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        靈璧縣小麥玉米產(chǎn)量、肥料貢獻率及土壤肥力研究

        2023-08-05 03:45:51王玉娟
        安徽農(nóng)學通報 2023年11期
        關(guān)鍵詞:改良措施土壤肥力小麥

        王玉娟

        摘要 本文以近年安徽靈壁縣測土配方施肥、耕地質(zhì)量監(jiān)測點測試區(qū)數(shù)據(jù)和農(nóng)戶田間調(diào)查為依據(jù),分析全縣小麥玉米產(chǎn)量與土壤肥力的關(guān)系,明確肥料對產(chǎn)量的貢獻率,在生產(chǎn)中進一步優(yōu)化各個養(yǎng)分元素配比,改進施肥方法,改善土壤結(jié)構(gòu),提高土壤肥力,達到化肥減量、不減產(chǎn)量目的。

        關(guān)鍵詞 小麥;玉米;產(chǎn)量;肥料貢獻率;偏生產(chǎn)力 ;土壤肥力;改良措施

        中圖分類號 S512.1;S513 ? 文獻標識碼 A

        文章編號 1007-7731(2023)11-0028-05

        安徽靈璧縣是我國重要的商品糧基地之一,常年小麥、玉米播種面積占全縣耕地面積80%以上。2022年全縣冬小麥播種面積11.5 萬hm?,平均單產(chǎn)9 000 kg/hm?,總產(chǎn)103.8 萬t;玉米播種面積8.0 萬hm?,平均單產(chǎn)6 900 kg/hm?,總產(chǎn)55.2 萬t。

        靈璧縣土壤類型以砂姜黑土類和潮土類為主,約占耕地面積的98.12%。近幾年,全縣建立長期耕地質(zhì)量監(jiān)測點31個,臨時田間調(diào)查樣本點146個,其中白姜土區(qū)57個、淤土76個、砂土44個,同時分別在韋集、下樓鎮(zhèn)兩家專業(yè)合作社設(shè)立肥料施用監(jiān)測點各1個。已形成覆蓋當?shù)刂饕髦贫?、土壤類型、生產(chǎn)能力、管理水平、耕地環(huán)境等的監(jiān)測網(wǎng)。監(jiān)測點設(shè)立長期無肥區(qū)、常規(guī)施肥區(qū)、配方施肥測試區(qū)(NPK、N、P、K)。根據(jù)監(jiān)測目的不同,監(jiān)測點地塊按大田生產(chǎn)方法劃分不同測試區(qū)域,測試區(qū)周圍設(shè)置保護行。本文以近年靈壁縣測土配方施肥、耕地質(zhì)量監(jiān)測點測試區(qū)數(shù)據(jù)和夏秋兩季對農(nóng)戶的田間調(diào)查為基礎(chǔ),分析全縣土壤肥力、作物產(chǎn)量、肥料效應之間的關(guān)系,針對存在的問題,提出相應的對策建議,以期為保障糧食安全、實現(xiàn)“藏糧于地”戰(zhàn)略提供數(shù)據(jù)支撐。

        1 產(chǎn)量、施肥量與土壤肥力

        1.1 產(chǎn)量與土壤基礎(chǔ)肥力產(chǎn)量

        1.1.1 小麥、玉米產(chǎn)量 ?2022年,砂姜黑土小麥和玉米平均產(chǎn)量分別為9 300.0、6 750.0 kg/hm?,潮土小麥和玉米平均產(chǎn)量為8 700.0、7 050.0 kg/hm?。白姜土和淤土小麥產(chǎn)量相差不大,分別為9 279.0、9 321.0 kg/hm?,砂土小麥產(chǎn)量最低,為7 537.5 kg/hm?。全縣玉米產(chǎn)量相差較大,淤土的產(chǎn)量最高,為6 265.5 kg/hm?,其次為白姜土,為6 058.5 kg/hm?,砂土產(chǎn)量最低,為5 260.5 kg/ hm?。

