劉宇鋒 范如芹 曾成城 梁芷姮
(1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,廣西 南寧 530007;2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院/環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 廣州 510225)
花生(Arachis hypogaeaL.)為我國四大油料作物(油菜、花生、大豆、芝麻)之一[1]。花生播種面積僅次于油菜,花生產(chǎn)量占全國油料作物產(chǎn)量的50%以上[2]。廣西作為我國南方花生重要產(chǎn)區(qū)之一,花生播種面積保持在16~22 萬hm2[3,4]水平,花生播種面積分別占廣西耕地面積和旱作耕地面積的3.6~5.0%和7.1~9.8%,占廣西油料作物種植面積的80%以上[5,6],是廣西第一大油料作物。廣西花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科學(xué)施肥水平取得了較大進步,比較同期全國水平仍存在一定差距。本文對近10 年(2009~2018)來廣西與全國花生播種面積、單位面積產(chǎn)量和總產(chǎn)量數(shù)據(jù)進行整理和分析,對廣西花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科學(xué)施肥存在的問題進行歸納與總結(jié)并提出相應(yīng)的建議,為促進廣西花生產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和花生科學(xué)施肥水平提高提供參考。
廣西地處我國華南地區(qū),位于東經(jīng)104°26′~112°04′,北緯20°54′~26°24′之間,北回歸線橫貫全區(qū)中部,屬中、南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。年平均日照1028.3~2247.3h,無霜期331~365d,各地年降水量為1149.4~2800mm,年平均氣溫16.5~23.1℃,日平均溫度≥10℃的積溫,全區(qū)在5500~8300℃,是全國積溫最高的省區(qū)之一[7];廣西作為我國南方7個花生主產(chǎn)區(qū)(廣東、廣西、江西、福建、云南、湖南、海南)之一,屬于南方春秋花生產(chǎn)區(qū)[8]。廣西氣候氣溫較高,具有光照充足,雨量充沛,無霜期長等特點,使得廣西花生產(chǎn)業(yè)溫、光、水、氣條件較我國其他花生產(chǎn)區(qū)具有一定比較優(yōu)勢[9]。
就灌溉條件而言,廣西90%花生種植在缺少有效人工灌溉條件的山地、丘陵地區(qū)[10,11],平原地區(qū)花生種植比例較低;缺乏有效的農(nóng)業(yè)灌溉條件是限制廣西花生單產(chǎn)提高的重要因素之一。廣西花生產(chǎn)區(qū)土壤類型以紅壤和赤紅壤為主[12]。受到中、南亞熱帶季風(fēng)氣候的影響,土壤風(fēng)化和淋溶作用明顯,土壤養(yǎng)分過量流失現(xiàn)象普遍存在,陽離子交換量偏低,Ca2+、Mg2+等陽離子流失較為嚴重。紅壤偏酸(pH4.5~5.5)的特點加劇了Ca2+、Mg2+等鹽基離子的淋溶流失,促進了Al3+、Mn2+等離子的釋放,P 的固定加強,造成N、P、K 等養(yǎng)分相對匱乏,不利于花生高產(chǎn)。廣西花生產(chǎn)區(qū)高溫多雨的特點,土壤有機質(zhì)礦化作用明顯,且含量偏低,土壤保水保肥能力較差;加之長期不合理的人類活動,加劇旱地退化及肥力衰減,致使廣西花生在栽培過程中容易出現(xiàn)空莢,飽果率降低,產(chǎn)量偏低且年際變化不穩(wěn)定等問題。同時,廣西高溫高濕的氣候特點有利于病菌繁殖,各種土傳病害及黃曲霉污染較為嚴重,花生容易感病減產(chǎn);且廣西花生主栽品種多屬于珍珠豆型小花生品種[13],實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)存在一定難度。
筆者以國家統(tǒng)計局網(wǎng)站[14]公布的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)為依據(jù),將2009~2018 年10 年間廣西與全國花生播種面積、單位面積產(chǎn)量、花生總產(chǎn)量等數(shù)據(jù)進行了整理與分析。
