第二节 露地蔬菜测土配方施肥技术实施
蔬菜测土配方施肥技术的实施是一个系统工程，整个实施过程需要农业教育、科研、技术推广部门与广大农户或农业合作社、农业企业等相结合，配方肥料的研制、销售、应用相结合，现代先进技术与传统实践经验相结合。从土样采集、养分分析、肥料配方制定、按配方施肥、田间试验示范监测到修订配方，形成一个完整的测土配方施肥技术体系。
一、蔬菜田间肥料效应试验
蔬菜肥料田间试验设计推荐“2+X”方法，分为基础施肥和动态优化施肥试验两部分，“2”是指各地均应进行的以常规施肥和优化施肥2个处理为基础的对比施肥试验研究，其中常规施肥是当地大多数农户在蔬菜生产中习惯采用的施肥技术，优化施肥则为当地近期获得的蔬菜高产高效或优质适产施肥技术；“X”是指针对不同地区、不同种类蔬菜可能存在一些对生产和养分高效有较大影响的未知因子而不断进行的修正优化施肥处理的动态研究试验，未知因子包括不同种类蔬菜养分吸收规律、施肥量、施肥时期、养分配比、中微量元素等。为了进一步阐明各个因子的作用特点，可有针对性地进一步安排试验，目的是为确定施肥方法及数量、验证土壤和植物养分测试指标等提供依据，X的研究成果也将为进一步修正和完善优化施肥技术提供参考，最终形成新的测土配方施肥（集成优化施肥）技术，有利于在田间大面积应用和示范推广。
1.基础施肥试验设计
基础施肥试验取“2+X”中的“2”为试验处理数。
①常规施肥。蔬菜的施肥种类、数量、时期、方法和栽培管理措施均按照当地大多数农户的生产习惯进行。
②优化施肥。即蔬菜的高产高效或优质适产施肥技术，可以是科技部门的研究成果，也可为科技种菜能手采用并经土壤肥料专家认可的优化施肥技术方案作为试验处理。
基础施肥试验是生产应用性试验，可将小区面积适当增大，不设置重复。
2.“X”动态优化施肥试验设计
“X”表示根据试验地区、土壤条件、蔬菜种类及品种、适产优质等内容确定，确定急需优化的技术内容方案，旨在不断完善优化处理。“X”动态优化施肥试验可与基础施肥试验的2个处理在同一试验条件下进行，也可单独布置试验。“X”动态优化施肥试验需要设置3～4次重复，必须进行长期定位试验研究，至少有3年以上的试验结果。
“X”主要针对氮肥优化管理，包括5个方面的试验设计，分别为X1（氮肥总量控制试验）、X2（氮肥分期调控试验）、X3（有机肥当量试验）、X4（肥水优化管理试验）、X5（蔬菜生长和营养规律研究试验）。“X”处理中涉及有机肥、磷钾肥的用量、施肥时期等应接近于优化管理。除有机肥当量试验外，其他试验中，有机肥根据各地实际情况选择施用或者不施（各个处理保持一致），如果施用，则应该选用当地有代表性的有机肥种类；磷钾根据土壤磷钾测试值和目标产量确定施用量，根据作物养分规律确定施肥时期。各地根据实际情况，选择设置相应的“X”试验；如果认为磷或钾肥为限制因子，可根据需要将磷钾单独设置几个处理。
（1）氮肥总量控制试验（X1） 为了不断优化蔬菜氮肥适宜用量，设置氮肥总量控制试验，包括3个处理，即优化施氮量、70%的优化施氮量、130%的优化施氮量。其中优化施氮量根据蔬菜目标产量、养分吸收特点和土壤养分状况确定，磷钾肥施用以及其他管理措施一致。各处理详见表2-1。
表2-1 蔬菜氮肥总量控制试验方案
注：“0”指不施该种养分；“1”指适合于当地生产条件下的推荐值的70%；“2”指适合于当地生产条件下的推荐值；“3”指该水平为过量施肥水平，为“2”水平氮肥适宜推荐量的1.3倍。
