黃淮海流域糧食生產(chǎn)肥料使用現(xiàn)狀分析

郭永召，姚則羊，郭家寶，曹龍飛，班進(jìn)福*，楊振立

（1.石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院，河北 石家莊 050041；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院，河北 石家莊 050051）

黃淮海流域是我國傳統(tǒng)的糧食生產(chǎn)區(qū)，也是我國重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，該地區(qū)糧食生產(chǎn)的有序進(jìn)行，為我國糧食安全戰(zhàn)略的實施提供基礎(chǔ)保障。近些年，該地區(qū)糧食作物生產(chǎn)化肥使用過量的問題普遍存在，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響?；诖?，在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對近些年該地區(qū)三大糧食作物施肥強(qiáng)度與生產(chǎn)水平進(jìn)行分析，旨為該地區(qū)糧食穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

黃淮海平原是我國的三大平原之一，華北平原屬暖溫帶季風(fēng)氣候，四季變化明顯，≥0℃積溫為4 100～5 400℃，≥10℃積溫為3 700～4 700℃，無霜期190～220 d。平原年降水量500～1000 mm。南部淮河流域800～1 000 mm，黃河下游平原600～700 mm，京、津一帶500～600 mm。黃河以南地區(qū)降水量為700～900 mm，基本上能滿足兩熟作物的需要。黃淮海平原是我國重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，主要包含的省份有河南、山東、江蘇和安徽。

1.1 河南地區(qū)

河南省（豫）地處黃河中下游地區(qū)，位于東經(jīng)110°21′～116°39′、北緯 31°23′～36°22′，中東部地區(qū)是廣闊的黃淮沖擊平原。全省面積為16.7萬km2，其中耕地面積為683萬hm2，居全國第3位。河南省四季分明，日照充足，全年降水量600～1 400 mm，無霜期190～230 d，日照時數(shù)1740～2310h，土壤養(yǎng)分含量豐富，具有良好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件；全省4大水系，1 500多條河流，大小水庫2 349座，水資源總量年平均達(dá)430億m3，水資源豐富。2015年河南省糧食總產(chǎn)量達(dá)到6 067.1萬t，其中小麥產(chǎn)量為2346.6萬t[1]。

1.2 江蘇地區(qū)

江蘇省 （蘇） 位于東經(jīng) 116°18′～121°57′、北緯30°45′～35°20′，地處長江三角州，平原遼闊，主要有蘇南平原，江淮平原、黃淮平原和東部濱海平原，全省面積10.72萬km2，其中耕地面積為458萬hm2。全省氣候具有明顯的季風(fēng)特征，處于亞熱帶向暖溫帶過渡地帶，氣候溫和，雨量適中，四季分明。年均氣溫13～16℃，全省年降水量為704～1 250 mm，年日照時數(shù)1816～2503 h。江蘇位于江、淮、沂沭泗流域下游和南北氣候過渡帶，濱江臨海，河湖眾多，水系復(fù)雜，特殊的地理位置和水系特點，給江蘇帶來豐富的水資源優(yōu)勢。年平均徑流深259.8 mm，地表水資源量264.9億m3，總水資源量320.2億m3。2016年糧食作物總產(chǎn)量為3 466.0萬t，其中小麥產(chǎn)量為1 119.6萬t[2]。

1.3 安徽地區(qū)

安徽省 （皖） 位于東經(jīng) 114°54′～119°37′、北緯29°41′～34°38′，地跨長江、淮河、新安江三大流域，形成淮北平原、江淮丘陵、皖南山區(qū)三大自然區(qū)域，轄境面積14.01萬km2。安徽省屬暖溫帶與亞熱帶的過渡地區(qū)，四季分明，全年無霜期200～250 d，10℃活動積溫4 600～5 300℃。年平均氣溫為14～17℃，全年平均降水量773～1 670 mm，有南多北少，山區(qū)多、平原丘陵少的特點，夏季降水豐沛，占年降水量的40%～60%。安徽省共有河流2 000多條，湖泊580多個，水資源總量約680億m3，水資源蘊(yùn)藏總量約為680億m3。2015年糧食總產(chǎn)量3 538.1萬t，小麥產(chǎn)量為1 411.0萬t[3]。

1.4 山東地區(qū)

山東?。敚?地處華東沿海、黃河下游、京杭大運(yùn)河中北段，位于北緯 34°22.9′～38°24.01′、東經(jīng)114°47.5′～122°42.3′。土地總面積 1 571.26 萬 hm2，約占全國總面積的1.63%，居全國第19位，耕地面積為751.5萬hm2。山東省屬暖溫帶季風(fēng)氣候，降水集中，雨熱同季，年平均氣溫11～14℃，全年無霜期180~220 d，光照時數(shù)年均2 290～2 890 h，年平均降水量550～950 mm。降水季節(jié)分布很不均衡，全年降水量有60%～70%集中于夏季，易形成澇災(zāi)，冬、春及晚秋易發(fā)生旱象，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響最大。境內(nèi)主要河流除黃河橫貫東西、大運(yùn)河縱穿南北外，其余中小河流密布山東省，主要湖泊有南四湖、東平湖、白云湖、青沙湖、麻大湖等，多年平均天然徑流量為222.9億m3，多年平均地下水資源量為152.6億m3，多年平均淡水資源總量為305.8億m3。2015年糧食總產(chǎn)量為4 712.7萬t，其中小麥產(chǎn)量2 346.6萬t[4]。

