水肥資源利用現狀及在東北進行研究的必要性分析

趙洪祥+邊少鋒+鄒云峰+馮士成

摘要：我國農業生產面臨水資源短缺、肥料利用率低、農田水土環境惡化等問題，加強農業資源高效利用，改善農業生態環境，持續提高農業綜合生產能力，建設資源節約型與環境友好型現代農業，是確保國家糧食安全、生態安全和水安全，實現國家可持續發展戰略的必然要求。

關鍵詞：水肥資源;利用現狀;東北

基金項目：國家玉米產業技術體系（CARS-02-38）;公益性行業（農業）科研專項經費項目（201203031-07-01）;公益性行業（農業）科研專項經費項目（201303125-2）;國家科技支撐計劃課題（2013BAD07B00）;吉林省科技發展計劃項目（2015GJLS006NY）

中圖分類號： F124.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? DOI編號： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2016.24.060

1水肥資源高效利用研究現狀

1.1水資源高效利用

國外在自然降水利用技術方面的研究較少，主要研究節水灌溉技術，發達國家在糧食生產上主要采用大型設備進行噴灌，水分利用率達60%～70%;設施農業上采用自動控制滴灌和微噴等現代灌溉技術，水分利用率達80%～90%。在生物節水研究方面主要是提高作物水分利用效率，通過常規育種手段選育高WUE品種取得了一定的進展。轉基因抗旱品種已開始進行研究，已有一批與植物耐旱性有關的基因被克隆，開始了植物水分利用效率基因組研究，但還沒有通過生物技術突破培育出抗旱性商業品種。

國內水資源高效利用研究自上世紀50年代開始萌芽，80年代以后被人們所重視，目前主要是針對水分利用率低、生產效率不高和農業用水管理粗放等問題開展研究。在工程節水方面，主要研究渠道防滲、低壓管道輸水技術和集雨技術，發展噴灌、微灌、滴灌等節水灌溉技術。在農藝節水方面，主要研究蓄水保墑、水肥耦合、秸稈和地膜覆蓋等技術。在生物節水方面，以培育和篩選抗旱節水型和水分高效型作物品種為主，研究作物需水規律和水分生長模型。另外，在化學保水劑和蒸騰抑制劑方面也開展了研究。

1.2養分資源高效利用

發達國家從20世紀80年代開始高度重視肥料高效利用技術的研究與應用。主要通過新型肥料研制、合理施肥和高產土壤培育相結合的措施來實現高產高效。日本和美國研制的控釋肥料主要用于草坪和經濟作物，肥料利用率高達80%，效果好，但成本高，不適合大田作物施用;在施肥技術方面主要是通過精準施肥和液體氮肥分次追施來實現肥料的高效利用;在土壤培育方面以美國為代表的發達國家主要通過秸稈還田、休閑輪作、少耕、免耕等技術來實現。

我國從20世紀80年代開始，以肥料效應函數、土壤肥力測試和植株營養診斷等為手段，開展以高產為目標的推薦施肥研究，在肥料研制上以復合肥和專用肥為主，土壤培肥以農肥為主。本世紀以來，以實現高產、優質、環保和高效為目標，在新型肥料研制上，大田作物緩（控）釋肥料研究開始起步，主要探討低成本膜材料和包膜工藝;在施肥技術上主要開展了以土壤測試方法、土壤養分推薦模型及區域配肥技術為主體的測土配方施肥技術研究;在土壤培肥方面，主要開展秸稈還田方法和方式研究，以及深松、免耕和少耕技術研究。

2東北地區進行水肥資源高效利用研究的必要性

東北地區包括黑龍江、吉林、遼寧三省和內蒙古東部，位于溫帶大陸性氣候區，土壤肥沃、雨熱同季，是我國重要的商品糧基地。近年來，東北地區水資源短缺、季節性干旱、耕地質量退化、水肥資源生產效率下降等問題日趨嚴重，已嚴重影響了糧食產量的穩定與進一步提高。國外的水資源利用技術，主要通過先進的設備來實現，成本較高，不適合在我國大田作物上應用。東北地區平均水資源總量1987億立方米，人均1672立方米，為全國平均水平的2/3，畝均515立方米，僅為全國平均水平的1/3左右;旱田灌溉面積僅為10%左右，因灌溉技術落后，導致灌溉水利用率只有30%左右。東北地區的降水量呈現逐年減少趨勢，據報道，100年來東北地區糧食主產區的年降水量平均降低了100毫米以上。近十幾年來，旱災發生頻率超過90%，嚴重年份受災面積高達50%以上，已成為導致糧食產量波動的首要因素。多年來，由于掠奪式開發和不合理生產經營活動，造成土壤蓄水、保水能力降低，土壤通透性變差，導致大量降水形成地表徑流，自然降水利用率不足30%。國內自然降水利用以集雨技術為主，受區域特征限制，不適合在東北平原地區應用，蓄水、保水、用水技術研究尚不系統;節水灌溉技術主要針對華北和西北地區開展研究，東北地區對節水灌溉技術研究較少。

東北地區肥料用量逐年增加，肥料效益卻不斷下降。多年來，農民為追求高產，大量施用化肥、養分投入比例失調、施肥技術運用不合理等因素導致肥料利用率低、肥料效益顯著下降。國外控釋肥由于成本較高，不適于大田作物施用;液態肥受運輸、儲存及施用機具限制，目前在中國還無法廣泛應用;在土壤培肥技術上，受氣候條件和耕地資源限制，在東北地區應用困難。國內專用肥料針對性不強，適合東北區域特點的控釋肥尚需進一步明確，作物高產條件下營養特性、氮素時空運籌、土壤磷素活化等研究還不夠深入。以氮肥為例，東北地區的利用率僅為30%左右，而美國黑土區的利用率高達50%～60%。目前，東北地區氮肥的農學效率僅為10～15 公斤/公斤左右，遠低于美國20～30 公斤/公斤的水平。

鑒于此，在東北開展水肥資源高效利用技術研究非常必要。

作者簡介：趙洪祥，博士，吉林省農業科學院，研究員，研究方向：玉米水肥高效利用。

通訊作者：邊少鋒，博士，吉林省農業科學院，研究員，研究方向：玉米高產及旱作節水。