浙江省高產(chǎn)創(chuàng)建水稻的化肥偏生產(chǎn)力分析

朱偉鋒，陸若輝，黃利東，孔海民，劉曉霞，陳一定

(1.浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 杭州 310020； 2.南京信息工程大學(xué) 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系，江蘇 南京 210034)

水稻是浙江省最主要的糧食作物，稻米是居民的主要口糧。浙江省水稻常年播種面積83.3萬hm2，占全省糧食作物播種面積的66%，產(chǎn)量在600萬t左右，占全省糧食總產(chǎn)量的79%。2008年以來，浙江省開始廣泛實施高產(chǎn)創(chuàng)建項目[1-2]，水稻生產(chǎn)水平得到了顯著提高，高產(chǎn)攻關(guān)取得了重大突破。

化肥投入是影響糧食產(chǎn)量的重要因素，據(jù)估計化肥對農(nóng)作物增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率為40%～60%[3]。浙江把肥料投入作為水稻高產(chǎn)創(chuàng)建重要內(nèi)容，但化肥的投入會造成土壤、大氣、湖泊富營養(yǎng)化以及地下水污染等環(huán)境污染問題[4-6]。近年來，隨著人們對糧食安全和環(huán)境保護(hù)重要性的認(rèn)識的進(jìn)一步提高，對化學(xué)肥料的施用效率也日益關(guān)注。作者通過調(diào)查，了解浙江省水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊產(chǎn)量水平，施肥情況，對化肥偏生產(chǎn)力(partial factor productivity，PFP)和水稻施肥中存在的問題進(jìn)行分析和探討，以期為建立浙江水稻高產(chǎn)、養(yǎng)分資源高效和環(huán)境友好的最佳養(yǎng)分管理技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查地點及樣本分布

調(diào)查地點為杭州、湖州、嘉興、金華、麗水、寧波、衢州、臺州等8個地市，23個縣(市、區(qū))，147個水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊，其中2014年50個，2015年64個，2016年33個。

1.2 調(diào)查方法及內(nèi)容

通過給各縣(市、區(qū))土肥站、農(nóng)技中心發(fā)放調(diào)查表格的方法，采集水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊地點，水稻品種、產(chǎn)量，水稻施肥量等數(shù)據(jù)，計算化肥偏生產(chǎn)力(FPF)。FPF=施肥后所獲得的作物產(chǎn)量/化肥純養(yǎng)分投入量。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊產(chǎn)量

表1表明，浙江省147個水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊平均產(chǎn)量為10 655 kg·hm-2，范圍為5 749～14 660 kg·hm-2。產(chǎn)量最集中的12 000～<13 000 kg·hm-2占比為22.4%。其次9 000～<10 000、10 000～<11 000、11 000～<12 000 kg·hm-2占比分別為18.4%、15.0%和17.0%，≥13 000 kg·hm-2的田塊占7.5%。

2.2 養(yǎng)分投入

從圖1可知，浙江147個水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊平均總養(yǎng)分投入量為713.8 kg·hm-2，變異系數(shù)為52.3%，其中N、P2O5、K2O平均投入量為337.0、142.5和234.2 kg·hm-2，變異系數(shù)分別為43.8%、66.7%和67.7%。總養(yǎng)分投入的N∶P2O5∶K2O為1∶0.42∶0.69。分別計算單個田塊帶走與無機養(yǎng)分投入情況(表2)，如水稻每100 kg經(jīng)濟產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量參考《耕地土壤綜合培肥技術(shù)規(guī)范》[7]所提供的N 2.0～2.3 kg，P2O50.9～1.2 kg，K2O 2.1～2.7 kg，則有23.1%田塊氮養(yǎng)分投入比較合理，70.7%田塊氮養(yǎng)分投入過量；39.5%田塊磷養(yǎng)分投入比較合理，投入不足的田塊占22.5%，投入過量的占34.7%；23.8%田塊鉀養(yǎng)分投入比較合理，投入不足的田塊占25.8%，投入過量的占50.3%。

表1 浙江省147個水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊水稻產(chǎn)量分布情況

圖1 浙江省147個水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊養(yǎng)分投入情況

表2 浙江省147個水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊養(yǎng)分平衡情況

2.3 不同施肥模式下的養(yǎng)分投入情況

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在147個高產(chǎn)創(chuàng)建田塊中，71個田塊只有無機肥料投入，平均總養(yǎng)分投入量為476.1 kg·hm-2，變異系數(shù)為30.7%。其中N、P2O5、K2O平均投入量為242.3、93.9和139.9 kg·hm-2(圖2)，變異系數(shù)分別為66.4%、49.2%和36.3%。總養(yǎng)分投入N∶P2O5∶K2O為1∶0.39∶0.58。

圖2 浙江省147個水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊單施化肥模式下肥料投入情況

76個田塊有機無機肥料配施，有機養(yǎng)分折算參考《中國有機肥料養(yǎng)分志》[8]及李書田等[9]的研究成果，平均總養(yǎng)分投入量為935.8 kg·hm-2，變異系數(shù)為40.0%。無機總養(yǎng)分投入量為574.6 kg·hm-2，其中N、P2O5、K2O平均投入量為275.2、104.6和194.8 kg·hm-2，變異系數(shù)分別為27.3%、45.5%和45.7%；有機養(yǎng)分投入量為361.2 kg·hm-2，其中N、P2O5、K2O平均投入量為150.4、83.3和127.6 kg·hm-2(圖3)。