2 黃淮海流域肥料施用現(xiàn)狀與施肥模式

2.1 現(xiàn)狀分析

我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中肥料的投入占到總投入的50%，總量和單位面積施用量均逐年增加[5]。江蘇省化肥總量由1980年的118.17萬t增長到2008年340.76萬t，年均增長7.7萬t?；氏M結(jié)構(gòu)以氮肥和復(fù)合肥為主。20世紀(jì)90年代后化肥的用量年增長量相對緩慢[6]。山東省每年因過量施肥浪費化肥42萬t，價值（時價）120億元，純養(yǎng)分量超過正常需求1～3倍，其中氮肥過量30%～100%，磷肥用量平均超過需求1倍以上。河南省農(nóng)戶在小麥種植過程中偏施氮肥且用量較高，輕施磷鉀肥，且施肥效益和增產(chǎn)效果均為氮肥＞磷肥＞鉀肥；化肥利用率在小麥上表現(xiàn)為氮肥＞鉀肥＞磷肥[7]。安徽淮北小麥—玉米一年兩熟農(nóng)作區(qū)，土壤主要為砂姜黑土，質(zhì)地粘重，易旱易澇，適耕期短，有機(jī)肥投入不足，農(nóng)業(yè)機(jī)械不發(fā)達(dá)，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝不配套，導(dǎo)致秸稈直接還田率較低[8]。趙榮芳等[9]在對華北地區(qū)冬小麥—夏玉米輪作體系的氮素循環(huán)與平衡的研究結(jié)果顯示，農(nóng)田有大量氮素處于盈余狀態(tài)，導(dǎo)致氮肥損失，利用率降低。

我國有機(jī)肥資源豐富，折合氮磷鉀養(yǎng)分約7000萬t，是全國化肥施用總量的1.51倍，而利用率僅為40%。目前相當(dāng)多的秸稈未被利用或低效率利用，造成了秸稈資源的大量浪費。秸稈還田是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，秸稈還田后夏玉米產(chǎn)量平均增加了5.0%，其中夏玉米秸稈還田的增產(chǎn)效應(yīng)優(yōu)于冬小麥秸稈還田[10]。江蘇省的早晚稻均以復(fù)合肥和尿素較多，而只有8.02%～17.27%的農(nóng)戶施用有機(jī)肥[11]。

2.2 施肥模式

研究區(qū)域主要施肥模式有“有機(jī)肥+無機(jī)肥”模式、測土配方施肥技術(shù)、肥料控釋、平衡施肥等，小麥的增產(chǎn)率為9.7%～21.7%，玉米的增產(chǎn)率為2.3%～17.7%，水稻的增產(chǎn)率為15.0%；通過對幾種模式的增產(chǎn)率進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，測土配方施肥技術(shù)增產(chǎn)效果最為明顯[5，12～16]，各個地區(qū)應(yīng)該大力推廣與應(yīng)用。

3 不同省份糧食作物施肥強(qiáng)度與生產(chǎn)水平

采用《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編（2011-2015）》[17～21]數(shù)據(jù)，匯總小麥、玉米、水稻的產(chǎn)量、肥料施用量、種植面積等指標(biāo)，系統(tǒng)分析小麥、玉米、水稻的施肥強(qiáng)度和生產(chǎn)效率。

3.1 江蘇省

數(shù)據(jù)顯示，2010～2014年江蘇省粳稻平均單產(chǎn)水平、施肥強(qiáng)度和生產(chǎn)效率最高，與小麥和玉米相比，單產(chǎn)水平分別高3 004.49和2 306.17 kg/hm2，施肥強(qiáng)度分別高124.40和127.07 kg/hm2，生產(chǎn)效率分別高2.21和0.31 kg/kg，但生產(chǎn)效率出現(xiàn)報酬遞減趨勢；小麥?zhǔn)┓蕪?qiáng)度比玉米高2.67 kg/hm2，單產(chǎn)水平比玉米低698.31 kg/hm2，生產(chǎn)效率比玉米低1.91 kg/kg（圖1～3）。所以，江蘇省要注意提高粳稻和小麥的化肥利用率，挖掘其生產(chǎn)潛力。

圖1 江蘇省粳稻、小麥、玉米施肥強(qiáng)度比較Fig.1 Comparison of fertilization intensity of japonica rice，wheat and corn in Jiangsu Province

圖2 江蘇省粳稻、小麥、玉米單產(chǎn)比較Fig.2 Comparison of yield per unit area of japonica rice，wheat and corn in Jiangsu Province

