西南地區(qū)玉米養(yǎng)分管理現(xiàn)狀分析與評(píng)價(jià)

陳尚洪，陳紅琳，鄭盛華，吳 銘，梁 圣，曲熱朗磋，沈?qū)W善，張 鴻，梅旭榮，劉定輝*

（1．四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南山地農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610066；2．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；3．四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，四川 成都 610066）

我國(guó)是一個(gè)典型的農(nóng)業(yè)和人口大國(guó)，人多地少矛盾突出，糧食安全事關(guān)國(guó)計(jì)民生、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。長(zhǎng)期以來(lái)，在有限耕地面積上增加化肥投入成為提高作物單產(chǎn)和保障糧食安全的重要措施，化肥投入對(duì)全國(guó)糧食增產(chǎn)貢獻(xiàn)率約為40.8%，對(duì)玉米增產(chǎn)貢獻(xiàn)率達(dá)到46.2%［1-2］。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，全國(guó)化肥特別是氮磷肥投入量大幅持續(xù)增加，目前以占全球9%的耕地消費(fèi)約33%的氮肥［3］。氮磷化肥大量持續(xù)投入在促進(jìn)糧食增產(chǎn)的同時(shí)，也帶來(lái)了一系列負(fù)面影響，突出表現(xiàn)在肥料利用率低和水環(huán)境污染問(wèn)題［4-5］。

西南山地丘陵玉米區(qū)是我國(guó)玉米的第3大產(chǎn)區(qū)，播種面積和總產(chǎn)量約占全國(guó)的14.1%和11.4%，玉米是該區(qū)域重要糧飼作物［6］。玉米生物量高，需肥量大，加之西南地區(qū)季節(jié)性干旱和水土養(yǎng)分流失并存，分散經(jīng)營(yíng)體制下玉米養(yǎng)分管理標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化難度高，加劇了玉米養(yǎng)分管理不平衡問(wèn)題。通過(guò)調(diào)查了解玉米養(yǎng)分管理現(xiàn)狀，明確養(yǎng)分管理存在問(wèn)題，對(duì)合理指導(dǎo)施肥具有重要意義，前人在我國(guó)東北、華北和西北等玉米主產(chǎn)區(qū)圍繞玉米養(yǎng)分管理開(kāi)展了大量調(diào)查研究［7-9］，但針對(duì)西南山地丘陵玉米養(yǎng)分管理的調(diào)查研究報(bào)道相對(duì)較少。為此，本研究旨在通過(guò)對(duì)四川、重慶、貴州和云南玉米主產(chǎn)區(qū)農(nóng)戶(hù)開(kāi)展玉米養(yǎng)分管理現(xiàn)狀調(diào)查，以期明確該區(qū)域養(yǎng)分管理存在問(wèn)題，為今后玉米產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展和區(qū)域農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)提供參考依據(jù)。

1 調(diào)查范圍與方法

于2016～2017年，采用典型農(nóng)戶(hù)抽樣調(diào)查的方法，對(duì)西南地區(qū)玉米種植農(nóng)戶(hù)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。調(diào)查范圍涉及5個(gè)區(qū)域 10 個(gè)縣（市/區(qū)），分別是四川丘陵區(qū)（中江縣、三臺(tái)縣和簡(jiǎn)陽(yáng)市）、成都平原區(qū)（眉山市）、重慶山丘區(qū)（墊江縣、江津區(qū)、萬(wàn)州區(qū)和武隆縣）、貴州山丘區(qū)（威寧縣）和云南山丘區(qū)（會(huì)澤縣），每縣隨機(jī)抽取 1～3 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，每鄉(xiāng)抽取 1～3 個(gè)村，每村抽取3～5 戶(hù)，累計(jì)收集有效調(diào)查表 202 份。調(diào)查內(nèi)容主要包括玉米種植面積、產(chǎn)量、基肥和追肥的肥料種類(lèi)、施肥量、施肥時(shí)期及施肥方法等?；署B(yǎng)分按照調(diào)查表記錄值計(jì)算，有機(jī)肥養(yǎng)分含量按照《中國(guó)有機(jī)肥料養(yǎng)分志》提供的標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米肥料品種投入情況

