米曉田，石磊，何剛，王朝輝

陜西省小農(nóng)戶作物生產(chǎn)的減肥潛力及經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

米曉田1，石磊2，何剛1*，王朝輝1*

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陜西省耕地質(zhì)量與農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)工作站，西安 710003

【目的】小農(nóng)戶在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中投入的生產(chǎn)資料普遍過(guò)高，隨種植業(yè)結(jié)構(gòu)演變，肥料投入也勢(shì)必會(huì)發(fā)生變化。明確小農(nóng)戶經(jīng)營(yíng)模式下糧食、油料和經(jīng)濟(jì)作物的施肥現(xiàn)狀和經(jīng)濟(jì)效益，能為小農(nóng)戶作物生產(chǎn)的養(yǎng)分管理、肥料減施和經(jīng)濟(jì)效益提高提供參考?！痉椒ā?018年對(duì)陜西省的主要農(nóng)作物生產(chǎn)情況進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，以糧食（小麥、玉米、水稻、谷子、馬鈴薯）、油料（油菜、大豆）、經(jīng)濟(jì)（蘋(píng)果、西紅柿、烤煙）作物為研究對(duì)象，共獲得1 709份調(diào)研問(wèn)卷?；诖苏{(diào)研結(jié)果，以產(chǎn)量水平為分類(lèi)依據(jù)，分析小農(nóng)戶的施肥現(xiàn)狀、減肥潛力和經(jīng)濟(jì)效益。【結(jié)果】小麥、玉米、水稻、谷子和馬鈴薯的平均產(chǎn)量分別為4.6、7.3、8.3、3.7和19.8 t·hm-2，氮肥用量分別為177、247、186、255和209 kg N·hm-2，磷肥用量分別為102、103、88、142和125 kg P2O5·hm-2，鉀肥用量分別為37、47、64、53和110 kg K2O·hm-2。油菜和大豆的平均產(chǎn)量分別為2.4和2.7 t·hm-2，氮肥用量分別為156和99 kg N·hm-2，磷肥用量分別為80和63 kg P2O5·hm-2，鉀肥用量分別為56和26 kg K2O·hm-2。蘋(píng)果、西紅柿和烤煙的平均產(chǎn)量分別為23.8、93.5和2.7 t·hm-2，氮肥用量分別為731、471和108 kg N·hm-2，磷肥用量分別為482、387和118 kg P2O5·hm-2，鉀肥用量分別為535、447和132 kg K2O·hm-2。對(duì)大多數(shù)作物，氮磷肥普遍過(guò)量施用、鉀肥施用過(guò)量與不足并存。糧食作物氮磷鉀減肥潛力分別為28%—60%、52%—66%和11%—51%。油料作物油菜可減少氮磷鉀肥料用量33%、37%和46%，然而大豆需增加磷鉀肥用量11%、28%。蘋(píng)果和西紅柿等高產(chǎn)經(jīng)濟(jì)作物的氮磷鉀減肥潛力分別為41%—67%、65%—70%和49%—64%。烤煙生產(chǎn)需減少磷肥53%，然而中、高產(chǎn)農(nóng)戶氮肥施用不足，分別需增施22%、11%。復(fù)合肥和單質(zhì)肥是作物氮素的主要來(lái)源，復(fù)合肥是作物磷鉀的主要來(lái)源。氮以基施為主、追施為輔，磷鉀肥幾乎全部作為基肥一次施用，鮮有追施。糧食、油料和經(jīng)濟(jì)作物的平均凈經(jīng)濟(jì)效益分別0.44×104—1.63×104、0.75×104—0.84×104和4.19×104—15.05×104元/hm2，肥料占總投入比例分別為31%—52%、57%—59%和48%—65%。蘋(píng)果、西紅柿等高產(chǎn)經(jīng)濟(jì)作物的凈經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)高于糧食和油料作物，成為小農(nóng)戶經(jīng)營(yíng)者的首選。然而，在經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)中過(guò)量的肥料施用產(chǎn)生了巨大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)?！窘Y(jié)論】低中產(chǎn)組小農(nóng)戶是化肥減量和收益提升的主要對(duì)象，蘋(píng)果、西紅柿等經(jīng)濟(jì)作物的凈經(jīng)濟(jì)效益高，但單位面積施肥量大、減肥潛力大。值得注意的是，農(nóng)作物生產(chǎn)中也存在施肥不足的現(xiàn)象，例如大豆和烤煙。由此可見(jiàn)，小農(nóng)戶作物生產(chǎn)的肥料管理變異大，提高小農(nóng)戶的肥料管理水平有利于增加作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益、助力農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

