蔬菜栽培中的肥水管理与环境的负面效应(2007).doc

设施蔬菜栽培中的肥水管理与环境的负面效应
陈振德
青岛市农业科学研究院
1、设施蔬菜栽培中的水分管理
水资源紧缺已是一个全球性问题，我国尤为突出。全国人均水资源不足世界人均的1/4，排在世界第109 位，属于13个贫水国之一。一方面业缺水，另一方面农业用水浪费现象又很普遍。特别是蔬菜的用水量比农作物大得多，因此，在蔬菜栽培中发展节水灌溉势在必行。它是缓解我国水资源紧缺状况，促进水资源持续利用，改善生态环境和农业持续发展的一项根本措施。农业节水灌溉的实质就是合理灌溉、科学用水与高效用水。
1.1 设施蔬菜栽培中的灌溉方式
1.1.1 畦灌
畦灌是地面灌溉中推广应用最为广泛的灌溉方式之一。在畦灌中，主要倡导“小畦灌溉”。
传统畦灌的，畦过长，浪费水量，甚至造成地下水位上升，形成土壤次生盐碱化。而小畦灌则可改变这种状况，其技术要点就是“长畦改短畦，宽畦改窄畦，大畦改小畦”。与传统畦灌相比，主要优点是：节约水量，易于实现小定额灌水；灌水均匀，浇地质量好；防止深层渗漏，提高田间水利用率；减轻土壤冲刷，减少养分损失。缺点是由于畦子小，田间灌水沟和畦埂占地增多，筑埂挖沟工作量大，可采用活动软管输水代替输水沟来解决。
1.1.2 沟灌
沟灌就是在蔬菜作物行间开挖灌水沟进行灌水的方法。沟灌是最为传统、也是应用最多的灌溉方法之一。相对来讲，这种方式比传统的畦灌节水。
1.1.3 滴灌
滴灌是利用安装在末级管道（即毛管） 上的滴头，或与毛管制成一体的滴灌带，将压力水和肥料一滴一滴地均匀而缓慢地滴入作物根部附近的一种局部灌水技术，滴头流量为2~12L/h.。
滴灌有覆膜与否之分,膜下滴灌是设施蔬菜常用的灌溉方式，其优点是：节水效果突出，一般可节水30~50%；灌水质量明显提高；作物生态环境得到改善；增产效果显著。
1.1.4 微喷灌
微喷灌是介于喷灌与滴灌之间的一种灌溉方式。它是利用直接安装在毛管或与毛管连接的微喷头，将压力水以喷洒状湿润土壤，微喷头流量为20~250L/h。
1.1.5 渗灌
这是一种地下滴灌形式。在低压条件下，通过埋设在作物根活动层的特别渗水毛管，根据作物需水量定时定量地向土壤渗水供给作物，渗透毛管流量为2~3L/h.m。此技术减少了土壤表面蒸发，是节水效率最高的一种微灌技术，是当今世界最先进的农业节水灌溉技术之一。
渗灌具有其他灌溉方式无可比拟的优点, 与其他生产方式相比更适合于设施农业，其优点是：一是节约用水, 减少肥料用量。据鱼宏刚等报道,渗灌比漫灌节水70%，比滴灌节水20%。另外, 通过渗灌系统, 将农药、化肥溶于灌溉用水, 随水施用, 可直接将农药和化肥送于作物根部, 减少了农药、化肥的挥发与淋失, 提高了农药、化肥的利用率, 与常规施用方法相比一般可节省农药、化肥30%。二是降低棚内湿度, 减少蔬菜病害。据测定 渗灌大棚内的空气相对湿度一般在60% 左右, 最大不超过83% , 比目前普遍采用的膜下滴灌低10% 以上, 比畦灌低25% 左右。因此, 与地面灌溉相比, 采用渗灌的大棚可使蔬菜发病率降低50～ 80%。三是节省土地和劳动强度。渗灌与地面灌溉相比, 灌溉时不用在田间开沟整畦,取消了田间所有的渠道,节约了耕地, 渗灌一般比地面灌溉节省土地3～5%。
但渗灌管易堵塞、灌水不均匀，可能会使土壤次生盐渍化、营养元素失调的问题突出。
1.2 灌溉方式对蔬菜作物生长及土壤退化的影响
水分是诸多土壤肥力因子中最为活跃的因素之一,在设施栽培中水分的管理则显得更为重要。这是因为灌溉几乎成了设施土壤水分的唯一来源,土壤水分状况不仅直接关系到土壤对是蔬菜作物的水分供应,还会影响到设施内空气的温度和湿度、土壤的肥、气、热及其他物理化学性质,进而间接地影响着作物生长发育、农产品产量和品质(图1) 。

