楊東，劉曉霞，陳紅金，虞軼俊

（浙江省耕地質(zhì)量與肥料管理總站，杭州 310020）

0 引言

化肥是作物的“糧食”，是保障作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素[1]。當(dāng)前，化肥過量施用問題引起人們普遍擔(dān)憂，據(jù)統(tǒng)計，2020 年中國耕地單位化肥用量達(dá)到313.5 kg/hm2，是國際化肥安全施用上限標(biāo)準(zhǔn)(225 kg/hm2)的1.39倍。過量施肥導(dǎo)致土壤退化、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量品質(zhì)降低、環(huán)境破壞等問題，嚴(yán)重威脅糧食安全、生態(tài)安全和人體健康，制約現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。中國從2005 年起連續(xù)出臺了一系列政策推進(jìn)化肥減量增效工作，取得積極成效，2021 年全國農(nóng)用化肥施用量5191 萬t（折純）、比2015 年減少13.8%。面臨新時代背景下的重要農(nóng)產(chǎn)品的保供壓力、化肥持續(xù)減量和生態(tài)保護(hù)等多種因素，2019 年，浙江省率先提出建立化肥最高用量制度，相繼出臺《關(guān)于試行農(nóng)業(yè)投入化肥定額制的意見》、《關(guān)于推行化肥農(nóng)藥實名制購買定額制施用的實施意見》等政策文件；農(nóng)業(yè)農(nóng)村部先后于發(fā)布了關(guān)于實施水稻、玉米等作物的氮肥定額制意見；廣東、安徽、江蘇等省相繼實施化肥定額制。2022 年生態(tài)環(huán)境部等五部門聯(lián)合印發(fā)《農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染治理攻堅戰(zhàn)行動方案（2021—2025 年）》，提出“制定水稻、玉米、小麥、油菜等氮肥推薦定額用量，依法落實化肥使用總量控制”；農(nóng)業(yè)農(nóng)村部關(guān)于印發(fā)《到2025年化肥減量化行動方案》提出建立健全主要農(nóng)作物氮肥施用定額，推行施肥定額制、臺賬制管理，為推進(jìn)化肥定額制提供了有力制度支撐。

土壤質(zhì)量被定義為“在生態(tài)系統(tǒng)水平和土地利用的邊界范圍內(nèi)，維持生產(chǎn)植物性和動物性產(chǎn)品的能力，維持或改善水和大氣質(zhì)量的能力，促進(jìn)植物和動物健康的能力”[2]。在化肥減量增效和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的政策背景下，加強耕地土壤質(zhì)量保護(hù)與地力提升已成為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵工作。中國高度重視耕地土壤質(zhì)量提升工作，習(xí)近平總書記強調(diào)“農(nóng)田就是農(nóng)田，而且必須是良田”、“逐步把永久基本農(nóng)田全部建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田”，為中國耕地質(zhì)量建設(shè)指明方向。土壤質(zhì)量與土壤健康和人體健康息息相關(guān)，而施肥則是土壤質(zhì)量管理中不可替代的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，守護(hù)土壤健康離不開科學(xué)施肥技術(shù)的助力。定額制施肥作為綠色高效施肥技術(shù)，是提高耕地產(chǎn)能、保障糧食安全和落實“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略的有力抓手。當(dāng)前，已有研究者從多角度討論了定額制施肥和土壤質(zhì)量的關(guān)系，但目前對定額制施肥與土壤質(zhì)量的內(nèi)在關(guān)聯(lián)缺乏系統(tǒng)認(rèn)識，且對實施化肥定額制后土壤、作物和環(huán)境的影響了解較少。因此，本研究在系統(tǒng)總結(jié)定額制施肥的基礎(chǔ)上，選擇與土壤質(zhì)量相關(guān)的普適性指標(biāo)以及與農(nóng)田生態(tài)相關(guān)的指示性指標(biāo)，探究了化肥定額制施肥管理實踐對耕地質(zhì)量的影響，分析了定額制施肥在土壤質(zhì)量提升和健康土壤培育方面發(fā)揮的積極作用，以期為推動耕地質(zhì)量保護(hù)提升和農(nóng)業(yè)低碳綠色發(fā)展提供科學(xué)參考。