農(nóng)戶行為；作物類(lèi)型；養(yǎng)分管理；產(chǎn)量；經(jīng)濟(jì)效益；陜西省

0 引言

【研究意義】化肥在增加作物產(chǎn)量、保障糧食安全中起著不可替代的作用[1]。施肥不足、難以滿足作物需求，施肥過(guò)量會(huì)引起一系列環(huán)境問(wèn)題并造成經(jīng)濟(jì)損失[2]。1978—2018年期間，糧食、油料和經(jīng)濟(jì)作物的種植面積增加了1.6×107hm2，然而化肥用量增加了5 136 萬(wàn)t[3]，施肥不合理現(xiàn)象普遍存在。小農(nóng)戶是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本的活動(dòng)單元，是養(yǎng)分管理的決策者。調(diào)研小農(nóng)戶施肥現(xiàn)狀是理解小農(nóng)戶生產(chǎn)行為的基礎(chǔ)，是提高肥料利用效率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、增加經(jīng)濟(jì)收益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】1978—2018年期間，我國(guó)農(nóng)作物化肥施用折純量從884萬(wàn)t增加至6 020 萬(wàn)t[3]。隨著化肥用量增加，主要農(nóng)作物的化肥用量已超過(guò)經(jīng)濟(jì)意義上的最優(yōu)施用量，出現(xiàn)了報(bào)酬遞減現(xiàn)象[4-5]。我國(guó)是典型的小農(nóng)戶主導(dǎo)型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式，長(zhǎng)期以來(lái)小農(nóng)戶依賴經(jīng)驗(yàn)施肥，肥料用量及其養(yǎng)分配比不合理，造成肥料利用效率降低，不僅浪費(fèi)資源，也導(dǎo)致了土壤酸化、大氣氮沉降、水質(zhì)下降等環(huán)境問(wèn)題[2,6]。國(guó)家測(cè)土配方施肥項(xiàng)目在2005—2009年期間的施肥調(diào)查表明，陜西省各區(qū)域主要農(nóng)作物生產(chǎn)氮、磷均處于盈余狀態(tài)，但鉀素處于虧缺狀態(tài)，其中蘋(píng)果園的氮、磷盈余量最高，分別達(dá)477 kg N·hm-2、285 kg P2O5·hm2[7]。2006—2011年陜西省小麥、玉米和蘋(píng)果生產(chǎn)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，氮肥過(guò)量施用比例分別達(dá)68%、63%和72%，磷肥過(guò)量施用比例分別達(dá)41%、31%和50%，全省60%農(nóng)戶的鉀肥施用不足[8]。另外，有機(jī)肥（如畜禽糞便和植物材料）用量普遍較低，在河南、山東和山西僅25%的小農(nóng)戶施用有機(jī)肥，在江蘇和安徽施用有機(jī)肥的小農(nóng)戶僅3%和6%[9]。因此，提高農(nóng)戶的經(jīng)營(yíng)管理水平，依據(jù)作物養(yǎng)分需求特點(diǎn)，合理施用氮磷鉀肥是作物增產(chǎn)、肥料增效的關(guān)鍵途徑之一。農(nóng)作物生產(chǎn)的成本收益直接關(guān)乎農(nóng)戶生計(jì)、關(guān)系當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。相對(duì)于糧食和油料作物，經(jīng)濟(jì)作物屬于高投入高產(chǎn)出類(lèi)型。以蘋(píng)果為例，2018年蘋(píng)果生產(chǎn)的肥料費(fèi)用達(dá)0.99×104元/hm2，占總成本的44%，凈經(jīng)濟(jì)效益為7.4×104元/hm2，而小麥、玉米和水稻生產(chǎn)的肥料費(fèi)用分別為0.26×104、0.23×104和0.30×104元/hm2，分別占總成本的39%、39%和42%，占蘋(píng)果肥料費(fèi)用的26%、23%和30%，凈經(jīng)濟(jì)效益分別為0.54×104、0.67×104和1.18×104元/hm2[10]。2003年的調(diào)研結(jié)果表明，果蔬類(lèi)單位面積肥料投入量是傳統(tǒng)小麥-玉米生產(chǎn)體系的1.4—5.8倍，而土壤中氮素盈余是小麥-玉米生產(chǎn)體系的4.3—9.2倍[11]?？梢?jiàn)，經(jīng)濟(jì)作物具有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，農(nóng)民的化肥投入量、減肥潛力更高。因此，了解農(nóng)作物化肥施用現(xiàn)狀，制定易實(shí)現(xiàn)、易被農(nóng)戶接受的減肥方案，有利于提高作物產(chǎn)量、增加經(jīng)濟(jì)收益、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前關(guān)于小農(nóng)戶化肥施用現(xiàn)狀的研究對(duì)象多為特定區(qū)域的特定作物，而較少對(duì)省域尺度的糧食、油料和經(jīng)濟(jì)作物展開(kāi)系統(tǒng)調(diào)研。近年來(lái)，隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，油料和經(jīng)濟(jì)作物的種植面積快速增長(zhǎng)。同糧食作物相比，經(jīng)濟(jì)作物的單位面積施肥量更大。因此，系統(tǒng)調(diào)研糧食作物、油料作物和經(jīng)濟(jì)作物的化肥施用現(xiàn)狀對(duì)評(píng)估不同類(lèi)型作物減肥潛力有重要意義?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究基于2018年在陜西省組織的實(shí)地調(diào)研，通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段小農(nóng)戶各類(lèi)農(nóng)作物生產(chǎn)的產(chǎn)量與施肥狀況、減肥潛力經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估，以期客觀認(rèn)識(shí)小農(nóng)戶農(nóng)作物施肥現(xiàn)狀，明確小農(nóng)戶養(yǎng)分管理存在的問(wèn)題和減肥潛力，為該區(qū)域農(nóng)作物科學(xué)施肥、農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 調(diào)研區(qū)概況

陜西省地處我國(guó)西北內(nèi)陸腹地，位于東經(jīng)105°29′ —111°15′，北緯31°42′—39°15′之間，南北長(zhǎng)880 km、東西寬160—490 km，全省總面積2.06×105km2，耕地面積4.01×106hm2。整體屬大陸季風(fēng)性氣候，自北向南漸次過(guò)渡為溫帶、暖溫帶和亞熱帶3個(gè)氣候帶及半干旱、半濕潤(rùn)和濕潤(rùn)3個(gè)水分區(qū)。年平均氣溫8—16 ℃，自北向南漸高；年平均降水量325—1 274 mm，自北向南漸多；無(wú)霜期140—316 d，自北向南漸長(zhǎng)。

1.2 調(diào)研方法及內(nèi)容

調(diào)研時(shí)間為2018年10—12月，調(diào)研地點(diǎn)為陜西省各縣（市、區(qū)），調(diào)研對(duì)象為種植面積666.7 hm2以上的作物，每縣每種作物調(diào)查10個(gè)以上典型農(nóng)戶，一戶一表，調(diào)研內(nèi)容為2018年所收獲作物的產(chǎn)量及肥料類(lèi)型、肥料用量、施肥時(shí)期等。本研究選取的農(nóng)作物（樣本數(shù)）如下。糧食作物：小麥（312）、玉米（514）、水稻（150）、谷子（51）、馬鈴薯（239）；油料作物：大豆（42）、油菜（172）；經(jīng)濟(jì)作物：蘋(píng)果（163）、西紅柿（26）、烤煙（30）。

1.3 產(chǎn)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

調(diào)研農(nóng)戶小麥的產(chǎn)量介于1.8—7.5 t·hm-2，90%的農(nóng)戶產(chǎn)量集中在2.7—6.4 t·hm-2。以產(chǎn)量的第5%分位數(shù)（2.7 t·hm-2）和95%分位數(shù)（6.4 t·hm-2）為最低和最高限求極差（3.8 t·hm-2），然后以等產(chǎn)量間距（1.2 t·hm-2）分成低產(chǎn)、中產(chǎn)和高產(chǎn)3個(gè)范圍。小麥產(chǎn)量水平從低到高依次為<4.0 t·hm-2（低產(chǎn)），4.0—5.2 t·hm-2（中產(chǎn)），>5.2 t·hm-2（高產(chǎn)）。類(lèi)似方法劃分其他作物產(chǎn)量水平，其等級(jí)范圍見(jiàn)表3。

1.4 合理施肥標(biāo)準(zhǔn)及農(nóng)戶施肥等級(jí)評(píng)價(jià)方法

確定合理施肥量是獲得較高產(chǎn)量、維持土壤肥力和降低施肥引起環(huán)境污染的關(guān)鍵。因而，在維持農(nóng)田土壤養(yǎng)分平衡和肥力水平提升的基礎(chǔ)上，考慮作物產(chǎn)量對(duì)養(yǎng)分的需求確定不同產(chǎn)量等級(jí)的合理施肥量[12]。

