臨湘市化肥減量增效工作存在的問題及其對(duì)策

摘 要 湖南省臨湘市化肥施用現(xiàn)狀表明，臨湘市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)期大量施用化肥，導(dǎo)致資源浪費(fèi)及環(huán)境污染問題，急需推進(jìn)化肥減量增效工作。為加快實(shí)現(xiàn)化肥減量增效，提高化肥利用率，減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，助力可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展，分析了臨湘市化肥減量增效工作中存在的化肥利用率較低、缺乏土壤養(yǎng)分測(cè)定與評(píng)價(jià)體系、高效穩(wěn)效肥料應(yīng)用總量有限、肥效評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)體系不健全等問題，并提出推廣應(yīng)用可控釋肥和氮磷鉀一體化肥料、加強(qiáng)土壤養(yǎng)分測(cè)定與評(píng)價(jià)體系建設(shè)、加強(qiáng)高效微生物肥料規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用、建立快速便捷的肥效評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)體系等對(duì)策。

關(guān)鍵詞 化肥減量增效；科學(xué)施肥；高效肥料；可持續(xù)農(nóng)業(yè)；湖南省臨湘市

中圖分類號(hào)：S143 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.14.046

湖南省臨湘市是全國產(chǎn)糧大縣，長(zhǎng)期以來依賴化肥大量施用實(shí)現(xiàn)糧食高產(chǎn)。然而，過量施用化肥不僅導(dǎo)致資源浪費(fèi)，也帶來了土壤鹽漬化和環(huán)境污染等問題。為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，迫切需要推廣應(yīng)用科學(xué)合理的施肥技術(shù)和高效肥料，實(shí)現(xiàn)施肥“減量化”和“增效化”。在分析臨湘市化肥施用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析臨湘市化肥減量增效工作存在的問題，并提出對(duì)策，以期為化肥減量增效工作的有效推進(jìn)提供參考。

1 臨湘市化肥施用現(xiàn)狀

近年來，湖南省臨湘市的化肥施用量呈現(xiàn)持續(xù)攀升的趨勢(shì)，至2020年達(dá)到頂峰，平均化肥施用量高達(dá)450 kg·hm2[1]。從肥料種類來看，臨湘市氮肥施用較多，所占比重過大，相對(duì)而言，磷肥和鉀肥的施用則顯得較少[1]。在施肥方法上，傳統(tǒng)的廣播式與面施式依然在臨湘市占據(jù)主導(dǎo)地位，更為高效且環(huán)保的水肥一體化等現(xiàn)代施肥技術(shù)的應(yīng)用則明顯滯后[1]。其中，廣播式施肥法的局限性在于其較低的肥料利用率，部分化肥在土壤中難以被作物充分吸收，容易導(dǎo)致養(yǎng)分大量流失，不僅經(jīng)濟(jì)效益受損，也加大了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)；面施式施肥法則因缺乏基于作物實(shí)際需肥特性和科學(xué)預(yù)測(cè)指導(dǎo)下的精準(zhǔn)施肥策略，過度依賴農(nóng)民的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施肥，往往造成過量施肥現(xiàn)象，不僅無法實(shí)現(xiàn)按需供給，不利于提高農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)，同時(shí)加劇了土壤養(yǎng)分失衡的問題。

2 臨湘市化肥減量增效工作存在的問題

2.1 化肥利用率較低

在臨湘市長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，化肥利用效率低下一直是亟待解決的關(guān)鍵問題。例如，臨湘市水稻、小麥的化肥利用率分別為30%、25%，均處在較低水平；即便是吸肥效率相對(duì)較高的大豆和玉米，其化肥利用率也僅在38%左右[2]。尤其值得關(guān)注的是，氮肥的利用率問題尤為突出，實(shí)際數(shù)據(jù)顯示，氮肥的有效利用率可能僅維持在20%上下[2]。這一現(xiàn)象背后的主要原因是氮肥成分在土壤中的不穩(wěn)定特性，使其易遭受土壤微生物的迅速分解作用或是通過淋溶過程大量流失，減少了其為作物提供的有效氮素。同時(shí)，農(nóng)民在施肥決策過程中，常常沿襲傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)和做法，甚至盲目效仿他人，以至于頻繁出現(xiàn)過量施肥的現(xiàn)象，使得實(shí)際施入田間的化肥量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過作物實(shí)際需求，進(jìn)而導(dǎo)致大量肥料無法被作物有效吸收和利用，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。

