家；中国蔬菜协会土肥水专业委员会副主任委员；中国植物营养与肥料学会理事、新型肥料专业委员会副主任委员；中国农业技术推广协会节水农业专业委员会委员；山东省现代农业产业技术体系薯类栽培与土肥岗位专家；山东省园艺作物测土配方施肥专家组成员；山东省耕地质量提升计划专家组土壤改良修复专家。山东省科技特派员。 
多年来一直进行着蔬菜、果树、薯类等经济作物的水肥资源高效利用方面的研究，在设施蔬菜栽培技术、水肥一体化技术、果园覆草技术、测土配方施肥技术、新型肥料研发等方面有着深入的研究。主持、参加各种科研课题40多项。2016年主持国家重点研发计划课题“功能水溶肥料研制与产业化”经费2100多万。主持山东省重大科技创新工程“果园灌溉施肥精准管理技术研究”经费100万元。发表学术论文140多篇。获山东省科技进步一等奖1项；三等奖2项；省高等学校优 秀科研成果二等奖2项、三等奖1项；青岛市科技进步三等奖1项，拥有软件著作权1项，申请获得专利授权10项，主编专著丛书6部。参编丛书8部。

《设施蔬菜绿色生产理论与实践》围绕土壤健康、水肥高效和环境友好三大主题，通过理论研究、技术开发和应用推广三大环节，系统阐述了设施蔬菜养分供需匹配规律、水肥耦合机理以及设施土壤与生态环境健康的影响因素。在理论研究的基础上通过产品研发、技术开发、装备选型及技术-产品-装备集成应用等途径降低水肥投入、减少环境污染排放、稳定作物产量，达到维持土壤健康、提高资源利用效率和降低对生态环境影响的目的。
《设施蔬菜绿色生产理论与实践》适合园艺、农学、植物营养、土壤学等相关专业科研、高校师生参考使用，也可供园艺、农学等相关行业管理、种植者参考使用。

第1章设施蔬菜绿色生产现状1
1.1设施农业发展现状1
1.1.1设施农业的概念和特点1
1.1.2国内外设施农业发展概况1
1.2设施蔬菜发展过程与现状2
1.2.1设施蔬菜面积发展2
1.2.2我国设施蔬菜产量状况以及与国外的差距3
1.3我国设施蔬菜土壤利用与管理现状14
1.3.1设施土壤养分和盐分累积14
1.3.2设施土壤酸化14
1.3.3设施土壤生物学障碍16
1.3.4土壤C/N比失衡16
1.4我国设施蔬菜水肥投入状况16
1.4.1设施蔬菜养分投入与利用现状16
1.4.2设施蔬菜灌溉施肥模式及灌水量18

第2章设施蔬菜养分管理的“供需匹配”20
2.1设施菜地土壤肥力变化状况20
2.1.1设施菜地土壤养分的时间变化规律20
2.1.2种植业结构调整对土壤养分的影响24
2.1.3粮田、保护地两种种植体系下土壤养分的积累27
2.2设施蔬菜养分需求规律29
2.2.1典型设施蔬菜养分需求数量及其动态变化29
2.2.2养分供应形态对设施蔬菜的影响34
2.3设施菜地养分有效性及互作38
2.3.1设施蔬菜中的镁缺乏与钾镁拮抗38
2.3.2设施菜地氮肥施用对钙的有效性及损失的影响50

第3章设施蔬菜管理的“水肥耦合”54
3.1设施蔬菜耗水规律及影响因素54
3.1.1典型设施蔬菜水分需求规律54
3.1.2设施蔬菜水分管理方法及应用效果55
3.1.3设施蔬菜水分利用效率极其提高途径58
3.2设施菜地水分管理对养分运移及利用的影响59
3.2.1水分管理对土壤养分运移和累积的影响59
3.2.2水分管理对养分损失和利用效率的影响62
3.2.3施用秸秆保水保肥效果及机理67
3.3土壤质地与水肥运移规律69
3.3.1不同质地土壤水分运移与分布70
3.3.2不同质地土壤氮素运移与分布75
3.4设施菜地灌溉施肥策略79
3.4.1合理的灌溉策略79
3.4.2基于根层调控的氮肥管理策略及效果79
3.4.3水肥耦合79