合理施肥量（Rec）=產(chǎn)量×養(yǎng)分需求量×調(diào)整系數(shù)

式中，產(chǎn)量為調(diào)研的小農(nóng)戶作物產(chǎn)量，養(yǎng)分需求量指作物100 kg產(chǎn)量養(yǎng)分需求量，各作物的養(yǎng)分需求量見(jiàn)表1。調(diào)整系數(shù)指根據(jù)研究區(qū)域土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力和農(nóng)田養(yǎng)分平衡確定的調(diào)整施肥數(shù)量高低的參數(shù)。對(duì)于糧食作物、油菜、西紅柿和烤煙，考慮當(dāng)?shù)刈魑锷a(chǎn)中普遍存在氮素投入過(guò)量，土壤氮素殘留過(guò)多，易受降水影響向深層淋溶損失，施用氮肥時(shí)只需補(bǔ)足作物帶走的氮素?cái)?shù)量即可，故施氮調(diào)整系數(shù)設(shè)定為1[12]。對(duì)于大豆，考慮大豆根瘤固氮作用，施氮量?jī)H為需氮量的0.5倍，故施氮調(diào)整系數(shù)設(shè)定為0.5[13]。由于旱地農(nóng)田土壤速效磷易被固定，因此施用磷肥量設(shè)為作物地上部吸磷量的1.5倍，故糧食、油料作物、西紅柿和烤煙施磷系數(shù)設(shè)定為1.5[12]。西北地區(qū)農(nóng)田速效鉀含量可高達(dá)160 mg·kg-1，只需補(bǔ)足作物帶走的鉀素即可。由于糧食、油料作物生產(chǎn)中秸稈通常被還田，施鉀量?jī)H為作物需鉀量的0.3倍，故施鉀調(diào)整系數(shù)設(shè)定為0.3[14]。而馬鈴薯秸稈中鉀累積量低于其他糧食作物，施鉀量?jī)H為作物需鉀量的0.6倍，故施鉀調(diào)整系數(shù)設(shè)定為0.6[15]。對(duì)于西紅柿、烤煙，僅補(bǔ)充作物所帶走養(yǎng)分即可，故施鉀調(diào)整系數(shù)設(shè)定為1。不同于大多數(shù)作物，蘋(píng)果為多年生作物，維持果樹(shù)生長(zhǎng)是必要的，因此不能僅考慮養(yǎng)分?jǐn)y出。結(jié)合蘋(píng)果推薦施肥方法[16-18]，本研究將蘋(píng)果氮、磷、鉀的調(diào)整系數(shù)分別設(shè)定為2、3、2。

1.5 經(jīng)濟(jì)效益的估算

投入（元/hm2）= 種子費(fèi)+農(nóng)藥費(fèi)+排灌費(fèi)+機(jī)械費(fèi)+肥料費(fèi)+雇傭成本；

產(chǎn)出（元/hm2）= 銷(xiāo)售價(jià)格（元/kg）×產(chǎn)量（kg·hm-2）；

式中，投入肥料按種類(lèi)分為單質(zhì)肥、復(fù)合肥和有機(jī)肥，單質(zhì)肥中純氮磷鉀肥單價(jià)分別為3.8、4.5、5.8元/kg，復(fù)合肥單價(jià)為3.0元/kg，商品有機(jī)肥為1.36元/kg，農(nóng)家肥為0.3元/kg[10]；式中其余指標(biāo)見(jiàn)表2。

表1 作物100 kg經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量需肥量

表2 作物生產(chǎn)成本及2018年銷(xiāo)售價(jià)格[10]

1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行匯總、計(jì)算、整理；采用IBM SPSS Statistics 20.0進(jìn)行單因素統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果

2.1 作物產(chǎn)量與施肥現(xiàn)狀

表3列出陜西省小農(nóng)戶生產(chǎn)產(chǎn)量水平及施肥情況。陜西省小農(nóng)戶生產(chǎn)的小麥、玉米、水稻、谷子和馬鈴薯平均產(chǎn)量分別為4.6、7.3、8.3、3.7、19.8 t·hm-2，高、中、低產(chǎn)組間差異顯著。小麥氮磷鉀肥施用比例分別為1（177 kg N·hm-2）﹕0.58（102 kg P2O5·hm-2）﹕0.21（37 kg K2O·hm-2）。中、高產(chǎn)組的氮肥用量無(wú)顯著差異，比低產(chǎn)組分別增加20%和27%，高、中、低產(chǎn)組間的磷鉀肥用量無(wú)顯著差異。玉米氮磷鉀肥施用比例分別為1（247 kg N·hm-2）：0.42（103 kg P2O5·hm-2）﹕0.19（47 kg K2O·hm-2），高產(chǎn)組的磷、鉀肥用量比中產(chǎn)組分別增加23%和49%，比低產(chǎn)組分別增加55%和52%，高、中、低產(chǎn)組間氮肥用量無(wú)顯著差異。水稻氮磷鉀肥施用比例分別為1（186 kg N·hm-2）﹕0.47（88 kg P2O5·hm-2）﹕0.34（64 kg K2O·hm-2），中、高產(chǎn)組氮肥用量無(wú)顯著差異，比低產(chǎn)組分別減少18%和17%，中、高產(chǎn)組磷肥用量無(wú)顯著差異，高、中、低產(chǎn)組間鉀肥用量無(wú)顯著差異。谷子氮磷鉀施用比例分別為1（255 kg N·hm-2）﹕0.56（142 kg P2O5·hm-2）﹕0.21（53 kg K2O·hm-2），中、高產(chǎn)組氮肥用量無(wú)顯著差異，比低產(chǎn)組分別減少29%和24%，中、高產(chǎn)組鉀肥用量無(wú)顯著差異，比低產(chǎn)組分別減少63%和35%，高、中、低產(chǎn)組間磷肥用量無(wú)顯著差異。馬鈴薯氮磷鉀肥施用比例分別為1（209 kg N·hm-2）﹕0.60（125 kg P2O5·hm-2）﹕0.53（110 kg K2O·hm-2），高、中、低產(chǎn)組間氮磷鉀肥用量無(wú)顯著差異。由此可見(jiàn)，糧食作物氮磷鉀施用比例為1﹕0.42—0.58﹕0.19—0.53，其中小麥中、高產(chǎn)組的氮肥投入較高，玉米高產(chǎn)組的磷肥投入較高，水稻、谷子和馬鈴薯高產(chǎn)組未增加化肥投入。

