江西省稻田化肥減量潛力及技術(shù)途徑

胡秋萍 吳昌強(qiáng) 黃慶海 葉會財 宋惠潔 胡丹丹

（江西省紅壤研究所，江西進(jìn)賢 331717）

“化肥減量”是糧食作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)以及確保國家糧食安全的重要保證，因此，探索不同作物及栽培模式的減肥穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)技術(shù)途徑是實施化肥減量戰(zhàn)略的前提。本文以江西省廣泛種植的雙季稻田為對象，概述本省雙季稻生產(chǎn)和化肥投入的現(xiàn)狀，分析了雙季稻田化肥減量的意義及潛力，并結(jié)合國內(nèi)外的相關(guān)研究結(jié)果以及先進(jìn)經(jīng)驗，提出相應(yīng)的建議，以供參考。

1 江西省水稻生產(chǎn)與肥料使用概況

1.1 水稻生產(chǎn)現(xiàn)狀江西省是我國水稻生產(chǎn)大省，常年水稻種植面積約3 333 333.3 hm2，占糧食種植總面積的90%，總產(chǎn)量約為1 900萬t，約占全省糧食總產(chǎn)量的95%，其中雙季稻種植面積常年維持在約2 666 666.6 hm2。江西省是全國最重要的商品糧食生產(chǎn)基地之一，水稻產(chǎn)量的高低直接影響我國的糧食安全。

1.2 肥料投入現(xiàn)狀“莊稼一枝花，全靠肥當(dāng)家”說明了肥料對農(nóng)作物生長的重要性。近30 a來，我國化肥年使用量從1983年的1 659.8萬t，增加到到2013年的5 911.86萬t，增加了2.56倍，氮肥使用量從1983年的1 192.53萬t增加到2013年的3 080.07萬t，增加了1.58倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于歐美發(fā)達(dá)地區(qū)和國際平均水平。而稻田施用有機(jī)肥比例從最初的99.9%降到1990年的37.4%，到2003年甚至降到25%，“重化肥輕有機(jī)肥”的施肥方式容易引起農(nóng)田養(yǎng)分比例失調(diào)，不同程度地破壞農(nóng)田生態(tài)、土壤理化性質(zhì)，嚴(yán)重影響作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

近10 a來，江西省平均每年化肥施用量為344.29萬t，耕地平均施用量達(dá)1 501.2 kg/hm2。而水稻施肥主要以化肥為主，水田化肥平均年用量為902.8 kg/hm2（純養(yǎng)分）[1]，其中早、晚兩季水稻年平均施用化肥為：純N 271.4 kg/hm2、P2O598.5 kg/hm2、K2O 81.5 kg/hm2。其中，氮肥用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于朱兆良[2]等提出的150～180 kg/hm2。相關(guān)研究表明，肥料對江西省水稻生產(chǎn)的貢獻(xiàn)率為48%，其中化肥占36%、有機(jī)肥占12%?？傮w來看，江西省化肥當(dāng)季利用率仍處于較低水平，其中氮肥平均為33%，磷肥為20%、鉀肥為50%，雖然近年來實施化肥零增長戰(zhàn)略使得化肥用量減少、利用率有所提高，但化肥施用不科學(xué)的局面仍沒有徹底改變。

1.3 影響江西省化肥利用率的主要原因與發(fā)達(dá)省份相比，江西省的水稻產(chǎn)業(yè)管理較為粗放，農(nóng)戶水稻經(jīng)營規(guī)模小、生產(chǎn)組織形式松散，化肥利用率低、環(huán)境污染風(fēng)險較大，不利于水稻產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。造成這一現(xiàn)象的原因主要有以下幾方面。

第一，有機(jī)肥施用比例低，土壤基礎(chǔ)地力下降，引起酸化、耕層淺薄等次生障礙。長期的研究發(fā)現(xiàn)，水田有機(jī)肥和化肥的養(yǎng)分投入比例為50∶50較為合理，高產(chǎn)田投入比例為40∶60，而低產(chǎn)田應(yīng)提高至60∶40，而江西省有機(jī)肥施用量不及肥料投入總量的20%。第二，化肥施用量高，氮磷鉀比例不合理。江西省水稻生產(chǎn)偏重于施用氮磷肥，而輕視鉀肥，造成水田出現(xiàn)明顯的鉀虧缺現(xiàn)象，雖然近年來秸稈還田補(bǔ)充了鉀素，但總體上水田的鉀仍處于虧缺狀態(tài)。第三，施肥方式粗放?；屎妥贩时壤缓侠恚鄶?shù)農(nóng)戶施肥采用兩次施用基肥和蘗肥的方法，容易導(dǎo)致水稻生長前期氮肥過剩、無效分蘗增多、養(yǎng)分利用率下降。第四，栽培管理模式滯后。粗放的水分管理和栽培播種方式不利于提升化肥的利用率。第五，農(nóng)民運(yùn)用新技術(shù)新模式的意識薄弱。新技術(shù)與新產(chǎn)品難以普及到生產(chǎn)中，如緩釋肥、減肥增密技術(shù)等提高肥料利用率的新方法都沒有在江西省大面積應(yīng)用。