图1 　水分管理与土壤、作物、环境条件关系示意图

1.2.1 灌溉方式对蔬菜作物生长的影响
与沟灌相比,滴灌和渗灌具有节水、省工、操作简便、能够减轻作物病虫害、提高作物产量等优点。例如,Sharma S G等（1996）在pH 7.3 的砂质粘壤土上用甜瓜进行滴灌和沟灌试验,滴灌每天都进行灌水,而沟灌当土壤有效水消耗50%时开始灌水,结果滴灌甜瓜产量比沟灌高28.2 %。张树森等（1994）报道,温室渗与沟灌相比,甜瓜增产6 % ,番茄增产11% ,草莓增产15% ；而黄瓜发病率降低50% ,番茄灰霉病发病率降低80% ,草莓灰霉病降低90% ,甜瓜霜霉病降低85%。杨丽娟、张玉龙（1999，2000）研究表明,滴灌和渗灌的灌水定额为沟灌的1/2 时,滴灌和渗灌番茄产量分别比沟灌提高5%和10%。
1.2.2 灌溉方式对土壤退化的影响
由于水分状况既直接关系到土壤水分供应,又制约着肥、气、热等诸多因子。由于设施内土壤受到塑料薄膜的覆盖保护,水分蒸发向上运动过程旺盛,而接收灌水数量相对不足,所以盐分等物质会在表层土壤中积累起来，从而引起土壤的退化。一般来讲，设施土壤退化的后果要在几年甚至十几年以后才会显现出来,而将退化后的土壤再次改造、培育成为良田则相当困难,从这个意义上说设施栽培更应该重视土壤的水分管理。
目前关于灌溉方式对设施土壤退化的影响方面的研究主要集中在盐分含量、pH、NO-3 、EC 等几个方面。Berstein L 等（1973）对滴灌、喷灌和沟灌土壤水、盐运动特点进行比较,得出了土壤水分运动方向不同是导致每一灌溉方式土壤盐分积累情况不同的直接原因的结论。Lin S S M（1983）在热带地区做灌溉方式对番茄产量影响试验时,发现滴灌根区土壤电导率( EC) 比沟灌和非灌溉的都低,当灌水停止时湿润区外侧边缘土壤盐分含量明显增高,由此认为土壤中盐分的移动是沿着水运动方向进行的;沟灌灌水时水分从灌水沟进入土壤,再向垄台运动,灌水后短时间内也会使根区土壤盐分含量降低,而有利于作物生长,但此后盐分会再次随水分运动而向表层土壤聚积 。
张玉龙等（2003）以20cm 深处土壤水分吸力50kPa 时作为灌水始点,沟灌灌水定额由灌水后40cm 深土层水分含量恢复至田间持水量计算确定,渗灌和滴灌的灌水定额为沟灌的1/2，6 年后0～20cm 土层全盐含量变化如图2所示。从图2可以看出,0～20cm 土层盐分积累以沟灌最重,而以滴灌最轻,渗灌居中。虽然3种灌溉方式其土壤盐分垂直分布都表现出了表聚性,但是以沟灌最明显,而渗灌近地表盐分含量最高,但随着深度增加,盐分含量迅速减少。相比较而言以滴灌0～20cm 土层盐分积累最少。这是由于在设施土壤水分-盐分耦合运动过程中,水分运动的方向及数量不同,导致盐分在不同深度土体中积累不同造成的。
由于盐分积累的原因,土壤表现出明显的酸化倾向。表1 数据说明,0～20cm 土层土壤酸化情况与盐分积累十分相似,即以沟灌酸化最重,渗灌其次,而滴灌最轻。在该层次内土壤pH 随深度变化也表现出了明显的规律性(图2)。