2.2 缺乏土壤養(yǎng)分測(cè)定與評(píng)價(jià)體系

目前，在臨湘市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，缺乏科學(xué)合理的土壤養(yǎng)分測(cè)定與評(píng)價(jià)體系，導(dǎo)致大多數(shù)農(nóng)戶的施肥決策依然停留在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)層面，存在主觀性大、精準(zhǔn)度低的問題，化肥浪費(fèi)和低效利用問題突出。例如，在玉米生產(chǎn)中，施肥量的確定往往簡(jiǎn)單依據(jù)當(dāng)?shù)仄骄┯盟剑鵁o法根據(jù)作物品種特性、土壤養(yǎng)分、環(huán)境條件等科學(xué)判斷施肥量[3]。此外，針對(duì)不同類型土壤的養(yǎng)分定性與定量評(píng)估體系較為薄弱。盡管土壤養(yǎng)分檢測(cè)技術(shù)日趨成熟，但由于種植結(jié)構(gòu)復(fù)雜，進(jìn)行大樣本系統(tǒng)測(cè)土并提供標(biāo)準(zhǔn)化參照進(jìn)行土壤養(yǎng)分判定仍比較困難，無法為精準(zhǔn)施肥提供有力支撐。總體而言，由于缺乏土壤養(yǎng)分測(cè)定與評(píng)價(jià)體系，臨湘市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施肥決策的隨機(jī)性與經(jīng)驗(yàn)性特征十分明顯，不利于實(shí)現(xiàn)化肥減量增效。

2.3 高效穩(wěn)效肥料應(yīng)用總量有限

臨湘市高效穩(wěn)效肥料應(yīng)用總量仍然十分有限。就當(dāng)前情況而言，尿素、磷酸一銨等傳統(tǒng)速效肥料的施用依然占據(jù)主導(dǎo)地位[4]。相比之下，緩控釋肥料、生物有機(jī)肥等高效新型肥料應(yīng)用規(guī)模則明顯不足，原因在于施用這類肥料后，土地單位面積產(chǎn)出和肥效增幅相對(duì)有限，短期內(nèi)難以帶來足夠的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)。同時(shí)，高效穩(wěn)效肥料應(yīng)用不足與配套的科學(xué)施用技術(shù)體系不完善有關(guān)。例如，盡管涂膜控釋肥料理論上可提高氮素利用率，但實(shí)際應(yīng)用中卻往往在作物幼苗期一次性大量施用，無法實(shí)現(xiàn)持續(xù)供肥，嚴(yán)重制約了肥料利用效率的提升。類似情況在生物有機(jī)肥的推廣過程中也較為常見。總的來說，目前臨湘市高效穩(wěn)效肥料的產(chǎn)業(yè)化水平與應(yīng)用化程度仍較低，制約了化肥減量增效工作的推進(jìn)。

2.4 肥效評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)體系不健全

當(dāng)前，臨湘市化肥施用效果評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)體系建設(shè)滯后，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高效的施肥管理。1）化肥施用效果快速評(píng)價(jià)手段匱乏，雖可通過作物全生育期膜下滴注比較試驗(yàn)獲得確定性評(píng)價(jià)結(jié)果，但周期長(zhǎng)達(dá)3～6個(gè)

月，無法及時(shí)滿足肥料調(diào)控決策需求，且試驗(yàn)成本高，區(qū)域代表性差，大規(guī)模推廣應(yīng)用存在困難。2）化肥施用效果預(yù)測(cè)手段不足。現(xiàn)有施肥效果預(yù)測(cè)模型大多基于溫帶地區(qū)自然條件建立，考慮氮素轉(zhuǎn)化和磷鉀遷移規(guī)律，對(duì)我國熱帶、亞熱帶地區(qū)適應(yīng)性較差[4]。一些本土化模型則存在輸入變量過多、參數(shù)確定和校準(zhǔn)難度大等問題，同樣難以在生產(chǎn)上大面推廣。總體而言，臨湘市尚未建立快速低成本、適宜當(dāng)?shù)氐氖┓市Чu(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)體系，無法為化肥減量增效工作提供指導(dǎo)。

