土壤養(yǎng)分變化及農(nóng)戶養(yǎng)分管理現(xiàn)狀研究

于婧文 ，周懷平 ，，解文艷 ，關(guān)春林

（1.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西太原030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，山西太原030006）

據(jù)研究，施肥對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率可高達(dá)50%以上[1]。根據(jù)我國1952—1992年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)資料得出，化肥施用量與糧食產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為0.948 3，化肥施用量增長(zhǎng)與糧食總產(chǎn)量增加之間的相關(guān)系數(shù)為0.924 9[2]?？梢?，肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的投入要素之一，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)具有不可替代的作用。

近年來，我國的肥料結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化[3-4]，突出表現(xiàn)為化肥占總投肥量的比重不斷增加，這使得田間土壤養(yǎng)分含量發(fā)生了較大的變異。此外，雖然化肥施用量的增長(zhǎng)率與糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)率之間具有同步趨勢(shì)，但是化肥施用量的增長(zhǎng)率要遠(yuǎn)高于糧食作物產(chǎn)量的增長(zhǎng)率[5]。

張福鎖等[6]研究表明，大田作物是高投入—中產(chǎn)出—低利用，溫室蔬菜是高投入—高產(chǎn)出—低利用，果樹是高投入—低產(chǎn)出—低利用。劉榮樂[7]對(duì)七省區(qū)的肥料利用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)作物經(jīng)濟(jì)效益的高低是影響肥料投入的主要因素，肥料投入為蔬菜＞果樹＞糧食，其中糧食作物的養(yǎng)分投入為N＞P＞K，蔬菜、果樹的養(yǎng)分投入為P＞N＞K。初明光等[8]在農(nóng)戶抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析了山東省不同糧食作物的施肥狀況，結(jié)果表明，糧食作物的化肥投入量占肥料總投入的比例在逐年下降，但單位面積化肥投入量卻穩(wěn)步提高。黎青慧[9]利用1986—2000年陜西省農(nóng)戶土肥信息監(jiān)測(cè)資料，研究了全省的肥料施用狀況和農(nóng)田養(yǎng)分平衡狀況，結(jié)果表明，氮肥投入過量，磷肥和鉀肥基本合理，但不同區(qū)域存在較大的差異。

施肥調(diào)查是對(duì)作物施肥量在數(shù)量上的認(rèn)識(shí)，是了解農(nóng)田土壤養(yǎng)分最直接、最有效的手段之一。通過進(jìn)行農(nóng)戶調(diào)查，能夠了解研究區(qū)養(yǎng)分管理現(xiàn)狀和存在的問題，從而為人為因素影響下的土壤養(yǎng)分時(shí)空變異的研究提供更為科學(xué)和準(zhǔn)確的理論依據(jù)。

山西省壽陽縣宗艾鎮(zhèn)是國家旱地農(nóng)業(yè)研究的典型試驗(yàn)示范區(qū)。筆者在了解1998和2008年宗艾鎮(zhèn)土壤養(yǎng)分變化基本情況的基礎(chǔ)上，對(duì)該地區(qū)的肥料投入量與田間養(yǎng)分管理的變化進(jìn)行研究，并選擇宗艾鎮(zhèn)5個(gè)經(jīng)濟(jì)情況、種植結(jié)構(gòu)、收入主要來源和地理位置各異的村，開展農(nóng)戶問卷調(diào)查。將2008年的農(nóng)戶施肥情況進(jìn)行了量化，同時(shí)對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的田間管理進(jìn)行了解，分析影響宗艾鎮(zhèn)土壤養(yǎng)分變化的非自然因素，以期提出鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域農(nóng)田土壤養(yǎng)分管理的合理措施。

1 材料和方法

土壤有效磷采用 0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬藍(lán)比色法測(cè)定，速效鉀采用NH4OAC浸提-火焰光度法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定，土壤全氮采用半微量凱氏法測(cè)定。應(yīng)用AcrGIS 9.0軟件地統(tǒng)計(jì)模塊計(jì)算土壤養(yǎng)分含量的面積。

調(diào)查的主要內(nèi)容包括：農(nóng)戶的基本情況、耕地情況、農(nóng)業(yè)收入情況、購買肥料情況、農(nóng)作物種植情況、施肥量、秸稈還田情況及其他管理技術(shù)等與農(nóng)田養(yǎng)分相關(guān)的一系列問題。制定統(tǒng)一的表格，分小組走訪農(nóng)戶，然后填寫表格，統(tǒng)一收回并進(jìn)行匯總。