图2 不同灌溉方法0～20cm土层盐分含量 图3 不同灌水处理土壤pH的剖面变化（张玉龙，2004）
剖面分布（张玉龙，2004）

2、设施蔬菜栽培中的养分管理
2.1　设施蔬菜养分投入状况
蔬菜作物具有生长期短, 复种茬口多, 需肥量高等特点。在实际生产中, 往往通过大量增施氮肥来获得高产。另外, 种植户受中国传统的“庄稼一枝花, 全靠粪当家”、“粪大水勤, 不用问人”等不科学施肥习惯的影响, 在蔬菜生产, 尤其是设施蔬菜生产中, 过量施肥的现象越来越严重, 使土壤养分储存量不断上升（秦巧燕等，2002）。
据李俊良等（2002）调查，通过对寿光市部分保护地蔬菜施肥量、施肥种类的调查和综合评价可以看出,施肥总量很大,氮、磷、钾养分比例极不协调。调查的数字显示,在不计算有机肥的情况下,平均亩施纯N 88. 7kg ,P2O5 85. 2kg , K2O 32. 0kg ,甚至有一农户(胡营乡钓鱼台村种植茄子) 一亩地施用鸡粪1 万kg , 过磷酸钙250kg , 磷酸二铵250kg ,尿素250kg ,15 - 15 - 15 复合肥100kg ,硫酸钾20kg ,贝壳粉50kg。在不计算有机肥的情况下,施用纯N 175 kg、P2O5 165 kg、K2O 25kg 。
据调查, 山东省的芹菜越冬栽培一般施用腐熟的有机肥75000 kg/hm2, 尿素1500～ 2250 kg/hm2, 过磷酸钙1500 kg/hm2,复合肥750～ 1500 kg/hm2, 这一施肥量已经超过芹菜理论要求的50%～ 70%。山东省用于设施蔬菜栽培的有机肥年施用量达75000～ 150000 kg/hm2, 化肥年内投入量在6000～ 9000 kg/hm2 的现象非常普遍, 有的甚至更高达15000 kg/hm2, 远远超过了当季蔬菜的实际吸收量（冯永军等，2001）。
王学军（1998）调查了山东寿光、苍山、泰安市等地日光温室的施肥情况, 统计结果表明, 在被调查的l0个温室中, 平均施有机肥130815 kg/hm2, 化肥 5625 kg/hm2。
王平、刘淑英（1998）报道 , 甘肃兰州安宁区设施蔬菜年有机肥施用量高达14080 kg/hm2, 化肥 5350 kg/ hm2。宁夏设施蔬菜一般年有机肥施用量达75000～ 150000 kg/ hm2, 化肥4000～ 6000 kg/hm2 （郭文忠、李丁仁，2003）。
程美廷等（1990）对河北永年县设施栽培的调查结果表明, 黄瓜一般追施硝铵10500～ 12000 kg/hm2。按l12500～ 150000 kg/hm2的黄瓜或番茄产量来估算, 设施栽培中作物对氮肥利用率不足l0% , 其余90% 以上被积累在土壤中或进入地下水或以其它形式损失掉（王学军，1998；程美廷等，1990）。
江苏省张家港市设施栽培施肥量一般比露地多4～ 5倍, 且化肥在总用肥量中占30%～ 60% , 常达到7500 kg/hm2（张振华等，2003）。
夏立忠等（2001）报道,江苏无锡市郊施栽培年有机肥施用量达300000～ 325000 kg/hm2, 复合肥在450 kg/ hm2以上; 苏州工业区园艺场设施栽培年有机肥施用量达50000 kg/hm2, 复合肥2000 kg/hm2, 过磷酸钙2000 kg/ hm2, 并还要追施一定量的尿素。据调查, 江苏省宜兴市部分设施栽培用肥量也很高, 每茬黄瓜一般施用有机肥22500 kg/hm2,尿素2 000 kg/hm2左右, 钙镁磷肥1 500 kg/hm2左右, 氯化钾900 kg/hm2。
王铁军等（2006）莱西地区是青岛市重要的蔬菜生产基地,耕地面积约为7 ×104ha , 氮肥施用量大, 平均施肥强度为100kg/ ha·a (以氮计) ,最高达180kg/ ha·a 。另外,不合理的施肥方式,也造成施入农田中的氮肥没有被作物有效吸收利用,其中硝酸盐在土壤水的作用下,通过包气带进入到地下水中,造成地下水的硝酸盐污染

