邊彩燕，趙貴賓*，李繼平，李 星，熊春蓉，岳 云，朱永永，陳 超

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州730020；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，甘肅 蘭州730070）

中國是世界上最大的馬鈴薯種植和生產(chǎn)國家，種植面積和產(chǎn)量均居世界首位[1]。馬鈴薯在解決中國的糧食供給與提高人民的生活水平方面做出了巨大的貢獻(xiàn)[2]。同時(shí)，為中國社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展和經(jīng)濟(jì)高速增長提供了基本保障。由于追求馬鈴薯的高產(chǎn)，種植者經(jīng)常超量使用肥料，由此帶來的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題層出不窮[3,4]。這使得具有良好農(nóng)業(yè)潛力的未開發(fā)土地面積不斷減少，農(nóng)村、農(nóng)田面源污染和土壤質(zhì)量下降等問題日益突出，直接影響到城鄉(xiāng)居民的生活環(huán)境。然而，化肥農(nóng)藥的濫用和亂用更加導(dǎo)致農(nóng)藥中毒事件的發(fā)生，影響農(nóng)業(yè)生態(tài)安全和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。因此，制定可行的技術(shù)方案，采取有效的措施，逐步降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)化肥和農(nóng)藥的過度依賴，發(fā)展清潔農(nóng)業(yè)和循環(huán)農(nóng)業(yè)，確保糧食穩(wěn)定增產(chǎn)、農(nóng)民持續(xù)增收，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)和機(jī)遇。馬鈴薯在甘肅省糧食安全與主產(chǎn)區(qū)農(nóng)民增收方面具有重要地位和作用，研究馬鈴薯化肥農(nóng)藥減施增效，對(duì)推動(dòng)甘肅省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有重要的帶動(dòng)意義。

1 甘肅省馬鈴薯生產(chǎn)現(xiàn)狀

馬鈴薯是一種適宜性廣、產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富的多用途作物，在甘肅省旱地作物中的栽培面積僅次于玉米[5]，曾在解決糧食短缺方面做出過巨大貢獻(xiàn)。甘肅省馬鈴薯種植涉及13個(gè)市（州）的60個(gè)縣，其中種植面積0.67萬hm2以上的縣（區(qū)）有30個(gè)，2萬hm2以上的縣（區(qū)）有9個(gè)，3.33萬hm2的市（州）有8個(gè)。生產(chǎn)布局以中部高淀粉及菜用型、河西及沿黃灌區(qū)食品加工型、隴南天水早熟菜用型和高寒陰濕區(qū)脫毒種薯繁育四大優(yōu)勢(shì)生產(chǎn)區(qū)域?yàn)橹?，?yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)面積占全省的70%以上。在甘肅省委、省政府的高度重視下，作為全省農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略性主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，使甘肅省成為重要的馬鈴薯種薯和商品薯生產(chǎn)及淀粉加工基地，自2003年以來，連續(xù)10年種植面積穩(wěn)居全國第二，總產(chǎn)量全國第一[6-8]。特別是隨著高質(zhì)量脫毒種薯、以黑膜全覆蓋為主的旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣，使甘肅省馬鈴薯種植優(yōu)勢(shì)區(qū)域更加清晰，技術(shù)體系逐漸完善，面積更加穩(wěn)定，產(chǎn)量有了新的提高。近年來生產(chǎn)面積維持在60萬hm2以上，產(chǎn)量超過1 000萬t，2015年全省馬鈴薯種植面積達(dá)到67萬hm2，總產(chǎn)鮮薯1 146萬t。作為全國馬鈴薯三大產(chǎn)區(qū)之一，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為甘肅省農(nóng)民增收和糧食安全的重要保證。