（2）氮肥分期调控试验（X2） 蔬菜作物在施肥上需要考虑肥料分次施用，遵循“少量多次”原则。为了优化氮肥分配，达到以更少的施肥次数，获得更好效益（养分利用效率，产量等）的目的，在优化施肥量的基础上，设置3个处理，即农民习惯施肥、考虑基追比（3∶7）分次优化施肥（根据蔬菜营养规律分次施用）、氮肥全部用于追肥（按蔬菜营养规律分次施用）。
各地根据蔬菜种类，依据氮素营养需求规律和氮素营养关键需求时期，以及灌溉管理措施来确定优化追肥次数。一般情况下，推荐追肥次数见表2-2，如果生育期发生很大变化，根据实际情况增加或减少追肥次数。每次推荐氮肥（N）量控制在2～7千克/亩。
表2-2 不同蔬菜及栽培灌溉模式下推荐追肥次数
（3）有机肥当量试验（X3） 目前在蔬菜生产中，特别是设施蔬菜生产中，有机肥的施用很普遍。按照有机肥的养分供应特点、养分有效性与化肥进行当量研究。试验设置6个处理（表2-3），分别为有机氮和化学氮的不同配比，所有处理的磷、钾养分投入一致，其中有机肥选用当地有代表性并完全腐熟的种类。
表2-3 有机肥当量试验方案处理
注：其中有机肥提供的氮量以总氮计算。
（4）肥水优化管理试验（X4） 蔬菜作物在施肥上需要考虑与灌溉结合。为不断优化蔬菜肥水总量控制和分期调控模式，明确优化灌溉前提下的肥水调控技术的应用效果，提出适用于当地的肥水优化管理技术模式，设置肥水优化管理试验。试验设置3个处理，一是农民传统肥水管理（常规灌溉模式，如沟灌或漫灌，习惯灌溉施肥管理）；二是优化肥水模式（在常规灌溉模式如沟灌或漫灌下，依据作物水分需求规律调控节水灌溉量）；三是新技术应用（滴灌模式，依据作物水分需求规律调控灌溉量）。其中后两个处理，施肥按照不同灌溉模式的优化推荐用量，氮素采用总量控制、分期调控，磷钾采用恒量监控或丰缺指标法确定。
（5）蔬菜生长和营养规律研究试验（X5） 根据蔬菜生长和营养规律特点，采用氮肥量级试验设计，包括4个处理（表2-4），其中有机肥根据各地情况选择施用或者不施，但是4个处理应保持一致。有机肥、磷钾肥用量应接近推荐的合理用量。在蔬菜生长期间，分阶段采样，进行植株养分测定。
表2-4 蔬菜氮肥量级试验方案处理
注：“M”代表有机肥料，“-”指不施有机肥，“+”指施用有机肥。其中有机肥的种类在当地应该有代表性，其施用数量与菜田种植历史（新老程度）有关。有机肥料需要测定全量氮磷钾养分。“0”指不施该种养分；“1”指适合于当地生产条件下的推荐值的一半；“2”指适合于当地生产条件下的推荐值；“3”指过量施肥水平，为“2”水平氮肥适宜推荐量的1.5倍。
表2-5为不同菜田推荐的有机肥用量。
表2-5 不同菜田推荐的有机肥用量
二、样品采集、制备与测试
采样人员要具有一定采样经验，熟悉采样方法和要求，了解采样区域农业生产情况。采样前，要收集采样区域土壤图、土地利用现状图、行政区划图等资料，绘制样点分布图，制订采样工作计划。准备GPS、采样工具、采样袋（布袋、纸袋或塑料网袋）、采样标签等。
1.菜园土壤样品的采集
（1）采样单元 采样前要详细了解采样地区的土壤类型、肥力等级和地形等因素，将测土配方施肥区域划分为若干个采样单元，每个采样单元的土壤要尽可能均匀一致。参考《测土配方施肥技术规范（2011年修订版）》确定采样点位，形成采样点位图。实际采样时严禁随意变更采样点，若有变更须注明理由。