由这些数据可以看出,菜农施肥完全凭经验,盲目施用,大量投入。其施肥量大大超过蔬菜实际吸收量,这不仅造成了肥料的浪费,还会大量养分在土壤中迅速累积，引起土壤的酸化、次生盐渍化,地下水硝酸盐污染等。
2.2　养分在土壤中的累积状况
设施栽培多在冬春寒冷季节进行, 由于此时土壤温度比较低, 施入的肥料不易分解和被作物吸收, 生产者
往往采用不断加大施肥量的办法, 以弥补因地温低蔬菜作物根系对养分吸收能力弱的不足, 结果造成氮、磷、钾等养分在土壤中的大量残留和累积, 其中以氮、磷养分的积累最为突出。
马茂桐等（1997）对辽宁设施栽培土壤耕层养分含量分析结果显示 , 设施栽培土壤较露地土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量分别增加32%～ 165% , 30%～ 70% , 40%～ 235% , 3%～ 40% , 速效氮、磷和钾的增幅分别为4%～ 145% , 30%～ 7356%和- 60%～ 149% , 有效Cu、Fe和M n 的含量增幅分别为: 3%～ 90% , 30%～ 200% 和20%～ 110%。其中, 土壤全氮、全磷、速效氮、速效磷、有效Fe 及M n 等的含量增加迅速, 速效磷的增幅最大, 达30%～ 7356% 。并且随着种植年限的延长, 土壤养分含量有明显增加的趋势。
马文奇等（2000）的研究表明, 即使在相同施肥水平条件下, 种植不同作物品种的设施土壤,其养分累积状况也不相同, 尤其是土壤磷的累积, 如黄瓜、西瓜、辣椒、番茄、西葫芦等几种主要蔬菜在施肥量相同的情况下, 种植一季黄瓜或西瓜后土壤磷(P2O5) 累积量可高达4000 kg/hm2以上, 种植一季辣椒、番茄和西葫芦后土壤磷的累积量也均在2000 kg/hm2以上。若按氮损失率40% 计算, 土壤中仍要累积氮l500 kg/hm2以上。
另据估算, 山东寿光设施栽培黄瓜的氮磷钾养分利用率分别仅为5.0% , 2.1% 和11.8% , 土壤残留累积量非常高(马文奇等，20000)。冯永军等（2001）对山东省设施土壤测定结果表明, 土壤有机质含量为20～ 50 g/k g, 碱解氮达100～ 200mg/kg; 速效磷多在150～ 300 mg/k g, 高者达400 mg/kg; 速效钾多在200～ 600 mg/k g, 高者达1 000 mg/k g。江苏省张家港市设施土壤有机质、全氮比露地平均高出42.0% 和48.5% , 速效磷和速效钾均超过200 mg/k g（张振华等，2003）。另据夏立忠等（2001）对苏州、无锡、常州和南京等地的设施栽培土壤养分分析结果, 所有测定土壤速效磷的含量均较高, 含量低于70 mg/kg 的仅占17.1% , 大于100 mg/kg 的占71.9% , 磷的供应普遍过剩；速效钾含量大于100 mg/kg 的占77.1%；设施栽培土壤速效氮、速效磷和速效钾含量分别比露地土壤高135.7% ,60.1% 和31.4%。
有研究表明, 设施栽培土壤中磷的含量与磷肥的高量投入和累积时间有关, 统计分析表明, 大棚土壤速效磷含量与棚龄呈极显著正相关。梁成华等(1998)对使用3～ 36年设施土壤磷形态及吸附解吸特性的研究结果表明, 由于设施栽培水热条件的变化和有机肥的大量施用, 改变了土壤的理化性质, 使土壤对磷的专性吸附能力明显下降, 土壤速效磷含量的增幅是全磷增幅的4.9～ 5.6倍, 结果导致设施土壤速效磷含量增高, 并大量积累。
3、肥水耦合
设施蔬菜在我国北方地区发展很快。近年来,化肥的大量施用、大水漫灌等不合理的水肥管理,造成土壤板结、酸化、蔬菜中亚硝酸盐含量增加、病虫害加重,导致蔬菜产品不耐贮藏、品质差,生产效益下降,而合理的水肥管理已成为生产优质无公害蔬菜、防治设施土壤退化的关键技术。自上个世纪90 年代以来,我国在旱作农业、水肥协同增产效应方面做了较为系统、深入的研究 ,而对于保护地生产,已有的研究多集中于肥料间的配施效果和水分灌溉指标方面,综合考虑水、肥等多因子的,设施农业条件下的水肥耦合效应研究却很少。
3.1 温室番茄的肥水耦合
以温室番茄的肥水耦合试验为例（沈阳农业大学 虞娜等，2003）