2 馬鈴薯生產(chǎn)存在的問題

相關(guān)專家的大量研究顯示，在中國化肥使糧食作物增產(chǎn)21%～58%，農(nóng)藥使80%～90%的農(nóng)業(yè)病蟲害得到有效控制[9-11]，作為一種化肥農(nóng)藥密集型作物，馬鈴薯生產(chǎn)中肥藥過量問題尤為嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，在甘肅省，耕地平均使用化肥737.42 kg/hm2、農(nóng)藥4.80 kg/hm2。然而在常規(guī)農(nóng)業(yè)條件下，化肥利用率只有30%～50%，未被利用的化肥和農(nóng)殘被雨水沖刷，污染土壤環(huán)境和地下水[12]。化肥農(nóng)藥利用率低成為過量使用的關(guān)鍵原因之一[13]。甘肅省馬鈴薯70%以上的種植面積主要集中在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，存在耕地質(zhì)量差、干旱缺水、病蟲害防控體系不健全、種薯繁育體系不完善、連作減產(chǎn)、肥料使用不當(dāng)、先進(jìn)的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)不配套等問題，具體表現(xiàn)：沒有很好的掌握不同區(qū)域不同種植體系肥料農(nóng)藥損失規(guī)律；對(duì)肥藥高效利用機(jī)理缺乏深入的認(rèn)識(shí)；缺少適宜的新型化肥和農(nóng)藥替代產(chǎn)品；施肥施藥裝備差，肥料損失大，農(nóng)藥跑冒滴漏嚴(yán)重；肥料和農(nóng)藥減施增效技術(shù)研發(fā)滯后。這些問題導(dǎo)致甘肅省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨很大的挑戰(zhàn)。

3 開展馬鈴薯化肥農(nóng)藥減施的重要意義

3.1提高化肥的利用效率

氮、磷、鉀肥是影響馬鈴薯產(chǎn)量的重要因素之一，在馬鈴薯的生長發(fā)育過程中起著重要作用[14]。但是長期超量施用化肥，會(huì)導(dǎo)致肥料利用效率大大降低，引起生態(tài)環(huán)境惡化[15]?？v觀國內(nèi)研究，提高化肥利用率可以從2個(gè)方面入手：配方施肥和精準(zhǔn)施肥。配方施肥根據(jù)作物需肥規(guī)律、土壤供肥能力和肥料效率提供大量元素和微量元素的配比方案和相應(yīng)的施肥技術(shù)，大大提高了肥料利用率，減少肥料投入量。李偉等[16]研究得出，安定區(qū)馬鈴薯最佳施氮量（N）203.48 kg/hm2，施磷量（P2O5）908.75 kg/hm2，施鉀量（K2O）217.27 kg/hm2。肥料的精準(zhǔn)施用也是提高肥料利用率的有效方法，以色列90%以上的溫室、果園、大田、綠化等全面覆蓋應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，美國60%的馬鈴薯、32.8%的果樹、25%的玉米也已采用水肥一體化技術(shù)[17]。河西綠洲灌區(qū)棉花、番茄、玉米等作物的研究結(jié)果表明，滴灌水肥一體化技術(shù)平均節(jié)水33.2%～49.5%，增產(chǎn)8.7%～57.0%[18]。

3.2提高農(nóng)藥的利用效率

如何減少農(nóng)藥使用量、減少使用頻率、增強(qiáng)防效是當(dāng)今科研工作者的熱門研究課題之一。隴薯系列抗病馬鈴薯，自身抗病性強(qiáng)[19]，減少農(nóng)藥的使用量。有機(jī)硅、表面活性劑等農(nóng)藥助劑與傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥配合使用，對(duì)減少農(nóng)藥的使用量、強(qiáng)化防效起到了重要作用[20]。農(nóng)藥施用設(shè)備和配套技術(shù)的研發(fā)也有利于提高農(nóng)藥利用率。目前自走式噴霧機(jī)、高地隙噴桿噴霧機(jī)、旋翼無人施藥機(jī)[21]等已經(jīng)投入使用，農(nóng)藥利用率較傳統(tǒng)的手動(dòng)噴霧器高20%左右。另外，對(duì)天敵的篩選和有效利用也可以有效防治害蟲，減少農(nóng)藥殘留和環(huán)境污染。除此之外，推廣脫毒種薯也可顯著降低馬鈴薯病害發(fā)生率，減少農(nóng)藥施用量[22]。