蔬菜平均每个采样单元为10～20亩，温室大棚作物每20～30个棚室或10～15亩采一个样。采样集中在位于每个采样单元相对中心位置的典型地块（同一农户的地块），采样地块面积为1～10亩。
有条件的地区，可以农户地块为土壤采样单元。采用GPS定位，记录采样地块中心点的经纬度，精确到0.1″。
（2）采样时间与周期 蔬菜在收获后或播种施肥前采集，一般在秋后。进行氮肥追肥推荐时，应在追肥前或作物生长的关键时期采集。
项目实施3年以后，为保证测试土壤样本数据可比性，根据项目年度取样数量，对照前3年取样点，进行周期性原位取样。同一采样单元，无机氮及植株氮营养快速诊断每季或每年采集1次；土壤有效磷、速效钾等一般2～3年采集1次；中、微量元素一般3～5年采集1次。肥料效应田间试验每年采样1次。
（3）采样深度与数量 蔬菜采样深度为0～30厘米；用于土壤无机氮含量测定的采样深度应根据不同作物、不同生育期的主要根系分布深度来确定。采样必须多点混合，每个样点由15～20个分点混合而成。
（4）采样路线 采样时应沿着一定的线路，按照“随机”“等量”和“多点混合”的原则进行采样。一般采用“S”形布点采样。在地形变化小、地力较均匀、采样单元面积较小的情况下，也可采用“梅花”形布点采样（图2-1）。要避开路边、田埂、沟边、肥堆等特殊部位。混合样点的样品采集要根据沟、垄面积的比例确定沟、垄采样点数量。
图2-1 样品采集分布示意图
（5）采样方法 每个采样分点的取土深度及采样量应保持一致，土样上层与下层的比例要相同。取样器应垂直于地面入土，深度相同。用取土铲取样应先铲出一个耕层断面，再平行于断面取土。所有样品都应采用不锈钢取土器或木、竹制器采样。滴灌要避开滴灌头湿润区。
（6）样品重 混合土样以取土1千克左右为宜（用于田间试验和耕地地力评价的为2千克以上，长期保存备用），可用四分法将多余的土壤弃去。方法是将采集的土壤样品放在盘子里或塑料布上，弄碎、混匀，铺成正方形，划对角线将土样分成四份，把对角的两份分别合并成一份，保留一份，弃去一份。如果所得的样品依然很多，可再用四分法处理，直至所需数量为止（图2-2）。
图2-2 四分法取土样说明
（7）样品标记 采集的样品放入统一的样品袋，用铅笔写好标签，内外各一张。采样标签样式见表2-6。
表2-6 土壤采样标签（式样）
2.土壤样品制备
（1）新鲜样品 某些土壤成分如二价铁、硝态氮、铵态氮等在风干过程中会发生显著变化，必须用新鲜样品进行分析。为了能真实地反映土壤在田间自然状态下的某些理化性状，新鲜样品要及时送回室内进行分析，用粗玻璃棒或塑料棒将样品混匀后迅速称样测定。
新鲜样品一般不宜储存，如需要暂时储存，可将新鲜样品装入塑料袋，扎紧袋口，放在冰箱冷藏室或进行速冻保存。
（2）风干样品 从野外采回的土壤样品要及时放在样品盘上，摊成薄薄的一层，置于干净整洁的室内通风处自然风干，严禁暴晒，并注意防止酸、碱等气体及灰尘的污染。风干过程中要经常翻动土样并将大土块擀碎以加速干燥，同时剔除土壤以外的侵入体。
风干后的土样按照不同的分析要求研磨过筛，充分混匀后，装入样品瓶中备用。瓶内外各放标签一张，标明编号、采样地点、土壤名称、采样深度、样品粒径、采样日期、采样人及制样时间、制样人等。制备好的样品要妥为储存，避免分析数据核实无误后，试样一般还要保存3个月至1年，以备查询。少数有价值需要长期保存的样品，须保存于广口瓶中，用蜡封好瓶口。
