崔 振

（泰州市農(nóng)業(yè)委員會(huì)，江蘇泰州 225300）

近年來(lái)，在中央實(shí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度和最嚴(yán)格的節(jié)約用地制度政策背景下[1]，人均耕地面積仍十分緊張[2]，促進(jìn)糧食高產(chǎn)、保障糧食安全成為農(nóng)業(yè)綠色高效發(fā)展過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。化肥投入是對(duì)土壤養(yǎng)分的補(bǔ)充，是保障糧食高產(chǎn)的重要手段[3-4]，而忽視土壤和環(huán)境本身養(yǎng)分供應(yīng)能力以及作物目標(biāo)產(chǎn)量對(duì)養(yǎng)分需求的過(guò)量施肥，將造成低資源利用率和高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[5-6]。

泰州市位于江蘇省中部，長(zhǎng)江東北岸，全市國(guó)土總面積57.9萬(wàn) km2，耕地總面積31.7萬(wàn) km2，是全國(guó)重要的糧食產(chǎn)區(qū)，稻麥輪作是該市主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，2017年全市糧食種植面積43.5萬(wàn)km2，總產(chǎn)量313萬(wàn)噸[7]。

本研究根據(jù)2012—2017年泰州市20個(gè)省級(jí)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)肥料投入和作物養(yǎng)分吸收數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，旨在評(píng)價(jià)泰州市稻麥輪作耕地養(yǎng)分平衡狀況，為促進(jìn)耕地質(zhì)量提升、抑制農(nóng)業(yè)面源污染提供理論依據(jù)，對(duì)今后耕地質(zhì)量建設(shè)與保護(hù)工作提出對(duì)策和建議。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本情況

全市20個(gè)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)均設(shè)在永久性基本農(nóng)田，且均為有代表性的田塊，以當(dāng)?shù)刂饕N植制度、種植方式為主，耕作栽培施肥等管理措施能代表當(dāng)?shù)匾话闼健１O(jiān)測(cè)點(diǎn)分布在3個(gè)全市主要農(nóng)區(qū)(表1)，覆蓋了全市典型種植制度。

1.2 研究?jī)?nèi)容

對(duì)江蘇省耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄的稻麥輪作省級(jí)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)2012—2017年6年間的耕作制度、肥料投入、作物產(chǎn)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，篩選出不同農(nóng)區(qū)稻麥輪作制度下監(jiān)測(cè)區(qū)肥料投入和作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)。土壤氮、磷、鉀的養(yǎng)分投入數(shù)據(jù)計(jì)算公式：

式中：IN、IP、IK分別代表氮、磷、鉀的養(yǎng)分投入；F代表肥料投入總量；A代表肥料養(yǎng)分投入換算系數(shù)，換算系數(shù)參考《江蘇省耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》中所提供的不同品種肥料養(yǎng)分含量[8]。

作物土壤氮、磷、鉀的養(yǎng)分吸收數(shù)據(jù)計(jì)算公式：

式中：CN、CP、CK分別代表作物氮、磷、鉀的吸收總量；P代表作物產(chǎn)量；B代表作物養(yǎng)分吸收換算系數(shù)，換算系數(shù)參考《江蘇省耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》中所提供的主要作物養(yǎng)分吸收量[8]。

在測(cè)算出肥料養(yǎng)分投入和作物養(yǎng)分吸收數(shù)據(jù)后，計(jì)算養(yǎng)分平衡率：

式中：B代表養(yǎng)分平衡率；I代表養(yǎng)分投入；C代表養(yǎng)分吸收。

表1 耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布情況Table 1 Distribution of farmland quality monitoring points

不同農(nóng)區(qū)、不同年份的作物產(chǎn)量、肥料投入、作物吸收及養(yǎng)分平衡率使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 作物產(chǎn)量

2012—2017年全市小麥籽粒、秸稈平均年產(chǎn)量為4705.5、5220.3 kg/hm2；水稻籽粒、秸稈平均年產(chǎn)量為7049.2、7511.5 kg/hm2。高沙土區(qū)、里下河區(qū)和沿江區(qū)小麥、水稻籽粒和秸稈平均年產(chǎn)量沒有顯著性差異，各農(nóng)區(qū)不同年份作物產(chǎn)量略有波動(dòng)，年度產(chǎn)量之間沒有顯著性差異(表2)。