3.3減輕農(nóng)業(yè)面源污染

近年來，隨著中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的不斷提升，造成的農(nóng)業(yè)面源污染日益加深。如何減輕農(nóng)業(yè)面源污染，無疑是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中一個(gè)重要的命題。以化肥農(nóng)藥科學(xué)減量與有效替代為關(guān)鍵技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)綠色農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的研究思路[23]。以微生物代謝物為核心成分的馬鈴薯專用肥料增效劑，在寧夏、內(nèi)蒙古等地使用，取得基肥減量20%、馬鈴薯不減產(chǎn)的良好效果[24]。生物農(nóng)藥、天敵防治技術(shù)是化學(xué)農(nóng)藥的替代產(chǎn)品和方法。國內(nèi)在新型動(dòng)物源、植物源和微生物源等活性成分的發(fā)掘及功能評(píng)價(jià)做了大量研究，也取得了較好的結(jié)果，為生物源代謝產(chǎn)物類農(nóng)藥提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

3.4保護(hù)生態(tài)環(huán)境

“推行綠色生產(chǎn)方式，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力”是2017年中央一號(hào)文件對(duì)中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出的更高、更宏觀的要求。長期以來，由于追求產(chǎn)量而依賴于農(nóng)藥和化學(xué)肥料的過度使用，造成水體和土壤污染，使土地質(zhì)量下降，不但破壞了生態(tài)環(huán)境，也造成了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的衰退。近年來，農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)儼然成為一股世界潮流，特別是化肥和農(nóng)藥對(duì)環(huán)境造成的危害越來越受到各國政府的重視[25]，因此，如何合理使用化肥農(nóng)藥、科學(xué)利用有機(jī)肥和生物農(nóng)藥來減輕農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

3.5保障食品安全

國以民為本，民以食為天，食以安為先。食品安全是關(guān)系到人類健康和國計(jì)民生的重大問題。氮肥在增加糧食作物產(chǎn)量中起到了重要作用，但是氮肥以硝酸鹽的形式存在于土壤中，被農(nóng)作物吸收后，經(jīng)食用還原成有致癌作用的亞硝酸鹽，損害人體健康。經(jīng)觀察，食用有農(nóng)藥殘留的農(nóng)產(chǎn)品，會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)有害物質(zhì)的長期蓄積，進(jìn)而引起各種慢性疾病。目前，無論發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，無論在城市或農(nóng)村，癌癥、心腦血管病、糖尿病等病例只增不減，這與食品中的重金屬超標(biāo)、農(nóng)殘超標(biāo)有直接或間接的關(guān)系。此外，由于中國出口食品質(zhì)量問題，導(dǎo)致傳統(tǒng)出口產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)逐漸削弱或被部分抵消[26]。因此，減少化肥農(nóng)藥用量，是保障食品安全的根本出路。

4 甘肅省推進(jìn)馬鈴薯化肥農(nóng)藥減施的主要措施

4.1確定總體目標(biāo)

引進(jìn)和篩選適宜甘肅省不同生態(tài)區(qū)域，有利于減肥減藥的馬鈴薯品種，研究甘肅省旱作區(qū)不同品種的需肥規(guī)律、病害蟲害的時(shí)空變化規(guī)律及藥劑防治效果，研究減肥減藥栽培技術(shù)，引進(jìn)和篩選適宜于減肥減藥技術(shù)配套的器械，進(jìn)行技術(shù)集成組裝，形成馬鈴薯“減化肥、減農(nóng)藥、增效益”優(yōu)化種植技術(shù)模式，在甘肅省建立多個(gè)示范基地大面積示范、推廣，開展技術(shù)培訓(xùn)，輻射帶動(dòng)周邊地區(qū)馬鈴薯化肥農(nóng)藥減施增效生產(chǎn)。