2 土壤養(yǎng)分變化情況

2.1 20世紀(jì)90年代土壤養(yǎng)分的基本情況

1998年糧食作物播種面積為2 258 hm2，總產(chǎn)量為11 259 t，單產(chǎn)為4 986 kg/hm2。1998年大牲畜約為1 635只，家畜、家禽67 140只。有機(jī)肥的實(shí)物量可近似認(rèn)為是當(dāng)?shù)厝恕⒓仪莺图倚蟮哪昱判箍偭?，根?jù)年排泄量與各種養(yǎng)分在不同肥源中的含量值[10]的乘積求得有機(jī)肥各養(yǎng)分元素的折純量的值，即農(nóng)家肥的實(shí)物量為26 368 t，折純量為329 t。在化肥使用情況的統(tǒng)計(jì)資料中，氮肥的實(shí)物量為1 620 t，折純量約為368 t；磷肥的實(shí)物量為1 035 t，折純量為154 t；鉀肥的實(shí)物量為30 t，折純量為18 t；復(fù)合肥（主要是硝酸磷）的實(shí)物量為87 t，折純量中氮為17.4 t，五氧化二磷為8.7 t。1998年宗艾鎮(zhèn)單位面積養(yǎng)分投入情況如表1所示。由表1可知，1998年化肥投入量占總投肥量的63.24%。氮肥的投入主要是碳酸氫銨、尿素和部分硝酸磷肥；磷肥的投入主要是過磷酸鈣、硝酸磷肥；鉀肥的投入主要以農(nóng)家肥、作物的秸稈為主。

2.2 土壤養(yǎng)分的變化情況

經(jīng)過10年的土壤耕作演替，土壤養(yǎng)分發(fā)生了變化。2008年對(duì)全鎮(zhèn)91個(gè)耕層土壤的養(yǎng)分監(jiān)測(cè)化驗(yàn)得出，土壤有機(jī)質(zhì)平均含量14.56 g/kg，較1998年的 16.62 g/kg減少 2.06 g/kg，下降12.39%；土壤全氮平均含量0.87 g/kg，較1998年的0.80 g/kg增加0.07 g/kg，增長(zhǎng)8.75%；土壤速效鉀平均含量106.69 mg/kg，較1998年的100.51 mg/kg增加6.18 mg/kg，增長(zhǎng)6.15%；土壤速效磷平均含量7.81 mg/kg，比1998年的7.80 mg/kg僅提高0.01 mg/kg，變化不明顯。根據(jù)國家養(yǎng)分分級(jí)制表（表2）。

表1 1998年宗艾鎮(zhèn)單位面積養(yǎng)分投入情況 kg/hm2

表2 1998和2008年土壤養(yǎng)分情況

從表2可以看出，2008年宗艾鎮(zhèn)土壤有機(jī)質(zhì)主要集中在Ⅲ，Ⅳ級(jí)，約占總耕地面積的89.34%；土壤全氮主要集中在Ⅳ，Ⅴ級(jí)，約占97.24%；土壤速效鉀主要集中在Ⅲ，Ⅳ級(jí)，約占99.08%；土壤速效磷主要集中在Ⅳ級(jí)，約占89.68%。由此可見，低有機(jī)質(zhì)和缺氮的土壤面積仍然較大，農(nóng)家肥的用量少和氮肥施用不平衡是關(guān)鍵。土壤養(yǎng)分的變化受到成土母質(zhì)、土壤質(zhì)地、礦質(zhì)養(yǎng)分、氣候等自然因素的影響，也受到耕作栽培方式、田間養(yǎng)分管理等人為因素的影響。有研究也表明，宗艾鎮(zhèn)土壤養(yǎng)分的時(shí)空變異受非自然因素的影響更為強(qiáng)烈[11]。

3 2008年農(nóng)戶的養(yǎng)分管理研究

3.1 作物種植情況與產(chǎn)量

2008年宗艾鎮(zhèn)糧食作物播種面積2334 hm2，總產(chǎn)量為18 090 t，單產(chǎn)為7 750 kg/hm2。共調(diào)查壽陽縣宗艾鎮(zhèn)農(nóng)戶100戶，得到有效問卷73份。宗艾鎮(zhèn)主要糧食作物為玉米，每戶玉米的平均種植規(guī)模為1.19 hm2，種植面積在0.67 hm2以下的（含0.67 hm2）農(nóng)戶有14戶，占調(diào)查農(nóng)戶的19.18%；種植面積在0.67～1.33 hm2的農(nóng)戶有37戶，占總農(nóng)戶的50.68%；種植面積在1.33～2.00 hm2的農(nóng)戶有19戶，占總農(nóng)戶的26.03%；種植面積在2.00 hm2以上的有3戶，占總農(nóng)戶的4.11%。主要的糧食作物播種面積及單產(chǎn)情況：玉米播種面積為2 126.27 hm2，單產(chǎn)為8 895 kg/hm2；高粱播種面積為35.87 hm2，單產(chǎn)為6 690 kg/hm2；谷子播種面積58.8 hm2，單產(chǎn)為3 330 kg/hm2；薯類 54 hm2，單產(chǎn)為 4 335 kg/hm2；豆類 52 hm2，單產(chǎn)為2 025 kg/hm2；其他雜糧7 hm2，單產(chǎn)為3 575 kg/hm2。

