王朝輝

·導(dǎo)讀·

我國(guó)小麥?zhǔn)┓蕟栴}與化肥減施

王朝輝1,2

（1西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100；2西北農(nóng)林科技大學(xué)/旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100）

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要糧食作物，保證小麥持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)對(duì)保障國(guó)家糧食安全具有重要意義。目前，我國(guó)小麥播種面積2 373萬(wàn)hm2，占全國(guó)糧食作物播種總面積的20%[1]。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，我國(guó)小麥的單產(chǎn)5.2 t·hm-2，接近歐盟的平均（5.8 t·hm-2）產(chǎn)量水平，但我國(guó)氮肥用量比歐盟平均高12.0%，磷肥用量高2.7倍，鉀肥用量高1.0倍[2-3]。化學(xué)肥料施用是保障作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要措施，但過量施用化肥并不能帶來持續(xù)增產(chǎn)，相反會(huì)造成資源浪費(fèi)、降低養(yǎng)分利用效率、污染地表和地下水等問題[4-6]。因此，2015年我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定了《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》，2019年發(fā)布的中央一號(hào)文件中更是強(qiáng)調(diào)“加大農(nóng)業(yè)面源污染治理力度，開展農(nóng)業(yè)節(jié)肥節(jié)藥行動(dòng)，實(shí)現(xiàn)化肥農(nóng)藥使用量負(fù)增長(zhǎng)”。國(guó)家也啟動(dòng)了重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“化學(xué)肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)研發(fā)”等重大行動(dòng)。全國(guó)各地針對(duì)糧食、蔬菜和果樹等主要農(nóng)作物的養(yǎng)分需求特性和產(chǎn)量品質(zhì)形成機(jī)制，生產(chǎn)中的化學(xué)肥料施用情況，田間土壤肥力和養(yǎng)分供應(yīng)能力，化肥減量施用技術(shù)，以及有機(jī)肥料、秸稈還田和種植綠肥的化肥替代潛力與技術(shù)途徑等，進(jìn)行了廣泛深入的研究和生產(chǎn)實(shí)踐。本專題展示了在小麥化學(xué)肥料減施和有機(jī)肥替代方面取得的一些重要進(jìn)展，以期引起對(duì)化學(xué)肥料減施基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)研究的重視，在實(shí)現(xiàn)化學(xué)肥料施用量零增長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)化學(xué)肥料施用量負(fù)增長(zhǎng)。

施用化學(xué)肥料對(duì)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率在30%— 50%[7-8]，但自1970至2018年，我國(guó)化肥用量增長(zhǎng)率是糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)率的8.7倍[9]，即作物產(chǎn)量與施肥量不能同步增長(zhǎng)。要科學(xué)地減施化肥，有必要全面了解我國(guó)農(nóng)戶施肥狀況和存在的問題，明確其減肥潛力。以往的農(nóng)戶施肥研究多是針對(duì)某一省份或區(qū)域，缺乏對(duì)全國(guó)主要麥區(qū)的施肥評(píng)價(jià)與減肥潛力調(diào)研分析，且對(duì)農(nóng)戶施肥評(píng)價(jià)與減肥潛力估算，多以區(qū)域合理施肥量為標(biāo)準(zhǔn)，忽略了光溫水、土壤肥力、品種和栽培管理等差異造成的農(nóng)戶或田塊小麥產(chǎn)量與養(yǎng)分需求差異。本專題論文《我國(guó)主要麥區(qū)農(nóng)戶施肥評(píng)價(jià)及減肥潛力分析》[10]，在連續(xù)3年對(duì)我國(guó)主要麥區(qū)農(nóng)戶施肥情況進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了基于不同農(nóng)戶田塊小麥產(chǎn)量、養(yǎng)分需求量和土壤養(yǎng)分的施肥量推薦方法，并以此來推薦農(nóng)戶施肥量、評(píng)價(jià)農(nóng)戶施肥狀況及減肥潛力，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)小麥生產(chǎn)科學(xué)合理減肥提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。