西南地區(qū)玉米施肥的肥料品種包括化肥和有機(jī)肥兩大類(lèi)，其中化肥包括尿素、碳酸氫銨、磷酸二氫銨、過(guò)磷酸鈣、氯化鉀、復(fù)合（混）肥，有機(jī)肥主要包括糞肥和餅肥油枯。

由表1可知，玉米生育期內(nèi)，西南地區(qū)不同種類(lèi)肥料和不同養(yǎng)分含量的復(fù)合（混）肥種類(lèi)的投入數(shù)量累計(jì)高達(dá)75種（糞肥和餅肥均不細(xì)分種類(lèi)），其中不同養(yǎng)分含量的復(fù)合（混）肥種類(lèi)達(dá)到68種，農(nóng)戶(hù)在復(fù)合（混）肥種類(lèi)選擇過(guò)程中分散度較高。復(fù)合（混）肥種類(lèi)投入情況在區(qū)域之間分布不均，四川丘陵區(qū)和成都平原區(qū)農(nóng)戶(hù)復(fù)合（混）肥品種的投入分散程度明顯高于貴州山丘區(qū)、重慶山丘區(qū)和云南山丘區(qū)。

表1 西南地區(qū)玉米生育期農(nóng)戶(hù)肥料種類(lèi)投入數(shù)量

2.2 不同肥料品種的消費(fèi)結(jié)構(gòu)

由表2可知，西南地區(qū)玉米基肥農(nóng)戶(hù)施用復(fù)合（混）肥的比例最高，達(dá)到69.80%，其次為畜禽糞肥、尿素、過(guò)磷酸鈣和碳酸氫銨，施用比例分別為41.58%、31.68%、26.24%和20.30%，氯化鉀施用比例不足2%?；手胁煌柿戏N類(lèi)的施用比例在各個(gè)調(diào)查區(qū)域之間差異較大，其中，復(fù)合（混）肥施用比例以貴州和云南山丘區(qū)最高；尿素施用比例以四川丘陵區(qū)、成都平原區(qū)和貴州山丘區(qū)居高；碳酸氫銨主要是重慶山丘區(qū)施用比例較高；過(guò)磷酸鈣則主要在貴州和重慶山丘區(qū)；有機(jī)肥中畜禽糞肥施用比例從高到低依次為重慶山丘區(qū)、貴州山丘區(qū)、云南山丘區(qū)、成都平原區(qū)和四川丘陵區(qū)。

西南地區(qū)玉米追肥中，施用比例最高的肥料品種是尿素，其次為復(fù)合（混）肥和碳酸氫銨。第1次追肥中，施用尿素、復(fù)合（混）肥和碳酸氫銨的農(nóng)戶(hù)分別占調(diào)查樣本總數(shù)的59.41%、40.10%和19.31%；第2次追肥中施用尿素、復(fù)合（混）肥和碳酸氫銨的農(nóng)戶(hù)分別占調(diào)查樣本總數(shù)的25.74%、20.79%和10.40%。不同區(qū)域之間，云南和貴州兩個(gè)地區(qū)追肥以尿素為主，成都平原以復(fù)合（混）肥為主，四川丘陵區(qū)和重慶山丘區(qū)追肥的肥料品種多且比例復(fù)雜。

2.3 玉米化肥施肥次數(shù)變化

由圖1可知，從總體上看，西南地區(qū)玉米施用化肥2次和3次的農(nóng)戶(hù)占調(diào)查區(qū)樣本總數(shù)的比例較高，分別為42.08%和43.07%，且二者差異較小，1次性施肥技術(shù)比例為12.38%，不施化肥或者施用化肥4次的農(nóng)戶(hù)比例均不足2%。不同地區(qū)之間差異較大，四川丘陵區(qū)農(nóng)戶(hù)施用2次化肥的比例為56.14%，施用1次化肥和3次化肥的比例均為19.30%；成都平原區(qū)92%的農(nóng)戶(hù)施用2次化肥；貴州山丘區(qū)農(nóng)戶(hù)施用2次化肥和3次化肥的比例分別為45.45%和39.39%；云南山丘區(qū)和重慶山丘區(qū)農(nóng)戶(hù)以施用化肥3次為主，分別占調(diào)查樣本的66.67%和83.33%。

