我國主要作物區域配方肥配方及應用中存在的問題

任慶亞，禇彥朝，褚清河，呂凱

（1.山西省農業科學院農業資源與經濟研究所，山西太原030006；2.山西農業大學運城農學院，山西運城044000）

我國主要作物區域配方肥配方及應用中存在的問題

任慶亞1，禇彥朝2，褚清河1，呂凱1

（1.山西省農業科學院農業資源與經濟研究所，山西太原030006；2.山西農業大學運城農學院，山西運城044000）

我國于2005年重新啟動實施了測土配方施肥補貼項目，項目覆蓋縣（場、單位）達到2 498個，項目累計投資71億元。通過開展取土化驗和布置田間肥效試驗，2012年農業部提出區域大配方在全國推廣實施，標志著我國作物施肥已由測土確定配方走向以區域確定作物施肥配方。為了探索區域配方肥配方的實質及在應用中存在的問題，應用我國現有研究資料，對我國的區域養分狀況和大配方的關系及以基礎產量確定施肥量的問題進行了分析。結果表明，我國區域土壤養分存在多種豐缺組合類型，以區域確定配方缺乏針對性，而以基礎產量確定配方肥施用量也與現有的研究結果不相符，區域配方肥并未脫離施肥的盲目性。

配方施肥；區域大配方；土壤養分類型；以產定肥

復混肥因化學加工和物理加工的方法不同而分為復合肥和混合肥。從施肥學原理來分析，相同養分含量和配比的復合肥或混合肥并無本質區別。

單質化肥與復混肥生產施用的理論基礎是礦質營養學說和最小因子理論，即礦質元素是作物產量形成的物質基礎，但要恢復或者提高作物的產量水平，并非需補充作物所需的全部營養元素，必要的是通過施肥方式補充土壤中含量最小的一個或幾個營養元素的含量。但是由于一個多世紀以來，作物施肥理論并未得到完善和提高，氮磷或氮磷鉀肥是否在任何土壤養分情況下都需配合施用的理論問題并未得到真正解決，因此，化學肥料也經歷了由氮磷單施到氮磷鉀配合施用逐步探索的經驗生產、經驗施用過程[1]。

經驗施肥并非一定就是農民把自己在生產實踐中摸索出來的經驗應用于施肥實踐，實際上，把應用不具科學性試驗方法得出的定性施肥技術用于指導生產，也屬經驗施肥的范疇。我國在20世紀50年代的施肥研究認為，氮為最小因子；而到60年代，則認為磷已成為限制產量提高的最小因子，據此得出了在施用氮肥的基礎上增施磷肥，可以協調氮磷養分比例的結論；到80年代，我國則進行了全國性氮磷配合施用配比和用量的試驗研究，從而開啟了作物專用肥等復混肥生產應用的新時期[2]。但不管是作物專用肥還是普通復混肥，其中的養分比例是作物某個生育時期的土壤施肥比例，還是整個生育期的施肥比例，全國范圍土壤種植同一作物是否只有一個施肥比例，至今還未有研究報道。此外，作物專用肥或復混肥中的氮磷或氮磷鉀元素又是否一定是全國范圍種植同一作物時的土壤養分最小因子，由于其理論和施用技術問題至今并未得到有效解決，因此，無論是單質化肥還是復混肥的施用，仍然處于經驗施肥或盲目施肥階段。

然而，經驗施肥與科學施肥相比，施肥的經濟效果雖然不及科學施肥，但經驗施肥與不施肥相比無疑有增產效果，這是由土壤施肥規律所決定的，并非經驗施肥具有較高的科學性。現代施肥理論研究證明，土壤氮磷養分無論處于最小因子，還是為最大量營養物質，多數情況下，單施任一因子的肥料都具有較好的增產效果（除達到毒害施肥量），但任何時候都是以氮磷合理的用量配合施用作物產量最高。如果氮磷配比和施用量不合理，氮磷配合施用與氮磷單施相比，將不具有顯著增產作用。鉀只有在土壤有效鉀含量較低時才需與氮磷配合施用，否則施鉀會降低氮磷肥的施用效果[3-4]。由此可見，復混肥的生產應用只有在其理論和技術問題得到解決后，才能在生產中取得增產增收的效果。那么，我國目前公布推廣的區域大配方是否解決了上述理論問題，以區域確定作物肥料配方和以產量確定施肥量是否更具有科學性和實用性，對此有必要討論區域配方肥配方的特點和應用中可能存在的問題，將有利于其在生產實踐中進一步得到完善。