4.2加強(qiáng)化肥農(nóng)藥減施技術(shù)研究

4.2.1 引進(jìn)和培育新品種、新技術(shù)、新材料

根據(jù)甘肅省旱作區(qū)的氣候特點(diǎn)和品種類型需求，引進(jìn)、篩選新優(yōu)品種，根據(jù)產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病性等性狀指標(biāo)，篩選適宜的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病馬鈴薯新品種；研究甘肅省旱作區(qū)不同品種的需肥規(guī)律、病害蟲害的時(shí)空變化規(guī)律及藥劑防治效果，引進(jìn)篩選新型化學(xué)肥料及各類生態(tài)友好型農(nóng)藥等新材料；優(yōu)化馬鈴薯水、肥、藥供給方案，建立肥水、肥藥協(xié)同共效創(chuàng)新技術(shù)體系。

4.2.2 研發(fā)馬鈴薯“減化肥、減農(nóng)藥、增效益”新型技術(shù)

研發(fā)多形態(tài)、適宜于水肥一體化的新型馬鈴薯化學(xué)肥料、可調(diào)節(jié)土壤環(huán)境的多功能微生物肥料、具有促生抑病的微生物制劑；研究誘導(dǎo)抗性、生物防治、植物源殺蟲殺菌劑等替代技術(shù)和靶向施藥減藥技術(shù)等，建立馬鈴薯主要病蟲害綜合防控技術(shù)體系；研究不同生態(tài)區(qū)主要病蟲害的時(shí)空變化規(guī)律，建立預(yù)警預(yù)報(bào)，明確防控指標(biāo)；研究馬鈴薯水肥藥局部施用栽培方式，集成高效利用栽培模式；研究通過多年輪作模式減少化肥農(nóng)藥用量的最佳栽培模式，探索秸稈覆蓋種植馬鈴薯的最佳組合模式及環(huán)境友好型可降解地膜。

4.3關(guān)鍵技術(shù)集成與示范推廣

4.3.1 集成區(qū)域技術(shù)模式，大面積推廣

研究甘肅省旱作區(qū)不同茬口、不同馬鈴薯品種需肥規(guī)律，確定施肥量閾值，構(gòu)建施肥模型；研究不同肥力條件、不同施肥時(shí)間、方法、肥料用量與配比等，建立馬鈴薯肥料減施增效技術(shù)體系；研究肥水、肥藥耦合效應(yīng)，馬鈴薯肥藥供給時(shí)期、用量、方式及配套施用方法，建立、集成馬鈴薯肥水、肥藥協(xié)同共效技術(shù)體系；研究不同栽培模式馬鈴薯適宜栽培時(shí)期、栽培方式、群體結(jié)構(gòu)和水肥管理參數(shù)，開發(fā)馬鈴薯優(yōu)質(zhì)高效種植模式等；優(yōu)化集成甘肅中部、隴東、隴南及南部二陰四大區(qū)域馬鈴薯減肥減藥增效技術(shù)模式，總結(jié)相應(yīng)的配套栽培技術(shù)規(guī)程，建立示范基地，開發(fā)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，組織技術(shù)模式的推廣，同時(shí)，輻射帶動(dòng)周邊馬鈴薯的減施增效生產(chǎn)。

4.3.2 篩選配套的農(nóng)機(jī)具

研究適合于甘肅省不同生態(tài)區(qū)、中小地塊的適宜于減肥減藥、水肥一體化的配套機(jī)械，篩選出覆蓋生產(chǎn)中耕、種、管、收和加工各個(gè)環(huán)節(jié)配套的農(nóng)機(jī)具，因地制宜推廣馬鈴薯播種機(jī)、中耕機(jī)、收獲機(jī)、噴藥機(jī)、施肥機(jī)、起壟覆膜機(jī)等現(xiàn)代高效旱作農(nóng)業(yè)機(jī)械，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥化肥的過度浪費(fèi)，努力提高甘肅省馬鈴薯綠色生產(chǎn)的規(guī)?；?、機(jī)械化、組織化和標(biāo)準(zhǔn)化。