一般化学分析试样的制备：将风干后的样品平铺在制样板上，用木棍或塑料棍碾压，并将植物残体、石块等侵入体和新生体剔除干净，细小已断的植物须根可采用静电吸附的方法清除。压碎的土样要全部通过2毫米孔径筛为止。有条件时，可采用土壤样品粉碎机粉碎。过2毫米孔径筛的土样可供pH值、盐分、交换性能及有效养分项目的测定。将通过2毫米孔径筛的土样用四分法取出平分继续碾磨，使之全部通过0.25毫米孔径筛，供有机质、全氮、碳酸钙等项目的测定。
微量元素分析试样的制备：用于微量元素分析的土样，其处理方法同一般化学分析样品，但在采样、风干、研磨、过筛、运输、储存等诸环节都要特别注意，不要接触金属器具，以防污染。如采样、制样使用木、竹或塑料工具，过筛则使用尼龙网筛等。通过2毫米孔径尼龙筛的样品可用于测定土壤有效态微量元素。
3.蔬菜植株样品的采集与处理
（1）蔬菜植株采样要求 植物样品分析的可靠性受样品数量、采集方法及植株部位影响，因此，采样应具有以下特性。
第一，代表性。采集样品能符合群体情况，采样量一般为1千克。
第二，典型性。采样的部位能反映所要了解的情况。
第三，适时性。根据研究目的，在不同生长发育阶段，定期采样。
（2）蔬菜植株样品采集 蔬菜品种繁多，可大致分成叶菜、根菜、瓜果菜三类，按需要确定采样对象。
①叶类蔬菜样品。从多个样点采集的叶类蔬菜样品，按四分法进行缩分，其中个体大的样本，如大白菜等可采用纵向对称切成4份或8份而取其2份的方法进行缩分，最后分取3份，每份约1千克，分别装入塑料袋，粘贴标签，扎紧袋口。如需用鲜样进行测定，采样时最好连根带土一起挖出，用湿布或塑料袋装，防止萎蔫。采集根部样品时，在抖落泥土或洗净泥土过程中应尽量保持根系的完整。
②瓜果类蔬菜样品。果菜类植株采样一定要均匀，取10棵左右植株，各器官按比例采取、最后混合均匀。收集老叶的生物量，同时收获时茎秆、叶片等都要收集称重。设施蔬菜地中植株取样应该统一在每行中间取植物样，以保证样品的代表性。收获期如果多次计产，则在收获中期采集果实样品进行养分测定；对于经常打掉老叶的设施果类蔬菜试验，需要记录老叶的干物质重量，多次采收计产的蔬菜需要计算经济产量及最后收获时茎叶重量（即打掉老叶的重量）；所有试验的茎叶果实分别计重，并进行氮、磷、钾养分测定。
③标签内容。包括采样序号、采样地点、样品名称、采样人、采集时间和样品处理号等。
④采样点调查内容。包括作物品种、土壤名称（或当地俗称）、成土母质、地形地势、耕作制度、前茬作物及产量、化肥农药施用情况、灌溉水源、采样点地理位置简图和坐标。
（3）蔬菜植株样品处理 完整的植株样品先洗干净，根据作物生物学特性差异，采用能反映特征的植株部位，用不污染待测元素的工具剪碎样品，充分混匀用四分法缩分至所需的数量，制成鲜样或于85℃烘箱中杀酶10分钟后，保持65～70℃恒温烘干后粉碎备用。田间所采集的新鲜蔬菜样品若不能马上进行分析测定，应将新鲜样品装入塑料袋，扎紧袋口，放在冰箱冷藏室或进行速冻保存。
4.土壤与植株测试
土壤与植株测试是测土配方施肥技术的重要环节，也是制定养分配方的重要依据。因此，土壤与植株测试在测土配方施肥技术工作中起着关键性作用。农民自行采集的样品，可咨询专家，到当地土肥站进行测试。