油菜和大豆的平均產(chǎn)量分別為2.4和2.7 t·hm-2，高、中、低產(chǎn)組間差異顯著。油菜的氮磷鉀肥施用比例分別為1（156 kg N·hm-2）﹕0.51（80 kg P2O5·hm-2）﹕0.36（56 kg K2O·hm-2），高產(chǎn)組的氮肥用量比中、低產(chǎn)組分別增加24%和26%，中、高產(chǎn)組鉀肥用量無(wú)顯著差異，比低產(chǎn)組分別增加73%和82%，高、中、低產(chǎn)組間磷肥用量無(wú)顯著差異。大豆的氮磷鉀肥施用比例分別為1（99 kg N·hm-2）﹕0.63（63 kg P2O5·hm-2）﹕0.26（26 kg K2O·hm-2），高產(chǎn)組鉀肥用量比低、中產(chǎn)組分別增加83%和193%，高、中、低產(chǎn)組間氮磷肥用量無(wú)顯著差異。由此可見(jiàn)，油料作物氮磷鉀肥施用比例為1﹕0.51—0.63﹕0.26—0.36，高產(chǎn)組增加了鉀肥投入、未增加磷肥用量，僅油菜的高產(chǎn)組增加了氮肥用量。

經(jīng)濟(jì)作物蘋(píng)果、西紅柿、烤煙的平均產(chǎn)量分別為23.8、93.5、2.7 t·hm-2，高、中、低產(chǎn)組間差異顯著。蘋(píng)果的氮磷鉀肥施用比例分別為1（731 kg N·hm-2）﹕0.66（482 kg P2O5·hm-2）﹕0.73（535 kg K2O·hm-2），高產(chǎn)組的氮磷鉀肥用量比中產(chǎn)組分別增加22%、32%、30%，比低產(chǎn)組分別增加51%、54%、60%。西紅柿的氮磷鉀肥施用比例分別為1（471 kg N·hm-2）﹕0.82（387 kg P2O5·hm-2）﹕0.95（447 kg K2O·hm-2），高產(chǎn)組的氮磷鉀肥用量比中產(chǎn)組分別增加161%、252%、150%，比低產(chǎn)組分別增加85%、133%、131%?？緹煹牡租浄适┯帽壤謩e為1（108 kg N·hm-2）﹕1.09（118 kg P2O5·hm-2）﹕1.22（132 kg K2O·hm-2），高產(chǎn)組的氮磷鉀肥用量比中產(chǎn)組分別增加36%、35%、36%，比低產(chǎn)組分別增加27%、39%、128%。由此可見(jiàn)，經(jīng)濟(jì)作物氮磷鉀肥施用比例為1﹕0.66—1.09﹕0.73—1.22，且高產(chǎn)組均增加了肥料投入。相對(duì)于糧食、油料作物而言，經(jīng)濟(jì)作物施肥量較高。

糧食作物施用氮肥以單質(zhì)肥和復(fù)合肥為主，磷肥以復(fù)合肥為主，鉀肥以復(fù)合肥和有機(jī)肥為主（表4）。對(duì)于小麥、玉米、水稻、谷子和馬鈴薯，單質(zhì)肥和復(fù)合肥分別占氮肥總投入的92%、90%、87%、78%和62%；復(fù)合肥分別占磷肥總投入的67%、64%、57%、43%和54%，復(fù)合肥和有機(jī)肥占鉀肥總投入的92%、98%、95%、100%和94%。糧食作物的施肥方式表現(xiàn)為，氮肥以基施為主，小麥、玉米、水稻、谷子和馬鈴薯施用氮肥的基追比為1﹕0.1、1﹕0.7、1﹕0.4、1﹕0.6和1﹕0.1，磷鉀肥多為一次性基施。

油菜施用氮肥以單質(zhì)肥和復(fù)合肥為主，占氮肥總投入的89%，磷鉀肥以復(fù)合肥為主，分別占磷肥和鉀肥總投入的67%和70%。大豆施用氮肥以單質(zhì)肥和有機(jī)肥為主，占氮肥總投入的95%，磷鉀肥以有機(jī)肥為主，分別占磷肥和鉀肥總投入的43%和96%?？偟膩?lái)看，油料作物的施肥方式表現(xiàn)為，氮肥以基施為主，油菜、大豆施用氮肥的基追比分別為1﹕0.5、1﹕0.2；磷鉀肥多為一次性基施。

表中產(chǎn)量、施氮磷鉀量為平均值，同欄目的同列數(shù)據(jù)后不同字母表示不同作物不同產(chǎn)量水平間差異達(dá)5%的顯著水平。N指氮肥，P指磷肥，K指鉀肥。下同

Data of yield, NPK rates are average.In same column of a region, different lowercase letters indicate significant differences between means of different yield levels at＜5%.N: Nitrogen fertilizer; P: Phosphorus fertilizer; K: Potassium fertilizer.The same as below

蘋(píng)果、西紅柿、烤煙施用氮磷鉀肥以復(fù)合肥為主，分別占氮肥總投入的72%、48%和92%，占磷肥總投入的40%、51%和97%，占鉀肥總投入的77%、69%和98%。蘋(píng)果施用氮肥基追比為1﹕0.5，磷鉀肥多為一次性基施；西紅柿施用氮、磷和鉀肥基追比分別為1﹕0.4、1﹕0.3和1﹕0.9；烤煙施用氮磷鉀肥均為一次性基施?？偟膩?lái)看，復(fù)合肥和單質(zhì)肥是作物氮素的主要來(lái)源，復(fù)合肥是作物磷鉀的主要來(lái)源；氮肥以基施為主，少部分單質(zhì)氮肥通過(guò)追肥的形式施入，磷鉀肥施用多以一次性基施為主。

表4 肥料種類(lèi)、用量及其基追比

ECF: Elemental chemical fertilizer; CF: Compound fertilizer; OM: Organic manure.表6同 The same as Fig.6