1 定額制施肥的內(nèi)涵

化肥定額制是通過制定主要作物化肥投入定額標(biāo)準(zhǔn)，綜合采取科學(xué)測土、科學(xué)配方、多元替代、精準(zhǔn)施肥等措施，達(dá)到減少農(nóng)田化肥投入、保障耕地綜合產(chǎn)能、優(yōu)化生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的目標(biāo)。國外對化肥施用管理已有較多研究。例如，美國化肥管理中重視平衡施肥，要求每3年測定土壤養(yǎng)分，根據(jù)氮、磷、鉀含量精準(zhǔn)施肥，與中國測土配方施肥具有共通之處；注重施肥執(zhí)法，對因不合理施肥造成化肥殘留超標(biāo)或產(chǎn)地污染問題的農(nóng)場主處以高額罰款，以督促科學(xué)施肥[3]。歐洲國家則以共同農(nóng)業(yè)政策、硝酸鹽指令、水框架指令、環(huán)境控制質(zhì)量指令等限制性政策為依托，根據(jù)作物需求和土壤狀況制定不同的總氮投入最高限量，并結(jié)合生態(tài)補貼調(diào)控化肥和有機(jī)肥投入，實現(xiàn)土壤養(yǎng)分投入和盈余的顯著降低[4]。

為促進(jìn)農(nóng)業(yè)高水平綠色發(fā)展，浙江省發(fā)布《關(guān)于再創(chuàng)體制機(jī)制新優(yōu)勢高水平推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的實施意見》，在全國率先探索化肥定額施用[5-6]，制定了水稻、小麥等17 種主要農(nóng)作物化肥定額用量標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布了《水稻、小麥、油菜區(qū)域施用用量要求》省級地方標(biāo)準(zhǔn)；杭州市臨安區(qū)發(fā)布了全國首個化肥施用限量地方標(biāo)準(zhǔn)《主要作物化肥定額制的限量標(biāo)準(zhǔn)》，在化肥定額制推進(jìn)過程中，逐漸形成有機(jī)養(yǎng)分替代、精準(zhǔn)科學(xué)施肥、調(diào)優(yōu)結(jié)構(gòu)減量、改進(jìn)施肥方式、創(chuàng)新農(nóng)作制度、新型肥料研發(fā)等多種形式的定額制施肥技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系[7]，為全國化肥減量增效工作提供“浙江經(jīng)驗”。耕地是糧食生產(chǎn)的命根子，耕地質(zhì)量提升是保障糧食安全的根基。為提升耕地質(zhì)量等級，培育健康優(yōu)質(zhì)的土壤，2022 年浙江省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳等5 部門聯(lián)合出臺《土壤健康行動實施意見》，探索建立提升耕地土壤健康水平的新路徑。

施肥是影響土壤環(huán)境質(zhì)量和耕地產(chǎn)能的關(guān)鍵因素，是土壤健康管理的核心環(huán)節(jié)，以定額制施肥為代表的科學(xué)施肥技術(shù)已成為推動耕地質(zhì)量提升和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要舉措。因此，全面客觀認(rèn)識定額制施肥對土壤質(zhì)量的提升效應(yīng)，對健康土壤培育、耕地產(chǎn)能提高和保障糧食安全具有重要意義，已成為現(xiàn)階段研究者的關(guān)注熱點。