2.2 肥料養(yǎng)分投入

2012—2017年全市稻-麥輪作區(qū)平均投入氮肥(N) 603.8 kg/hm2、磷肥 (P2O5) 130.8 kg/hm2、鉀肥(K2O) 135.1 kg/hm2。年均氮肥投入量里下河區(qū)顯著高于高沙土區(qū)和沿江區(qū)，為N 659.4 kg/hm2；磷肥投入量各區(qū)之間沒有顯著性差異；鉀肥投入量里下河區(qū)顯著低于高沙土區(qū)和沿江區(qū)，僅為K2O 127.9 kg/hm2(表3)。

各農(nóng)區(qū)不同年度氮肥投入量基本保持穩(wěn)定(表3)，不同年度投入量之間差異不顯著；磷肥、鉀肥投入量均逐年上升，2017年肥料投入量顯著高于其他年度。

2.3 養(yǎng)分平衡情況

綜合全市各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，全市耕地土壤氮肥、磷肥盈余，鉀肥虧損。氮肥盈余率為117.5%，磷肥盈余率為24.2%，鉀肥虧缺率為-49.0%。

不同區(qū)土壤養(yǎng)分盈虧情況均與全市一致，即氮、磷盈余，鉀虧損，但不同養(yǎng)分盈虧在區(qū)域間存在顯著性差異。氮肥以里下河區(qū)盈余率最高，為139.5%，顯著高于高沙土(106.7%)和沿江區(qū)(106.3%)。磷肥盈虧率各區(qū)之間沒有顯著性差異。鉀肥以高沙土區(qū)虧缺率最低，為-41.0%，顯著低于里下河區(qū)(57.7%)和沿江區(qū)(48.2%) (表3)。

表2 2012—2017年泰州市各農(nóng)區(qū)作物籽粒和秸稈產(chǎn)量(kg/hm2)Table 2 Grain and straw yields of different rural areas in Taizhou from 2012 to 2017

對(duì)不同年度肥料盈余率的分析顯示，不同年度氮肥盈余率年度間變化不顯著，平均盈余率為117.5%(圖1)。磷肥盈余率年度間也沒有顯著性差異，但呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，2017年磷肥盈余率為41.1% 。鉀肥虧缺率呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)，2017年鉀肥虧缺率為36.2%，顯著低于其他年份 (圖1)。

3 討論與結(jié)論

自2005年廣泛開展測(cè)土配方施肥工作以來(lái)[2]，各地根據(jù)耕地土壤肥力水平的不同，有針對(duì)性地調(diào)整肥料配方，通過(guò)因地、因勢(shì)施肥，有效保證了作物的長(zhǎng)期、穩(wěn)定高產(chǎn)，為我國(guó)糧食安全和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供了有利保障[9-14]。本研究對(duì)泰州市不同農(nóng)區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)作物產(chǎn)量的分析表明，不同農(nóng)區(qū)、不同年度的作物產(chǎn)量間沒有顯著性差異，2012—2017年小麥和水稻平均單產(chǎn)達(dá)到4705.5 kg/hm2和7049.2 kg/hm2，高于全省同期水平[15]，與揚(yáng)州市持平[16]，略低于鹽城市[17]。泰州主要農(nóng)區(qū)養(yǎng)分投入總量的增加沒有帶來(lái)產(chǎn)量的相應(yīng)提高。

3.1 肥料投入

通過(guò)對(duì)全市肥料投入情況的分析表明，全市肥料投入有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是氮投入總量基本穩(wěn)定，不同年度氮肥投入量沒有出現(xiàn)顯著性差異，仍呈緩慢上升趨勢(shì)；二是磷肥、鉀肥投入上升趨勢(shì)明顯，2016—2017年磷肥和鉀肥投入量顯著高于其他

年份。一方面，由于各級(jí)政府對(duì)化肥減量增效工作的重視，加上土地流轉(zhuǎn)后規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用測(cè)土配方施肥所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，使得科學(xué)、合理的施肥理念日益獲得農(nóng)民認(rèn)可[18-19]；另一方面，近年來(lái)泰州地區(qū)廣泛種植的南粳5055、9108、寧麥13等品種對(duì)磷、鉀肥的需求較高[20-21]，農(nóng)民為了增產(chǎn)增收會(huì)側(cè)重增施磷、鉀肥，兩方面原因使得磷肥和鉀肥投入在近年來(lái)有了明顯提升；三是肥料投入配比不盡合理，重施氮肥現(xiàn)象仍普遍存在。根據(jù)江蘇省耕地質(zhì)量與農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)站發(fā)布的泰州地區(qū)主要農(nóng)作物基肥主推配方中氮、磷、鉀肥的比例，泰州市多數(shù)地區(qū)以20∶10∶10為主[22]，而監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，實(shí)際氮肥投入比例過(guò)高，最高的氮肥比例達(dá)到77∶13∶10。近年來(lái)對(duì)不同土地類型的耕地土壤養(yǎng)分狀況研究表明，泰州地區(qū)土壤氮、磷含量逐年升高[23]，各主要農(nóng)區(qū)全氮含量平均值為1.94 g/kg左右，有效磷含量平均值為9.7 mg/kg，均較第二次土壤普查資料數(shù)據(jù)有明顯上升[24]。研究表明，在水熱條件較好、土壤肥力較高的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)遵從“減氮控磷、補(bǔ)施鉀肥”的施肥原則[25-27]。盡管目前鉀肥投入已有了顯著提升，但鉀肥平衡仍處于虧缺狀態(tài)，且泰州目前土壤速效鉀含量仍較低[28]。因此，應(yīng)當(dāng)深入推進(jìn)削減氮肥投入，維持當(dāng)前磷肥投入水平，繼續(xù)增加鉀肥投入。

