巢湖流域肥料利用現狀分析與對策

彭浩

摘 要：為有效應對巢湖流域農業面源污染問題，以農業生產中肥料利用率為切入點，在充分調查的基礎上，通過研究廬江、無為、和縣、含山、巢湖、肥東、肥西等縣（市）近年的肥料試驗數據，分析該地區肥料利用現狀，找出肥料利用率偏低的原因，為該地區提高肥料利用率提出對策建議。

關鍵詞：巢湖流域；肥料利用率

中圖分類號 X524 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）17-0071-04

Analysis and Response measures of Fertilizer Utilization in Chaohu Basin

Peng Hao

（Hefei Agricultural Economic and Technical Supervision and Administration Station，Hefei City230091，China）

Abstract：In order to effectively deal with the problem of surface source pollution in the Chaohu basin，from the perspective of fertilizer utilization in agricultural production based on full investigation. By studying the fertilizer test data of the counties（cities） such as Lujiang，Wuwei，Hexian，Hanshan，Chaohu，Feidong and Feixi in recent years，we analyzed the current situation of fertilizer utilization in the area and found out the reasons for the low utilization of fertilizers. The Response measures and prospects for improving fertilizer utilization in this area are put forward.

Key words：Chaohu basin；Fertilizer utilization

巢湖流域水體污染一度引起各方關注。據2014年環境監測數據顯示，巢湖西半湖水質為Ⅴ類，東半湖水質為Ⅳ類。各地紛紛采取措施，加強工業生產污染、城鎮生活污水、農村畜牧業污染等防治，并取得一定的成效，然而面對大范圍、大區域的的農業面源污染，尤其是農業生產的肥料利用率低而造成的水體污染，仍需進行大量的工作。氮、磷的過量排放依舊是引起巢湖水體富營養化的關鍵因素。有資料顯示，巢湖流域農田徑流是主要農業面源污染，占總污染量的33.7%。近年來，隨著測土配方施肥等施肥技術的應用，肥料利用率有所提高，但與發達國家肥料利用率水平以及當前污染防治的要求還存在一定差距。為此，研究和提高肥料利用率，在保證作物應有產量基礎上，減少化肥用量尤為迫切。

1 提高肥料利用率的意義

過量施用化肥會導致一系列生態環境問題。部分氮肥進入水體和大氣，最終流入水體。磷肥易被土壤固定，但長期施用磷肥會造成耕層土壤處于富磷狀態，磷素隨表層土壤徑流，最終也流入水體[1]。氮、磷肥的土壤表面流失不僅會造成江河湖泊水體富營養化，養分滲漏還會導致地下水污染。有調查顯示我國一些稻作區地下水中能檢測出銨和硝酸鹽，而飲用水中硝酸鹽濃度高于10mg/L，可能導致嬰兒高鐵血紅蛋白血癥和成人胃癌[2]。研究發現，2013年巢湖流域（含舒城縣）農田中TN流失量達到3.28萬t/a，TP流失量達到0.62萬t/a。氮、磷肥流失是造成巢湖水體富營養化和藍藻爆發的重要原因之一。

肥料的生產和使用也會對大氣產生污染。肥料生產和運輸過程中以碳為直接或間接原料或燃料，排放溫室氣體。以氮肥為例，2013年巢湖流域（包含舒城縣）氮肥年用量約（折純）20.51萬t，相當于尿素44.59萬t，按每噸尿素原料和燃料用標準煤約1.5～1.8t計算，需要消耗標準煤66.89～80.27萬t。此外，由于反硝化作用釋放出溫室氣體氧化亞氮（N2O），可能導致全球氣候變暖。1分子的N2O導致氣候變暖的效應與310分子的CO2相當，大氣中氧化亞氮（N2O）的濃度正以每年0.25%的速率遞增[2]。

肥料在農業生產中舉足輕重，對農作物增產作用達30%～50%，同時化肥投入比重也很大，約占整個農業生產總投入（種子、肥料、農藥、機械、排灌等）的50%以上，由此可見，在提高肥料利用率，保證作物應有產量的基礎上，減少化肥施用量，科學施用化肥，對農業生產和環境保護都具有重要的意義。