图4　试验各因素对番茄产量的影响

由图4 可见,试验因素在设计用量(码值) 范围内,番茄产量随水分处理码值增大而呈二次曲线状急剧上升;氮、钾肥产量效应呈开口向下的抛物线,属典型肥料效应曲线,在试验肥料用量范围内,有最高产量施肥量存在,氮肥用量和钾肥用量过小番茄产量不高,过大又导致番茄产量的下降。
结论：
（1）在本试验条件下,用三元二次多项式拟和番茄产量与氮肥、钾肥用量及灌水下限间的关系,各因素对番茄产量影响作用次序为:灌水下限> 氮肥用量> 钾肥用量,施肥与灌水下限有明显的正交互作用,且氮肥与灌水下限的交互作用> 钾肥与灌水下限的交互作用。
(2) 当钾肥用量为337. 50 kg/ hm2 和灌水下限土壤水吸力为40kPa (编码值分别取零水平) 时,获得番茄最高产量的氮肥用量为331. 55kg/ hm2 ,当氮肥用量为337. 50 kg/ hm2 和灌水下限土壤水吸力为40kPa (编码值分别取零水平) 时,获得番茄最高产量的钾肥用量为306. 62 kg/ hm2 ;水分处理(灌水下限)在试验设计范围内无最高边际产量(极值) 存在,但以土壤水吸力20kPa 为灌水下限者产量最大。
(3) 当灌水下限取土壤水吸力为40kPa (编码值为零水平) 时,获得番茄最大产量时的氮肥(N) 、钾肥( K2O) 用量分别为336. 88 kg/ hm2 、306. 89kg/ hm2 ;当灌水下限取土壤水吸力为20kPa (编码值为上限水平) 时,在试验处理的用量范围内,获得番茄最大产量时的氮肥和钾肥用量分别为331. 55 kgN/ hm2 、306162 kgK2O/ hm2 。
综上所述,施肥和灌水是保护地蔬菜生产的主要管理环节,而它们对番茄产量的影响既表现为相互促进,又表现为相互制约;综合考虑单、双因素分析以及目标产量的最优组合方案,可以确定在本试验条件下,番茄栽培的氮肥和钾肥最适用量分别为327. 13～352101 kgN/ hm2 和295. 69～330. 17 kgK2O/ hm2 。对于水分适宜灌水下限,理论上,在试验处理用量范围内,随土壤吸力增加,产量增加,即土壤吸力达到20kPa时, 产量最高。相应的产量变幅为104699. 52 ～105546. 23 kg/ hm2 。但考虑工作强度、灌水费用及目标产量,可以适当加大灌水下限土壤水吸力。