2 定額制施肥對土壤性質(zhì)的影響

2.1 定額制施肥對土壤理化性質(zhì)的影響

土壤理化性質(zhì)是表征土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，其變化會直接或間接影響土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。土壤物理指標(biāo)主要包括容重、含水量和質(zhì)地等，化學(xué)指標(biāo)主要包括土壤pH 及有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量。有機(jī)養(yǎng)分替代（秸稈還田、種植綠肥、增施有機(jī)肥等）通過增加有機(jī)養(yǎng)分施用替代部分化肥投入，是推進(jìn)定額制施肥的主要技術(shù)路徑之一。肖占文等[8]研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量20%配施有機(jī)肥(600 kg/hm2)處理，土壤容重、含水量、孔隙度和團(tuán)聚體較常規(guī)施肥分別顯著降低10.95%、12.44%、19.11%和10.66%，改善了玉米田土壤結(jié)構(gòu)。土壤pH 變化調(diào)控諸多土壤關(guān)鍵生態(tài)過程，而化肥過量施用導(dǎo)致大量土壤H+積累，加速了耕地土壤酸化進(jìn)程，導(dǎo)致中國特別是南方地區(qū)耕地酸化現(xiàn)象嚴(yán)重。有機(jī)物料多含有大量碳和鹽基離子，研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物（稻草、水葫蘆、西蘭花莖葉）還田部分替代化肥，稻田土壤pH 較常規(guī)施肥提升了0.10～0.14個單位；稻—菜輪作下連續(xù)秸稈還田結(jié)合化肥減量20%～30%，土壤pH 提高0.06～0.55 個單位，其中秸稈全量覆蓋還田緩解土壤酸化效果最佳[9]。然而部分研究表明，化肥配施有機(jī)肥處理對堿性土壤pH 無顯著影響[10]。

土壤養(yǎng)分含量是評價土壤質(zhì)量狀況的關(guān)鍵指標(biāo)[11]。有機(jī)物料通常含有豐富營養(yǎng)元素和有機(jī)成分，還田后為土壤微生物提供碳氮源，活躍微生物活動層的生成促進(jìn)了有機(jī)及速效養(yǎng)分的釋放，改善土壤養(yǎng)分狀況，滿足作物生長過程中對養(yǎng)分的需求[12]。因此，綜合考慮農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，化肥減量配施有機(jī)物料是經(jīng)濟(jì)實用、操作性強的定額制施肥方式[13]。靳曉拓等[14]研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量20%配施有機(jī)肥(600 kg/hm2)處理對土壤養(yǎng)分提升效果顯著，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別比常規(guī)施肥顯著提高15.80%、38.51%、20.71%、46.40%和44.78%，養(yǎng)分指標(biāo)的提升證實了化肥減量配施有機(jī)肥在土壤質(zhì)量建設(shè)方面的積極效應(yīng)?；蕼p量15%配施腐植酸生物肥(6 kg/hm2)處理，土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量較常規(guī)施肥分別增加了8.2%、17.1%和9.6%，且生物肥用量的增加有助于磷素和鉀素的活化[15]。此外，有機(jī)養(yǎng)分替代配合化肥減施處理，還可解決單施有機(jī)肥造成的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量降低的缺陷，有效維持土壤養(yǎng)分輸入和輸出的動態(tài)平衡。

2.2 定額制施肥對養(yǎng)分利用效率的影響

人類約95%的食物直接或間接來自于土壤，提升土壤質(zhì)量已成為保障食物穩(wěn)定供應(yīng)的基礎(chǔ)。近年來，傳統(tǒng)小農(nóng)種植模式以追求產(chǎn)量最大化為目標(biāo)，驅(qū)動農(nóng)戶過量使用化肥，導(dǎo)致化肥利用效率不足發(fā)達(dá)國家的50%[16]。定額制下化肥適度減量有助于減少養(yǎng)分元素淋溶，提升養(yǎng)分利用效率，保障糧食安全和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