2 化肥減量的意義

2.1 “化肥減量”已上升為國家戰(zhàn)略2015年中央一號文件明確指出：做強(qiáng)農(nóng)業(yè)必須盡快從主要追求產(chǎn)量和依賴資源消耗的粗放經(jīng)營，轉(zhuǎn)到數(shù)量質(zhì)量效益并重、注重提高競爭力、注重農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新、注重可持續(xù)的集約發(fā)展上來，走產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約以及環(huán)境友好的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展道路。黨中央已經(jīng)把“減肥減藥”提升到國家戰(zhàn)略層面，并開展相關(guān)機(jī)理、技術(shù)模式的研究和推廣應(yīng)用。

2.2 保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要措施化肥的過量投入不僅造成資源浪費(fèi)，還引起農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降，影響食品安全。在當(dāng)前國家高度重視食品安全的背景下，減少化肥投入、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)將成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢。

2.3 緩解環(huán)境壓力江西省在水稻施肥過程存在嚴(yán)重的重氮磷肥、輕鉀肥的現(xiàn)象?；实倪^量使用，尤其是氮、磷肥施用不當(dāng)容易造成土壤酸化、板結(jié)，使土壤肥力下降，影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而過多的氮磷肥投入將隨著地表徑流和滲漏進(jìn)入自然水體，形成巨大的面源污染源。因此，化肥減量對緩解農(nóng)業(yè)面源污染、減輕自然水體富營養(yǎng)化具有重要的意義。

3 江西省雙季稻田化肥減量潛力分析

近年來，我國科研工作者對通過降低化肥用量來實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)本、增效做了大量研究。主要措施有：施用有機(jī)肥培肥地力；通過施用過氧化鈣和過氧化尿素、微納氣泡水灌溉等根際增氧措施，改善土壤氧化還原環(huán)境，促進(jìn)作物根系呼吸、生長及其對養(yǎng)分的吸收；使用緩釋肥代替?zhèn)鹘y(tǒng)化肥、配施脲酶抑制劑、雙氰胺等，延緩肥效的釋放過程，降低養(yǎng)分損失；改善耕作種植模式，合理密植，充分利用光溫水肥等資源。上述措施都可以在保持高產(chǎn)的前提下，減少化肥投入。不同措施的減肥潛力分析如下。

3.1 施用有機(jī)肥對化肥減量的貢獻(xiàn)有機(jī)肥是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源，合理利用有機(jī)肥對改善土壤環(huán)境、培肥地力、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要作用。江西省紅壤研究所基于長達(dá)30 a的研究發(fā)現(xiàn)，短期內(nèi)化肥配施和有機(jī)無機(jī)肥配施對作物產(chǎn)量和耕地質(zhì)量的影響沒有明顯差異，但連續(xù)施用8～10 a，有機(jī)肥培肥增產(chǎn)的作用日益顯現(xiàn)，產(chǎn)量高于施用等量化肥的農(nóng)田，且作物抗外界干擾能力強(qiáng)，產(chǎn)量穩(wěn)定性高。連續(xù)配施有機(jī)肥30 a后，雙季稻田水稻年產(chǎn)量比單獨(dú)化肥配施高6.79 t/hm2，土壤有機(jī)碳含量高3.6 g/kg，配施有機(jī)肥的培肥增產(chǎn)作用顯著。因此，配施有機(jī)肥仍然是提升地力、維持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要保證，有機(jī)肥在提高耕地質(zhì)量與保障作物持續(xù)高產(chǎn)方面具有化肥不能替代的重要作用。以綠肥（紫云英）、畜禽糞便（豬糞）和秸稈（水稻秸稈）等南方3種主要的有機(jī)肥源為對象，定位研究發(fā)現(xiàn)，雙季稻田連續(xù)單季施用有機(jī)肥替代化肥比例可達(dá)20%，連續(xù)雙季都施有機(jī)肥替代化肥比例可達(dá)30%～40%，且水稻的產(chǎn)量穩(wěn)定性高

3.2 根際增氧對化肥減量潛力的貢獻(xiàn)水稻根系對氮素的吸收是耗能的主動運(yùn)輸模式，而水稻需水需氧的特異性矛盾，使得水稻根系常處于缺氧狀態(tài)，不利于根系生長，并限制了根系吸收氮素的效率，因此，改善根際氧環(huán)境也是促進(jìn)水稻根系生長、形態(tài)功能建成及其對氮素利用的重要手段。當(dāng)前較為有效的根際增氧方式有：施用過氧化鈣、過氧化尿素、微納氣泡水灌溉等。余喜初[3]和胡志華[4]等的研究表明施用過氧化鈣能顯著促進(jìn)水稻增產(chǎn)，在同等投入情況下提高了水稻對氮素等營養(yǎng)的利用率，間接地達(dá)到了化肥減量的目的。