表3 各農(nóng)區(qū)土壤養(yǎng)分平衡分析(kg/hm2)Table 3 Soil nutrient balances in different rural areas

圖1 不同年度土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分平衡狀況Fig.1 Balance rates of soil N, P and K in different years

3.2 養(yǎng)分表觀平衡

3.2.1 氮 檢測(cè)的三個(gè)農(nóng)區(qū)養(yǎng)分表觀平衡不盡相同。里下河農(nóng)區(qū)氮肥盈余率高。里下河農(nóng)區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量均高于高沙土和沿江農(nóng)區(qū)，高的有機(jī)質(zhì)和全氮含量為作物提供了較高的土壤氮素供給[27-29]，因此在氮肥施用量相似的情況下，里下河農(nóng)區(qū)氮肥盈余率在監(jiān)測(cè)年度內(nèi)有提升。

3.2.2 磷 全市不同農(nóng)區(qū)近年來(lái)磷肥盈余率波動(dòng)較為明顯，但沒有顯著性差異，究其原因在于不同農(nóng)區(qū)磷肥盈余率之間存在較大差異，淡化了不同年度磷肥盈余率之間差異的顯著性。因此，盡管年度間差異不顯著，但仍需注意控制磷肥盈余率不斷上升的趨勢(shì)。此外，綜合近年來(lái)土壤有效磷含量狀況看，盡管磷肥投入高、盈余率逐年上升，但土壤磷水平仍較低，今后需要在磷肥施用品種、運(yùn)籌、比例等方面深入探索。

3.2.3 鉀 鉀肥養(yǎng)分平衡狀況變化自2012年以來(lái)，三個(gè)監(jiān)測(cè)農(nóng)區(qū)鉀肥表觀虧缺率在逐漸降低，這和近年來(lái)政府大力推進(jìn)增施鉀肥政策，鉀肥投入量不斷上升有一定關(guān)系；里下河農(nóng)區(qū)鉀肥虧缺率顯著高于其他農(nóng)區(qū)，與里下河農(nóng)區(qū)地質(zhì)水文條件造成土壤含水量高于其他地區(qū)，使得鉀肥淋溶較為顯著有關(guān)[28,30]，投入的一部分鉀肥未被作物吸收即流失，導(dǎo)致其鉀肥虧缺程度較高。此外，近年來(lái)長(zhǎng)江中下游地區(qū)土壤綜合肥力得到了一定提高，鉀淋溶狀況得到了控制，增加了土壤的供鉀能力[28,31]，也對(duì)降低鉀肥的表觀虧缺起到了一定的作用。

泰州市稻-麥輪作區(qū)養(yǎng)分盈虧狀況與江蘇省其他設(shè)區(qū)市相比基本相當(dāng)[11-12,25]，均處于氮肥、磷肥盈余、鉀肥虧損的狀態(tài)，符合耕地土壤養(yǎng)分平衡的一般情況[28,32-33]，但仍高于一般稻-麥輪作區(qū)耕地養(yǎng)分允許的盈虧率[34]，表明泰州目前的施肥結(jié)構(gòu)仍存在可優(yōu)化的空間。有研究表明，增施有機(jī)肥、推行有機(jī)肥替代無(wú)機(jī)肥等措施能夠改善土壤養(yǎng)分平衡，提升土壤中酶活性，優(yōu)化土壤微生物群落組成，從而有效改善土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)[9,35-36]。因此，泰州市也應(yīng)當(dāng)著力推廣有機(jī)肥替代無(wú)機(jī)肥的項(xiàng)目，進(jìn)一步改善施肥結(jié)構(gòu)，貫徹“減氮控磷，增施鉀肥”的基本原則，深入開展精準(zhǔn)施肥。