（1）土壤测试 对于一个具体土壤或区域来讲，一般需要测定某几项或多项指标（表2-7）。目前土壤测试方法有三类：M3为主的土壤测试项目、ASI方法为主的土壤测试项目、目前采用的常规方法。在应用时可根据测土配方施肥的要求和条件，选择相应的土壤测试方法。
表2-7 测土配方施肥和耕地地力评价土壤样品测试项目汇总表
注：用于耕地地力评价的土壤样品，除以上养分指标必测外，项目县如果选择其他养分指标作为评价因子，也应当进行分析测试。
（2）植株测试 蔬菜植株测试项目见表2-8。
表2-8 测土配方施肥植株样品测试项目汇总表
三、田间基本情况调查
在土壤取样的同时，调查田间基本情况，填写测土配方施肥采样地块基本情况调查表，见表2-9。同时开展农户施肥情况调查，填写农户施肥情况调查表，见表2-10。
表2-9 测土配方施肥采样地块基本情况调查表
注：每一取样地块一张表。与表2-10联合使用，编号一致。
表2-10 农户施肥情况调查表
注：每一季作物一张表，请填写齐全采样前一个年度的每季作物。农户调查点必须填写完“实际施肥明细”，其他点必须填写完“实际施肥总体情况”及以上部分。与表2-9联合使用，编号一致。
四、蔬菜测土施肥配方确定
根据当前我国测土配方施肥技术工作的经验，肥料配方设计的核心是肥料用量的确定。
1.基于田块的肥料配方设计
蔬菜基于田块的肥料配方设计首先确定氮、磷、钾养分的用量，然后确定相应的肥料组合，通过提供配方肥料或发放配肥通知单，指导农民使用。蔬菜肥料用量的确定方法主要是养分平衡法。
（1）基本原理与计算方法 根据蔬菜目标产量需肥量与土壤供肥量之差估算目标产量的施肥量，通过施肥实践土壤供应不足的那部分养分。施肥量的计算公式为：
养分平衡法涉及目标产量、蔬菜需肥量、土壤供肥量、肥料利用率和肥料中有效养分含量五大参数。目标产量确定后因土壤供肥量的确定方法不同，形成了地力差减法和土壤有效养分校正系数法两种。
地力差减法是根据作物目标产量与基础产量之差来计算施肥量的一种方法。其计算公式为：
基础产量即为蔬菜肥效实验方案中无肥区的产量。
土壤有效养分校正系数法是通过测定土壤有效养分含量来计算施肥量。其计算公式为：
（2）有关参数的确定
①目标产量。目标产量可采用平均单产法来确定。平均单产法是利用施肥区前3年平均单产和年递增率为基础确定目标产量。其计算公式为：
目标产量（千克）=（1+递增率）×前3年平均单产
一般蔬菜的递增率以10%～15%为宜。
②蔬菜需肥量。通过对正常成熟的全株养分的化学分析，测定各种蔬菜百千克经济产量所需养分量，即可获得蔬菜需肥量。
如果没有试验条件，常见作物平均百千克经济产量吸收的养分量也可参考表2-11进行确定。
表2-11 不同蔬菜形成百千克经济产量所需养分
③土壤供肥量。土壤供肥量可以通过测定基础产量、土壤有效养分校正系数两种方法估算。
通过基础产量估算（处理1产量）：不施养分区蔬菜所吸收的养分量作为土壤供肥量。
通过土壤有效养分校正系数估算：将土壤有效养分测定值乘一个校正系数，以表达土壤“真实”供肥量。该系数称为土壤有效养分校正系数。
如果没有试验条件，土壤有效养分校正系数也可参考表2-12进行确定。
表2-12 不同肥力菜地的土壤有效养分校正系数参考值
④肥料利用率。如果没有试验条件，常见肥料的利用率也可参考表2-13。
表2-13 肥料当年利用率