2.2 作物的減肥潛力

比較農(nóng)戶實(shí)際施肥量與合理施肥量發(fā)現(xiàn)，減少肥料投入的潛力因作物種類(lèi)和產(chǎn)量水平而異（表5）。對(duì)于小麥，氮、磷和鉀肥用量可分別減少28%（49 kg N·hm-2）、53%（54 kg P2O5·hm-2）和11%（4 kg K2O·hm-2）。其中，減肥主要對(duì)象在低、中產(chǎn)農(nóng)戶。低產(chǎn)農(nóng)戶的氮、磷和鉀肥減幅分別為41%、70%和34%，中產(chǎn)農(nóng)戶的減幅分別為31%、49%和6%。對(duì)于玉米，氮、磷和鉀肥用量可分別減少49%（120 kg N·hm-2）、66%（68 kg P2O5·hm-2）和28%（7 kg K2O·hm-2）。減肥主要對(duì)象為低產(chǎn)水平農(nóng)戶，氮、磷和鉀肥減幅分別為61%、69%和43%。對(duì)于水稻，氮、磷和鉀肥用量可分別減少23%（43 kg N·hm-2）、51%（45 kg P2O5·hm-2）和28%（18 kg K2O·hm-2）。減肥對(duì)象主要為低產(chǎn)農(nóng)戶，氮、磷和鉀肥減幅分別為50%、48%和39%。對(duì)于谷子，氮、磷和鉀肥用量可分別減少60%（144 kg N·hm-2）、62%（87 kg P2O5·hm-2）和51%（27 kg K2O·hm-2）。減肥對(duì)象主要為低產(chǎn)水平農(nóng)戶，氮、磷和鉀肥減幅分別為93%、89%和94%。對(duì)于馬鈴薯，氮、磷肥用量可分別減少48%（110 kg N·hm-2）和52%（66 kg P2O5·hm-2）。減肥主要對(duì)象為低、中產(chǎn)農(nóng)戶，低產(chǎn)農(nóng)戶氮、磷肥減幅分別為72%和74%，中產(chǎn)農(nóng)戶氮、磷肥減幅分別為52%和52%。而高產(chǎn)農(nóng)戶鉀肥施用不足，需增加55%（64 kg K2O·hm-2）。由此可見(jiàn)，糧食作物減肥的主要對(duì)象為低產(chǎn)農(nóng)戶，氮、磷肥減施潛力較大，而馬鈴薯高產(chǎn)農(nóng)戶鉀肥施用不足。

對(duì)于油料作物油菜，氮、磷和鉀肥可分別減少33%（52 kg N·hm-2）、37%（20 kg P2O5·hm-2）和26%（46 kg K2O·hm-2）。其中，減肥對(duì)象主要為低、中產(chǎn)農(nóng)戶。氮、磷和鉀肥在低產(chǎn)農(nóng)戶的減幅分別為47%、45%和37%，在中產(chǎn)農(nóng)戶的減幅分別為30%、44%和51%。對(duì)于大豆，磷鉀肥用量不足，應(yīng)分別增施11%（7 kg N·hm-2）和28%（7 kg P2O5·hm-2）。其中，氮、磷和鉀肥在高產(chǎn)農(nóng)戶施用嚴(yán)重不足，增幅分別為128%、119%和55%，磷、鉀肥在中產(chǎn)農(nóng)戶施用也不足，增幅分別為83%和143%。由此可見(jiàn)，油菜生產(chǎn)的主要減肥對(duì)象為低中產(chǎn)農(nóng)戶，而大豆生產(chǎn)的中高產(chǎn)農(nóng)戶施肥不足。

對(duì)于經(jīng)濟(jì)作物蘋(píng)果，氮、磷和鉀肥用量可分別減少67%（493 kg N·hm-2）、70%（339 kg P2O5·hm-2）和64%（345 kg K2O·hm-2）。對(duì)于西紅柿，氮、磷和鉀肥用量可分別減少41%（180 kg N·hm-2）、65%（222 kg P2O5·hm-2）和49%（196 kg K2O·hm-2）。對(duì)于烤煙，氮、磷肥用量可分別減少11%（11 kg N·hm-2）、53%（62 kg K2O·hm-2），氮肥減施主要發(fā)生在低產(chǎn)農(nóng)戶，而中、高產(chǎn)農(nóng)戶的氮肥施用不足，過(guò)量施用磷肥發(fā)生在所有農(nóng)戶，鉀肥施用基本合理。由此可見(jiàn)，經(jīng)濟(jì)作物蘋(píng)果、西紅柿各產(chǎn)量水平減肥潛力均較大，而烤煙的氮肥用量較低，需要補(bǔ)充。相對(duì)于糧食和油料作物，蘋(píng)果、西紅柿等高產(chǎn)經(jīng)濟(jì)作物的減肥潛力更大。

2.3 作物的經(jīng)濟(jì)效益

作物生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益因作物種類(lèi)和產(chǎn)量水平而異（表6）。糧食作物生產(chǎn)的總投入為0.51×104—0.97×104元/hm2，其中肥料投入占總投入的31%—52%，總產(chǎn)出為1.07×104—2.15×104元/hm2。凈經(jīng)濟(jì)效益為0.44×104—1.63×104元/hm2，以馬鈴薯為最佳，以玉米為最差。與低產(chǎn)組相比，小麥、玉米、水稻和馬鈴薯高產(chǎn)組的總投入分別增加了6%、16%、5%和3%，總產(chǎn)出分別增加81%、101%、45%和596%，凈經(jīng)濟(jì)效益分別增加332%、207%、62%和1382%。谷子高產(chǎn)組投入減少了19%，總產(chǎn)出增加了154%，凈經(jīng)濟(jì)效益增加248%，生產(chǎn)水平差異很大，大多數(shù)農(nóng)戶管理谷子的水平欠佳。

油菜和大豆生產(chǎn)總投入分別為0.41×104和0.43×104元/hm2，肥料投入分別占總投入的57%和59%。總產(chǎn)出分別為1.24×104和1.18×104元/hm2，凈經(jīng)濟(jì)效益分別為0.84×104和0.75×104元/hm2。與低產(chǎn)組相比，大豆和油菜高產(chǎn)組的總投入分別增加了110%和22%，總產(chǎn)出分別增加236%和66%，凈經(jīng)濟(jì)效益分別增加378%和94%。

蘋(píng)果、西紅柿和烤煙生產(chǎn)中，總投入分別為2.67×104、5.56×104和2.32×104元/hm2，肥料投入分別占總投入的48%、65%和57%?？偖a(chǎn)出分別為13.76×104、20.61×104和5.92×104元/hm2。凈經(jīng)濟(jì)效益分別為11.09×104、15.05×104和4.19×104元/hm2。與低產(chǎn)組相比，蘋(píng)果、烤煙高產(chǎn)組的總投入分別增加了11%和53%，總產(chǎn)出分別增加287%和66%，凈經(jīng)濟(jì)效益分別增加375%和72%。西紅柿高產(chǎn)組總投入減少了62%，總產(chǎn)出增加了97%，凈經(jīng)濟(jì)效益增加了323%?？梢?jiàn)，隨著產(chǎn)量水平的增加，總投入有增有減，但經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)量遠(yuǎn)高于總投入增長(zhǎng)量。且經(jīng)濟(jì)作物經(jīng)濟(jì)效益、肥料投入量均遠(yuǎn)高于糧食和油料作物。