1 作物區域配方肥配方及其應用方法

1.1 區域配方肥配方推出的背景

作物施肥是農業增產的主要技術手段之一，我國歷來十分重視施肥技術的研究與應用。早在20世紀80年代，我國就進行了大規模的田間肥料試驗，并把形成的測土配方施肥成果作為十大農業技術在全國范圍推廣應用。2005年國家又重新啟動實施了測土配方施肥補貼項目，項目實施縣達到2498個，到2013年，國家累計投入資金71億元。

根據農業部區域大配方說明，2005—2013年9 a來測土配方施肥主要開展了3個方面的工作。一是全面開展取土化驗，各地累計采集土壤樣品1 798萬個，取得各類化驗分析數據12 441萬個，建立了縣域耕地資源管理信息系統，初步摸清了2 498個項目縣（場）耕地土壤養分狀況。二是廣泛布置肥效試驗，初步構建了科學施肥技術體系。主要是組織制定并完善了《測土配方施肥技術規范》，明確了土壤樣品采集、分析化驗、田間試驗、配方設計等環節的技術要求，各項目縣每年在1～2種主要作物上安排了“3414”田間肥效、肥效校正等試驗，累計完成“3414”田間肥效試驗13萬多個，肥效校正試驗19.9萬個。三是精心組織技術指導，科學設計作物“營養套餐”，及時發布區域性肥料配方和科學施肥指導意見。

區域作物大配方就是測土配方施肥專家組和有關專家，依據9 a來土壤測試和田間試驗數據反復分析研究制定出來的配方施肥新成果[5]。

1.2 區域配方肥配方的區域特點與應用方法

我國區域大配方是依據區域內土壤養分供應特征、作物需求規律和肥效反應設計的不同區域專用肥配方，它是測土配方施肥技術的物化載體，推廣配方肥是落實測土配方施肥技術的有效方式[5-6]。其特點是每種作物每個區域一個配方，生產應用中則以產量分級確定單位面積施肥量，如東北冷涼區玉米，產量7.5～9.0 t/hm2，配方肥推薦用量345～420 kg/hm2，七葉期再追施尿素165～195 kg/hm2；產量9.0～10.5t/hm2，配方肥推薦用量420～480kg/hm2，七葉期追施尿素195～240 kg/hm2；產量10.5 t/hm2以上，配方肥推薦用量480～555 kg/hm2，七葉期追施尿素240～270 kg/hm2；產量7.5 t/hm2以下，配方肥推薦用量270～345 kg/hm2，七葉期追施尿素35～165 kg/hm2。在此選擇我國6個生態區域玉米、小麥、水稻的區域配方肥配方進行分析（表1）。從表1可以看出，玉米在東北冷涼、東北半濕潤和東北半干旱區配方中氮磷鉀比例基本在1∶1.5∶0.8左右；小麥除華北灌區磷的比例較高、西北雨養區磷鉀比例較低外，其他區域氮磷鉀比例基本在1∶0.83∶0.67左右；而水稻配方中的氮磷鉀比例，在長江中游、長江下游、華南平原和西南平原也基本相同。分別以不同作物的磷氮、鉀氮比值為處理，不同區域作為重復進行方差分析，不同區域磷氮比值處理間方差F＝1.167（F0.05＝4.10），重復間的方差F＝0.833（F0.05＝3.33）；不同區域鉀氮比值處理間F＝1.30（F0.05＝4.1），重復間方差F＝1.82（F0.05＝3.33）。結果表明，無論是磷氮比值還是鉀氮比值的方差分析，處理間和重復間均不具有顯著差異，即同一作物不同區域配方的氮磷鉀養分比例基本上是一樣的，而同一區域不同作物間也無顯著差異[7]。說明我國提出的作物區域大配方，既不能適應區域養分不同的施肥差異性，也不能表現同一區域不同作物施肥比例不同的要求。

2 區域作物配方肥配方及應用中存在的幾個問題

2.1 區域配方的單一性與區域土壤養分類型的多樣性

施肥是作物增產的重要手段，這是因為施肥能夠有效調節作物苗期的土壤養分供應強度和供應比例從而符合作物生長的需求。由此可見，作物施肥針對的是種植作物地塊的土壤養分狀況，而非針對區域生態條件。同一生態區或不同生態區，由于地塊土壤養分受農業耕作的影響，早已改變了成土母質的原始狀態，而且不同地塊的養分含量也由于施肥量的不同而形成較大差異。因此，即使是同一生態區的氮磷鉀養分含量的極差也將變得更大，養分組合類型也將更多，我國不同生態區土壤養分含量狀況[8-9]如表2所示。

