成果名称: 广东典型菜地化肥面源污染综合控制技术研究
完成单位: 广东省农业科学院农业资源与环境研究所,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,华南农业大学,广东省生态环境与土壤研究所
主要人员: 艾绍英,宁建凤,刘宏斌,崔理华,柳勇,李盟军,翟丽梅,王荣辉,刘承帅,姚建武,黄柱坚,王思源,曾招兵,罗英健
介绍:

    一、课题来源与背景: 1、课题来源 广东省科技计划项目,项目金额100万元。 2、项目背景 广东是我国重要的农产品生产、出口基地和供港水源地。因其独特地理区位和丰富的水、热资源优势,蔬菜集约化种植程度高。长期多茬连作、重化肥轻有机肥生产模式,导致本地区菜地面源污染问题日益严重,对蔬菜产品质量和产地环境安全产生巨大威胁,对广东作为对外窗口的国际形象造成负面影响。开展菜地化肥面源污染控制技术研究是我省当前严峻形势的迫切需要,对于保障蔬菜安全、清洁生 产、维持农田生态系统可持续利用具有重要意义。

    二、技术原理及性能指标: 项目基于常年菜地系统化肥超量不合理施用导致的肥料利用效率低,土壤氮磷养分流失导致的面源风险高等现实问题,考虑氮磷面源污染发生的田块及其向水体等迁移介质如沟渠等,从“源头控制-过程阻控”进行整体考虑和设计,系统研究菜地化肥面源污染控制技术。 养分综合运筹技术,重点基于植物营养学、土壤学针对土壤-作物系统从化肥减量增效、有机肥替代化肥、氮肥缓控释放以及化肥施肥方式优化和水肥耦合施用等角度开展研究。利用田间废弃水稻秸秆,研发了包括秸秆用量、还田方式等在内的秸秆覆盖技术参数,有效降低降雨导致的养分流失。另外,利用不同种类蔬菜的养分吸收和利用能力差异性,研究了生物量较小的蔬菜套种生物量较大的蔬菜,提高蔬菜总产量、促进蔬菜对氮磷养分的吸收,进而降低土壤氮磷径流流失。利用生物炭本身含有一定量的氮、磷以及多种中、微量养分的营养特点及其吸附特性,研发了蔬菜产量最佳的生物炭和化肥施用量,形成生物炭与化肥配施技术。从生态学和农业环境科学角度,基于沟渠搭配种植不同种类植物对水体养分具有净化效果的这一思路,研发了生态系统消纳技术。 项目研发形成的技术参数为: 1、化肥减量施用方案:叶菜养分投入量的推荐方案为每亩施用N、P2O5、K2O用量分别为9.5 kg、8.0 kg和3 kg,节约养分用量35%,有机肥可替代10%-30%化肥N用量。 2、蔬菜可采用控释肥代替常规化肥,采用1次追肥(30%总用量)配合2次追肥(每次追肥35%总用量),或者控释肥1次基施。 3、设施菜地采用水肥耦合技术,水溶肥施用方式采用滴灌施肥,施用频率为叶菜生育期滴灌2次。 4、从优化蔬菜种植布局角度,采用生物量较小的蔬菜套种生物量较大的蔬菜有助于提高蔬菜总产量、促进蔬菜对氮磷养分的吸收,进而降低土壤矿质氮、有效磷残留累积及土壤氮磷径流流失。 5、菜地沟渠中添加沸石并配合种植西洋菜可有效削减沟渠氮磷浓度。菜地水塘配置风车草和再力花组合挺水植物湿地对水体氮磷具有明显净化效果。

   三、技术的创造性与先进性: 1、先进性 本项目实施的技术路线综合考虑了植物营养学、土壤学、农业环境科学、生态学等多学科要素,技术路线设计具有科学性和创新性;同时,结合目前国内生产实际以及国际研究热点,引进新兴材料,开展相关研究工作,具有一定先进性。2、本项目创造性 1)典型菜地化肥面源污染有效控制的养分综合运筹技术体系的建立。 2)养分运筹技术应用下氮磷养分在土壤-蔬菜系统的平衡特征。 3)适宜不同类型蔬菜的生物炭调控技术的研发。 4)菜地生态沟渠、水塘氮磷消纳技术机理应用。

    四、技术的成熟程度、适用范围和安全性: 1、技术成熟度 本技术通过田间试验,大面积应用示范,形成常年菜地化肥面源污染控制技术体系,技术处于成熟应用阶段。 2、技术适用范围 适用于华南地区红壤、赤红壤蔬菜种植区。 3、技术安全性 项目目标和目的均围绕种植业减量施肥、清洁生产以及面源污染控制这一主题展开,项目供试材料均属于农业安全投入品,所采用的技术手段有利于农业清洁生产和提升农产品质量安全,不会增加农田土壤污染风险,具有安全性。

    五、应用情况及存在的问题: 1、应用情况 本项目在广州白云区钟落潭镇、人和镇、江高镇共建立3个典型试验示范点,合计10亩。技术示范效果表明,降低叶菜化肥投入33.3%-44.9%,提高作物养分利用率28%以上。叶菜每亩增产180 kg以上,每亩节本增收280元以上。技术实施过程中举办技术培训班2场,培训农户100人次,发放了技术宣传册,提升了农户科学施肥素质和环境保护意识,为区域菜地面源污染防治提供了技术依据。 2、存在问题 (1)项目研发的技术和集成的技术体系,尚需进行更大面积的应用推广。由于项目实施周期短,项目经费有限,研发的技术进行了小范围的应用和示范。后续在更大范围内的应用,促进区域种植系统绿色发展。 (2)项目组织实施和管理方面,建议建立更完善的技术实施和运行方案,试验前进行项目方案的充分论证,加强内部的沟通和协调,交流最新研究进展,进一步提升项目实施效率。

    六、历年获奖情况: 无。

    七、业绩成果: 结合项目实施,申请并获授权发明专利2项、实用新型专利1项,发表相关研究论文8篇。制定菜地化肥面源综合控制技术方案1套。

批准登记号:
登记日期: 2021-12-21
研究起止时间: 2015-01-01至2018-06-30
所属行业: 农、林、牧、渔业
所属高新技术类别: 现代农业
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 2019-12-20