3 對(duì)策

3.1 推廣可控釋肥和生物有機(jī)肥

為解決臨湘市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥利用率低的問題，推廣應(yīng)用可控釋肥料和生物有機(jī)肥是重要手段。在可控釋肥料推廣上，加大財(cái)政補(bǔ)貼和政策支持力度，在主要糧食產(chǎn)區(qū)建立示范區(qū)，通過給予直接補(bǔ)貼，降低可控釋肥料實(shí)際使用價(jià)格，使之與常規(guī)尿素持平，破解農(nóng)戶因可控釋肥料價(jià)格稍高而放棄應(yīng)用可控釋肥料的難題。同時(shí)，組建技術(shù)推廣服務(wù)隊(duì)伍，開展面向農(nóng)戶的肥料施用方法和技術(shù)培訓(xùn)，使其掌握科學(xué)合理的肥料漸進(jìn)分批施用方法，根據(jù)土壤狀況及作物需肥特性，設(shè)計(jì)最佳的施肥方案。此外，建立可控釋肥料施用效果監(jiān)測(cè)機(jī)制，通過定期分析土地單位面積產(chǎn)出和經(jīng)濟(jì)效益，直觀對(duì)比展示施用可控釋肥料的增產(chǎn)增效作用，提高農(nóng)戶接受程度，加速可控釋肥料推廣進(jìn)程。

生物有機(jī)肥富含高活性復(fù)合有益微生物菌群，能加快土壤有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化，為作物生長(zhǎng)提供營養(yǎng)。同時(shí)，生物有機(jī)肥中的功能細(xì)菌如固氮菌、硅酸鹽細(xì)菌、溶磷菌等，可以提高作物對(duì)肥料的利用率，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，一般可使化肥施用量降低20%～30%。因此，臨湘市可加大力度推廣應(yīng)用生物有機(jī)肥。此外，可建立科學(xué)的配套施肥技術(shù)指導(dǎo)體系，編制適合不同品種、土壤肥力級(jí)別的氮磷鉀肥施用方案，在減少氮肥投入量的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充平衡磷、鉀等營養(yǎng)元素，全面提高肥料利用率[5]。

3.2 加強(qiáng)土壤養(yǎng)分測(cè)定與評(píng)價(jià)體系建設(shè)

1）在臨湘市的核心農(nóng)業(yè)區(qū)域，全面部署并實(shí)施大規(guī)模的土壤理化性質(zhì)實(shí)地勘查項(xiàng)目，細(xì)致深入地采集各地代表性農(nóng)田的表層土壤樣本。將這些樣本按照國際及國家標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室分析流程進(jìn)行詳盡檢測(cè)，精確測(cè)定土壤中各類養(yǎng)分含量及其分布狀態(tài)。為了確保數(shù)據(jù)的科學(xué)性和實(shí)用性，可以攜手省市各級(jí)農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)，根據(jù)歷年來的翔實(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，共同研究制定一套適用于不同種植模式下各類土壤類型的養(yǎng)分評(píng)估與分級(jí)體系，為后續(xù)的精準(zhǔn)施肥行動(dòng)奠定堅(jiān)實(shí)的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。2）積極推動(dòng)數(shù)字化信息技術(shù)在土壤管理領(lǐng)域的深度應(yīng)用，如采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在農(nóng)田關(guān)鍵位置設(shè)立多個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，形成覆蓋全域的智能感知網(wǎng)絡(luò)。這些監(jiān)測(cè)站點(diǎn)可以持續(xù)收集土壤環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)，并通過大數(shù)據(jù)挖掘和高級(jí)算法分析，構(gòu)建出一個(gè)精密細(xì)致的土壤養(yǎng)分信息管理和分析系統(tǒng)。此平臺(tái)不僅能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、精準(zhǔn)的評(píng)估與預(yù)測(cè)，更能為土壤改良措施的科學(xué)決策及施肥方案的合理制訂提供直觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，從而引領(lǐng)臨湘市農(nóng)業(yè)向高效、環(huán)保、可持續(xù)的方向發(fā)展。

