我國小麥施肥問題與化肥減施

王朝輝

·導讀·

我國小麥施肥問題與化肥減施

王朝輝1,2

（1西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，陜西楊凌 712100；2西北農(nóng)林科技大學/旱區(qū)作物逆境生物學國家重點實驗室，陜西楊凌 712100）

小麥是我國主要糧食作物，保證小麥持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)對保障國家糧食安全具有重要意義。目前，我國小麥播種面積2 373萬hm2，占全國糧食作物播種總面積的20%[1]。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，我國小麥的單產(chǎn)5.2 t·hm-2，接近歐盟的平均（5.8 t·hm-2）產(chǎn)量水平，但我國氮肥用量比歐盟平均高12.0%，磷肥用量高2.7倍，鉀肥用量高1.0倍[2-3]?；瘜W肥料施用是保障作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要措施，但過量施用化肥并不能帶來持續(xù)增產(chǎn)，相反會造成資源浪費、降低養(yǎng)分利用效率、污染地表和地下水等問題[4-6]。因此，2015年我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，2019年發(fā)布的中央一號文件中更是強調(diào)“加大農(nóng)業(yè)面源污染治理力度，開展農(nóng)業(yè)節(jié)肥節(jié)藥行動，實現(xiàn)化肥農(nóng)藥使用量負增長”。國家也啟動了重點研發(fā)計劃項目“化學肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)研發(fā)”等重大行動。全國各地針對糧食、蔬菜和果樹等主要農(nóng)作物的養(yǎng)分需求特性和產(chǎn)量品質(zhì)形成機制，生產(chǎn)中的化學肥料施用情況，田間土壤肥力和養(yǎng)分供應(yīng)能力，化肥減量施用技術(shù)，以及有機肥料、秸稈還田和種植綠肥的化肥替代潛力與技術(shù)途徑等，進行了廣泛深入的研究和生產(chǎn)實踐。本專題展示了在小麥化學肥料減施和有機肥替代方面取得的一些重要進展，以期引起對化學肥料減施基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)研究的重視，在實現(xiàn)化學肥料施用量零增長的基礎(chǔ)上，進一步實現(xiàn)化學肥料施用量負增長。

施用化學肥料對作物產(chǎn)量的貢獻率在30%— 50%[7-8]，但自1970至2018年，我國化肥用量增長率是糧食產(chǎn)量增長率的8.7倍[9]，即作物產(chǎn)量與施肥量不能同步增長。要科學地減施化肥，有必要全面了解我國農(nóng)戶施肥狀況和存在的問題，明確其減肥潛力。以往的農(nóng)戶施肥研究多是針對某一省份或區(qū)域，缺乏對全國主要麥區(qū)的施肥評價與減肥潛力調(diào)研分析，且對農(nóng)戶施肥評價與減肥潛力估算，多以區(qū)域合理施肥量為標準，忽略了光溫水、土壤肥力、品種和栽培管理等差異造成的農(nóng)戶或田塊小麥產(chǎn)量與養(yǎng)分需求差異。本專題論文《我國主要麥區(qū)農(nóng)戶施肥評價及減肥潛力分析》[10]，在連續(xù)3年對我國主要麥區(qū)農(nóng)戶施肥情況進行調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了基于不同農(nóng)戶田塊小麥產(chǎn)量、養(yǎng)分需求量和土壤養(yǎng)分的施肥量推薦方法，并以此來推薦農(nóng)戶施肥量、評價農(nóng)戶施肥狀況及減肥潛力，為實現(xiàn)我國小麥生產(chǎn)科學合理減肥提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。

目前，全國農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量超過10億t[11]。秸稈還田后經(jīng)土壤中的微生物分解，其中的大量元素氮、磷、鉀及各種中微量營養(yǎng)元素釋放出來，供后季作物吸收利用，是可用以替代化學肥料養(yǎng)分的重要有機肥資源。在之前的研究中，多依據(jù)某一標準或單一文獻的草谷比和養(yǎng)分含量來估計秸稈產(chǎn)量及養(yǎng)分資源量，結(jié)果存在較大差異。對于還田秸稈養(yǎng)分資源供應(yīng)量的計算也僅通過全量養(yǎng)分估算，并用以推算秸稈還田替代化肥的潛力，沒有充分考慮秸稈的當季養(yǎng)分釋放率。本專題論文《我國主要糧食作物秸稈還田養(yǎng)分資源量及其對小麥化肥減施的啟示》[12]，根據(jù)大樣本統(tǒng)計的草谷比和養(yǎng)分含量估算我國主要糧食作物秸稈產(chǎn)量和養(yǎng)分資源量，并基于秸稈養(yǎng)分當季釋放率估算化肥實際可替代量，系統(tǒng)研究了我國糧食作物的秸稈產(chǎn)量和區(qū)域分布、秸稈養(yǎng)分含量和釋放特征，分析了秸稈還田養(yǎng)分釋放對我國小麥生產(chǎn)化肥減施的貢獻，可為我國小麥的化肥有機替代提供重要依據(jù)。

