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)境重點實驗室，四川 成都 610066；2．中國農(nóng)業(yè)科學院農(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)科學院植物保護研究所，四川 成都 610066）

我國是一個典型的農(nóng)業(yè)和人口大國，人多地少矛盾突出，糧食安全事關(guān)國計民生、經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。長期以來，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，化肥投入對全國糧食增產(chǎn)貢獻率約為40.8%，對玉米增產(chǎn)貢獻率達到46.2%［1-2］。從20世紀80年代開始，全國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%的耕地消費約33%的氮肥［3］。氮磷化肥大量持續(xù)投入在促進糧食增產(chǎn)的同時，也帶來了一系列負面影響，突出表現(xiàn)在肥料利用率低和水環(huán)境污染問題［4-5］。

西南山地丘陵玉米區(qū)是我國玉米的第3大產(chǎn)區(qū)，播種面積和總產(chǎn)量約占全國的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)營體制下玉米養(yǎng)分管理標準化和規(guī)范化難度高，加劇了玉米養(yǎng)分管理不平衡問題。通過調(diào)查了解玉米養(yǎng)分管理現(xiàn)狀，明確養(yǎng)分管理存在問題，對合理指導施肥具有重要意義，前人在我國東北、華北和西北等玉米主產(chǎn)區(qū)圍繞玉米養(yǎng)分管理開展了大量調(diào)查研究［7-9］，但針對西南山地丘陵玉米養(yǎng)分管理的調(diào)查研究報道相對較少。為此，本研究旨在通過對四川、重慶、貴州和云南玉米主產(chǎn)區(qū)農(nóng)戶開展玉米養(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)戶抽樣調(diào)查的方法，對西南地區(qū)玉米種植農(nóng)戶進行實地調(diào)查。調(diào)查范圍涉及5個區(qū)域 10 個縣（市/區(qū)），分別是四川丘陵區(qū)（中江縣、三臺縣和簡陽市）、成都平原區(qū)（眉山市）、重慶山丘區(qū)（墊江縣、江津區(qū)、萬州區(qū)和武隆縣）、貴州山丘區(qū)（威寧縣）和云南山丘區(qū)（會澤縣），每縣隨機抽取 1～3 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，每鄉(xiāng)抽取 1～3 個村，每村抽取3～5 戶，累計收集有效調(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、施肥量、施肥時期及施肥方法等?；署B(yǎng)分按照調(diào)查表記錄值計算，有機肥養(yǎng)分含量按照《中國有機肥料養(yǎng)分志》提供的標準值計算。

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肥兩大類，其中化肥包括尿素、碳酸氫銨、磷酸二氫銨、過磷酸鈣、氯化鉀、復合（混）肥，有機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)不同種類肥料和不同養(yǎng)分含量的復合（混）肥種類的投入數(shù)量累計高達75種（糞肥和餅肥均不細分種類），其中不同養(yǎng)分含量的復合（混）肥種類達到68種，農(nóng)戶在復合（混）肥種類選擇過程中分散度較高。復合（混）肥種類投入情況在區(qū)域之間分布不均，四川丘陵區(qū)和成都平原區(qū)農(nóng)戶復合（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)戶肥料種類投入數(shù)量

2.2 不同肥料品種的消費結(jié)構(gòu)

由表2可知，西南地區(qū)玉米基肥農(nóng)戶施用復合（混）肥的比例最高，達到69.80%，其次為畜禽糞肥、尿素、過磷酸鈣和碳酸氫銨，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類的施用比例在各個調(diào)查區(qū)域之間差異較大，其中，復合（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；過磷酸鈣則主要在貴州和重慶山丘區(qū)；有機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，其次為復合（混）肥和碳酸氫銨。第1次追肥中，施用尿素、復合（混）肥和碳酸氫銨的農(nóng)戶分別占調(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、復合（混）肥和碳酸氫銨的農(nóng)戶分別占調(diào)查樣本總數(shù)的25.74%、20.79%和10.40%。不同區(qū)域之間，云南和貴州兩個地區(qū)追肥以尿素為主，成都平原以復合（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)戶施用2次化肥；貴州山丘區(qū)農(nóng)戶施用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。對農(nóng)戶養(yǎng)分投入量的變異系數(shù)分析可知，各個地區(qū)農(nóng)戶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結(jié)構(gòu) （%）