第4章设施菜地健康土壤管理81
4.1设施菜地盐渍化特征及其影响因素81
4.1.1设施蔬菜土壤盐渍化特征81
4.1.2设施菜田土壤次生盐渍化原因及其治理83
4.1.3设施蔬菜土壤盐渍化影响因素84
4.1.4设施蔬菜土壤盐渍化防控管理措施92
4.2设施土壤酸化过程及机理94
4.2.1土壤酸化过程机理94
4.2.2土壤酸化原因及其治理96
4.2.3设施土壤酸化现状及主要影响因素97
4.3设施土壤生物学指标102
4.3.1设施土壤微生物群落组成及其影响因素102
4.3.2设施土壤线虫状况及防治措施108
4.4设施土壤物理性状111
4.4.1设施菜地土壤容重与孔隙度的变化111
4.4.2土壤团聚体中交换性盐基离子组成与土壤团聚性关系115
4.5土壤增碳对于维持土壤健康的效果与机理118
4.5.1设施蔬菜土壤有机碳现状及土壤增碳途径118
4.5.2设施蔬菜有机碳降解与累积特征119

第5章设施蔬菜生长环境及环境减排120
5.1设施土壤CO2排放特征120
5.1.1设施蔬菜生产中的CO2排放特征120
5.1.2设施蔬菜生长季土壤CO2的影响因素137
5.2设施土壤氧化亚氮(N2O)排放特征139
5.2.1减氮施肥及秸秆施入对土壤N2O排放通量的影响139
5.2.2减氮施肥及秸秆施入对土壤N2O累积排放量的影响140
5.3设施土壤氨挥发及其冠层吸收规律141
5.3.1氨挥发的特征及影响因素141
5.3.2设施蔬菜对土壤挥发氨的冠层吸收143
5.3.3设施蔬菜体系NH3向外部环境的排放145
5.4设施土壤氮淋溶特征145
5.4.1设施菜地氮素淋溶损失数量与形态145
5.4.2氮素损失特性146
5.4.3设施菜地氮素在深层土壤的累积149

第6章设施蔬菜绿色投入品研发与应用150
6.1配方肥应用效果150
6.1.1根据作物氮磷钾养分吸收比例，确定水溶性肥料的初始配方150
6.1.2根据菜田土壤肥力和当季有机肥投入特点，修正初始配方150
6.1.3重点考虑钙、镁、硼等中微量元素的添加151
6.2水溶肥应用效果152
6.3功能性水溶肥研制与应用效果153
6.3.1氨基酸多肽功能水溶肥料的研制与应用153
6.3.2腐殖酸功能水溶肥料的应用效果157
6.3.3海藻功能水溶肥料的应用效果159
6.4有机肥料研制159
6.5土壤调理剂应用效果160
6.5.1生物菌剂型土壤调理剂对温室番茄生长及土壤理化性状的影响161
6.5.2钙肥型土壤调理剂在设施番茄生产中的应用164

第7章设施蔬菜绿色高效生产的技术研究166
7.1设施蔬菜土壤改良修复技术166
7.1.1石灰氮-花生壳闷棚技术166
7.1.2设施菜田土壤根结线虫综合防治技术的应用效果168
7.2设施蔬菜土壤增碳培肥技术169
7.2.1土壤养分的变化170
7.2.2土壤酶活性的变化171
7.2.3土壤养分与酶活性的相关性172
7.3设施蔬菜氮素根层调控技术172
7.3.1基于根层调控的水肥管理模式173
7.3.2氮素根层调控技术应用效果174
7.4设施蔬菜水肥一体化技术176
7.4.1水肥一体化技术176
7.4.2水肥一体化技术应用效果分析177
7.5设施蔬菜水肥智能精准管理技术181
7.5.1不同参数下土壤相对含水量的变化181
7.5.2不同参数处理中灌水量情况182
7.5.3不同水肥参数对番茄产量的影响183
7.5.4不同水肥参数对番茄品质的影响184
7.5.5不同水肥参数对番茄水分利用效率的影响184
7.5.6不同水肥参数对番茄氮素吸收利用的影响186
7.5.7不同水肥参数对土壤氮素表观损失的影响187

第8章设施蔬菜绿色高效生产的装备优选188
8.1设施蔬菜水肥管理装备组成及特点188
8.2设施菜地水肥管理管网布局189
8.2.1灌水器189
8.2.2水泵192
8.2.3施肥装置193
8.2.4管道及附件195
8.2.5常用的控制和量测设备及安全装置197
8.2.6水质处理及过滤198
8.3装备选型原则与标准200
8.3.1过滤器选型200
8.3.2水泵选型201
8.3.3灌水器选型201
8.3.4施肥器选型202
8.4施肥机组成与分类202
8.4.1施肥机的组成202
8.4.2施肥机的分类204

附录207

参考文献209