3.3 加強(qiáng)高效微生物肥料規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用

為了解決臨湘市高效穩(wěn)效肥料應(yīng)用總量有限的問題，加強(qiáng)高效微生物肥料規(guī)模化生產(chǎn)與應(yīng)用勢(shì)在必行。1）政府相關(guān)部門應(yīng)加大財(cái)政與政策支持力度，鼓勵(lì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)科研院所與企業(yè)合作，深入開展高效菌劑的分離篩選和工程化應(yīng)用研究。例如，可利用臨湘市豐富的稻田、竹林等生態(tài)系統(tǒng)資源，采集土樣，從中分離出優(yōu)勢(shì)固氮、解磷、溶鉀菌，并優(yōu)化其發(fā)酵培養(yǎng)條件，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)。2）完善高效微生物肥料的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范體系，建立專門的微生物肥料質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，嚴(yán)把產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)，確保只有質(zhì)量過硬的高效微生物肥料才能進(jìn)入市場(chǎng)流通環(huán)節(jié)。3）整合現(xiàn)代信息技術(shù)，在田間地頭建立物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集土壤養(yǎng)分、溫濕度等數(shù)據(jù)，結(jié)合作物生長(zhǎng)養(yǎng)分需求模型，利用大數(shù)據(jù)分析計(jì)算，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)作物不同生育期的需肥量，確定微生物肥料最佳施用時(shí)間、頻次與用量。4）強(qiáng)化技術(shù)推廣服務(wù)，組織專家深入田間，手把手教授農(nóng)戶微生物肥料的科學(xué)施用方法。

3.4 建立快速便捷的肥效評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)體系

為應(yīng)對(duì)臨湘市肥效評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)體系不健全的局面，建立快速便捷的評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)機(jī)制非常必要。傳統(tǒng)的田間試驗(yàn)法雖然可以獲得相對(duì)準(zhǔn)確的肥料利用率數(shù)據(jù)，但存在周期長(zhǎng)、成本高等缺陷，因此可借助近紅外光譜技術(shù)，開發(fā)基于作物葉片反射光譜的肥效評(píng)價(jià)模型。通過建立作物不同生育期反射光譜與植株含氮量、氮素生理利用率之間的定量關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)化肥利用效率的快速無損預(yù)測(cè)。此外，可以利用多光譜衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，提取臨湘市主要農(nóng)田植被指數(shù)信息，構(gòu)建基于作物長(zhǎng)勢(shì)的區(qū)域化肥利用效率反演模型。通過數(shù)字圖像處理技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，對(duì)不同時(shí)空尺度下作物氮素虧缺狀況進(jìn)行準(zhǔn)確診斷，預(yù)測(cè)區(qū)域化肥減量增效潛力。在肥效預(yù)測(cè)方面，建議開發(fā)針對(duì)臨湘市氣候、土壤特點(diǎn)的本土化養(yǎng)分管理模型。同時(shí)，可以借鑒農(nóng)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)移決策支持系統(tǒng)（Decision Support System for Agrotechnology Transfer，DSSAT）模型框架，考慮作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程與外源養(yǎng)分供給的動(dòng)態(tài)匹配關(guān)系，構(gòu)建機(jī)理與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的肥效預(yù)測(cè)模型。通過模型情景模擬分析，定量評(píng)估不同施肥制度和技術(shù)措施的增產(chǎn)潛力，預(yù)判化肥投入產(chǎn)出效率。在模型構(gòu)建過程中，注重多源數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，如聯(lián)合利用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與常規(guī)田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)同化等方法對(duì)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)參數(shù)優(yōu)化校正，不斷提高模型預(yù)測(cè)精度，為肥料優(yōu)化調(diào)控提供量化依據(jù)。

4 結(jié)語

在臨湘市化肥減量增效工作中，存在化肥利用率較低、缺乏土壤養(yǎng)分測(cè)定與評(píng)價(jià)體系、高效穩(wěn)效肥料應(yīng)用總量有限、肥效評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)體系不健全等問題，不僅阻礙了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，也帶來了環(huán)境污染隱患。系統(tǒng)分析影響化肥減量增效的具體制約因素，并提出切實(shí)可行的對(duì)策，包括推廣應(yīng)用可控釋肥和氮磷鉀一體化肥料、加強(qiáng)土壤養(yǎng)分測(cè)定與評(píng)價(jià)體系建設(shè)、加強(qiáng)高效微生物肥料規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用、建立快速便捷的肥效評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)體系等對(duì)策。在未來，臨湘市可通過實(shí)施化肥減量增效，促進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，助力資源節(jié)約型、環(huán)境友好型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)，保障國家糧食安全與生態(tài)安全。

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（責(zé)任編輯：劉寧寧）