2.4 玉米化肥氮磷鉀養(yǎng)分投入量與投入比例

由表3可知，西南地區(qū)玉米生育期內(nèi)，化肥N、P2O5和K2O平均投入量分別為323.52、80.93和56.55 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.25∶0.17，總體表現(xiàn)為氮肥過(guò)量和鉀肥投入不足。不同區(qū)域之間，化肥中N平均投入量表現(xiàn)為貴州山丘區(qū)>云南山丘區(qū)>四川丘陵區(qū)>重慶山丘區(qū)>成都平原區(qū)；化肥P2O5和K2O表現(xiàn)一致，投入量以重慶和貴州較高，且大于四川丘陵區(qū)、成都平原和云南山丘區(qū)，而四川丘陵區(qū)、成都平原區(qū)和云南山丘區(qū)差異較小。對(duì)農(nóng)戶(hù)養(yǎng)分投入量的變異系數(shù)分析可知，各個(gè)地區(qū)農(nóng)戶(hù)磷肥和鉀肥施用量的變異系數(shù)高于氮肥。

表2 不同肥料品種的消費(fèi)結(jié)構(gòu) （%）

圖1 西南地區(qū)農(nóng)戶(hù)玉米化肥施肥次數(shù)變化

2.5 玉米化肥氮磷鉀養(yǎng)分投入量分布情況

根據(jù)玉米氮磷鉀需肥規(guī)律，并通過(guò)綜合分析前人在西南地區(qū)和其他地區(qū)開(kāi)展玉米肥料試驗(yàn)的相關(guān)研究結(jié)果，將農(nóng)戶(hù)玉米氮肥（N）、磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）施用量分為“過(guò)量、適當(dāng)和不足”3個(gè)等級(jí)，并按此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)農(nóng)戶(hù)氮磷鉀肥施用量進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)［3，10］。由表4可知，西南地區(qū)農(nóng)戶(hù)玉米化肥養(yǎng)分投入主要存在氮肥過(guò)量和鉀肥施用不足的問(wèn)題，氮肥超量施用的農(nóng)戶(hù)比例為62.38%，鉀肥施用不足的農(nóng)戶(hù)比例為60.89%，氮肥、磷肥和鉀肥超量施用農(nóng)戶(hù)的平均投入量分別為適宜投入量的2.29、3.15和2.84倍。不同區(qū)域之間，四川丘陵區(qū)、貴州山丘區(qū)、重慶山丘區(qū)和云南山丘區(qū)氮肥施用超量的農(nóng)戶(hù)比例均在60%以上，而成都平原區(qū)農(nóng)戶(hù)氮肥投入不足的比例為72.73%；貴州山丘區(qū)和重慶山丘區(qū)磷肥施用超量的農(nóng)戶(hù)比例分別為44.00%和63.64%；各個(gè)區(qū)域鉀肥投入不足的農(nóng)戶(hù)比例為37.31%～100.00%。

表3 玉米化肥氮磷鉀養(yǎng)分投入量與投入比例

表4 玉米化肥氮磷鉀養(yǎng)分投入量的分布情況

2.6 玉米化肥施肥方法

由表5可知，西南地區(qū)玉米基肥施肥方法中，穴施覆土是主要施肥方式，占農(nóng)戶(hù)調(diào)查比例的71.29%，其次為水肥沖施，其比例為18.81%，撒施、穴施不覆土、播種機(jī)種肥同播比例較小。不同區(qū)域之間，重慶山丘區(qū)、成都平原區(qū)和四川丘陵區(qū)水肥沖施比例相對(duì)較高，分別占各自區(qū)域調(diào)查農(nóng)戶(hù)比例的31.88%、27.27%和12.28%；采用播種機(jī)進(jìn)行種肥同播主要集中在四川丘陵區(qū)，其比例為12.28%。

西南地區(qū)玉米追肥的施肥方法主要以穴施不覆土為主，其次為化肥撒施。第1次追肥過(guò)程中，西南地區(qū)穴施不覆土的農(nóng)戶(hù)數(shù)量占施肥農(nóng)戶(hù)數(shù)量的比例達(dá)到63.22%；其次為第2次追肥過(guò)程中，穴施不覆土的農(nóng)戶(hù)數(shù)量占施肥農(nóng)戶(hù)數(shù)量的比例達(dá)到59.76%。不同地區(qū)之間，重慶山丘區(qū)農(nóng)戶(hù)采用水肥沖施的比例最高，第1次和第2次追肥中，采用該項(xiàng)技術(shù)的農(nóng)戶(hù)比例分別為38.33%和21.43%。