3.3 施用緩釋肥的減肥潛力水稻是典型的喜銨類作物，在根際氧氣充足時更加傾向于吸收銨態(tài)氮，然而銨態(tài)氮容易揮發(fā)，不利于提升氮肥利用率。江西省氮肥施用主要以尿素為主，通過施用脲酶抑制劑、包膜尿素等，可顯著降低脲酶活性，降低尿素到銨態(tài)氮的轉(zhuǎn)化速率以便于水稻根系的充分吸收，并降低銨的揮發(fā)量，進(jìn)而提高氮肥利用率及水稻產(chǎn)量，現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)表明，氮肥減少15%+1%脲酶抑制劑，以及氮肥減少10%+配施40%的緩釋氮肥可以保證水稻不減產(chǎn)。

3.4 水稻改善耕作栽培模式的減肥潛力合理的灌溉方式和栽插方式也可以在減少化肥投入的前提下，保持水稻高產(chǎn)。

4 江西省雙季稻田化肥減量水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的技術(shù)建議

4.1 加快研究完善雙季稻栽培模式下有機(jī)肥周年管理模式針對雙季稻栽培模式，相關(guān)部門應(yīng)以秸稈、畜禽糞便、綠肥等南方主要有機(jī)肥源為對象，研究構(gòu)建適宜不同肥力水平的雙季稻田有機(jī)肥周年組合方式及用量用法，并制定配套的水肥、耕作、栽培等管理技術(shù)模式。

4.2 制定有機(jī)肥使用補(bǔ)貼政策，帶動農(nóng)民多用有機(jī)肥目前，我國有機(jī)肥補(bǔ)貼政策推廣較好的省份有山東、江蘇、浙江、上海等省市，其中山東省自2008年來對有機(jī)肥施用的補(bǔ)貼政策為省財政補(bǔ)貼100～300元/t，示范縣、市依托現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項目補(bǔ)貼300元/t，縣財政增加190元的補(bǔ)貼。江蘇省為省級和地方財政各補(bǔ)貼200元/t，此外，還對綠肥種植實行“以獎代補(bǔ)”的政策，按60元/667 m2的標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)貼給農(nóng)戶。浙江省的補(bǔ)貼政策為，對欠發(fā)達(dá)的地區(qū)按200元/t的標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)貼，其他地區(qū)均為150/t。這些政策對完善江西省有機(jī)肥補(bǔ)貼政策，帶動農(nóng)民施用有機(jī)肥，提高江西省有機(jī)肥施用比例具有很大的參考價值。

4.3 扶持本省有機(jī)肥生產(chǎn)廠家，保障有機(jī)肥的供應(yīng)量江西省綠色農(nóng)業(yè)種植面積大約20萬hm2，兩季用量3 t/hm2，全年需要有機(jī)肥120萬t，此外，江西省還有其他耕地面積約200萬hm2，有機(jī)肥施用150 kg/hm2，江西省每年對有機(jī)肥的總需求量在150萬t。目前，江西省有有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)10家，設(shè)計生產(chǎn)能力為16.4萬t，實際生產(chǎn)4.1萬t，其中，精制有機(jī)肥廠3個，年產(chǎn)1.4萬t，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥廠6個，年產(chǎn)1.7萬t，生物有機(jī)肥廠1個，年產(chǎn)量1萬t，遠(yuǎn)不能滿足江西省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對有機(jī)肥的需求。

4.4 加強(qiáng)宣傳教育、帶動有機(jī)肥的科學(xué)應(yīng)用當(dāng)前雙季稻有機(jī)肥管理中存在“秸稈還田就不再使用其他有機(jī)肥”“鮮豬糞含有重金屬和抗生素不能直接農(nóng)用”等誤解，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)知識的宣傳培訓(xùn)，糾正錯誤認(rèn)識，使人們科學(xué)高效地施用有機(jī)肥。

4.5 加強(qiáng)配施緩釋肥、根際增氧及養(yǎng)分轉(zhuǎn)化過程調(diào)控等新型化肥減量技術(shù)和產(chǎn)品的研究與示范應(yīng)用配施脲酶抑制劑、過氧化鈣（脲）和用緩控釋肥替代普通化肥等均能在一定程度上實現(xiàn)減肥不減產(chǎn)的目標(biāo)，但仍需要完善其在大田生產(chǎn)中的配套技術(shù)模式。此外，加強(qiáng)對新型包衣制劑的研發(fā)與研制，實現(xiàn)肥效釋放速度的可控性與準(zhǔn)確性也將成為今后研究的重點(diǎn)。同時，對成熟的技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)依托各級農(nóng)技部門加快推廣利用，真正服務(wù)于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4.6 鼓勵土地流轉(zhuǎn)、以大戶和規(guī)模經(jīng)營帶動減肥技術(shù)的廣泛應(yīng)用大戶和規(guī)模經(jīng)營將成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢，也是農(nóng)業(yè)新技術(shù)推廣應(yīng)用的主要對象。當(dāng)?shù)卣畱?yīng)鼓勵土地流轉(zhuǎn)，并將相應(yīng)的有機(jī)肥補(bǔ)貼政策和成熟的技術(shù)產(chǎn)品優(yōu)先補(bǔ)貼和無償提供給規(guī)模經(jīng)營業(yè)主，帶動減肥技術(shù)的廣泛應(yīng)用。