盡管增施化肥是作物增產(chǎn)的有效措施，但過量施肥降低了養(yǎng)分利用效率[17-18]。生物質(zhì)炭作為環(huán)境友好的新型材料，不僅可改善養(yǎng)分狀況和利用效率，其穩(wěn)定富碳性質(zhì)還有助于中國“雙碳”戰(zhàn)略的實現(xiàn)[19-20]。前人研究表明，化肥減量15%配施生物質(zhì)炭處理，可顯著增加紫色土坡耕地土壤氮磷養(yǎng)分庫容量[21]。鄭劍超等[22]探究了化肥減量配施菌肥和黃腐酸肥對辣椒種植區(qū)肥料利用率的影響，發(fā)現(xiàn)追施高鉀肥減量20%配施菌肥+黃腐酸處理，不僅辣椒產(chǎn)量最高，其氮肥利用率、磷肥利用率和鉀肥利用率也均顯著高于其他常規(guī)施肥處理（正常施肥、正常施肥+菌肥+黃腐酸肥），實現(xiàn)化肥減量20%的綠色種植?；蕼p量20%配施生物肥處理提高了肥料利用率，主要是通過平衡氮、磷、鉀的輸入以及有機(jī)肥環(huán)境下促進(jìn)CO2釋放，增加了花椰菜的光合效率，優(yōu)化了作物根際環(huán)境，有效協(xié)調(diào)農(nóng)作物對養(yǎng)分的吸收利用效率[23]。

紫云英通過根瘤菌固氮增加土壤氮庫，其部分替代化肥是中國南方稻田可持續(xù)生產(chǎn)的常見措施。張濟(jì)世等[24]采用化肥減量20%+紫云英還田(22.5 t/hm2)處理，發(fā)現(xiàn)該處理下土壤無機(jī)氮含量顯著增加，氮素表觀損失量較低，這主要是由于紫云英還田不僅提高了土壤對氮素的固持，還增加了與氮轉(zhuǎn)化有關(guān)的氮循環(huán)功能菌群活性，促進(jìn)了農(nóng)作物對氮素的吸收利用效率，因而作物的干物質(zhì)積累量較對照處理顯著升高。改進(jìn)施肥方式可提高施肥的精細(xì)化水平，提高土壤養(yǎng)分利用效率。前人研究發(fā)現(xiàn)，土壤氨揮發(fā)量與田面NH4+濃度顯著正相關(guān)，而氮肥深施可降低田面水NH4+濃度進(jìn)而減少稻田氨揮發(fā)損失，氮肥減量30%結(jié)合深施處理，氮素釋放趨勢與水稻需肥特征較一致，有助于提高氮素利用率并增加水稻干物質(zhì)積累量，促進(jìn)水稻灌漿并保障不減產(chǎn)[25]。劉曉霞等[26]研究發(fā)現(xiàn)常規(guī)施肥氮肥利用效率較低(27.52%)，而減氮20%結(jié)合側(cè)深施肥技術(shù)，氮肥養(yǎng)分利用效率可達(dá)到40.98%，同時避免常規(guī)減氮20%造成的水稻減產(chǎn)現(xiàn)象；減氮25%結(jié)合隔行開溝追肥，氮肥吸收效率、氮肥偏生產(chǎn)力及氮肥利用率顯著提高，其中25～30 cm 的深耕處理要優(yōu)于旋耕[27]。

3 定額制施肥對土壤生物的影響

3.1 定額制施肥對土壤動物的影響

土壤動物通過參與養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、土壤理化性質(zhì)和微生物調(diào)節(jié)等諸多生態(tài)過程影響土壤功能，具有促進(jìn)團(tuán)聚體生成、促進(jìn)水分流動及加快有機(jī)質(zhì)分解等環(huán)境效應(yīng)，在保障土壤質(zhì)量方面發(fā)揮重要作用[28]?？自频萚29]探究了不同施肥方式對玉米田土壤中小型節(jié)肢動物的影響，發(fā)現(xiàn)化肥減量50%配施有機(jī)肥(15 t/hm2)土壤動物類群（科）數(shù)較常規(guī)施肥多3 種，分別為蟲齒目(Psocoptera)、等翅目(Isoptera) 和大翼甲螨科(Galumnidae)；土壤動物總量高10個，同時群落均勻性指數(shù)也顯著升高，體現(xiàn)了化肥減量對優(yōu)化土壤動物群落組成的促進(jìn)效應(yīng)。吳憲基于土壤線蟲形態(tài)學(xué)鑒定技術(shù)，發(fā)現(xiàn)小麥—玉米輪作體系下化肥減量配施有機(jī)物料（秸稈和有機(jī)肥），小麥和玉米季土壤線蟲數(shù)量較常規(guī)施肥分別提高了178.46%～240.46%和85.11%～170.09%，這增加了線蟲生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和群落間互作效率，提高線蟲群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，是保障土壤生物健康的有效手段[30]。李其勝等[31]對菜地土壤線蟲的研究同樣發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥替代化肥對土壤生物的有益效果。