2 巢湖流域歷年肥料施用總體情況

2.1 年耕地平均化肥用量（折純） 巢湖流域于上世紀50年代后期開始應用化學氮肥，60年代到70年代中期開始應用化學磷肥，70年代中后期化學氮、磷肥逐漸占肥料投入主導地位，80年代初開始推廣鉀肥。自上世紀80年代化肥施用量開始大幅增加，1980年年耕地平均化肥用量約為225kg/hm2，1987年約300kg/hm2，1995年達到約535kg/hm2，2003—2010年逐漸達到頂峰930～950kg/hm2。隨后總體開始呈現下降趨勢。2013年該區域年化肥使用總量37.32萬t，涉及耕地面積約43.73萬hm2，年耕地平均化肥用量854kg/hm2，高于全省平均水平809kg/hm2[3]；2015年約890kg/hm2，2016年約839kg/hm2，到2017年約782kg/hm2（2014年安徽省公布第2次土地調查數據，由于糾正了過去錯誤的統計方法，各地耕地面積數字變化較大。為使得數據具有可比性，此處以2013年耕地面積為基數，并根據耕地歷年變化趨勢，估算2014年以后耕地面積），但化肥投入量仍然很高。

2.2 農作物播種面積平均施用量（折純） 2013年該區域農作物播種面積平均用量約417kg/hm2，到2016年有所下降，約為396kg/hm2。其中2013年合肥市農作物播種面積平均用量424kg/hm2，高于同期378kg/hm2的全省農作物播種面積平均用量[3]，2014年約為421kg/hm2，到2016年下降為369kg/hm2，與全省平均水平367kg/hm2基本持平。巢湖流域農作物播種面積平均施用量總體呈逐年下降趨勢，但仍然遠高于國際公認化肥施用安全上限225kg/hm2[3]。

3 肥料利用水平

3.1 肥料當季利用率 肥料利用率（養分吸收率）（RE）是指施用的肥料養分被作物吸收的百分數，肥料利用率包括當季利用率和累計利用率，這里是指當季利用率。計算公式：RE（%）=（U1-U0）/F。（RE為肥料利用率；U1、U0分別為施肥區與缺素區作物吸收的養分量F為肥料養分（N、P2O5、K2O）投入量。）

對該地區近年來一季稻、早稻、晚稻、小麥、油菜、棉花等肥料試驗統計分析，得出相關作物當地習慣施肥處理氮、磷、鉀肥料利用率總體情況（見表1）。從表1可以看出，該地區氮肥平均利用率較低，遠低于國外發達國家氮肥50%～80%，鉀肥平均利用率也處于較低水平。一季稻氮肥平均利用率低于早稻、晚稻利用率，這可能是因為一季稻多為雜交水稻，前期為促進其分蘗，氮肥投入較雙季稻多。

一季稻地區氮肥施用量大，土壤氮素積累，氮素當季利用率偏低。棉花肥料利用率偏低，可能是農民習慣施肥量較大造成。但同時合理施肥使用，肥料利用率可以達到較高水平。

3.2 肥料農學效率和肥料偏生產力 作物氮肥農學效率在3.14～15.93kg/kg，處于較低水平，遠遠低于發達國家20～25kg/kg水平，說明單位肥料投入對作物增產貢獻率不大，尤其在棉花氮、磷、鉀農學效率上表現得較為明顯。可能與長期肥料過量投入，土壤中養分積累，養分供給率較大，肥料增產效益降低有關。同時氮肥偏生產力都低于40～70kg/kg適宜范圍值，表明單位氮肥投入對作物產量的貢獻率較單位磷、鉀肥投入對產量貢獻率低。縱向來看，本地區上世紀80年代氮肥農學效率約100kg/kg，目前已經下降至3.14～15.93kg/kg，下降了84.07%～96.86%。