⑤肥料养分含量。供施肥料包括无机肥料和有机肥料。无机肥料、商品有机肥料含量按其标明量，不明养分含量的有机肥料，其养分含量可参照当地不同类型有机肥养分平均含量获得。
2.县域施肥分区与肥料配方设计
县域测土配方施肥以土壤类型（土种）、土地利用方式和行政区划（村）的结合作为施肥指导单元，具体工作中可应用土壤图、土地利用现状图和行政区划图叠加生成施肥指导单元。应用最适合于当地实际情况的肥料用量推荐方式计算每一个施肥指导单元所需要的氮肥、磷肥、钾肥及微肥用量，根据氮、磷、钾的比例，结合当地肥料生产、销售、使用的实际情况为不同作物设计肥料配方，形成县域施肥分区图。
（1）施肥指导单元目标产量的确定及单元肥料配方设计 施肥指导单元目标产量确定可采用平均单产法或其他适合于当地的计算方法。根据每一个施肥指导单元氮、磷、钾及微量元素肥料的需要量设计肥料配方，设计配方时可只考虑氮、磷、钾的比例，暂不考虑微量元素肥料。在氮、磷、钾三元素中，可优先考虑磷、钾的比例设计肥料配方。
（2）区域肥料配方设计 区域肥料配方一般以县为单位设计，施肥指导单元肥料配方要做到科学性、实用性的统一，应该突出个性化，区域肥料配方在考虑科学性、实用性的基础上，还要兼顾企业生产供应的可行性，数量不宜太多。
区域肥料配方设计以施肥指导单元肥料配方为基础，应用相应的数学方法（如聚类分析）将大量的配方综合形成有限的几种配方。
设计配方时不仅要考虑农艺需要，还要综合考虑肥料生产厂家、销售商及农民用肥习惯等多种因素，确保设计的肥料配方不仅科学合理，还要切实可行。
（3）制作县域施肥分区图 区域肥料配方设计完成后，按照最大限度节省肥料的原则为每一个施肥指导单元推荐肥料配方，具有相同肥料配方的施肥指导单元即为同一个施肥分区。将施肥指导单元图根据肥料配方进行渲染后即形成了区域施肥分区图。
（4）肥料配方校验 在肥料配方区域内针对特定作物，进行肥料配方验证试验。
（5）测土配方施肥建议发布 充分应用信息手段如报纸、电视、互联网、触摸屏、掌上电脑、智能手机等发布施肥建议。
3.田间示范
每县在主要蔬菜上分别设20～30个测土配方施肥示范点，进行田间对比示范（图2-3）。示范设置常规施肥对照区和测土配方施肥区两个处理，蔬菜测土配方施肥区是集成优化施肥；蔬菜两个处理面积不少于100平方米。其他参照一般肥料试验要求。通过田间示范，综合比较肥料投入、作物产量、经济效益、肥料利用率等指标，客观评价测土配方施肥效益，为测土配方施肥技术参数的校正及进一步优化肥料配方提供依据。
图2-3 测土配方施肥示范小区排列示意
（习惯施肥处理完全由农民按照当地习惯进行施肥管理；测土配方施肥处理只是按照试验要求改变施肥数量和方式，对照处理则不施任何化学肥料，其他管理与习惯处理相同。处理间要筑田埂及排、灌沟，单灌单排，禁止串排串灌）
对于每一个示范点，可以利用两到三个处理之间产量、肥料成本、产值等方面的比较，从增产和增收等角度进行分析，同时也可以通过测土配方施肥产量结果与计划产量之间的比较，进行参数校验。有关增产增收的分析指标如下。
（1）增产率 测土配方施肥产量与对照（常规施肥或不施肥处理）产量的差值相对于对照产量的百分数。
（2）增收 测土配方施肥比对照（常规施肥或不施肥处理）增加的纯收益。
增收（元/亩）=（测土配方施肥产量-对照产量）×产品单价-（测土配方施肥肥料成本-对照肥料成本）