表5 作物的減肥潛力

FP指農(nóng)戶施肥量；Rec指合理施肥量；%指減少施肥量潛力

FP: Fertilizer rate used by farmer practice; Rec: Recommended fertilizer rate; %: Potential of reduce fertilizer rate

3 討論

3.1 農(nóng)戶產(chǎn)量與施肥

本研究調(diào)研的1 709份數(shù)據(jù)顯示（表3），陜西省農(nóng)作物小麥、玉米、水稻、谷子、馬鈴薯、油菜、大豆、蘋(píng)果、西紅柿和烤煙平均產(chǎn)量分別為4.6、7.3、8.3、3.7、19.8、2.4、2.7、23.8、93.5和2.7 t·hm-2?？偟膩?lái)看，與過(guò)去在陜西省的調(diào)研結(jié)果相比，作物產(chǎn)量普遍有所提升[27]。具體表現(xiàn)為，小麥產(chǎn)量高于2009—2013年在陜西關(guān)中平原（3.5 t·hm-2）的研究結(jié)果[28]，玉米產(chǎn)量高于2013—2016年在陜西渭北旱塬（6.0 t·hm-2）的調(diào)研結(jié)果[29]，水稻、油菜產(chǎn)量高于2005— 2009年在陜西省的調(diào)研結(jié)果（7.8、2.3 t·hm-2）[30]；大豆產(chǎn)量高于2010—2011年在陜西省科技示范縣的調(diào)查結(jié)果（2.1 kg·hm-2）[31]；蘋(píng)果產(chǎn)量高于2007—2011年在陜西省的調(diào)研結(jié)果（30.1 t·hm-2）[32]；西紅柿產(chǎn)量高于2003年在陜西省的調(diào)研結(jié)果（64.5 t·hm-2）[33]。然而，農(nóng)戶間產(chǎn)量差異較大，區(qū)域農(nóng)作物產(chǎn)量仍有較大提升空間。

表6 作物的經(jīng)濟(jì)效益

分析施肥量可知（表3），糧食和油料作物生產(chǎn)均表現(xiàn)為氮肥用量最高（99—255 kg N·hm-2），磷肥次之（63—142 kg P2O5·hm-2），鉀肥最少（26—110 kg K2O·hm-2）。2006—2009年在陜西省對(duì)水稻、馬鈴薯和油菜的調(diào)研結(jié)果表明施肥亦表現(xiàn)為高氮（159—227 kg N·hm-2）、中磷（62—131 kg P2O5·hm-2）、低鉀（13—54 kg K2O·hm-2）[8,34-35]。西北地區(qū)土壤富鉀現(xiàn)象明顯，土壤有效鉀含量介于100—170 mg·kg-1，基本能滿足糧食和油料作物對(duì)鉀素的需求。此外，較高的價(jià)格也是限制小農(nóng)戶在經(jīng)濟(jì)效益較低的糧食和油料作物施用鉀肥的重要因素之一。蘋(píng)果、西紅柿和烤煙氮肥用量分別為731、471和108 kg N·hm-2，磷肥用量分別為482、387和118 kg P2O5·hm-2，鉀肥用量分別為535、447和132 kg K2O·hm-2。相對(duì)于糧食和油料作物而言，經(jīng)濟(jì)作物肥料用量較高。就經(jīng)濟(jì)作物之間來(lái)看，產(chǎn)量水平較高的蘋(píng)果和西紅柿的肥料用量遠(yuǎn)高于烤煙。2006—2011年期間在陜西省的調(diào)研結(jié)果也表明，小麥、玉米、水稻、馬鈴薯和油菜氮磷鉀平均施用量分別為145—230 kg N·hm-2、62— 110 kg P2O5·hm-2、13—45 kg K2O·hm-2，而蘋(píng)果氮磷鉀施用量分別為558 kg N·hm-2、358 kg P2O5·hm-2、208 kg K2O·hm-2[8]，與本研究結(jié)果類(lèi)似。通常來(lái)講，經(jīng)濟(jì)效益是決定肥料用量最重要的驅(qū)動(dòng)力。相對(duì)于糧食和油料作物，經(jīng)濟(jì)作物的經(jīng)濟(jì)效益更高，更能激發(fā)小農(nóng)戶增加肥料投入的積極性。高經(jīng)濟(jì)效益、高肥料投入的經(jīng)濟(jì)作物必然會(huì)帶來(lái)更大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此，需加強(qiáng)對(duì)小農(nóng)戶施肥技術(shù)培訓(xùn)，增強(qiáng)小農(nóng)戶的環(huán)保意識(shí)，特別是經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)者。

分析養(yǎng)分來(lái)源和施肥方式可知（表4），對(duì)于糧食作物，34%—65%的氮肥來(lái)自單質(zhì)氮肥，43%—67%的磷肥和25%—70%的鉀肥來(lái)自復(fù)合肥。對(duì)于油料作物的油菜，89%的氮肥來(lái)自單質(zhì)肥和復(fù)合肥，67%和70%磷肥和鉀肥來(lái)自復(fù)合肥。對(duì)于經(jīng)濟(jì)作物，48%—98%的氮磷鉀肥均來(lái)自復(fù)合肥。這表明農(nóng)戶生產(chǎn)中大多作物重化肥、輕有機(jī)肥。小麥、玉米、水稻、谷子、馬鈴薯、油菜、大豆、蘋(píng)果、西紅柿和烤煙氮肥基追比分別為1﹕0.1、1﹕0.7、1﹕0.4、1﹕0.6、1﹕0.1、1﹕0.5、1﹕0.2、1﹕0.5、1﹕0.4和1﹕0，西紅柿磷肥和鉀肥基追比分別為1﹕0.3和1﹕0.9，其余作物磷鉀肥多為一次性基施。通常認(rèn)為，小麥氮肥基追比為1﹕0.5，玉米和水稻為1﹕1.5，谷子、馬鈴薯和油菜為1﹕0.7，大豆1﹕1較合理。蘋(píng)果氮磷鉀基追比分別為1﹕1.5、1﹕0.67、1﹕4，西紅柿氮磷鉀基追比分別為1﹕2、1﹕0.25、1﹕0.67，烤煙氮肥基追比1﹕0.4較合理[13,36-37]。本研究表明生產(chǎn)中基追比不合理現(xiàn)象普遍存在。總體看來(lái)，相對(duì)于合理推薦基追比，農(nóng)戶普遍施用基肥比例偏高、追肥偏低，究其關(guān)鍵原因與西北地區(qū)降水少、灌溉缺乏、追肥不易有關(guān)[38]。其中，西紅柿鉀肥追肥比例較高，主要是因?yàn)槲骷t柿需水量大，從而增加了追肥次數(shù)，且中后期施鉀可以使果實(shí)著色均勻，使小農(nóng)戶偏好施用高鉀肥料。而鉀肥過(guò)多追施可能會(huì)影響鈣鎂鐵等中微量元素的吸收，影響產(chǎn)量和品質(zhì)。針對(duì)上述問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分資源綜合管理，提高養(yǎng)分資源利用效率。優(yōu)化肥料用量和施用方法、應(yīng)用有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施、調(diào)整復(fù)合肥氮磷鉀比例等措施利于改善此類(lèi)施肥不合理現(xiàn)象。此外，加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)的推廣應(yīng)用，有利于提高農(nóng)民的種植管理水平，提高農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)知識(shí)素養(yǎng)以及科技應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.2 作物減肥潛力及經(jīng)濟(jì)效益分析