        1.1.2 基礎(chǔ)肥力產(chǎn)量 ?通過無肥區(qū)產(chǎn)量判斷土壤肥力高低,肥力越高,無肥區(qū)產(chǎn)量越高;肥力越低,無肥區(qū)產(chǎn)量越低。不施肥時,白姜土平均產(chǎn)量為小麥6 059.4 kg/hm?、玉米4 053.1 kg/hm?,分別占施肥產(chǎn)量的65.3%和66.9%,淤土平均產(chǎn)量為小麥6 263.7 kg/hm?、玉米4 335.3 kg/hm?,分別占施肥產(chǎn)量的67.2%和69.2%,砂土平均產(chǎn)量小麥玉米分別為5 261.5、3 698.6 kg/hm?,分別占施肥產(chǎn)量的69.8%和70.3%。綜合來看,砂土綜合基礎(chǔ)肥力較低,淤土綜合肥力較高(表1)。

        1.2 施肥量與肥料利用效率

        1.2.1 肥料施用量 ?全縣小麥肥料施用大都采用配方肥+尿素,在小麥生長中后期噴施葉面肥方式,平均用量為氮肥(N)250.5 kg/hm?,磷肥(P2O5)127.5 kg/hm?,鉀肥(K2O)93.0 kg/hm?。淤土區(qū)肥料用量最高,氮肥(N)用量達到268.5 kg/hm?,均處于高用量水平,磷肥(P2O5)用量為138.0 kg/hm?,鉀肥(K2O)93.0 kg/hm?;砂土肥料用量最低,氮肥(N)用量為216.0 kg/hm?,磷肥(P2O5)用量為108.0 kg/hm?,3個區(qū)小麥季鉀肥用量相差不大。

        全縣玉米肥料施用大都采用專用肥+尿素,平均用量為氮肥(N)297.0 kg/hm?,磷肥(P2O5)45.0 kg/hm?,鉀肥(K2O)60.0 kg/hm?。3個地區(qū)中,氮肥施用量差異較大,淤土區(qū)用量稍高,為348.0 kg/hm???傮w來說,淤土區(qū)化肥投入量過高,以氮投入量高為主(表2)。

        1.2.2 肥料貢獻率 ?肥料貢獻率是指因肥料施用所增加的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的百分比[(施肥區(qū)產(chǎn)量-無肥區(qū)產(chǎn)量)/施肥區(qū)產(chǎn)量×100]。肥料貢獻率(FCR)即肥料對作物產(chǎn)量的貢獻率,是把不施肥處理的產(chǎn)量視為土壤(地力)對產(chǎn)量的貢獻,以其為基準進行計算,是反映年投入肥料的生產(chǎn)能力的指標[1]。淤土區(qū)肥料貢獻率平均為小麥32.8%、玉米30.8%、白姜土區(qū)小麥玉米肥料貢獻率較高,分別為34.7%和33.1%;砂土區(qū)小麥玉米肥料貢獻率均較低,分別為30.2%和29.7%,比較高區(qū)域總體肥料貢獻率低4.5和3.4個百分點。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,化肥的增產(chǎn)作用占到農(nóng)作物產(chǎn)量的50%,我國全國化肥試驗網(wǎng)試驗統(tǒng)計,施用化肥對我國糧食產(chǎn)量的貢獻率為40.8%[2]。這3個區(qū)域的肥料貢獻率均低于全國統(tǒng)計水平。

        肥料偏生產(chǎn)力(PFP)是指施用某一特定肥料下的作物產(chǎn)量與施肥量的比值。計算公式:PFP=Y/F,PFP是指肥料偏生產(chǎn)力,單位為kg/kg,Y是指施用某一特定肥料作物的產(chǎn)量,單位為kg/hm?,F(xiàn)是指特定肥料純養(yǎng)分(是指N、P2O5和K2O)的投入量,單位為kg/hm?[3]。它是反映當?shù)赝寥阑A(chǔ)養(yǎng)分水平和化肥施用量綜合效應的重要指標。Dobermann[4]就糧食作物的利用率做過詳細的綜述,認為糧食作物氮肥效率目標值在下述范圍內(nèi)比較適宜,即氮肥偏生產(chǎn)力為40~70 kg/kg。靈璧縣小麥玉米的氮生產(chǎn)力總體水平偏低,養(yǎng)分偏生產(chǎn)力中,小麥氮肥偏生產(chǎn)力白姜土最高,為38.9 kg/kg,淤土次之,為34.5 kg/kg,砂土最低,為33.7 kg/kg;玉米氮肥偏生產(chǎn)力中,3個區(qū)域分別為21.2、22.0、19.2 kg/kg。小麥與玉米磷肥偏生產(chǎn)力中差異較大,白姜土最高,分別為77.5和123.5 kg/kg,其次為淤土和砂土,分別為64.3和114.4 kg/kg,64.4和100.2 kg/kg。鉀肥偏生產(chǎn)力小麥玉米差異不大,淤土最高,為97.0和116.1 kg/kg,其次為白姜土和砂土,分別為94.3和104.6 kg/kg,79.2和77.9 kg/kg。綜上,全縣氮肥偏生產(chǎn)力較低,鉀肥偏生產(chǎn)力較為適宜(表3~4)。