表2 我國不同區域土壤養分含量狀況

從表2可以看出，我國不同生態區域不僅有機質、速效氮、速效磷和速效鉀的分布范圍有所不同，而且各養分的豐缺狀況也存在很大差異。如東北區土壤有機質含量多數在1%～4%，速效氮為100～200mg/kg，速效磷為3～20 mg/kg，速效鉀為50～200 mg/kg，區域速效氮對大多數作物應屬高養分含量，速效磷的分布范圍也較其他區域大[10]。而黃淮海區的有機質含量分布范圍則為0.5%～1.5%，速效氮為40～120 mg/kg，速效磷為3～10 mg/kg，速效鉀為50～200 mg/kg，區域速效氮的含量較東北區和長江中下游低，分布范圍也較小。長江中下游有機質為2%～4%，速效氮為80～200 mg/kg，速效磷為0～15 mg/kg，速效鉀為70～150 mg/kg，速效磷含量較其他區域低。生態區內的不同區域養分分布范圍較大區域小，但分布范圍也各不相同，養分的豐缺狀況差異更大。如東北區的大興安嶺，速效磷含量為3～7 mg/kg，速效鉀含量在150～200 mg/kg；松嫩三江的速效磷含量范圍則高于大興安嶺，為7～20 mg/kg；而遼寧平原的速效鉀含量范圍大于大興安嶺，但下限含量僅為50 mg/kg，對大多數作物則表現為缺鉀狀態，其他區域內也具有相同的情況。區域間與區域內土壤各養分分布范圍與豐缺狀況不同的情況說明，無論區域間或是區域內，土壤養分具有多種養分豐缺組合類型，顯然一種區域大配方不能滿足區域內或區域間養分類型不同的作物施肥要求。區域大配方實際是一方治百病，缺乏針對性。

2.2 土壤地力產量水平與配方肥施肥量

土壤肥力在生產實踐中一般就是指土地生產水平，即土壤不施肥時的生產能力。因此，一些研究中常用作物無肥區的作物產量代表土壤肥力水平。然而，雖然說土壤施肥后的最高產量潛力水平與土壤肥力有密切的關系，一般來說，土壤肥力水平高者，作物施肥后的潛在最高產量必然也高，但由于不施肥的地力產量水平不僅與土壤肥力水平有關，而且很大程度上受土壤養分最小因子的制約，因此，同一地力或不同地力水平的土壤氮磷肥施用量可能完全相同，對此引用我國黃淮海平原主要農作物優化施肥和土壤培肥技術研究中小麥、玉米不同地力下的最高產量施肥量的結果進行說明[11]（表3）。

從表3可以看出，小麥不同肥力土壤平均施氮量為239.7 kg/hm2，變異系數為7.8%，最高產量施磷量平均為206.7 kg/hm2，變異系數為8.4%，不同肥力水平的小麥最高產量施氮量或施磷量的差異均比較小，而且也并非土壤肥力水平越高施肥量越大，相反具有減少趨勢。夏玉米最高產量施氮量為245.7 kg/hm2，變異系數為7.9%，最高產量施氮量以中下產田最高，為264 kg/hm2，以高產田最低，為216 kg/hm2；最高產量施磷量為252.6 kg/hm2，變異系數為20%，不僅變異系數較大，而且最高產量施磷量低肥力土壤施磷量較高，高肥力土壤則較小，表明不同肥力夏玉米的氮磷施用比例具有較大差異。我國區域作物配方肥在應用中，不同產量水平的土壤配方相同，即氮磷鉀比例相同，而施肥量則是基礎產量高的多施，基礎產量低的少施，顯然不符合土壤施肥規律。此外，我國多數地區土壤速效鉀含量高達200 mg/kg，多數糧食作物施鉀肥并不具有增產效果，而在這些區域應用三元素肥料，必然會形成肥料浪費和減產。