化肥施用對(duì)提高農(nóng)作物產(chǎn)量起到十分重要的作用，過(guò)量施用化肥將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題[39]。全國(guó)農(nóng)田養(yǎng)分盈余量在1980—2016年期間大幅增長(zhǎng)，其中2016年氮、磷、鉀盈余量分別為129 kg N·hm-2、123 kg P2O5·hm-2、64 kg K2O·hm-2，比1980年增長(zhǎng)了198%、423%、151%，西北地區(qū)氮磷養(yǎng)分盈余現(xiàn)象明顯[40]。因此，評(píng)估現(xiàn)階段的減肥潛力對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)和環(huán)境安全有重要意義。本研究表明（表5）糧食作物氮磷鉀減肥潛力分別為28%—60%（49—154 kg N·hm-2）、52%—66%（54—87 kg P2O5·hm-2）、11%— 51%（4—51 kg K2O·hm-2）；油料作物油菜氮磷鉀減肥潛力為33%（52 kg N·hm-2）、37%（20 kg P2O5·hm-2）、46%（26 kg K2O·hm-2）；經(jīng)濟(jì)作物蘋(píng)果和西紅柿的氮磷鉀減肥潛力分別介于41%—77%（180—490 kg N·hm-2）、65%—89%（222—339 kg P2O5·hm-2）、49%—82%（196—345 kg K2O·hm-2）。蘋(píng)果、西紅柿等高產(chǎn)經(jīng)濟(jì)作物減肥潛力高于糧食和油料作物。不同產(chǎn)量水平的農(nóng)戶減肥潛力存在顯著差異，糧食作物減肥的主要對(duì)象為低產(chǎn)農(nóng)戶，氮、磷肥減施潛力較大。油菜生產(chǎn)的主要減肥對(duì)象為低中產(chǎn)農(nóng)戶，經(jīng)濟(jì)作物蘋(píng)果、西紅柿各產(chǎn)量水平減肥潛力均較大?？偟膩?lái)看，農(nóng)作物減肥重點(diǎn)在中低產(chǎn)組的農(nóng)戶。受“多投入多產(chǎn)出”的傳統(tǒng)觀念影響[39]，加之化肥補(bǔ)貼和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致其價(jià)格偏低，是過(guò)量施肥的重要原因。另外，大豆、烤煙存在施肥不足的現(xiàn)象。大豆高產(chǎn)農(nóng)戶氮磷鉀肥用量分別需增加128%（114 kg N·hm-2）、119%（77 kg P2O5·hm-2）和55%（24 kg K2O·hm-2），烤煙中、高產(chǎn)農(nóng)戶的氮肥需分別增施22%（21 kg N·hm-2）、11%（14 kg N·hm-2）。小農(nóng)戶生產(chǎn)中未意識(shí)到大豆的根瘤固氮作用并不能滿足作物對(duì)肥料的需求，高產(chǎn)田塊對(duì)于肥料的需求量更高，忽略了肥料的施用。而烤煙對(duì)鉀肥需求量較高，過(guò)分強(qiáng)調(diào)鉀肥提高烤煙品質(zhì)的作用，使得農(nóng)戶施肥時(shí)忽略了對(duì)氮肥的投入。由此可見(jiàn)，發(fā)揮當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)技術(shù)人員的作用，鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)科研人員到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線，促進(jìn)傳統(tǒng)小農(nóng)戶向現(xiàn)代小農(nóng)戶轉(zhuǎn)變，以提高小農(nóng)戶種植管理水平是必要的。

經(jīng)濟(jì)收益關(guān)乎農(nóng)民生活水平的提高，制約農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本研究表明（表6）不同作物類(lèi)型和產(chǎn)量組間經(jīng)濟(jì)效益差異顯著。糧食、油料和經(jīng)濟(jì)作物的平均凈經(jīng)濟(jì)效益分別為0.44×104—1.63×104、0.75×104—0.84×104、0.49×104—1.56×104元/hm2，肥料占總投入比例分別為31%—52%、57%—59%、73%— 82%。經(jīng)濟(jì)作物的凈經(jīng)濟(jì)效益和肥料投入遠(yuǎn)高于糧食和油料作物。根據(jù)2018年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，三大主糧和大豆、油菜的總成本介于1.00×104—1.85×104元/hm2，凈經(jīng)濟(jì)效益介于0.36×104—1.18×104元/hm2，西紅柿和蘋(píng)果總成本介于7.36×104—13.65×104元/hm2，凈經(jīng)濟(jì)效益介于5.81×104—7.35×104元/hm2[3]。在高成本時(shí)代背景下，高收入和高回報(bào)的經(jīng)濟(jì)作物成為生產(chǎn)者經(jīng)營(yíng)決策的首選[10]。2000—2018年間，陜西省三大糧食作物面積減少了82×104hm2，蘋(píng)果種植面積增加了20×104hm2[3]。糧食作物應(yīng)給予適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼，以提高糧農(nóng)的生產(chǎn)積極性，從而為堅(jiān)守糧食播種面積306.7×104hm2的紅線、保障口糧絕對(duì)安全提供支持力[41]。另外，經(jīng)濟(jì)作物種植面積增加使得化肥施用量增長(zhǎng)而帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。以山東為例，由于大面積改種大棚蔬菜，0—40 cm土層的氮盈余可達(dá)到3 327 kg N·hm-2，為傳統(tǒng)小麥-玉米輪作體系的9.5倍[11]。在生產(chǎn)中，大部分小農(nóng)戶將農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益放在首位，忽略了環(huán)境代價(jià)。有必要定量化分析作物生產(chǎn)的環(huán)境代價(jià)，制定相應(yīng)的獎(jiǎng)罰制度，給予環(huán)境友好型農(nóng)戶獎(jiǎng)勵(lì)，以提高肥料資源利用效率、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