        1.3 耕層土壤肥力現(xiàn)狀

        1.3.1 土壤物理指標 ?土壤耕層物理指標包括耕層厚度、土壤緊實度、田間持水量、土壤容重、總孔隙度、0.25 mm團聚體等多個指標。其中耕層厚度、土壤容重、土壤質(zhì)地是影響土壤肥力的重要因子。

        1.3.1.1 耕層厚度 ?耕作層是指由長期耕作形成的土壤表層,養(yǎng)分含量比較豐富,作物根系最為密集。耕層厚度受農(nóng)事活動和外界自然因素影響很大,與當?shù)氐母鞣绞接兄苯拥年P(guān)系。依據(jù)適宜作物生長的耕層厚度為20 cm以上作為評價標準,靈壁縣耕地耕層厚度平均為17.8 cm,76.3%樣本點土壤耕層較淺。砂土耕層厚度最大,為20.3 cm,其次為白姜土,平均耕層厚度18.9 cm。淤土最低,耕層厚度為16.7 cm。耕層厚度15.0~20.0 cm、20.0~25.0 cm和>25.0 cm樣點分布比例分別為59.9%,20.9%和2.8%。砂土耕層厚度較為適宜(表5~6)。

        1.3.1.2 耕層土壤容重 ?全縣土壤容重各區(qū)差異較大,容重由大到小分別為淤土1.41 g/cm3、白姜土1.38 g/cm3,砂土1.17 g/cm3。依據(jù)適宜作物生長的土壤容重為1.10~1.35 g/cm3[5],有75.1%樣本點土壤容重大于1.35 g/cm3,反映出土壤板結(jié)現(xiàn)象較為嚴重。

        1.3.1.3 耕層土壤質(zhì)地 ?耕層土壤質(zhì)地以中壤最適宜農(nóng)作物生產(chǎn)。177個監(jiān)測點中有44個監(jiān)測點土壤質(zhì)地為砂壤,占比為24.8%;重壤57個點,占比32.2%;黏土76個點,占比42.9%。砂土土壤疏松,粒徑較粗,土壤疏松。淤土和白姜土粒粒徑相對較細,土壤黏重。

        1.3.2 土壤化學指標 ?2022年靈壁縣土壤中有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀等指標養(yǎng)分含量整體有所提升。土壤中部分微量元素含量較低,砂姜黑土土壤酸化現(xiàn)象突出。

        1.3.2.1 土壤中常規(guī)養(yǎng)分含量 ?白姜土pH平均6.2,有機質(zhì)23.1 g/kg,全氮1.35 g/kg,堿解氮110.0 mg/kg,有效磷34.3 mg/kg,速效鉀146 mg/kg,緩效鉀510.0 mg/kg。淤土pH平均8.1,有機質(zhì)32.2 g/kg,全氮2.00 g/kg,堿解氮105.0 mg/kg,有效磷16.8 mg/kg,速效鉀382.0 mg/kg,緩效鉀1 034.0 mg/kg。砂土pH平均8.2,有機質(zhì)20.3 g/kg,全氮1.41 g/kg,堿解氮110.0 mg/kg,有效磷15.2 mg/kg,速效鉀154 mg/kg,緩效鉀866.0 mg/kg。