目前，全國(guó)農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量超過10億t[11]。秸稈還田后經(jīng)土壤中的微生物分解，其中的大量元素氮、磷、鉀及各種中微量營(yíng)養(yǎng)元素釋放出來，供后季作物吸收利用，是可用以替代化學(xué)肥料養(yǎng)分的重要有機(jī)肥資源。在之前的研究中，多依據(jù)某一標(biāo)準(zhǔn)或單一文獻(xiàn)的草谷比和養(yǎng)分含量來估計(jì)秸稈產(chǎn)量及養(yǎng)分資源量，結(jié)果存在較大差異。對(duì)于還田秸稈養(yǎng)分資源供應(yīng)量的計(jì)算也僅通過全量養(yǎng)分估算，并用以推算秸稈還田替代化肥的潛力，沒有充分考慮秸稈的當(dāng)季養(yǎng)分釋放率。本專題論文《我國(guó)主要糧食作物秸稈還田養(yǎng)分資源量及其對(duì)小麥化肥減施的啟示》[12]，根據(jù)大樣本統(tǒng)計(jì)的草谷比和養(yǎng)分含量估算我國(guó)主要糧食作物秸稈產(chǎn)量和養(yǎng)分資源量，并基于秸稈養(yǎng)分當(dāng)季釋放率估算化肥實(shí)際可替代量，系統(tǒng)研究了我國(guó)糧食作物的秸稈產(chǎn)量和區(qū)域分布、秸稈養(yǎng)分含量和釋放特征，分析了秸稈還田養(yǎng)分釋放對(duì)我國(guó)小麥生產(chǎn)化肥減施的貢獻(xiàn)，可為我國(guó)小麥的化肥有機(jī)替代提供重要依據(jù)。

內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、青海、黑龍江、寧夏是我國(guó)的春小麥主產(chǎn)區(qū)，也是典型的牧區(qū)和農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)，春小麥種植方式多種多樣，在小麥產(chǎn)量和品質(zhì)不斷提升的同時(shí)，部分地區(qū)化學(xué)肥料投入也在不斷增加?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)和掌握我國(guó)春麥區(qū)小麥?zhǔn)┓尸F(xiàn)狀，充分利用這一區(qū)域豐富的有機(jī)肥資源、作物輪作與間作及牧草生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，尋求科學(xué)合理的化肥有機(jī)替代模式，對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)和農(nóng)牧業(yè)綜合綠色可持續(xù)發(fā)展有重要意義。本專題論文《我國(guó)春麥區(qū)小麥化肥有機(jī)替代潛力分析》[13]，基于近年來在我國(guó)春麥區(qū)開展的農(nóng)戶小麥?zhǔn)┓收{(diào)研工作、有關(guān)文獻(xiàn)資料和國(guó)家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全面分析評(píng)價(jià)了這一區(qū)域春小麥生產(chǎn)中化學(xué)肥料投入的現(xiàn)狀，并結(jié)合氣候、土壤和有機(jī)資源狀況，明確了不同地區(qū)春小麥的化肥有機(jī)替代技術(shù)途徑、模式和替代潛力，為穩(wěn)定提升春麥區(qū)小麥產(chǎn)量品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)化肥施用量零增長(zhǎng)，制定生態(tài)優(yōu)先綠色發(fā)展戰(zhàn)略提供了重要支撐。

采用有機(jī)肥替代部分化肥，是減施化學(xué)肥料的重要措施之一。有機(jī)糞肥與生物有機(jī)肥是目前研究和應(yīng)用較多的有機(jī)肥料。明確不同類型的有機(jī)肥料替代化學(xué)肥料養(yǎng)分的能力、作物產(chǎn)量和品質(zhì)效應(yīng)、對(duì)土壤養(yǎng)分和環(huán)境帶來的影響，對(duì)制定有機(jī)肥替代化肥的技術(shù)措施有重要作用。本專題論文《有機(jī)肥替代化肥對(duì)旱地小麥產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率的影響及其經(jīng)濟(jì)環(huán)境效應(yīng)》[14]，通過5年的定位試驗(yàn)，研究了有機(jī)肥和生物有機(jī)肥替代部分化肥引起的小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成、籽粒氮磷鉀養(yǎng)分含量、養(yǎng)分轉(zhuǎn)移吸收、肥料利用效率及土壤硝態(tài)氮?dú)埩舻淖兓?。另一篇論文《我?guó)麥田有機(jī)肥替代化學(xué)氮肥的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)環(huán)境效應(yīng)》[15]，基于國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)綜合分析了有機(jī)肥類型、替代化肥的比例和持續(xù)年限、化肥施用水平、土壤性質(zhì)和氣候條件對(duì)有機(jī)肥替代的產(chǎn)量效應(yīng)，明確了有機(jī)肥替代的環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。研究結(jié)果對(duì)麥田土壤合理施用有機(jī)肥，有效替代和減少化學(xué)肥料用量，實(shí)現(xiàn)小麥豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綠色環(huán)保生產(chǎn)有重要參考價(jià)值。