本研究基于陜西省2018年1 709份調(diào)研數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了糧食、油料和經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)的產(chǎn)量、施肥現(xiàn)狀、減肥潛力及經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)果表明農(nóng)作物產(chǎn)量較之前年份的調(diào)研結(jié)果有所提升，但農(nóng)戶間差異仍較大。不同作物間的施肥量、減肥潛力和經(jīng)濟(jì)效益差異較大。其中，蘋(píng)果、西紅柿單位面積施肥量、減肥潛力、經(jīng)濟(jì)效益最高，糧食作物次之，油料作物最少。大豆、烤煙存在施肥不足的現(xiàn)象。糧食作物氮、磷和鉀減肥潛力分別介于28%—60%、52%—66%和115—51%。油料作物油菜氮、磷和鉀減肥潛力分別為33%、37%和46%，而大豆的磷、鉀肥用量分別需增加11%、28%。蘋(píng)果、西紅柿等經(jīng)濟(jì)作物的氮、磷和鉀減肥潛力分別為41%—67%、65%—70%和49%—64%，烤煙的磷肥減施潛力為53%，而中、高產(chǎn)農(nóng)戶的氮肥需分別增施22%、11%。糧食、油料和經(jīng)濟(jì)作物平均凈經(jīng)濟(jì)效益分別為0.44×104—1.63×104、0.75×104—0.84×104、4.19×104—15.05×104元/hm2，肥料占總投入比例分別為31%—52%、57%—59%和48%—65%。蘋(píng)果、西紅柿等高產(chǎn)經(jīng)濟(jì)作物的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)高于糧食和油料作物，其肥料投入量大、減肥潛力大，而產(chǎn)量較低的經(jīng)濟(jì)作物煙草的氮肥用量較低，甚至需要補(bǔ)充。

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Fertilizer Reduction Potential and Economic Benefits of Crop Production for Smallholder Farmers in Shaanxi Province

MI XiaoTian1, SHI Lei2, HE Gang1*, WANG ZhaoHui1*

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;2Department of Agriculture and Rural Affairs of Shaanxi Province/Cultivated Land Quality and Agricultural Environmental Protection Station in Shaanxi Province, Xi’an 710003

【Objective】The material input of agriculture production is generally high for smallholder farmers, and the application rate of chemical fertilizers will change with the evolution of crop structure.Understanding the situation of nutrient input and economic benefits of smallholder to cereal crop, oil crop and cash crop could helpguide scientific fertilization and improve economic benefits.【Method】In 2018, a questionnaire survey was conducted on the production of major crops in ShaanxiProvince.The cereal crop (wheat, maize, rice, millet, and potato), oil crop (canola and soybean), and cash crop (apple, tomato, and flue-cured tobacco) were considered as targeted crops, and a total of 1 709 questionnaires were obtained.Further, the fertilization status of smallholder, the potential of fertilizer reduction, and economic benefits according to yield level of different crops were evaluated.【Result】For the production of wheat, maize, rice, millet, and potato, the mean yield was 4.6, 7.3, 8.3, 3.7, and 19.8 t·hm-2, respectively; the mean nitrogen (N) fertilizer rate was 177, 247, 186, 255, and 209 kg N·hm-2, respectively; the mean phosphate (P) fertilizer rate was 102, 103, 88, 142, and 125 kg P2O5·hm-2; mean potassium (K) fertilizer rate was 37, 47, 64, 53, and 110 kg K2O·hm-2, respectively.For canola and soybean production, the mean yield was 2.4and 2.7 t·hm-2, N fertilizer rate was 156and 99 kg N·hm-2, P fertilizer rate was 80and 63 kg P2O5·hm-2, K fertilizer rate was 56 and 26 kg K2O·hm-2, respectively.For the production of apple, tomato, and tobacco, the mean yield was 23.8, 93.5, and 2.7 t·hm-2, respectively; N fertilizer rate was 731, 471, and 118 kg N·hm-2, P fertilizer rate was 482, 387, and 118 kg P2O5·hm-2, K fertilizer rate was 535, 447, and 132 kg K2O·hm-2, respectively.N and P fertilizers were usually over-applied, while both over-application and under-application of K fertilizer coexisted.The potential of N, P, K fertilizer reduction ranges from 28% to 60%, 52% to 66%, and 11% to 51% for cereal crop, 33%, 37% and 46% for canola, respectively.However, the application rate of P and K fertilizer needed to increase by 11% and 28% for soybean production, respectively.The potential of N, P, and K fertilizer reduction ranged from 41% to 67%, 65% to 70%, and 49% to 64% for apple and tomato production, respectively.For tobacco production, the application rate of P fertilizer could decrease by 53%, while the application rate of N fertilizer needed to increase by 22% and 11% for farmers with medium and high-yielding, respectively.The source of N was mainly compound fertilizers and urea, and the sources of P and K were mainly compound fertilizers.For the way of chemical fertilizer application, most of N fertilizer was applied as basal fertilizer, and a small part was supplemented by topdressing, while almost all P and K fertilizers were applied as basal fertilizer.For cereal crop, oil crop, and cash crop, the cost of fertilizer application accounted for 31%-52%, 57%-59% and 48%-65% of total input, respectively, and the net economic benefit ranged from 0.44×104to 1.63×104, 0.75×104to 0.84×104, and 4.19×104to 15.05×104yuan/hm2, respectively.Because the net economic benefit of high-yielding in cash crop, e.g., apple and tomato, was higher than that of cereal crop and oil crop, smallholder farmers were more inclined to grow them.However, the substantial application of chemical fertilizer in cash crop production brought great environmental risks.【Conclusion】The main target of fertilizer reduction and benefit improvement was smallholder with low and middle-yielding level.Compared with cereal crop and oil crop, the economic benefit of cash crop, especially for apple and tomato, was higher, while their potential of fertilizer reduction was also higher due to substantial application of chemical fertilizer.Notably, the result of the study also demonstrated that there was also insufficient application of fertilizer in crop production, e.g., soybean and tobacco.In conclusion, the fertilizer management of smallholder varied greatly.Improving the level of fertilizer management for smallholder was conducive to increasing both yield and economic benefits, and thus contributing to sustainable crop production.

household behavior; crop classification; nutrients management; yield; economic benefit; Shaanxi province

2020-11-23；

2021-02-09

國(guó)家自然科學(xué)基金（31902120）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFD0200408）、青海省重大科技專項(xiàng)（2019-NK-A11-02）、西北農(nóng)林科技大學(xué)科研啟動(dòng)項(xiàng)目（2452018110）

米曉田，E-mail：mixiaotian1203@163.com。通信作者何剛，E-mail：hegang029@nwafu.edu.cn。通信作者王朝輝，E-mail：w-zhaohui@263.net

（責(zé)任編輯 李云霞）