2009~2018 年廣西和全國花生播種面積分析表明(圖1),廣西花生播種面積在16~22萬hm2,同期全國花生播種面積在430~470萬hm2,10年間廣西花生播種面積占全國花生播種面積的比例在3.7%~4.7%的范圍內(nèi)波動。

圖1 2009~2018年廣西與全國花生播種面積變化及其總增長率、年平均增長率
雖然廣西花生播種面積在全國花生播種面積的比例較低,但10 年間廣西花生播種面積占同期全國比重整體呈逐年上升趨勢(圖1A)。播種面積總增長率(31.5%)是全國同期水平(5.6%)的5.6 倍(圖1B),廣西花生播種面積年平均增長率(3.16%)是全國同期水平(0.62%)的5.1倍(圖1C),表明10年來廣西花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭比較迅猛。
廣西與全國花生單位面積產(chǎn)量分析表明,2009~2018 年廣西花生單位面積產(chǎn)量在2400~2900kg/hm2范圍,同期全國花生平均單位面積產(chǎn)量在3300~3700kg/hm2之間波動,廣西花生單產(chǎn)水平為全國花生平均單產(chǎn)水平的73%~80%(圖2)。

圖2 2009~2018年廣西與全國花生單位面積產(chǎn)量變化及其總增長率、年平均增長率
廣西花生單產(chǎn)水平在10 間雖然低于同期全國平均單產(chǎn)水平,但廣西花生單產(chǎn)在逐步提高,占同期全國單產(chǎn)水平的比例在逐步增加;2009 年到2018年,廣西花生單產(chǎn)水平從占全國同期的73.7%上升至79.0%,增加了5.3 個百分點(圖2A)。10 年間廣西花生單產(chǎn)總增長率(19.7%)高出全國同期水平(11.6%)6.1 個百分點(圖2B),廣西花生單產(chǎn)年平均增長率(2.02%)是全國同期水平(1.24%)的1.63 倍(圖2C)。廣西花生單產(chǎn)增長速率較快,這也表明限制廣西花生單產(chǎn)增加的各種因素得到較大改善,廣西花生單位面積產(chǎn)量增長顯著。
通過對2009~2018 年廣西、全國花生總產(chǎn)量數(shù)據(jù)分析,廣西花生總產(chǎn)量在39~65 萬噸,同期全國花生總產(chǎn)量為1400~1700 萬噸,廣西花生總產(chǎn)量占同期全國花生總產(chǎn)量的比例在2.7~3.8%(圖3)。

圖3 2009~2018年廣西與全國花生總產(chǎn)量變化及其總增長率、年平均增長率
雖然廣西花生總產(chǎn)量在10 年間占同期全國總產(chǎn)量比例維持在較低水平,但是廣西花生年總產(chǎn)量從39.8 萬噸增長到62.7 萬噸,增長了幾乎1 倍(圖3A)。廣西花生總產(chǎn)量增長迅速,且占同期全國花生總產(chǎn)量的比例逐步上升,廣西花生總產(chǎn)量增長率(57.4%)是同期全國花生總產(chǎn)量增長率(17.8%)的3.2 倍(圖3B),廣西花生總產(chǎn)量年平均增長率(5.27%)是同期全國水平(1.88%)的2.8倍(圖3C)。
從全國花生發(fā)展現(xiàn)狀分析,廣西花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平在全國還處于較低水平;廣西花生播種面積和總產(chǎn)量在全國所占份額較小,花生單產(chǎn)水平低于同期全國平均水平。但花生播種面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)量10 年來增長勢頭均高于同期全國平均水平,是我國南方春秋花生產(chǎn)區(qū)的重要產(chǎn)區(qū)和典型代表,發(fā)展?jié)摿^大。
通過對廣西花生播種面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)量相關(guān)分析(圖4)發(fā)現(xiàn),2009~2018 年廣西與全國的花生播種面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)量之間均存在相似的相關(guān)性,花生播種面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)量均存在極顯著性正相關(guān)(P<0.01)。