分布在華北地區(qū)黃淮流域的灌溉麥區(qū)是我國(guó)小麥的主產(chǎn)區(qū)。關(guān)于這一地區(qū)的小麥?zhǔn)┓屎宛B(yǎng)分需求利用規(guī)律有較多研究，而對(duì)西北地區(qū)，如寧夏引黃灌區(qū)小麥?zhǔn)┓屎宛B(yǎng)分吸收利用則關(guān)注較少。由于地處西北內(nèi)陸，氣候干燥，寧夏引黃灌區(qū)小麥的生育時(shí)期分布和耗水情況不同于華北地區(qū)，農(nóng)戶施肥習(xí)慣和小麥養(yǎng)分吸收利用規(guī)律也有明顯差別。研究寧夏引黃灌區(qū)的農(nóng)戶施肥和小麥養(yǎng)分吸收利用，對(duì)認(rèn)識(shí)和指導(dǎo)西北不同灌區(qū)的小麥養(yǎng)分管理和完善灌溉小麥生產(chǎn)中的科學(xué)施肥技術(shù)均有重要意義。本專題論文《寧夏引黃灌區(qū)春小麥氮磷鉀需求及化肥減施潛力》[16]，基于寧夏引黃灌區(qū)的農(nóng)戶小麥?zhǔn)┓收{(diào)研和氮磷鉀肥用量的田間試驗(yàn)，分析評(píng)價(jià)了該地區(qū)春小麥生產(chǎn)中氮磷鉀肥施用現(xiàn)狀，明確了春小麥產(chǎn)量形成對(duì)氮磷鉀肥的響應(yīng)，了解灌區(qū)春小麥對(duì)氮磷鉀養(yǎng)分的吸收、分配和需求特性，為優(yōu)化灌區(qū)小麥生產(chǎn)中氮磷鉀化肥施用和科學(xué)減施提供了理論依據(jù)。

[1] 中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局. 關(guān)于2019年糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)的公告. http://www. stats.gov.cn/tjsj/zxfb/201912/t20191206_1715827.html

National Bureau of Statistics of the People’s Republic of China. Announcement on grain output data in 2019. http://www.stats.gov. cn/tjsj/zxfb/201912/t20191206_1715827.html. (in Chinese)

[2] Patrick Heffer (IFA), Armelle Gruère (IFA), Terry Roberts (IPNI). Assessment of Fertilizer Use by Crop at the Global Level 2014-2014/15 [R]. Paris: International Fertilizer Association (IFA) and International Plant Nutrition Institute (IPNI), 2017. https://api. ifastat.org/reports/download/12246.

[3] FAOSTAT. Area harvested of Crops [EB/OL]. [2018/01/02]. http:// www.fao.org/faostat/zh/#data/QC.

[4] JU X T, XING G X, CHEN X P, ZHANG S L, ZHANG L J, LIU X J, CUI Z L, YIN B, CHRISTIE P, ZHU Z L, ZHANG F S. Reducing environmental risk by improving N management in intensive Chinese agricultural systems., 2009, 106(9): 3041-3046.

[5] KAHRL F, LI Y J, SU Y F, TENNIGKEIT T, WILKES A, XU J C. Greenhouse gas emissions from nitrogen fertilizer use in China., 2010, 13(8): 688-694.

[6] ZHANG X, DAVIDSON E A, MAUZERALL D L, SEARCHINGER T D, DUMAS P, SHEN Y. Managing nitrogen for sustainable development., 2015, 528(7580): 51-59.

[7] 金繼運(yùn), 李家康, 李書田. 化肥與糧食安全. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2006, 12(5): 601-609.

JIN J Y, LI J K, LI S T. Chemical fertilizer and food security.2006, 12(5): 601-609. (in Chinese)

[8] ERISMAN J W, SUTTON M A, GALLOWAY J, KLIMONT Z, WINIWARTER W. How a century of ammonia synthesis changed the world., 2008, 1(10): 636-639.

[9] 中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局. 中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2019. http://www.stats.gov.cn/tjsj/ ndsj/2019/indexeh.htm.