肥料偏生產力（PFP）是指施用某一特定肥料下的作物產量與施肥量的比值。它是反映當地土壤基礎養分水平和化肥施用量綜合效應的重要指標。計算公式：PFP=Y/F（PFP是指肥料偏生產力，Y是指施用某一特定肥料作物的產量，F是指特定肥料純養分的投入量）。

從耕地地力貢獻率來看（見表3），本區域土壤速效養分對作物生長的貢獻率較高，平均達到55.82%。從側面說明，過量的化肥施入土壤中，肥料當季利用率不高，是農業面源污染的重要源頭。

4 肥料利用率偏低的原因分析

4.1 氮磷鉀肥料施用不平衡 從施肥水平調查來看，隨著測土配方施肥項目的實施，該區域N∶P2O5∶K2O養分投入比列從2005年的1∶0.31∶0.32，2009年的1∶0.35∶0.55，到2013年的1∶0.53∶0.48，氮磷鉀施投入有較大改善。但施肥不平衡的現象仍存在，尤其是施肥精細化程度還有待提高。部分地區仍然存在氮肥施用過量，磷肥施肥水平偏高，鉀肥施用水平下降的情況，今后仍應堅持減氮、控磷、穩鉀這一施肥原則。

4.2 施肥不夠精準 肥料利用率和作物品種、施肥時期都有很大關系。摸清不同作物和品種需肥規律，根據作物需肥的規律，選擇合適的時機，做到精準施肥尤為重要。農民雖然不再采取以往“一炮轟”的施肥方式，但仍然存在作物生長期各階段肥料運籌和分配不合理情況，尤其是沒有結合具體作物和苗情及時補充肥料，沒有做到精準施肥。階段性過量施肥，會造成肥料流失，肥料利用率降低，同時對作物生長也不利。

4.3 施肥位置不合理 追肥表施、撒施，易造成氮肥揮發、流失，肥料利用率不高，同時作物根系很難及時得到養分補充。尤其是近年來作物直播等粗放式耕種方式應用面積逐漸增加，肥料施用過于分散，養分移動速率慢，肥料利用率極低，養分流失嚴重。

4.4 肥料施用結構不合理 從肥料結構來看，農民以氮、磷、鉀大量元素肥料為主，很少有施用中微量元素習慣。根據“最小養分律學說”理論，作物缺少某種養分，會抑制其它養分吸收，使養分利用率偏低。此外農民長期偏施化肥，不施有機肥，土壤有機質減少，土壤保肥、固肥的能力降低，肥料流失迅速，不利于作物的持續增產，同時化肥肥效得不到充分發揮，肥料利用率降低。

4.5 施用肥料品種單一 傳統施肥觀念阻礙新型肥料推廣。農民受傳統施肥觀念影響，施用肥料品種局限于常規化學肥料，對葉面肥、商品有機肥、有機無機復混肥料、緩釋/控施肥料等新型肥料接受程度不高。新型肥料得不到有效推廣，肥料利用現狀難以得到大規模改善。

5 提高肥料利用率的對策

5.1 優化測土配方施肥技術，發展精準施肥 隨著土地集中、農田整治、農業機械化和地理信息系統（GIS）的發展，繼續深化測土配方施肥技術服務，豐富和完善測土配方施肥數據庫，不斷優化肥料配方，提升測土配方施肥信息化服務，向農民提供適時、準確的施肥信息服務，發展精準施肥是提高肥料利用率的重要手段。有研究表明水稻精確施肥比常規施肥肥料利用率提高7.8個百分點[4]。

5.2 加快科技應用，提高肥料適時供給能力 一是對不同作物開展肥料運籌試驗，了解作物需肥規律、土壤供肥能力，提升肥料適時供給技術水平。二是開發和運用先進營養元素診斷儀器，提高作物營養元素快速診斷水平，指導科學施肥。有試驗顯示運用葉綠素儀等實施的實時氮肥管理和實地氮肥管理模式，較農民習慣施肥降低肥料投入38.7%～41.3%，提高產量2.5%～3.5%，提高氮肥利用率34.0%～39.5%[5]。