廣西花生總產(chǎn)量與播種面積、單產(chǎn)的相關(guān)系數(shù)分別為0.99 和0.98(圖4A),而同期全國的花生總產(chǎn)量與播種面積、單產(chǎn)的相關(guān)系數(shù)分別為0.91和0.97(圖4B);這表明廣西花生總產(chǎn)量更多是依賴花生播種面積的增加,而同期全國花生總產(chǎn)量則更多依靠花生單產(chǎn)的增長。在我國城鎮(zhèn)化率逐步提高,農(nóng)業(yè)耕地面積日趨緊張,農(nóng)業(yè)人口非農(nóng)化轉(zhuǎn)移加快,農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)政策與結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整,不同作物用地矛盾日益凸顯[15,16]的當代農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的大背景下,廣西花生產(chǎn)業(yè)繼續(xù)走擴大花生播種面積來提高花生總產(chǎn)量的老路將難以為繼,廣西花生產(chǎn)業(yè)須從數(shù)量規(guī)模型向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變,提高單位面積花生產(chǎn)量勢在必行。

圖4 2009~2018年廣西與全國花生播種面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)量相關(guān)分析
廣西與全國花生播種面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)量3 者年平均增長率相關(guān)分析(圖5)表明,廣西與全國的花生播種面積年平均增長率、單產(chǎn)年平均增長率和總產(chǎn)量年平均增長率之間均存在相關(guān)性;總產(chǎn)量年平均增長率、單產(chǎn)年平均增長率和總產(chǎn)量年平均增長率呈顯著性正相關(guān)(P<0.05)。

圖5 2009~2018年廣西與全國花生播種面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)量等年平均增長率相關(guān)分析
2009~2018 年廣西花生總產(chǎn)量、播種面積與單產(chǎn)3 者的年平均增長率的相關(guān)系數(shù)分別為0.97 和0.67,而同期全國花生總產(chǎn)量、播種面積與單產(chǎn)3 者年平均增長率的相關(guān)系數(shù)分別為0.88 和0.86,這說明廣西花生總產(chǎn)量與單產(chǎn)年平均增長率的相關(guān)性卻低于同期全國水平,廣西花生總產(chǎn)量的年平均增長更多地依賴花生播種面積的年平均增長,與總增長情況的結(jié)論基本一致。
廣西花生種植產(chǎn)區(qū)主要集中在桂中的來賓(武宣)、貴港(桂平、平南)等市,桂南的南寧(邕寧、武鳴、賓陽)、崇左(扶綏)等市,桂東的賀州(富川)、梧州(岑溪)等市,桂北的桂林(全州、恭城、平樂)等市,南部沿海的北海(合浦)、欽州等市。播種面積最大市、縣份依次為:來賓市、貴港市、合浦縣、南寧市邕寧區(qū)、南寧市武鳴區(qū)、扶綏縣、賀州市、博白縣[12]。目前關(guān)于廣西全區(qū)和各主要種植區(qū)的花生施肥的文獻還未見相關(guān)報道,這表明當前廣西花生產(chǎn)區(qū)施肥情況的了解和認識還存在一定的空白,對廣西主要花生主產(chǎn)區(qū)農(nóng)民施肥習(xí)慣、用肥類型、施用方法和施肥投入缺乏系統(tǒng)了解和基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對廣西花生施肥現(xiàn)狀還停留在估計判斷和經(jīng)驗分析上[17],廣西花生科學(xué)施肥仍存在一定的盲目性。因此,開展廣西花生產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和施肥情況的科學(xué)、全面地調(diào)查研究是當前一項亟待完成的緊迫任務(wù)。