內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、青海、黑龍江、寧夏是我國的春小麥主產(chǎn)區(qū)，也是典型的牧區(qū)和農(nóng)牧交錯區(qū)，春小麥種植方式多種多樣，在小麥產(chǎn)量和品質(zhì)不斷提升的同時，部分地區(qū)化學肥料投入也在不斷增加?？茖W認識和掌握我國春麥區(qū)小麥施肥現(xiàn)狀，充分利用這一區(qū)域豐富的有機肥資源、作物輪作與間作及牧草生產(chǎn)優(yōu)勢，尋求科學合理的化肥有機替代模式，對區(qū)域農(nóng)業(yè)和農(nóng)牧業(yè)綜合綠色可持續(xù)發(fā)展有重要意義。本專題論文《我國春麥區(qū)小麥化肥有機替代潛力分析》[13]，基于近年來在我國春麥區(qū)開展的農(nóng)戶小麥施肥調(diào)研工作、有關(guān)文獻資料和國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全面分析評價了這一區(qū)域春小麥生產(chǎn)中化學肥料投入的現(xiàn)狀，并結(jié)合氣候、土壤和有機資源狀況，明確了不同地區(qū)春小麥的化肥有機替代技術(shù)途徑、模式和替代潛力，為穩(wěn)定提升春麥區(qū)小麥產(chǎn)量品質(zhì)，實現(xiàn)化肥施用量零增長，制定生態(tài)優(yōu)先綠色發(fā)展戰(zhàn)略提供了重要支撐。

采用有機肥替代部分化肥，是減施化學肥料的重要措施之一。有機糞肥與生物有機肥是目前研究和應(yīng)用較多的有機肥料。明確不同類型的有機肥料替代化學肥料養(yǎng)分的能力、作物產(chǎn)量和品質(zhì)效應(yīng)、對土壤養(yǎng)分和環(huán)境帶來的影響，對制定有機肥替代化肥的技術(shù)措施有重要作用。本專題論文《有機肥替代化肥對旱地小麥產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率的影響及其經(jīng)濟環(huán)境效應(yīng)》[14]，通過5年的定位試驗，研究了有機肥和生物有機肥替代部分化肥引起的小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成、籽粒氮磷鉀養(yǎng)分含量、養(yǎng)分轉(zhuǎn)移吸收、肥料利用效率及土壤硝態(tài)氮殘留的變化。另一篇論文《我國麥田有機肥替代化學氮肥的產(chǎn)量及經(jīng)濟環(huán)境效應(yīng)》[15]，基于國內(nèi)相關(guān)文獻數(shù)據(jù)綜合分析了有機肥類型、替代化肥的比例和持續(xù)年限、化肥施用水平、土壤性質(zhì)和氣候條件對有機肥替代的產(chǎn)量效應(yīng)，明確了有機肥替代的環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟效益。研究結(jié)果對麥田土壤合理施用有機肥，有效替代和減少化學肥料用量，實現(xiàn)小麥豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綠色環(huán)保生產(chǎn)有重要參考價值。

分布在華北地區(qū)黃淮流域的灌溉麥區(qū)是我國小麥的主產(chǎn)區(qū)。關(guān)于這一地區(qū)的小麥施肥和養(yǎng)分需求利用規(guī)律有較多研究，而對西北地區(qū)，如寧夏引黃灌區(qū)小麥施肥和養(yǎng)分吸收利用則關(guān)注較少。由于地處西北內(nèi)陸，氣候干燥，寧夏引黃灌區(qū)小麥的生育時期分布和耗水情況不同于華北地區(qū)，農(nóng)戶施肥習慣和小麥養(yǎng)分吸收利用規(guī)律也有明顯差別。研究寧夏引黃灌區(qū)的農(nóng)戶施肥和小麥養(yǎng)分吸收利用，對認識和指導西北不同灌區(qū)的小麥養(yǎng)分管理和完善灌溉小麥生產(chǎn)中的科學施肥技術(shù)均有重要意義。本專題論文《寧夏引黃灌區(qū)春小麥氮磷鉀需求及化肥減施潛力》[16]，基于寧夏引黃灌區(qū)的農(nóng)戶小麥施肥調(diào)研和氮磷鉀肥用量的田間試驗，分析評價了該地區(qū)春小麥生產(chǎn)中氮磷鉀肥施用現(xiàn)狀，明確了春小麥產(chǎn)量形成對氮磷鉀肥的響應(yīng)，了解灌區(qū)春小麥對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收、分配和需求特性，為優(yōu)化灌區(qū)小麥生產(chǎn)中氮磷鉀化肥施用和科學減施提供了理論依據(jù)。

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Problems in Fertilization and Fertilizer Reduction in Wheat Production of China

WANG ZhaoHui1,2

(1College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University/Key Laboratory of Plant Nutrition and Agro-environment in Northwest China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Yangling 712100, Shaanxi;2Northwest A&F University/State Key Laboratory of Crop Stress Biology in Arid Areas, Yangling 712100, Shaanxi)

10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.008

2020-11-15；

2020-11-24

國家重點研發(fā)計劃（2018YFD0200400）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項（CARS-3）

王朝輝，E-mail：w-zhaohui@263.net

（責任編輯 李云霞）