表5 西南地區(qū)農(nóng)戶(hù)玉米化肥不同施肥方法所占比例 （%）

3 討論

劉永紅對(duì)2008～2009年西南地區(qū)玉米養(yǎng)分管理調(diào)查表明，玉米基肥和追肥中復(fù)合肥的施用面積比為18.8%和27.5%［11］，本研究中復(fù)合（混）肥在基肥和追肥的投入比例分別為69.80%和61.88%，說(shuō)明通過(guò)近10年發(fā)展，西南地區(qū)玉米養(yǎng)分管理上農(nóng)戶(hù)施用復(fù)合（混）肥的比例呈增加趨勢(shì)，改變了施肥品種以單質(zhì)肥為主的格局。然而，202個(gè)調(diào)查對(duì)象中，施用不同養(yǎng)分含量的復(fù)合（混）肥種類(lèi)達(dá)到了68個(gè)，也反映了分散經(jīng)營(yíng)體制下農(nóng)戶(hù)對(duì)復(fù)合（混）肥品種選擇的被動(dòng)性和化肥行業(yè)的高度分散性。

西南地區(qū)玉米養(yǎng)分管理中，“一底兩追”即在施足基肥基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)及時(shí)追施苗肥和重施拔節(jié)孕穗肥的方法較為普遍［11］，重慶江津地區(qū)農(nóng)戶(hù)施肥1、2、3和4次的比例分別為3.8%、52.3% 、43.4%和0.0%，本研究中分別為12.38%、42.08%、43.07%和1.09%，其變化趨勢(shì)與前人報(bào)道一致［12］。但不同區(qū)域有較大差異，四川丘陵區(qū)和成都平原區(qū)以2次施肥為主，貴州山丘區(qū)以2次和3次施肥居多，重慶山丘區(qū)和云南山丘區(qū)則主要以3次施肥為主。

朱兆良等通過(guò)總結(jié)大量田間試驗(yàn)結(jié)果提出，我國(guó)主要糧食作物最佳氮肥用量為150～180 kg·hm-2［3］。 但20世 紀(jì)80年 代 以 來(lái)， 受“ 高投入高產(chǎn)出”政策引導(dǎo)和“要高產(chǎn)就必須多施肥”等傳統(tǒng)觀念影響，玉米不合理甚至盲目過(guò)量施肥現(xiàn)象相當(dāng)普遍，尤其是氮肥過(guò)量問(wèn)題突出。2000～2002年進(jìn)行的調(diào)查發(fā)現(xiàn)全國(guó)玉米的氮肥平均施用量為209 kg·hm-2，2002年云南玉米季化肥N、P2O5和K2O投入量分別為264. 00、75.00和13.50 kg·hm-2；2008年四川地區(qū)玉米季化肥 N、P2O5和K2O投入量分別為220.50、72.00和21.00 kg·hm-2；2008年云南滇西地區(qū)玉米季化肥N、P2O5和K2O投入量分別為364.10、92.80和72.50 kg·hm-2；2005～2011年重慶江津地區(qū)玉米季化肥N、P2O5和K2O投入量分別為276.00、99.00和 64.06 kg·hm-2［3，10-13］。本研究，玉米化肥 N、P2O5和K2O平均投入量為323.52、80.93和56.55 kg·hm-2，總體表現(xiàn)為氮肥過(guò)量和鉀肥投入不足，與過(guò)去相比化肥氮肥過(guò)量投入的趨勢(shì)并沒(méi)有得到緩解，可能原因在于近年來(lái)農(nóng)戶(hù)購(gòu)買(mǎi)能力增強(qiáng)，有機(jī)肥投入降低，施肥方法粗放以及干旱制約增強(qiáng)所致。