3.2 灌溉施肥
近几十年来, 滴灌技术的发展和应用, 赋予了灌溉施肥技术新的活力, 一个新的概念——Fert igat ion (fert ilizat ion + irrigat ion) 应运而生, 并频频出现在国外的文献中。目前, 灌溉施肥已成为一些国家作物施肥的常规措施, 以以色列为例, 全国果树、花卉、温室栽培作物和多数大田作物均采用了这一施肥技术 , 取得了显著的效果。
滴灌施肥的主要特点:
(1) 水肥同时供应, 可发挥二者的协同作用。
(2) 将肥料直接施入根区, 降低了肥料与土壤的接触面积, 减少了土壤对肥料养分的固定, 有利于根系对养分的吸收。研究发现, 与肥料撒施相比, 滴灌施肥可使土壤溶液保持较高的磷浓度。
(3) 滴灌施肥持续的时间长, 为根系生长维持了一个相对稳定的水肥环境。据研究,滴灌施肥时土壤溶液中硝态氮的浓度稳定在60～ 150 mg/kg 之间, 而喷灌时硝态氮的浓度在0 ～ 300 mg/kg范围内变化。
(4) 可根据气候、土壤特性、作物不同生长发育阶段的营养特点, 灵活地调节供应养分的种类、比例及数量等, 满足作物高产优质的需要。

4、过量施肥对环境产生的负面影响
过量施用化肥对我国的农业生态环境质量产生了严重的负面影响，如引起土壤酸化和板结、重金属污染、硝酸盐污染和土壤次生盐渍化，从而导致土壤肥力下降，并且造成水体富营养化，淋溶污染地下水，致使作物品质下降，硝酸盐含量超标，并通过食物链危害人体健康。此外，认为化肥对大气环境的影响主要集中在氮肥上，氨挥发和NOx、CH4 及CO2 的释放,不仅能引起温室效应，而且还能够破坏臭氧层。