4.4推進(jìn)馬鈴薯化肥農(nóng)藥減施的運(yùn)行

4.4.1 成立多方面聯(lián)合，多方協(xié)作的工作機(jī)制

成立推進(jìn)工作機(jī)構(gòu)，縣區(qū)農(nóng)業(yè)部門建立相應(yīng)工作班子，建立上下聯(lián)動(dòng)，多方協(xié)作的工作機(jī)制；積極與水務(wù)、環(huán)保、財(cái)政等部門溝通協(xié)調(diào)，強(qiáng)化責(zé)任，整合力量，加強(qiáng)督查，形成部門合力，確保各項(xiàng)工作落實(shí)到位；加強(qiáng)與化肥、農(nóng)藥、地膜生產(chǎn)廠家或研究機(jī)構(gòu)間的相互交流，合作攻關(guān)，發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用，充分融合，共同促進(jìn)。

4.4.2 加強(qiáng)技術(shù)推廣與示范

以推廣部門和科研院所的技術(shù)隊(duì)伍為依托，以項(xiàng)目為載體，通過開展科技攻關(guān)和科技成果推廣，進(jìn)一步強(qiáng)化甘肅省馬鈴薯“兩減一增”示范基地建設(shè)，打造甘肅省精品農(nóng)業(yè)科技示范園。建立互聯(lián)網(wǎng)信息溝通渠道，通過平臺(tái)功能、QQ群等多種方式，及時(shí)傳達(dá)新材料、新技術(shù)成果，展示前沿科技信息。依托甘肅省馬鈴薯專家系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，及時(shí)對(duì)基層農(nóng)技推廣工作者遇到的問題進(jìn)行答疑解惑，在線指導(dǎo)基層農(nóng)技人員掌握遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)方法，解決實(shí)際操作中遇到的難題，提高農(nóng)民科學(xué)施肥用藥意識(shí)和技能，在實(shí)現(xiàn)馬鈴薯高產(chǎn)的同時(shí)保護(hù)環(huán)境健康。

4.4.3 培育新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體

加大政策扶持，培育發(fā)展家庭農(nóng)場(chǎng)、種植大戶和各類專業(yè)合作組織等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體，初步形成以家庭農(nóng)場(chǎng)和種植大戶是基礎(chǔ)，專業(yè)合作組織做紐帶，龍頭企業(yè)為骨干，多種生產(chǎn)經(jīng)營主體共同發(fā)展的農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式，鼓勵(lì)和支持發(fā)展節(jié)能環(huán)保型技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，促進(jìn)綠色產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，推動(dòng)農(nóng)業(yè)規(guī)?；?jīng)營，帶動(dòng)種植戶增產(chǎn)增收，加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

4.4.4 加強(qiáng)技術(shù)宣傳和培訓(xùn)

圍繞馬鈴薯減肥減藥新材料、新技術(shù)的研發(fā)，關(guān)鍵技術(shù)的集成，全程社會(huì)化服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)技推廣等主題，組織技術(shù)培訓(xùn)，請(qǐng)高水平的教授、專家授課，讓技術(shù)人員“聽”，更新知識(shí)、開闊眼界、增長才能；組織馬鈴薯減肥減藥現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)，讓技術(shù)人員“看”，相互學(xué)習(xí)，相互了解，取長補(bǔ)短；組織開展技術(shù)研討會(huì)議，讓技術(shù)人員“講”，互相交流，介紹經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)模式；省市縣分層次突出各自的主題開展培訓(xùn)，“聽、看、講”3種方式結(jié)合，室內(nèi)室外結(jié)合，力求內(nèi)容上更具針對(duì)性、方向上更具前瞻性、時(shí)間上更具時(shí)效性。