限制廣西花生高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)因素較多,肥料不合理施用就是一個主要因素[18]。廣西花生肥料實踐中同時存在施肥過量與不足現(xiàn)象[19]。過量施肥導(dǎo)致土壤酸化與土壤退化,施肥成本增加、肥料利用效率下降;管理粗放,施肥不足又造成花生生長受到抑制,潛在產(chǎn)能無法完全發(fā)揮,單產(chǎn)降低[20]。目前在廣西花生施肥實踐上普遍存在“三重三輕”問題:重N、P肥,輕K、Ca 肥;重大量元素肥料,輕中微量元素肥料;重化肥,輕有機肥。花生作為自花授粉作物,農(nóng)戶長期留種導(dǎo)致品種退化,耐肥性不佳,增肥不增產(chǎn),致使肥料的投入與花生實際需求比例不匹配,肥料利用率逐年下降,施肥作用不能充分發(fā)揮。
化肥施用不合理主要表現(xiàn)為N、P、K、Ca 四大必需養(yǎng)分施用比例不科學(xué)、不協(xié)調(diào)。N 肥過量,重施P肥,K肥、Ca肥施用偏低。部分花生種植農(nóng)戶長期按高濃度復(fù)合肥750kg/hm2的習(xí)慣施肥方法給花生施肥,鈣肥較少投入,過量和不合理肥料投入抑制了花生自身固氮作用,加大肥料在土壤中殘留,造成農(nóng)業(yè)面源污染問題[21]。長期大量施用單一化肥,加劇土壤退化和酸化[22-26],不利于花生單產(chǎn)和品質(zhì)提高。
隨著農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)集約化程度不斷增加,農(nóng)村有機肥源相對減少,而商業(yè)化有機肥價格偏高;加之農(nóng)業(yè)勞動力數(shù)量減少、農(nóng)村勞動力價格持續(xù)走高和農(nóng)民生產(chǎn)習(xí)慣等多重因素影響,有機肥在廣西花生施肥中比例偏低,主要靠施用化肥維持生產(chǎn)。長期化肥施用降低了土壤保水保肥能力;而廣西花生栽培土壤多為旱坡地,成地條件惡劣,土層淺、結(jié)構(gòu)差、肥力低,滿足不了花生生長發(fā)育對養(yǎng)分的需求,導(dǎo)致廣西花生單產(chǎn)和品質(zhì)可持續(xù)性增長后勁不足。
廣西花生科學(xué)施肥配套技術(shù)體系存在的問題主要表現(xiàn)是:(1)施肥技術(shù)體系不完整;(2)適合廣西特點的施肥新技術(shù)、新裝備研發(fā)和推廣應(yīng)用相對滯后。
廣西花生施肥實踐中,施肥種類、施肥數(shù)量、施肥時間與比例、配套的農(nóng)藝措施等沒有進行系統(tǒng)歸納和總結(jié),缺乏規(guī)范性和可操作性,習(xí)慣與經(jīng)驗施肥占據(jù)主流,實際施肥中隨意性較大,普遍存在淺施、面施和撒施以及有機肥未充分發(fā)酵完成即施用等現(xiàn)象,造成燒苗、肥料揮發(fā)或損失,肥料利用率低下,施肥成本增加,增肥不增產(chǎn)等問題。
花生在進入開花下針期后,進入了一個需肥臨界期,此時適當追肥對花生增產(chǎn)提質(zhì)有顯著作用;但實際人工追肥中,因花生植株的遮擋,肥料往往形成淺施和面施的效果,肥效降低,生產(chǎn)上迫切需要一種能有效解決花生后期追肥的施肥農(nóng)機具。同時,符合廣西實際的先進施肥設(shè)備研發(fā)水平相對落后,借助無人機技術(shù)等先進技術(shù)開展的根外施肥技術(shù)研究和應(yīng)用在廣西花生生產(chǎn)中還未見相關(guān)報道,這也是今后廣西花生施肥技術(shù)體系的一個研究方向。
作物專用肥是根據(jù)使用區(qū)域土壤養(yǎng)分狀況和作物需肥特點,結(jié)合當?shù)氐氖┓柿?xí)慣、耕作制度以及自然氣候條件等因素,將大量元素、中微量元素和其他生物活性物資等通過科學(xué)試驗,進行科學(xué)配比,供給該地區(qū)特定作物而專門生產(chǎn)的一類肥料[27,28]。長期花生栽培和施肥實踐和農(nóng)村生產(chǎn)經(jīng)營模式的變化,花生施肥逐步向輕簡化方向發(fā)展,花生播種前一次性施入滿足花生全生育期生長發(fā)育需求,并獲得高產(chǎn)成為花生施肥發(fā)展的一個趨勢。研制符合廣西花生生產(chǎn)實際、并提供配套的栽培管理技術(shù)方法的一次性施用包含有機-無機成分的肥料對廣西花生高產(chǎn)高效種植具有實際意義。
在花生專用肥研制過程中,測土配方施肥試驗方法“3414”完全實施方案,只能滿足3個因素,4個水平的14 個處理[29-31]。考慮花生必需的N、P、K、Ca 四大養(yǎng)分元素的施肥試驗中,傳統(tǒng)的測土配方施肥試驗方法就不能滿足花生專用肥的研發(fā)的要求,需引入新的肥料試驗技術(shù)方法來進行花生專用肥的研發(fā)工作。