4.1 设施土壤次生盐渍化
由于设施栽培不受雨水淋洗，在连续大量施肥、高度连作条件下, 形成了诸多不同于自然条件下的生产问题。如水肥管理不当引起的土壤次生盐渍化问题, 是当今国内外设施栽培中普遍存在的一个技术难题, 不少温室在使用3～ 5年后便废弃不用或改作它用, 造成很大的浪费。过量施用化肥尤其氮肥是导致设施栽培土壤中养分和盐分大量累积、氮肥利用率降低、蔬菜体内硝态氮累积严重及蔬菜营养品质下降的重要原因之一。
设施土壤的次生盐渍化实质上是田间作业时经常发生的一种“肥害”, 只有当土壤中可溶性盐分含量积累到一定水平时才会出现和发生, 并且设施栽培土壤盐分的表聚现象非常明显。据孙松发等研究, 设施栽培土壤盐分含量主要富集于表层土壤(0～ 5 cm ) 中, 其含盐量约占土壤剖面总含盐量的40%～ 75% , 且与土壤中地下水位的深浅变化有关。童有为等研究表明, 上海设施栽培土壤耕层积盐均较明显, 全盐分别是露地的4.0～ 11.8倍, 硝酸盐含量则更高, 为露地土壤的5.9～ 16.5倍, 一般连续使用3～ 5年便出现盐害, 造成蔬菜大幅度减产。
刘德等（1998）调查表明, 哈尔滨市设施土壤总盐量高于露地2.1～ 13.4倍, 并随着设施使用年限的增加而增加, 8年以上连作大棚土壤大部分出现了盐渍化。
侯云霞等（1987）的测定结果表明, 河北省永年县4个村几乎所有温室都出现了盐分障碍, 此时设施土壤溶液电导率为露地土壤的2～ 8倍, 栽培了5年的大棚土壤表层盐分含量比露地增加了4～ 5倍。
对山东设施栽培土壤调查的结果显示, 设施栽培土壤盐分含量一般是露地土壤的1.3～3.7倍, 在3～ 5年棚龄时出现积盐高峰, 表土电导率平均为1.2 mS/cm , 高者达4.1 mS/cm , 土壤中K+ 、NO3- 、Ca2+ 和SO42- 增幅较大, 一般含量是露地的2.1～ 21.5倍（冯永军等，2001）。又据李文庆等（1995）对山东泰安、潍坊、济宁、德州等地的调查结果表明, 1年大棚和3年大棚耕层土壤盐分分别是露地的l～ 3倍和1～ 6倍。
4.2 设施土壤的酸化
通过对1 年、4 年、8 年、13 年大棚土壤不同层次的酸碱度进行分析可以看出,大量的施肥,使得不同棚龄的表层土壤pH 变化很大,由1 年的7.69 ,4 年的6.82 、8年的6.52 到13 年的4.31 ,土壤酸化很严重,对蔬菜的生长影响很大。
就是同一土壤的不同层次变化也很大。原因是过多的氮肥投入,把土壤吸附的Ca2 + 代换到土壤溶液中而随水流失,造成pH 下降,从而严重响到蔬菜的生长,使之易受病虫的侵染。