National Bureau of Statistics of the People’s Republic of China. China Statistical Yearbook. http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2019/indexeh .htm. (in Chinese)

[10] 黃倩楠, 黨海燕, 黃婷苗, 侯賽賓, 王朝輝. 我國(guó)主要麥區(qū)農(nóng)戶施肥評(píng)價(jià)及減肥潛力分析. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2020, 53(23): 4816-4834.

HUANG Q N, DANG H Y, HUANG T M, HOU S B, WANG Z H. Evaluation of farmers’ fertilizer application and fertilizer reduction potentials in major wheat production regions of China., 2020, 53(23): 4816-4834. (in Chinese)

[11] 霍麗麗, 趙立欣, 孟海波, 姚宗路. 中國(guó)農(nóng)作物秸稈綜合利用潛力研究. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2019, 35(13): 218-224.

HUO L L, ZHAO L X, MENG H B, YAO Z L. Study on straw multi-use potential in China.2019, 35(13): 218-224. (in Chinese)

[12] 李廷亮, 王宇峰, 王嘉豪, 栗麗, 謝鈞宇, 李麗娜, 黃曉磊, 謝英荷.我國(guó)主要糧食作物秸稈還田養(yǎng)分資源量及其對(duì)小麥化肥減施的啟示. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2020, 53(23): 4835-4854.

LI T L, WANG Y F, WANG J H, LI L, XIE J Y, LI L N, HUANG X L, XIE Y H. Nutrient resource quantity from main grain crop straw incorporation and its enlightenment on chemical fertilizer reduction in wheat production in China., 2020, 53(23): 4835-4854. (in Chinese)

[13] 賈立國(guó), 石曉華, 蘇亞拉其其格, 秦永林, 于靜, 陳楊, 樊明壽. 我國(guó)春麥區(qū)小麥化肥有機(jī)替代潛力分析. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2020, 53(23): 4855-4865.

JIA L G, SHI X H, SUYALA Q Q G, QIN Y L, YU J, CHEN Y, FAN M S. Potential analysis of organic fertilizer substitution for chemical fertilizer in spring wheat regions of China., 2020, 53(23): 4855-4865. (in Chinese)

[14] 張奇茹, 謝英荷, 李廷亮, 劉凱, 姜麗偉, 曹靜, 邵靖琳. 有機(jī)肥替代化肥對(duì)旱地小麥產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率的影響及其經(jīng)濟(jì)環(huán)境效應(yīng). 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2020, 53(23): 4866-4878.

ZHANG Q R, XIE Y H, LI T L, LIU K, JIANG L W, CAO J, SHAO J L. Effects of organic fertilizers replacing chemical fertilizers on yield, nutrient use efficiency, economic and environmental benefits of dryland wheat., 2020, 53(23): 4866-4878. (in Chinese)

[15] 李永華, 武雪萍, 何剛, 王朝輝. 我國(guó)麥田有機(jī)肥替代化學(xué)氮肥的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)環(huán)境效應(yīng). 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2020, 53(23): 4879-4890.

LI Y H, WU X P, HE G, WANG Z H. Benefits of yield, environment and economy from substituting fertilizer by manure for wheat production of China., 2020, 53(23): 4879-4890. (in Chinese)

[16] 王西娜, 于金銘, 譚軍利, 張佳群, 魏照清, 王朝輝. 寧夏引黃灌區(qū)春小麥氮磷鉀需求及化肥減施潛力. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2020, 53(23): 4891-4903.

WANG X N, YU J M, TAN J L, ZHANG J Q, WEI Z Q, WANG Z H. Requirement of nitrogen, phosphorus and potassium and the strategy of reducing fertilizer application of spring wheat on Yellow river irrigation area in Ningxia., 2020, 53(23): 4891-4903. (in Chinese)

Problems in Fertilization and Fertilizer Reduction in Wheat Production of China

WANG ZhaoHui1,2

(1College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University/Key Laboratory of Plant Nutrition and Agro-environment in Northwest China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Yangling 712100, Shaanxi;2Northwest A&F University/State Key Laboratory of Crop Stress Biology in Arid Areas, Yangling 712100, Shaanxi)

10.3864/j.issn.0578-1752.2020.23.008

2020-11-15；

2020-11-24

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFD0200400）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)（CARS-3）

王朝輝，E-mail：w-zhaohui@263.net

（責(zé)任編輯 李云霞）