當(dāng)前，關(guān)于定額制施肥對土壤動物的影響研究仍較少，朱永官院士等倡議研究者關(guān)注土壤動物在物質(zhì)循環(huán)與能量流動中的貢獻(xiàn)，明確土壤動物關(guān)鍵類群在維持土壤健康中所發(fā)揮的積極作用[32]。

3.2 定額制施肥對土壤微生物的影響

土壤微生物在維持土壤質(zhì)量、保障作物生長和緩解環(huán)境污染等方面發(fā)揮積極作用，其類群演變特征被認(rèn)為是土壤質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)。施肥方式影響了土壤微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)組成。氮素是作物生長的必要元素，在維持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面發(fā)揮重要作用[33]，而施肥方式變化會影響氮循環(huán)微生物（固氮細(xì)菌、氨氧化微生物、反硝化微生物等）活性，改變固氮、氨氧化和反硝化等氮循環(huán)網(wǎng)絡(luò)。李勝君等[34]比較了常規(guī)施肥與化肥減量30%配施有機(jī)物料（秸稈、有機(jī)肥）潮土中與氮循環(huán)相關(guān)的微生物類群豐度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)有機(jī)養(yǎng)分替代增加了異養(yǎng)氮循環(huán)功能微生物的數(shù)量，減弱了化學(xué)施肥抑制幾丁質(zhì)分解細(xì)菌豐度的不利影響，有助于增加農(nóng)田土壤氮庫并減少N2O排放，降低大氣環(huán)境污染風(fēng)險。

秸稈還田作為推動農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的有力措施，是定額制施肥中有機(jī)養(yǎng)分替代的良好選擇。微生物在秸稈還田后的生物降解中發(fā)揮關(guān)鍵作用，同樣秸稈還田也增加了農(nóng)田有益土壤微生物群落多樣性，提高了土壤細(xì)菌、革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌生物量以及細(xì)菌/真菌值，塑造了更為穩(wěn)定的土壤微生物體系；秸稈還田帶來的更多種類和數(shù)量的碳源輸入，還可促進(jìn)多種類固氮菌的生長[35]。研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥處理相比，連續(xù)3 a 化肥減量結(jié)合秸稈還田(3 t/hm2)處理改變了土壤固氮菌群落結(jié)構(gòu)，優(yōu)勢種群以α-變形菌綱(α-Proteobacteria)、β-變形菌綱(β-Proteobacteria)、γ-變形菌綱(γ-Proteobacteria)和δ-變形菌綱(δ-Proteobacteria)為主[36]，冗余分析表明土壤性質(zhì)變化（土壤pH及有機(jī)質(zhì)、總氮、有效鉀含量）是導(dǎo)致土壤群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的主要驅(qū)動因子[37]?；蕼p量對土壤結(jié)構(gòu)的改善增加了土壤通透性，氧氣含量增加抑制了厭氧產(chǎn)CH4菌株活性；高孔隙度也可產(chǎn)生對NO3-的高吸附性，抑制反硝化細(xì)菌的反硝化作用[38]。