3.2 農(nóng)戶的養(yǎng)分投入情況

農(nóng)民的農(nóng)業(yè)收入占總收入的73.5%左右，其仍然是農(nóng)民收入的主要來源；農(nóng)業(yè)支出占農(nóng)業(yè)收入的40.3%左右，其相對(duì)于農(nóng)業(yè)收入所占比值較大，導(dǎo)致農(nóng)民獲得的純收益較少。就農(nóng)業(yè)支出而言，其中相當(dāng)一部分是購買肥料的支出。2008年宗艾鎮(zhèn)養(yǎng)分投入情況如表3所示。

近幾年開始使用不同氮磷鉀配比的復(fù)合肥和作物專用肥。結(jié)合表1、表2可知，肥料投入量增加了69.94%，單產(chǎn)增加了55.43%，肥料的增長(zhǎng)高于糧食的增長(zhǎng)率。

表3 2008年宗艾鎮(zhèn)農(nóng)戶養(yǎng)分投入狀況

3.3 施肥方式與施用時(shí)期

所調(diào)查農(nóng)戶全部施基肥，施用時(shí)期為播種前溝施或撒施后耕翻，其中有13戶農(nóng)戶進(jìn)行追肥。

基追肥比例如表4所示。磷肥和鉀肥的投入全部靠基肥投入，而氮肥量約有64.02%靠基肥投入，35.98%靠追肥投入。

表4 2008年基追肥比例

3.4 秸稈還田與有機(jī)肥施用

施用農(nóng)家肥的農(nóng)戶16戶，占調(diào)查總農(nóng)戶的21.92%。其中，施用牛糞的5戶，施用豬糞的4戶，施用羊糞的5戶，施用雞糞的1戶，施用騾馬糞的1戶。作物秸稈是目前農(nóng)田有機(jī)物的主要來源，上茬作物主要有玉米、馬鈴薯、白菜、甘藍(lán)等。作物收獲后秸稈的處理方式有田間直接焚燒、春季粉碎還田、秋季粉碎還田、堆漚還田、做牛羊飼料等。調(diào)查結(jié)果表明，15.94%的農(nóng)戶采取秋季秸稈直接還田，23.55%的農(nóng)戶采取春季秸稈直接還田，10.07%的農(nóng)戶采取秸稈堆漚還田，40.43%的農(nóng)戶將秸稈進(jìn)行田間焚燒，10.01%的農(nóng)戶將秸稈用于沼氣發(fā)電或其他。

3.5 肥料品種與施肥比例

宗艾鎮(zhèn)農(nóng)戶施用的化肥品種主要有碳酸氫銨、普通過磷酸鈣、硝酸磷、尿素和不同氮磷鉀配比的復(fù)合肥和調(diào)控肥。另外，有少數(shù)農(nóng)戶使用了作物專用肥和鉀肥。施用碳酸氫銨的農(nóng)戶占調(diào)查農(nóng)戶的43.86%，施用過磷酸鈣的農(nóng)戶占31.51%，施用硝酸磷的農(nóng)戶占13.70%，施用不同產(chǎn)地及含量的復(fù)合肥和調(diào)控肥的農(nóng)戶占10.93%。既使用傳統(tǒng)肥料又使用復(fù)混肥的農(nóng)戶有34戶。使用不同化肥農(nóng)戶單位面積的施用量如表5所示。

表5 使用各種化肥的農(nóng)戶單位面積的平均施用量 kg/hm2

4 討論

2008年肥料投入量比1998年增加了69.94%，單產(chǎn)增加了55.43%。截止2008年，土壤有機(jī)質(zhì)平均含量14.56 g/kg，與1998年相比減少了12.39%；土壤全氮平均含量0.87 g/kg，增加了8.75%；土壤速效鉀平均含量106.69 mg/kg，增加了6.15%；土壤速效磷平均含量7.81 mg/kg，變化不明顯。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶的種植規(guī)模大多在0.67～2.00 hm2之間，各農(nóng)戶養(yǎng)分投入相差較大，其中，有機(jī)肥投入差異最大，施用農(nóng)家肥的農(nóng)戶占調(diào)查總農(nóng)戶的21.92%。在秸稈還田方面，15.94%的農(nóng)戶采取秋季秸稈直接還田，23.55%的農(nóng)戶采取春季秸稈直接還田，10.07%的農(nóng)戶采取秸稈堆漚還田，40.43%的農(nóng)戶將秸稈于田間焚燒，10.01%的農(nóng)戶將秸稈用于沼氣發(fā)電或其他。在施肥方式上，100%的調(diào)查農(nóng)戶施基肥，17.81%的農(nóng)戶進(jìn)行追肥。

土壤中少有機(jī)質(zhì)和缺氮的面積仍然較大，應(yīng)該重視增加農(nóng)家肥施用量和平衡氮肥施用量。大型農(nóng)機(jī)較少、秸稈還田成本高以及秸稈直接還田存在的一些問題（例如病蟲害、容易劃破地膜等）都是影響秸稈還田的因素。追肥情況應(yīng)引起重視，在作物需肥期應(yīng)補(bǔ)充養(yǎng)分是增加糧食產(chǎn)量的有效途徑。在肥料選擇上建議選擇信譽(yù)度高的復(fù)合肥配合一定量的傳統(tǒng)肥料施用。

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