图5 　不同棚龄不同土壤层次pH 变化

4.3 地下水硝酸盐污染
王铁军等（2006）近年来的地下水水质监测资料表明,莱西地区的地下水已经受到了硝酸盐的严重污染, 污染面积已经超过150公顷 。据资料分析,1984 年地下水硝酸盐含量仅为11. 9mg/ L ,氨态氮含量为0. 15mg/ L ,亚硝酸盐氮≤0.02mg/ L ,而到2001 年地下水硝酸盐的平均浓度已达到63. 5mg/ L ,污染最严重的孙受镇西张家寨子则高达179.1mg/ L ,大大超过了国家地下水质量标准( GB/T 14848-93) 中的Ⅲ类水标准(20mg/ L) 。
WHO规定，饮用水中的硝酸盐含量（NO3-）<45mg/L。
近几十年来的监测结果显示，地下水中硝酸盐浓度正在逐年上升。如英国1970年为11.3mg/L，1980年90mg/L，1987年达142mg/L。我国兰州农田地下水硝酸盐1974年为20mg/L，1987年增加到147.7mg/L。
4.4 水体的富营养化
所谓富营养化是指营养物质的富集过程及其所引起的后果。随着水中营养物质的不断增加、富集，会造成湖泊的富营养化。在近海发生的“赤潮”现象，也是水体富营养化的表现。
富营养化是一种自然过程，但人类的活动会影响和加速这一过程的发生和扩大，这就叫做人为富营养化。水体富营养化会引起藻类大量繁殖，水中溶解氧减少，透明度下降，水色变深，湖水变臭，水体恶化。其问题的核心就是营养物(N、P)增加，造成藻类过分增殖。
国际上一般认为，湖水中总磷浓度（TP）0.02mgP/L，总氮浓度（TN）0.2mgN/L是湖泊富营养化的发生浓度。据（1987-1989）调查，在25个湖泊中，TN全部超过0.2mg/L，TP只有两个湖泊（大理洱海、新疆博斯腾湖）低于0.2mg/L，其余92%湖泊超过这个标准，比国际上一般标准高出10倍或10倍以上。
水体中N、P富集的来源主要是菜田施肥不当，过量施用氮肥和磷肥，多余的N、P淋溶流失而进入水体。
4.5 大气污染
大量施用氮肥会对大气环境造成污染。主要有NH3挥发，反硝化过程中造成的NOX（N2O、NO）、CH4等。
2NO3-→2NO2-→2NO→N2O→N2
长期以来，由于N肥利用率低，很大一部分施入土壤中的肥料逃逸到环境中，导致土壤和肥料N素损失，造成对环境的污染。根据我国当前化肥的施用方法，一般农田生态系统中，NH4HCO3损失约40-70%，尿素损失30-50%。
据统计, 蔬菜生产中的化肥投入量已占到某些地区肥料总施用量的20% 以上, 而蔬菜对化肥的吸收率平均只有30% 左右, 而在个别地区如山东寿光则不足l0% , 世界平均水平却已经达到50%～ 70%土壤中没被吸收的化肥, 一是随水流入地下, 造成地下水污染。文化等对深层地下水硝态氮含量监测结果表明, 北京市郊窦店村村落周围地下水的NO3- - N 含量高出村落上游和下游1倍之多。二是挥发进了大气, 产生温室效应。作为土壤中对无机氮转化非常重要的硝化过程和反硝化过程, 能够产生对地球温室效应有着直接和间接关系的N 2O 和NO 等气体。据张光亚等研究表明, 设施栽培土壤N2O 释放通量比露地栽培土壤高1.9倍, 灌水处理N2O 释放量较未灌水处理高1.2倍, 随着氮肥的增加, N2O 释放量急剧上升。
4.6 蔬菜的硝酸盐污染
土壤中硝酸盐积累过多, 一方面可随水渗入地下, 污染水源 另一方面可通过蔬菜吸收同化, 若未能充分同化分解, 则会造成其在蔬菜体内积累, 影响设施蔬菜的品质。研究表明, 用露地、设施连作4年和25年的土壤种植黄瓜, 采收黄瓜体内的亚硝酸盐含量分别为0.22 mg/kg, 0.26 mg/kg 和0.37 mg/kg, 硝酸盐含量分别为24.94 mg/kg, 28.86 mg/kg 和51.04 mg/kg, 随着连作年限的延长, 蔬菜中亚硝酸盐和硝酸盐积累明显增加。土壤中硝酸盐积累还会导致蔬菜中硝酸盐含量超标, 莴苣、菠菜中的硝酸盐成分与土壤中的硝酸盐含量呈正相关。

蔬菜产品的硝酸盐和亚硝酸盐污染主要是氮肥污染造成的。
硝酸盐+次级胺→亚硝胺（致癌物质）
蔬菜硝酸盐积累除受自身遗传特性决定外，还受外界环境条件的影响。在相同条件下，不同种类蔬菜积累硝酸盐的多少依次为：叶菜类>根菜>葱蒜类>瓜果类>豆类>茄果类。
WHO/FAO 1973年规定，人体硝酸盐日允许摄入量为3.6mg/kg体重，亚硝酸盐的日允许量为0.13mg/kg体重。如果体重按60kg计算，每日NO3-摄入量不应超过216mg，以日食用蔬菜0.5kg计，则蔬菜硝酸盐含量不应超过432mg/kg鲜重。
　 表 蔬菜硝酸盐评价分级标准
标 准
分 级

一级
二级
三级
四级
含 量mg/kg.fw
<423
<785
<1234
<3100
卫 生 性
生食允许
生食不宜、盐渍和熟食允许
生食和盐渍不宜、熟食允许
生食、盐渍、熟食均不宜
污染程度
轻
中
重
严重

蔬菜易于富集硝酸盐, 人体摄入的硝酸盐有81% 来自蔬菜。控制蔬菜中硝酸盐的过量积累, 是减少其对人体危害的一个重要途径。因此, 在设施栽培中, 必须尽量防止和消除土壤中硝酸盐的大量积累。