4 定額制施肥對作物生產(chǎn)影響

4.1 定額制施肥對作物產(chǎn)量的影響

作物產(chǎn)量和品質(zhì)直接反映了土壤質(zhì)量水平。眾多研究者發(fā)現(xiàn)，定額制施肥處理下化肥減量措施不會對作物產(chǎn)量產(chǎn)生消極影響，化肥減量多在10%～30%之間（表1）。例如，化肥減量15%配施生物質(zhì)炭或秸稈處理，油菜和玉米產(chǎn)量與常規(guī)施肥相比無顯著差異[19]；采用測深施肥新技術(shù)，以80%緩控釋肥替代常量化肥施用不會降低稻米產(chǎn)量[39]；稻—油輪作系統(tǒng)中油菜秸稈還田條件下，水稻當(dāng)季化肥減施25%不會降低水稻產(chǎn)量[40]。相對于常規(guī)施肥，化肥配施有機(jī)肥可提高凈光合速率、蒸騰速率及氣孔導(dǎo)度，降低胞間CO2濃度，作物光合速率增加是作物增產(chǎn)的主要原因[21]。浙貝母被列入“浙八味”中藥材之首，定額制施肥模式下，每公頃化肥用量減少49.5 kg 而產(chǎn)量提高4065 kg，經(jīng)濟(jì)效益增加61515元/hm2[41]。

表1 不同化肥減量技術(shù)對作物產(chǎn)量的影響

輕簡化施肥是化肥定額制改革的創(chuàng)新手段。研究發(fā)現(xiàn)，氮磷雙控專用肥減量30%結(jié)合側(cè)深施肥處理，水稻產(chǎn)量與常規(guī)施肥產(chǎn)量無顯著差異，而化肥減量20%結(jié)合后期補施穗肥還可顯著提高水稻產(chǎn)量[42]。新型肥料的合理應(yīng)用可減少化肥用量并保障作物產(chǎn)量，例如基施萬里神農(nóng)有機(jī)緩釋肥減量10.7%，小香薯產(chǎn)量及商品薯產(chǎn)量分別較常規(guī)施肥提高16.5%和13.9%[43]。新型樹脂包膜氮肥減量10%，提高了生產(chǎn)效率和鮮食甜玉米品質(zhì)，減少了常規(guī)施肥中追肥所用機(jī)械作業(yè)次數(shù)，起到降低成本的目的[44]。

4.2 定額制施肥對作物品質(zhì)的影響

化肥過量施用不僅造成農(nóng)作物產(chǎn)量下降，還會影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，而優(yōu)化肥料施用策略可改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)?，F(xiàn)有研究表明，定額制施肥可實現(xiàn)健康土壤培育，促進(jìn)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化效率，提高作物葉綠素含量和根系活力，進(jìn)而增加作物可溶性糖、可溶性蛋白及各類礦質(zhì)元素含量，并降低蔬菜中硝酸鹽含量，在保障產(chǎn)量前提下提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[50]。

與單施化肥處理，化肥減量40%+40%生物有機(jī)肥可提高馬鈴薯薯塊粗蛋白、淀粉、還原糖和維生素C含量，增加馬鈴薯商品薯率和鮮薯產(chǎn)量[10]。化肥減量20%配施生物有機(jī)肥(6 t/hm2)還田，茄子果實可溶性蛋白、可溶性糖和維生素C 含量較常規(guī)施肥提高了1.08%～27.68% ，粗纖維含量則降低了18.51%～66.67%，保障了茄子優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)種植[49]。執(zhí)行定額制施肥耕作制度，浙貝母總灰分含量較常規(guī)施肥處理降低了0.1%～0.8%，而貝母素含量提高了0.036～0.073，有效改善了浙貝母品質(zhì)[40]。在新型肥料應(yīng)用方面，毛震宇等[52]研究發(fā)現(xiàn)緩控釋肥減量50%處理下，蒜苗中可溶性蛋白、維生素C及可溶性糖含量較常規(guī)施肥處理增加了12.6%～84.2%，同時粗纖維及硝酸鹽含量顯著下降。