對廣西和全國花生專用肥相關(guān)專利進行檢索(圖6)發(fā)現(xiàn),廣西花生專用肥申請發(fā)明專利(17 件)占全國花生專用肥申請發(fā)明專利(113 件)總數(shù)的15.04%。廣西花生專用肥公開發(fā)明專利(17 件)占全國花生專用肥公開發(fā)明專利(94 件)的18.09%。目前,廣西無授權(quán)花生專用肥發(fā)明專利,而同期全國花生專用肥授權(quán)發(fā)明專利為15 件,目前廣西還沒有花生專用肥相關(guān)的實用新型專利和外觀專利授權(quán)。

圖6 廣西與全國花生專用肥相關(guān)專利數(shù)據(jù)
廣西花生專用肥專利數(shù)據(jù)分析表明廣西花生專用肥相關(guān)研發(fā)基礎(chǔ)和能力還相對薄弱,與全國水平還存在一定差距;從側(cè)面說明花生專用肥在廣西花生施肥應(yīng)用比例不高,廣西花生專用肥研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用水平亟待加強。
花生作為地上開花底下結(jié)果的淺根系經(jīng)濟作物,在氣候和土壤相似的情況下,科學(xué)合理的栽培管理措施和施肥技術(shù)是花生獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一[32,33]。
根據(jù)廣西氣候、土壤和花生品種特點,因地制宜地研發(fā)出滿足花生全生育期養(yǎng)分需求的花生專用肥。花生專用肥需要符合當前廣西農(nóng)村經(jīng)營模式變化,一次性施肥不用追肥,減少肥料使用量,降低施肥成本[32,33]。花生專用肥需具有肥料緩釋的效果,使肥料的釋放量與花生的吸收量相一致,最大程度地減少肥料的固定、揮發(fā)、淋溶,提高肥料利用效率,降低對環(huán)境的污染。同時,加強廣西花生專用肥的相關(guān)專利的申請工作,不僅加強在專用肥生產(chǎn)配方專利的申請,同時重視在相關(guān)肥料施用農(nóng)機具、生產(chǎn)加工工藝、栽培管理技術(shù)、肥料包裝設(shè)計的專利申報,形成以花生專用肥為核心的“專利池”。
花生專用肥應(yīng)用必須與相應(yīng)的施肥方法和技術(shù)相配套,才能發(fā)揮其功效。制定符合廣西花生生產(chǎn)實際和花生專用肥特點的花生栽培管理規(guī)范與標準,包括:整地要求、種植和施肥規(guī)格、選種要求、播種時間、灌溉要求、除草劑使用、專用肥施肥時間和施肥量、人工和機械施肥技術(shù)要求、地膜覆蓋、灌溉要求、除草和病蟲害防治方法等均做出明確而具體的規(guī)定,有利于標準化和規(guī)范化栽培管理。花生專用肥施用配套栽培管理體系的建立和完善,助力廣西花生專用肥的推廣和應(yīng)用,做到好肥配良法,發(fā)揮花生專用肥的最大效益。
針對花生開花下針后壟間逐漸封行、人工追肥勞動強度大且成本高、肥料基本呈撒施狀態(tài)、肥料養(yǎng)分損失大、肥料利用率低的情況,開展農(nóng)藝和農(nóng)機結(jié)合的花生施肥機具的研發(fā)工作,開發(fā)符合廣西花生生產(chǎn)實際的追肥農(nóng)機設(shè)備也是對廣西花生施肥配套栽培管理體系的一項重要內(nèi)容。
推廣花生與其他作物進行間套種的栽培技術(shù)。充分利用花生叢生于淺根層、生長周期短且具有根瘤菌內(nèi)生固氮的特點,與廣西其他優(yōu)勢作物(甘蔗、玉米、木薯等)進行合理間套種,立體栽培,充分利用溫、光、土地資源,提高土地復(fù)種指數(shù)與單位面積經(jīng)濟效益[35,36]。實現(xiàn)用地與養(yǎng)地相結(jié)合,促進廣西農(nóng)業(yè)實現(xiàn)生態(tài)、高效、可持續(xù)發(fā)展。
在花生施肥領(lǐng)域開展農(nóng)業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用。隨著高效灌溉施肥技術(shù)[37,38]和智能無人機技術(shù)[39]等為代表的現(xiàn)代新型技術(shù)推廣和應(yīng)用,在作物施肥領(lǐng)域進行了大量研究與應(yīng)用,但相關(guān)新技術(shù)在廣西花生施肥領(lǐng)域的相關(guān)研究和應(yīng)用鮮有報道,應(yīng)開展相關(guān)高效灌溉施肥技術(shù)和智能無人機根外施肥技術(shù)在廣西花生施肥領(lǐng)域的研究與應(yīng)用。