2.4 水稻的肥料偏生產(chǎn)力

從表3可以發(fā)現(xiàn)，水稻氮肥偏生產(chǎn)力平均值為35.6 kg·kg-1，分布最集中的是30～40 kg·kg-1，占35.4%；其次為20～30 kg·kg-1，占27.2%。水稻磷肥偏生產(chǎn)力的分布比較均勻，平均值為108.6 kg·kg-1。水稻鉀肥偏生產(chǎn)力在30～40 kg·hm-2的田塊最多，占21.8%，平均值為62.1 kg·kg-1。把所有樣本分為單施化肥和有機無機肥料配施2類(表4)，氮肥偏生產(chǎn)力分別為43.4和42.5 kg·kg-1，磷肥偏生產(chǎn)力分別為144.5和129.0 kg·kg-1，鉀肥偏生產(chǎn)力分別為84.5和65.4 kg·kg-1。在2種不同的施肥模式下，氮肥和磷肥的肥料偏生產(chǎn)力無顯著性差異，單施化肥模式的鉀肥偏生產(chǎn)力顯著高于有機無機肥料并施模式。

表3 浙江省147個水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊的肥料PFP的分布情況

表4 浙江省147個水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊不同施肥模式水稻肥料PFP情況

注：同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母，表示其差異達(dá)5%顯著性水平。

3 小結(jié)與討論

通過分析浙江省2014—2016年147個水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊的水稻產(chǎn)量，肥料投入量，肥料偏生產(chǎn)力，發(fā)現(xiàn)浙江省的水稻高產(chǎn)創(chuàng)建田塊肥料投入合理的約占總數(shù)的一半。從單項養(yǎng)分來看，氮主要問題是過量，70.7%田塊氮養(yǎng)分投入過量；磷主要存在的是投入不足，約占22.5%，同時也有34.7%田塊磷元素投入過量；鉀元素過量與不足情況并存，投入不足的占25.8%，投入過量的占50.3%。

氮肥、鉀肥偏生產(chǎn)力偏低，磷肥偏生產(chǎn)力處于中等水平。Dobermann[10]認(rèn)為，氮肥偏生產(chǎn)的適宜范圍為40～70 kg·kg-1，張福鎖等[11]調(diào)查了2001—2005年全國1 333個水稻試驗，氮、磷、鉀的肥料生產(chǎn)力分別為54.2、98.9和98.5 kg·kg-1。我們調(diào)查的147個高產(chǎn)創(chuàng)建田塊化肥氮、磷、鉀的平均肥料偏生產(chǎn)力為35.6、108.6和62.1 kg·kg-1，氮肥、鉀肥的肥料低于全國平均水平，磷肥的肥料偏生產(chǎn)力高于全國平均水平。

有機肥料投入不盡合理。一般認(rèn)為有機肥投入比例應(yīng)占總肥料40%[12]，但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有機養(yǎng)分投入不足田塊與投入過量田塊并存，71個田塊只有無機肥料投入，接近總量的一半，30個田塊投入的有機養(yǎng)分過量，超過總養(yǎng)分的40%，合理施肥用有機肥田塊僅占總數(shù)的1/3左右。

針對上述問題，作者認(rèn)為應(yīng)大力推廣水稻測土配方施肥技術(shù)，測土配方施肥是目前中國乃至世界公認(rèn)的一種科學(xué)合理的施肥技術(shù)，也是農(nóng)業(yè)部大力推廣的施肥技術(shù)，具體做法主要有以下幾個方面：一是以土定產(chǎn)，根據(jù)土壤肥力水平，光、溫等自然條件，確定一個合理的目標(biāo)產(chǎn)量；二是以產(chǎn)定氮，根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量，結(jié)合水稻經(jīng)濟產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量，確定施肥總量；三是有機無機肥料配施，有機養(yǎng)分應(yīng)占總養(yǎng)分的40%左右；四是重視微量元素投入，采取因缺補缺的原則，施用中微量元素肥料；五是根據(jù)作物需肥規(guī)律，合理分次施肥。

[1] 農(nóng)業(yè)部. 關(guān)于印發(fā)《全國糧食高產(chǎn)創(chuàng)建活動年工作方案》的通知：農(nóng)農(nóng)發(fā)[2008]7號[Z]. 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公報, 2008(4): 4-12.

[2] 浙江省人民政府辦公廳. 關(guān)于開展糧食高產(chǎn)創(chuàng)建活動的通知：浙政辦發(fā)[2008]18號[Z]． 浙江省人民政府公報, 2008(15): 10-11.

[3] 王宏庭，金繼運. 農(nóng)業(yè)養(yǎng)分資源精準(zhǔn)管理研究進(jìn)展[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005, 33(1): 68-72.

[4] 尚杰，尹曉宇.中國化肥面源污染現(xiàn)狀及其減量化研究[J]. 生態(tài)經(jīng)濟, 2016, 32(5): 196-199.

[5] 王恒，劉洪，楊娟娟. 我國化肥施用量變化趨勢及對環(huán)境的影響分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)信息, 2016(1): 3-4.

[6] 吳振輝，黃顯達(dá)，王衛(wèi)平，等. 松陽縣主要農(nóng)作物施用化肥農(nóng)藥現(xiàn)狀及防治水體污染對策[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 56(1): 38-41.

[7] 耕地土壤綜合培肥技術(shù)規(guī)范：DB 33/T 942—2014[S].

[8] 全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心. 中國有機肥料養(yǎng)分志[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1999：53-145.

[9] 李書田，劉榮樂，陜紅. 我國主要畜禽糞便養(yǎng)分含量及變化分析[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2009, 28(1): 179-184.

[10] DOBERMANN A. Nitrogen use efficiency-state of the art[R]. IFA International Workshop on Enhanced Efficiency Fertilizers, Frankfurt Germany，2005.

[11] 張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等. 中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J]. 土壤學(xué)報, 2008, 45(5)：915-924.

[12] 馬國瑞. 高效施用化肥百問百答[M]．北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2005: 11.