過量化肥施用易引發(fā)大棚種植連作障礙[53]。化肥定額制背景下，化肥減量可優(yōu)化土壤微生物群落數(shù)量和結(jié)構(gòu)，提高土壤酶活性，抑制真菌病原體的繁殖，實現(xiàn)土壤微生物健康和作物根際生長環(huán)境優(yōu)化，進(jìn)而增強植物光合能力和抗逆性，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。李進(jìn)等[54]采用化肥減量40%+60%有機(jī)肥處理，發(fā)現(xiàn)該處理在大幅減少化肥用量的同時，還可改善大棚連作草莓土壤養(yǎng)分失衡狀況，不僅產(chǎn)量顯著增加14.37%，果實中可溶性固形物、可溶性糖和維生素C 含量也增加了10%～30%，實現(xiàn)了草莓產(chǎn)量與品質(zhì)雙提升。生物有機(jī)肥部分替代化肥實現(xiàn)了溫室黃瓜的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，與單施化肥處理相比，化肥減施20%配施生物有機(jī)肥(6 t/hm2)效果較好，增加了黃瓜產(chǎn)量及可溶性糖、可溶性蛋白含量，并降低了果實中硝酸鹽含量，實現(xiàn)黃瓜增產(chǎn)提質(zhì)[55]。

5 定額制施肥對農(nóng)田生態(tài)的影響

5.1 定額制施肥對農(nóng)業(yè)面源污染的影響

化肥定額制改革旨在通過綜合措施、提高肥料利用率，將化肥用量控制在合理區(qū)間，從源頭控制農(nóng)田氮磷鉀等養(yǎng)分的流失。提出糧油作物“減氮、控磷、穩(wěn)鉀”、經(jīng)濟(jì)作物“減氮、減磷、控鉀”作為化肥定額制的總體要求，其對農(nóng)業(yè)面源污染的削減效應(yīng)有助于改善流域水質(zhì)，推動流域和農(nóng)業(yè)農(nóng)村綠色發(fā)展[56]。前人研究發(fā)現(xiàn)，定額制施肥可有效減少淋溶氮素流失，在傳統(tǒng)化肥施用(250 kg/hm2)基礎(chǔ)上減氮40%，可使總氮和硝態(tài)氮流失量分別減少12.18 kg/hm2和11.38 kg/hm2，小白菜產(chǎn)量提升20%以上[57]。毛倩等[58]研究發(fā)現(xiàn)，稻田化肥減量10%～30%處理下，排水中總氮、總磷和總鉀含量較常規(guī)施肥分別下降了3.7%～27.1%、26.3%～59.5%和5.8%～32.7%，有效降低農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險。習(xí)斌等[59]基于連續(xù)5 a 監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)有機(jī)替代（豬糞替代50%化肥氮用量）下總氮淋溶量顯著降低了71.4%，淋溶水中NO3--N 濃度低于地下水Ⅲ類水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 14848—9)，而常規(guī)化肥淋溶水中NO3--N濃度多次超過Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)(＞30 mg/L)，此外有機(jī)替代處理下玉米平均產(chǎn)量也提高了10.3%。龔蓉等[60]探討了磷肥減量對玉米-小白菜輪作模式下磷淋失的影響，發(fā)現(xiàn)與常規(guī)過磷酸鈣施用相比，磷肥減量10%～30%處理下總磷徑流損失量降低了4.18%～24.30%，總磷和可溶性磷滲漏分別顯著減少18.38%～31.62%和32.81～46.88%，控制農(nóng)田徑流水中磷流失對周圍水體的影響。