關(guān)于施肥方法的問(wèn)題，在科學(xué)上已經(jīng)有較清楚認(rèn)識(shí)，深施氮肥可顯著降低氨揮發(fā)損失和徑流損失，而人工表面撒施肥料是我國(guó)目前肥料施用過(guò)量、損失嚴(yán)重的直接原因，未來(lái)土地規(guī)?；?jīng)營(yíng)有望解決上述問(wèn)題［14］。按照生產(chǎn)習(xí)慣，玉米基肥（苗肥）施肥時(shí)期多為播種或者出苗后，該時(shí)段受春旱或夏旱影響較大，基肥管理不當(dāng)會(huì)造成玉米缺窩斷壟，故多數(shù)農(nóng)戶(hù)在基肥管理環(huán)節(jié)具有保持穴施覆土的良好習(xí)慣，本文中采用穴施覆土技術(shù)的農(nóng)戶(hù)比例占農(nóng)戶(hù)調(diào)查比例的71.29%。而玉米追肥施用時(shí)期處于拔節(jié)至孕穗營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，該時(shí)段雨量資源相對(duì)豐富，加之玉米成苗后采用穴施覆土勞動(dòng)力投入大，農(nóng)戶(hù)在施肥方法選擇上主要采用穴施不覆土或者直接撒施，第1次和第2次追肥中采用穴施不覆土的農(nóng)戶(hù)比例分別為63.22%和59.76%。

作物養(yǎng)分管理是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，既直接影響農(nóng)作物產(chǎn)量，還間接影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境效益等諸多方面。2009 年以來(lái)，國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所和國(guó)際肥料工業(yè)協(xié)會(huì)提出并逐步完善形成了作物“4R養(yǎng)分管理”理論，成為當(dāng)前被普遍采用的肥料最佳養(yǎng)分管理新方法［15-16］。所謂“4R養(yǎng)分管理”是指選擇正確的肥料品種（Right source），采用正確的肥料用量（Right rate），在正確的時(shí)間（Right time）將肥料施用在正確的位置上（Right place）。根據(jù)上述分析，并結(jié)合“4R養(yǎng)分管理”理論，筆者認(rèn)為西南地區(qū)玉米養(yǎng)分管理重點(diǎn)在于通過(guò)實(shí)施氮肥限量投入，種養(yǎng)廢棄物培肥還田和化肥深施等措施，實(shí)現(xiàn)化肥特別是氮肥減施，提高玉米種植效益和資源利用效率。

4 小結(jié)

西南地區(qū)玉米生產(chǎn)中農(nóng)戶(hù)復(fù)合（混）肥投入品種呈“三戶(hù)一品”的格局，基肥以復(fù)合（混）肥為主且占被調(diào)查農(nóng)戶(hù)比例69.80%，追肥以尿素和復(fù)合（混）肥為主，第1次追肥中施用尿素和復(fù)合（混）肥的農(nóng)戶(hù)分別占調(diào)查樣本的59.41%和40.10%，第2次追肥中分別占25.74%和20.79%；玉米專(zhuān)用復(fù)合肥和緩控釋肥等新型肥料缺乏，部分地區(qū)有機(jī)肥投入比例低。化肥N、P2O5和K2O平均投入量為 323.52、80.93和 56.55 kg·hm-2，總體表現(xiàn)為氮肥過(guò)量和鉀肥不足，氮肥超量施用比例為62.38%，鉀肥施用不足比例為60.89%，且區(qū)域之間差異較大。玉米基肥以穴施覆土為主，但追肥養(yǎng)分管理粗放，第1次和第2次追肥中采用穴施不覆土的農(nóng)戶(hù)比例分別為63.22%和59.76%，表土撒施的比例分別為10.34%和25.61%。建議分區(qū)域明確玉米氮肥投入限量標(biāo)準(zhǔn)，降低化肥氮肥用量；增施有機(jī)肥，發(fā)揮養(yǎng)分資源替代效應(yīng)，同時(shí)推行秸稈還田，補(bǔ)充土壤鉀素，提高土壤綜合持續(xù)生產(chǎn)能力；推進(jìn)玉米機(jī)械化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)種肥同播和化肥深施，降低農(nóng)田養(yǎng)分流失。

致謝：本文所采用的部分玉米養(yǎng)分調(diào)查數(shù)據(jù)，由農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“西南丘陵旱地糧油作物節(jié)水節(jié)肥節(jié)藥綜合技術(shù)集成與示范”的參加單位暨四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所、重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、云南省曲靖市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、貴州大學(xué)等的相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)友情提供，在此一并表示感謝。