表3 不同肥力下的土壤小麥、玉米最高產量施肥量kg/hm2

2.3 配方肥養分比例與追肥

所謂配方肥配方，指的是一定養分含量下的氮磷鉀配合比例，而配方肥中養分比例的作用是調整作物苗期土壤養分供應符合作物的吸肥比例要求[12-13]。由于作物施肥的基本目的就是要消除土壤中的一些養分最小因子，以達高產的目的，因此，作物施肥針對的是土壤，調整土壤養分供應的施肥期應該是苗期，而非不同生育時期。事實上土壤供肥和作物吸肥是一個連續過程，通過施肥手段使作物苗期土壤養分最小因子得到調整后，作物就可發揮其主動吸收功能而保持對土壤養分的均衡吸收，作物施肥不可能、也沒有必要對作物各個生育時期的土壤養分供應比例進行調整。我國作物區域大配方則以生態區確定配方，其實就是把生態區看成施肥調整的對象或依據，至少是把同一生態區的土壤養分最小因子看成是完全單一的一種情況。而配方肥作基肥施用，小麥、玉米分別在起身至拔節、大喇叭口依基礎地力產量水平進行追施尿素，其目的就是要達到調整作物不同生育時期土壤氮磷鉀養分供應比例。顯然，如果作物施肥是調整作物不同生育時期的土壤養分供應狀況，僅僅調整苗期和一個追肥期是遠遠不夠的，而且也缺乏確定追肥量和土壤目標養分供應比例的依據。事實上追施尿素不僅破壞了作物苗期的土壤養分供應比例，同時追施尿素也不可能使所有土壤供肥完全符合作物該時期的吸肥比例要求。區域大配方實施方案中，東北半濕潤春玉米區基追結合施肥方案推薦配方為15-18-12（N-P2O5-K2O，%），而一次性施肥方案推薦配方為29-13-10（N-P2O5-K2O，%），可以看出，一次性施肥與基追結合推薦配方的主要不同就是加大了配方的氮含量，顯然施肥比例在2種配方中不具相同的施肥學意義，前者是要滿足不同生育時期作物對養分量的需求，加大氮含量和追施氮肥具有相同的作用，即施肥的作用與配方的比例無關，后者則是想調整不同生育時期土壤養分的供應比例符合作物的吸肥比例要求。

3 結論與討論

在土壤種植作物存在氮高磷低、磷低氮高等土壤養分類型和最佳施肥比例以前，施肥的目的就是消除土壤養分限制因子而恢復耗損了的大田作物產量。土壤養分類型和最佳施肥比例規律的發現，表明施肥比例是和施肥量同等重要的施肥因素，施肥的目的也不再僅僅是單純地提高土壤養分最小因子的供應水平，而是要同時調整作物苗期土壤養分供應由不平衡供應轉化為均衡供應或保持土壤原有供肥的均衡性[14-15]。土壤養分類型與施肥比例規律的發現，也使得復混肥的生產應用成為可能和現實。但我國推廣應用的區域作物大配方，在生產應用中以區域確定配方，在加大配方中氮含量后就可在播種前一次性施用，配方肥在配方氮含量小的情況下，小麥、玉米必須配合起身到拔節、大喇叭口期追施尿素應用，可見，配方肥配方并非針對土壤養分類型確定，區域大配方也無施肥比例和比例作用期的概念。此外，我國多數區域土壤速效鉀含量高達200 mg/kg，對于多數作物施鉀并不具有增產效果，而區域大配方普遍應用氮磷鉀三元素肥料，無疑會形成肥料浪費和減產。雖說區域大配方是13萬多個田間肥料試驗與分析的結果，但由于現行田間函數效應法是在未發現施肥比例是施肥因素情況下制定的試驗田間方法，試驗并不遵從單一差異原則，因此，以田間函數效應法確定的作物最高產量氮磷鉀施肥量的比例并非試驗土壤種植作物的最佳施肥比例[1]。事實上，即使以此確定的比例是最佳施肥比例，但用區域土壤試驗平均值來指導區域施肥，無疑也難以脫離施肥的盲目性。

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Problems about the Formulation of Fertilizer and Its Application in the Main Crop Regions of China

REN Qing-ya1，CHU Yan-chao2，CHU Qing-he1，LYU Kai1
（1.Institute of Agricultural Resources and Economy，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030006，China；2.Yuncheng Agricultural College，Shanxi Agricultural University，Yuncheng044000，China）

China restarted the implementation of the soil testing formulation of fertilizer subsidies in 2005,which covered2498 counties（fields,units）with 7.1 billion yuan investment.The Ministry of Agriculture proposed the promotion of the regional big formulation in the whole country in 2012 through the soil testing and the arrangement of the field fertilizer efficiency test,which symbolized China's crop fertilization had been changed from soil testing into regional determination.To explore problems about the reality of fertilizer and its application,this article analysed the relationship between regional nutrient status and the big formulation and problems about the basic production determine the amount of fertilizer according to existing research data in China.The result showed that the regional soil nutrient in China existed multiple combination types,therefore,regional formulation was lack for pertinence.Moreover,the formulation fertilizer application amount which determined by basic yield was also not consistent with the existing research results,and regional formula fertilizer was not out of the category of blind fertilization.

formulation fertilization;regional big formulation;soil nutrient type;fertilizer yield

S147.2

A

1002-2481（2016）02-0199-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.02.19

2015-10-13

山西省財政支農項目（2014NYST-02）

任慶亞（1982-），男，山西太原人，助理研究員，主要從事農學、土壤及農業信息化研究工作。