5.2 定額制施肥對氣候變化的影響

農(nóng)田作為重要的生態(tài)資源，可通過碳封存和減少溫室氣體排放緩解全球氣候變化。定額制施肥一方面可提高土壤固碳潛力，將大量碳直接固定于土壤環(huán)境中；另一方面有助于減少溫室氣體排放，降低全球溫室氣體通量。前人研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量20%配施生物有機(jī)肥(3000 kg/hm2)處理，植煙土壤總有機(jī)碳、活性有機(jī)碳和碳庫管理指數(shù)分別提高了20.00%、36.95%和41.75%，有效提高土壤碳儲量[61]。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會報道，農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量約占全球排放總量的12%[62]，其中農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體中約37%歸因于土壤排放[63]，減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放意義重大。秸稈碳化還田不僅實現(xiàn)碳封存，還可降低土壤N2O等溫室氣體排放[64]，SHIN等制備了含40%氮稻殼生物炭顆粒，作為新型肥料部分替代化肥（化肥減量60%），研究發(fā)現(xiàn)水稻季土壤碳封存量從0.89 t/hm2提升到1.23 t/hm2，溫室氣體（CO2當(dāng)量）排放量減少了10 kg/hm2，同時不降低水稻產(chǎn)量[65]。輕簡化施肥處理下，化肥減量8.33%～13%與硝化抑制劑聯(lián)用不僅可維持水稻產(chǎn)量，溫室氣體CH4和N2O 累計排放量分別減少5.94%～14.34%和12.88%～32.65%，減緩全球變暖趨勢[38]。綜上所述，定額制施肥可在保障作物產(chǎn)量基礎(chǔ)上，降低環(huán)境負(fù)荷壓力，推動農(nóng)業(yè)低碳綠色可持續(xù)發(fā)展。

6 結(jié)論與展望

定額制施肥是落實“肥藥兩制”改革的有效手段，有助于提升土壤質(zhì)量、發(fā)展綠色低碳農(nóng)業(yè)。本研究從影響土壤質(zhì)量關(guān)鍵性指標(biāo)入手，探討了定額制施肥對耕地土壤質(zhì)量的影響，揭示了化肥定額制技術(shù)措施可通過調(diào)整土壤pH、提高土壤養(yǎng)分含量、優(yōu)化生物群落結(jié)構(gòu)等途徑提升土壤質(zhì)量，明確了有機(jī)養(yǎng)分替代、高效肥料研發(fā)、創(chuàng)新施肥方式等定額制施肥技術(shù)路徑在推進(jìn)土壤質(zhì)量保護(hù)提升和改善農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能方面發(fā)揮的積極作用。

定額制施肥兼顧環(huán)境效益與社會經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了土壤質(zhì)量的正向發(fā)展，夯實了糧食安全和生態(tài)安全的根基，應(yīng)加大化肥定額制推廣和應(yīng)用力度，充分發(fā)揮其在土壤質(zhì)量提升、健康土壤培育和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展方面的積極作用。然而現(xiàn)有研究中，基于健康土壤定向培育的定額制施肥技術(shù)有待進(jìn)一步探究，同時定額制施肥政策下農(nóng)戶行為對土壤健康促進(jìn)效應(yīng)的理解還不夠深入，這在一定程度上限制了化肥定額制的推廣。接下來，需要以“土壤健康行動”為契機(jī)，根據(jù)土地稟賦、肥料類型、作物需肥規(guī)律及目標(biāo)產(chǎn)量等多重因素，多措并舉，加強研究深度和廣度，積極組織探索化肥限量措施下健康土壤定向培育技術(shù)；遵循差異化政策思路，建立適合不同地區(qū)或不同種植制度的定額制施肥技術(shù)和配套政策體系，提高農(nóng)戶施肥的規(guī)范性和科學(xué)性，提高耕地土壤質(zhì)量水平，實現(xiàn)土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的多功能協(xié)調(diào)；注重政策宣傳引導(dǎo)，在宣傳經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的同時，充分考慮定額制施肥在土壤質(zhì)量提升過程中產(chǎn)生的環(huán)境效益，提高農(nóng)戶對綠色農(nóng)業(yè)及生態(tài)文明建設(shè)的參與感，激發(fā)對實施各類化肥減量措施的積極性和自覺性，保障土壤質(zhì)量和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。