圖1 西南地區(qū)農(nóng)戶玉米化肥施肥次數(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，并通過綜合分析前人在西南地區(qū)和其他地區(qū)開展玉米肥料試驗的相關(guān)研究結(jié)果，將農(nóng)戶玉米氮肥（N）、磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）施用量分為“過量、適當和不足”3個等級，并按此標準對農(nóng)戶氮磷鉀肥施用量進行分級評價［3，10］。由表4可知，西南地區(qū)農(nóng)戶玉米化肥養(yǎng)分投入主要存在氮肥過量和鉀肥施用不足的問題，氮肥超量施用的農(nóng)戶比例為62.38%，鉀肥施用不足的農(nóng)戶比例為60.89%，氮肥、磷肥和鉀肥超量施用農(nóng)戶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)戶比例均在60%以上，而成都平原區(qū)農(nóng)戶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)戶比例分別為44.00%和63.64%；各個區(qū)域鉀肥投入不足的農(nóng)戶比例為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)水肥沖施比例相對較高，分別占各自區(qū)域調(diào)查農(nóng)戶比例的31.88%、27.27%和12.28%；采用播種機進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次追肥過程中，西南地區(qū)穴施不覆土的農(nóng)戶數(shù)量占施肥農(nóng)戶數(shù)量的比例達到63.22%；其次為第2次追肥過程中，穴施不覆土的農(nóng)戶數(shù)量占施肥農(nóng)戶數(shù)量的比例達到59.76%。不同地區(qū)之間，重慶山丘區(qū)農(nóng)戶采用水肥沖施的比例最高，第1次和第2次追肥中，采用該項技術(shù)的農(nóng)戶比例分別為38.33%和21.43%。

表5 西南地區(qū)農(nóng)戶玉米化肥不同施肥方法所占比例 （%）

3 討論

劉永紅對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合肥的施用面積比為18.8%和27.5%［11］，本研究中復合（混）肥在基肥和追肥的投入比例分別為69.80%和61.88%，說明通過近10年發(fā)展，西南地區(qū)玉米養(yǎng)分管理上農(nóng)戶施用復合（混）肥的比例呈增加趨勢，改變了施肥品種以單質(zhì)肥為主的格局。然而，202個調(diào)查對象中，施用不同養(yǎng)分含量的復合（混）肥種類達到了68個，也反映了分散經(jīng)營體制下農(nóng)戶對復合（混）肥品種選擇的被動性和化肥行業(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，強調(diào)及時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%，其變化趨勢與前人報道一致［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。

朱兆良等通過總結(jié)大量田間試驗結(jié)果提出，我國主要糧食作物最佳氮肥用量為150～180 kg·hm-2［3］。 但20世 紀80年 代 以 來， 受“ 高投入高產(chǎn)出”政策引導和“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量施肥現(xiàn)象相當普遍，尤其是氮肥過量問題突出。2000～2002年進行的調(diào)查發(fā)現(xiàn)全國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)為氮肥過量和鉀肥投入不足，與過去相比化肥氮肥過量投入的趨勢并沒有得到緩解，可能原因在于近年來農(nóng)戶購買能力增強，有機肥投入降低，施肥方法粗放以及干旱制約增強所致。

關(guān)于施肥方法的問題，在科學上已經(jīng)有較清楚認識，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目前肥料施用過量、損失嚴重的直接原因，未來土地規(guī)?；?jīng)營有望解決上述問題［14］。按照生產(chǎn)習慣，玉米基肥（苗肥）施肥時期多為播種或者出苗后，該時段受春旱或夏旱影響較大，基肥管理不當會造成玉米缺窩斷壟，故多數(shù)農(nóng)戶在基肥管理環(huán)節(jié)具有保持穴施覆土的良好習慣，本文中采用穴施覆土技術(shù)的農(nóng)戶比例占農(nóng)戶調(diào)查比例的71.29%。而玉米追肥施用時期處于拔節(jié)至孕穗營養(yǎng)生長階段，該時段雨量資源相對豐富，加之玉米成苗后采用穴施覆土勞動力投入大，農(nóng)戶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)戶比例分別為63.22%和59.76%。

作物養(yǎng)分管理是一個復雜的系統(tǒng)工程，既直接影響農(nóng)作物產(chǎn)量，還間接影響社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境效益等諸多方面。2009 年以來，國際植物營養(yǎng)研究所和國際肥料工業(yè)協(xié)會提出并逐步完善形成了作物“4R養(yǎng)分管理”理論，成為當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，筆者認為西南地區(qū)玉米養(yǎng)分管理重點在于通過實施氮肥限量投入，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)戶復合（混）肥投入品種呈“三戶一品”的格局，基肥以復合（混）肥為主且占被調(diào)查農(nóng)戶比例69.80%，追肥以尿素和復合（混）肥為主，第1次追肥中施用尿素和復合（混）肥的農(nóng)戶分別占調(diào)查樣本的59.41%和40.10%，第2次追肥中分別占25.74%和20.79%；玉米專用復合肥和緩控釋肥等新型肥料缺乏，部分地區(qū)有機肥投入比例低?；蔔、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準，降低化肥氮肥用量；增施有機肥，發(fā)揮養(yǎng)分資源替代效應(yīng)，同時推行秸稈還田，補充土壤鉀素，提高土壤綜合持續(xù)生產(chǎn)能力；推進玉米機械化生產(chǎn)，實現(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)）科研專項經(jīng)費項目“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)科學院植物保護研究所、重慶市農(nóng)業(yè)科學院、云南省曲靖市農(nóng)業(yè)科學院、貴州大學等的相關(guān)研究團隊友情提供，在此一并表示感謝。