5.3 大力推廣新型肥料，研究開發智能肥料 加大中微量元素肥料、葉面肥、有機無機復混肥料、緩控施肥料等新型肥料推廣力度，研究開發新型智能肥料。中微量元素肥料，補足土壤養分短板，促進作物對大量元素肥料吸收利用，有效提高肥料利用率，根外噴施葉面，肥料利用率為施入土壤肥料利用率6～20倍。有機無機復混肥料含有有益菌、有機質和草炭，能夠起到固氮、解磷、解鉀的作用，促進作物對氮、磷、鉀的吸收，有利于提高氮磷鉀利用率。

緩控釋肥是近年來研究推廣的1種新型肥料，通過給肥料包膜、添加穩定劑等先進技術，使其根據作物不同生長階段對營養的需求而緩慢釋放，提高肥料利用率。有資料顯示控釋肥可提高肥料利用率10～30個百分點。隨著包膜的污染問題、養分釋放速率控制問題得解決，未來緩/控釋肥能夠根據作物需肥規律調整養分釋放速率，真正實現智能肥料。

5.4 推廣科學的水肥管理模式

5.4.1 推廣水肥一體化技術 水肥一體化技術是1種通過可控管道系統供水、供肥的精確水肥管理技術。該技術根據作物需肥規律、土壤環境和養分含量狀況，選擇合適水肥配方比例，通過管道和滴頭滴灌，定時、定量地將水分和養分均勻浸潤在作物根系發育生長區域，滿足作物水肥需求。有資料顯示，以色列水肥一體化管理模式相比傳統施肥模式，肥料利用率可達75%以上，甚至可以達到90%。

5.4.2 推廣化肥深施技術 水田全層施肥，旱地深施覆土，都是提高肥料利用率有效施肥模式。有研究發現，碳銨深施覆土時利用率可提高到40%左右，而表施僅為25%左右，尿素深施利用率可達到40%～60%，表施則只有30%左右。

5.4.3 發展無土立體栽培 無土栽培技術可以根據不同作物的生長發育需要進行溫、水、光、肥、氣等的精確調節與控制，實行立體栽培，工廠化生產。無土栽培依靠提供營養液代替傳統的農業施肥技術，可以實現養分回收再利用，肥料利用率較高，肥料利用率可達90%～95%以上。從環保角度來看，加大投入，鼓勵引導農民在主要河流兩岸，尤其巢湖周邊規模化發展園藝或經濟作物無土栽培種植，是一種好的選擇。

5.5 加強平衡施肥技術的應用推廣 （1）無機有機肥配合施用，減少化肥投入，減少氮素揮發損失，提高氮肥利用率[6]。試驗表明：有機無機肥配合施用氮肥利用率為34.9%，高于單施化肥的33.2%。（2）推廣秸稈還田技術，秸稈還田使秸稈養分有效歸還，減少化肥投入，提高化學肥料利用率。（3）大量元素肥料與中微量原素肥料配合施用，合理配合使用中微量元素，可以有效提高氮磷鉀肥料利用率。據試驗，大量元素肥料配施微量元素肥料，肥料利用率提高20～35個百分點，有研究表明，施硫肥可促進氮、磷養分吸收，氮肥利用率提高4～40百分點，磷肥利用率提高5～11百分點。

參考文獻

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[2]彭少兵.提高中國稻田氮肥利用率的研究策略.中國農業科學，2002，35（9）：1095-1103.

[3]徐國建.推進科學施用化肥實現施用量零增長[A]，安徽農學通報，2016，22（01）：1-3

[4]陸興倫，伍勤忠.廣西推廣智能化精準施肥技術[M].北京：中國農技推廣，2004，（1）：6-7.

[5]劉立軍.實地氮肥管理提高水稻氮肥利用效率.作物學報，2006，32（7）：987-994.

[6]李菊梅.有機肥無機肥配施對稻田氨揮發和水稻產量的影響[A].植物營養與肥料學報，2005，11（1）：51-56。

（責編：王慧晴）