        依據(jù)第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準評價,白姜土、淤土、砂土土壤中有機質(zhì)、有效磷、速效鉀養(yǎng)分因子,達到中等以上水平[5](表7)。

        1.3.2.2 土壤中部分微量元素含量 ?靈壁縣土壤有效鋅含量在0.24~7.23 mg/kg,平均含量為0.89 mg/kg,缺乏面積占55.62%;有效硼含量在0.23~0.82 mg/kg,平均含量0.48 mg/kg,缺乏面積占64.40%;土壤有效鉬、鐵、錳、銅缺乏面積只占5.00%,因此,在生產(chǎn)中要對敏感農(nóng)作物制定針對性措施,避免缺素癥狀出現(xiàn)(表8)。

        2 存在的問題

        2.1 靈壁縣土壤肥力質(zhì)量狀況變化

        依據(jù)中華人民共和國《耕地質(zhì)量等級》GB/T33469—2016國家標準和《耕地質(zhì)量調(diào)查監(jiān)測與評價辦法》(農(nóng)業(yè)部令2016年第2號),2022年靈壁縣耕地質(zhì)量等級由2021年5.06等提升到5.01等,提高0.05個質(zhì)量等級。統(tǒng)計2011—2021年靈壁縣土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀含量變化,與第二次土壤普查相比增加明顯,這與測土配方施肥,秸稈還田、增施有機肥、耕作方式等技術(shù)提高有關(guān)(表9)。

        2.2 氮肥用量偏高,氮偏生產(chǎn)力與目標范圍差異較大

        據(jù)安徽省主要作物化肥施用定額制參考指標(N用量225 kg/hm?),全縣氮肥施用量偏高,小麥、玉米氮肥用量均超過這一標準(除部分砂土外)。較高的肥料用量造成低肥料利用效率,砂土區(qū)小麥玉米氮肥偏生產(chǎn)力分別為33.7、19.2 kg/kg,與國際公認谷物生產(chǎn)偏生產(chǎn)力的目標范圍(40.0~70.0 kg/kg)有很大差距。

        2.3 靈壁縣不同區(qū)域土壤肥力水平差異明顯

        全縣土壤pH平均為7.8,以弱堿性為主,而白姜土土壤pH平均為6.2,砂姜黑土區(qū)域酸化現(xiàn)象已顯現(xiàn);淤土、白姜土有機質(zhì)含量較高,砂土有機質(zhì)含量較低。砂土有效磷平均為12.2 mg/kg,淤土有效磷平均為16.8 mg/kg,淤土和砂土區(qū)有效磷處于中等水平,應改進施肥方法,提高磷肥利用效率;淤土速效鉀平均為382 mg/kg,生產(chǎn)上可以控制鉀肥施用量。

        2.4 土壤耕層厚度偏淺,作物根系下扎困難

        全縣土壤耕層厚度平均為17.8 cm,76.3%樣本點土壤耕層較淺,有75.1%樣本點土壤容重大于1.35 g/cm3,反映出土壤板結(jié)現(xiàn)象嚴重,影響作物根系延伸,阻礙作物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。

        3 改良措施

        3.1 加大投入品的研發(fā)、推廣力度,優(yōu)化氮、磷、鉀配比

        宣傳引導生產(chǎn)廠家進行肥料產(chǎn)品優(yōu)化升級,按需配肥,實現(xiàn)肥料的“私人訂制”,在農(nóng)戶中大力推廣緩控釋肥、無機有機復混肥及功能性肥料的應用,提高配方肥、專用肥施用比例,減少不合理養(yǎng)分投入,促進養(yǎng)分的吸收利用。針對不同作物對部分中量和微量元素敏感性,補充硼、鋅、鉬等微量元素,減輕缺素癥狀發(fā)生的程度。

        3.2 智慧精準施肥,助力化肥減量增效

        農(nóng)戶關(guān)注靈璧縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局公眾號,通過智慧施肥平臺,查找自已所在村地塊的土壤類型、養(yǎng)分含量、土壤肥力等級等,分區(qū)域、分作物、分農(nóng)時制定科學施肥指導意見,引導農(nóng)戶把施肥量控制在合理區(qū)間。持續(xù)推進肥料“三新”技術(shù)運用,不斷提高農(nóng)作物化肥利用率,達到化肥減量,不減產(chǎn)量目的。