圖3 江蘇省粳稻、小麥、玉米化肥生產(chǎn)效率比較Fig.3 Comparison of fertilizer production efficiency of japonica rice，wheat and corn in Jiangsu Province

3.2 安徽省

數(shù)據(jù)顯示，2010～2014年安徽省小麥平均施肥強(qiáng)度最高，較粳稻和玉米分別高42.21和46.32 kg/hm2；單產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率最低，與粳稻和玉米相比，單產(chǎn)水平分別低1 145.18和633.75 kg/hm2，生產(chǎn)效率分別低5.37和4.10kg/kg。粳稻施肥強(qiáng)度比玉米高4.11 kg/hm2，單產(chǎn)水平比玉米高511.43 kg/hm2，生產(chǎn)效率比玉米高0.91 kg/kg，玉米生產(chǎn)效率出現(xiàn)報酬遞減趨勢（圖4～6）。所以，安徽省要注意提高小麥和玉米的化肥利用率，挖掘其生產(chǎn)潛力。

3.3 山東省

數(shù)據(jù)顯示，2010～2014年山東省粳稻平均單產(chǎn)水平和施肥強(qiáng)度最高，與小麥和玉米相比，單產(chǎn)水平分別高1 915.21和1 089.61 kg/hm2，施肥強(qiáng)度分別高81.15和120.63 kg/hm2；生產(chǎn)效率比小麥高1.35 kg/hm2，比玉米低2.27 kg/hm2。小麥?zhǔn)┓蕪?qiáng)度比玉米高39.48 kg/hm2，單產(chǎn)水平較玉米低825.60 kg/hm2，生產(chǎn)效率較玉米低3.62 kg/kg（圖7～9）。所以，山東省要注意提高粳稻和小麥的化肥利用率，挖掘其生產(chǎn)潛力。

圖4 安徽省粳稻、小麥、玉米施肥強(qiáng)度比較Fig.4 Comparison of fertilization intensity of japonica rice，wheat and corn in Anhui Province

圖5 安徽省粳稻、小麥、玉米單產(chǎn)比較Fig.5 Comparison of yield per unit area of japonica rice，wheat and corn in Anhui Province

圖6 安徽省粳稻、小麥、玉米生產(chǎn)效率比較Fig 6 Comparison of production efficiency of japonica rice，wheat and corn in Anhui Province

圖8 山東省粳稻、小麥、玉米單產(chǎn)比較Fig.8 Comparison of yield per unit area of japonica rice，wheat and corn in Shandong Province

圖9 山東省粳稻、小麥、玉米化肥生產(chǎn)效率比較Fig.9 Comparison of fertilizer production efficiency of japonica rice，wheat and corn in Shandong Province

圖7 山東省粳稻、小麥、玉米施肥強(qiáng)度比較Fig.7 Comparison of fertilization intensity of japonica rice，wheat and corn in Shandong Province

3.4 河南省

數(shù)據(jù)顯示，2010～2014年河南省粳稻平均單產(chǎn)水平和施肥強(qiáng)度最高，與小麥和玉米相比，單產(chǎn)水平分別高1508.43和1 085.82 kg/hm2，施肥強(qiáng)度分別高61.56和151.92 kg/hm2；生產(chǎn)效率比小麥高1.14 kg/hm2，比玉米低4.70 kg/hm2。小麥?zhǔn)┓蕪?qiáng)度比玉米高90.63 kg/hm2，單產(chǎn)水平比玉米低422.61 kg/hm2，生產(chǎn)效率較玉米低5.85 kg/kg（圖10～12）。所以，河南省要注意提高粳稻和小麥的化肥利用率，挖掘其生產(chǎn)潛力。

4 結(jié)論與討論

通過對黃淮海流域4省份小麥、玉米、水稻化肥施用強(qiáng)度和生產(chǎn)效率比較，得到以下結(jié)論：

（1） 黃淮海流域主要施肥模式有“有機(jī)肥+無機(jī)肥”模式、測土配方施肥技術(shù)、肥料控釋、平衡施肥4種，其中測土配方施肥技術(shù)的增產(chǎn)效果明顯[5，12～16]，各個地區(qū)應(yīng)該大力推廣與應(yīng)用。

（2）不同省份要側(cè)重提高不同作物的化肥利用率。其中江蘇省要注重提高粳稻和小麥的化肥利用率，安徽省要注重提高小麥和玉米的化肥利用率，山東省要注重提高粳稻和小麥的化肥利用率，河南省要注意提高粳稻和小麥的化肥利用率，挖掘其生產(chǎn)潛力。

圖10 河南省粳稻、小麥、玉米施肥強(qiáng)度比較Fig.10 Comparison of fertilization intensity of japonica rice，wheat and corn in Henan Province

圖11 河南省粳稻、小麥、玉米單產(chǎn)比較Fig.11 Comparison of yield per unit area of japonica rice，wheat and corn in Henan Province

圖12 河南省粳稻、小麥、玉米化肥生產(chǎn)效率比較Fig.12 Comparison of fertilizer production efficiency of japonica rice，wheat and corn in Henan