        3.3 分區(qū)域推廣深松深耕作業(yè),培肥地力

        以砂姜黑土為主的南部地區(qū),易發(fā)生干旱或澇漬,統(tǒng)籌推進水肥一體化和高標準農(nóng)田建設(shè),繼續(xù)深入開展測土配方施肥,增施有機肥或適量秸稈還田,加大花生、大豆的種植面積,用地養(yǎng)地相結(jié)合,逐漸提高土壤有機質(zhì)含量,培肥改良土壤。由于多年旋耕造成土壤耕層較淺,大力推廣土壤深松深耕作業(yè),要求深耕深度在30 cm左右,隔5年進行1次,這樣可以有效打破犁底層,增加土壤耕層厚度,改善土壤通透性,增強耕地保肥保水能力。

        以淤土、兩合土、砂土等土種為主的北部地區(qū),其中淤土、兩合土土壤肥力較高,實施按需施肥,按時施肥,既要避免過量施肥更要避免盲目減肥。利用高標農(nóng)田,發(fā)展高效節(jié)水灌溉,小麥玉米可以采取配方肥(N-P-K)24-14-6或25-12-6,補施硼、鋅或噴施葉面肥等;砂土土壤保肥能力較弱,采用改進傳統(tǒng)的表施、撒施、大水沖施等施肥方式,推廣應用種肥同播、葉面噴肥、水肥一體化等高效施肥方法。

        以山紅土、棕壤為主的低山、殘丘區(qū),坡上部土層薄,質(zhì)地粗,養(yǎng)分缺乏,坡下土層較厚,可以采取橫坡聚壟耕作方式,截留降水,減緩地表徑流[6]。推廣作物行間或林間秸稈覆蓋,增施有機肥,實行輪作免耕耕作制度,坡度大的耕地可以發(fā)展果木業(yè)。

        3.4 加強耕地質(zhì)量和土壤墑情監(jiān)測工作

        土壤肥力和土壤墑情密不可分、相互配合,讓土地更健康。對作物產(chǎn)量、施肥水平、施肥方法、灌溉能力、空白對照與施肥效果及土壤養(yǎng)分含量變化等內(nèi)容進行長期定位監(jiān)測,查清土壤肥力現(xiàn)狀與演變趨勢及施肥方式對產(chǎn)量的影響,為指導農(nóng)戶科學施肥,糾正存在不合理用肥、氮肥用量較高等問題提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前,靈壁縣已安裝12臺全自動墑情監(jiān)測點,通過農(nóng)業(yè)數(shù)字化平臺,可以時時查詢墑情監(jiān)測點不同土層溫度、濕度和降雨量等數(shù)據(jù),有利于掌握農(nóng)作物關(guān)鍵需水期和最佳灌水量,以最少的灌水量滿足農(nóng)作物的高產(chǎn)需求,達到以水調(diào)肥,節(jié)水、增產(chǎn)和增收目的。

        參考文獻

        [1] 王偉妮,魯劍巍,李銀水,等. 當前生產(chǎn)條件下不同作物施肥效果和肥料貢獻率研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學,2010,43(19):3997-4007.

        [2] 石元亮,王玲利,劉世彬,等. 中國化學肥科發(fā)展及其對農(nóng)業(yè)的作用[J]. 土壤學報,2008,45(5):852.

        [3] 張富鎖,王激清,張為峰,等. 中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J]. 土壤學報,2008,45(5):916-917.

        [4] DOBERMANN A. Nitrogen use efficiency-stdte of the art[C]//Paper of the I FA Intermational Workshop on Enhancel-Efficiency Fertilizers Frankfart. Germany. 2005.

        [5] 國家環(huán)境保護局,國家技術(shù)監(jiān)督局.土壤環(huán)境質(zhì)量標準:GB15618—1995[S]. 北京:中國標準出版社,2010.

        [6] 夏建國,魏朝富,朱鐘麟,等. 中國中低產(chǎn)田土改造研究綜述[J]. 中國農(nóng)學通報,2005,21(4):212-217,240.

        (責編:何 艷)

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