滇池流域化肥施用及化肥減量增效技術(shù)應(yīng)用效果調(diào)查研究

譚海燕，羅 聰，任建青，梁志妹，董瓊娥

(1.昆明市農(nóng)業(yè)科學研究院資源環(huán)境研究所，云南昆明 650118；2.昆明市晉寧區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，云南昆明 650600)

滇池流域位于云貴高原中部昆明市西南，屬長江流域金沙江水系，流域面積2 920 km，涉及五華區(qū)、盤龍區(qū)、西山區(qū)、官渡區(qū)、呈貢區(qū)、晉寧區(qū)。由于具有優(yōu)越的氣候、區(qū)位條件，滇池流域從20世紀80年代開始率先在全省將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚姸鹊募s農(nóng)業(yè)和設(shè)施農(nóng)業(yè)，導(dǎo)致化肥施用量不斷增長，因過量施肥和灌溉而引起的土壤結(jié)構(gòu)破壞、酸化、養(yǎng)分不平衡、次生鹽漬化等問題也日益突出，成為目前農(nóng)業(yè)面源污染治理、水環(huán)境保護的重點治理區(qū)域。十二五以來，滇池流域通過實施測土配方施肥、水肥一體化、土壤有機質(zhì)提升、新型肥料應(yīng)用推廣等技術(shù)，在化肥合理施用、農(nóng)業(yè)面源污染治理及耕地質(zhì)量保護上取得了明顯的成效。筆者結(jié)合滇池流域農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、農(nóng)戶肥料施用情況及滇池流域耕地土壤養(yǎng)分含量情況，對多年來不同作物、不同耕作制度和種植方式下化肥減量增效試驗結(jié)果進行分析研究，驗證多年來各項技術(shù)在減肥增效和農(nóng)業(yè)面源污染治理等方面的應(yīng)用成果，為滇池流域推廣化肥減量增效技術(shù)、開展農(nóng)業(yè)面源污染治理及耕地土壤質(zhì)量保護工作提供數(shù)據(jù)支撐。

1 方法

根據(jù)滇池流域當前農(nóng)作物種植和生產(chǎn)情況，按照重點區(qū)域、典型代表的原則，對2020—2021年滇池流域1 564戶農(nóng)戶主要農(nóng)作物開展化肥施用品種和數(shù)量等情況調(diào)查，并用數(shù)理統(tǒng)計的方式進行分析研究，摸清當前滇池流域農(nóng)戶施肥情況及存在的問題，為提出科學的施肥技術(shù)和減肥措施提供依據(jù)。

在測土配方施肥工作形成的技術(shù)成果基礎(chǔ)上，結(jié)合滇池流域各區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、耕地土壤供肥能力、土壤障礙因素及面源污染治理需求，應(yīng)用新型肥料包括水溶肥、葉面肥、緩控釋肥、微生物肥料、生物有機肥及水肥一體化、有機肥替代等技術(shù)進行化肥減量增效試驗，通過對36組不同作物及不同栽培制度和模式的化肥減量增效試驗進行分析，比較化肥減量增效模式與常規(guī)配方施肥模式在減少化肥施用量、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、改善耕地質(zhì)量等方面的差異，驗證化肥減量增效技術(shù)的應(yīng)用效果及在滇池流域化肥減量增效工作中的作用。

2 結(jié)果與分析

由于都市農(nóng)業(yè)的發(fā)展，滇池流域以糧食作物為主的傳統(tǒng)種植結(jié)構(gòu)被蔬菜、花卉等取代。統(tǒng)計資料顯示，2019年滇池流域農(nóng)作物總播種面積為62 297.6 hm，其中糧食作物占35.1%，主要以玉米和小麥為主。經(jīng)濟作物中，蔬菜瓜果占比52.5%，烤煙面積占4.2%?；ɑ艹Ｄ瓴シN面積保持在3 000 hm以上，占5%左右，平均施肥強度每季604.5 kg/hm。

從1 564戶農(nóng)戶施肥情況調(diào)查來看(表1)，滇池流域平均施肥量較少的作物為糧食作物，平均值為237 kg/hm，其中，水稻和豆類施用量較少，分別為134 和182 kg/hm，玉米施肥量相對較高(440 kg/hm)。

蔬菜是施肥量較大的作物，總體平均施肥量為851 kg/hm，因為種類較多，施肥量大小不一，其中施肥較多的有韭菜、荷蘭豆和草莓，年施肥量分別為1 340、1 133、1 049 kg/hm。由于各類蔬菜的生育期長短不一，在蔬菜連作、復(fù)種指數(shù)較大地區(qū)，年均施肥量遠遠超過糧食作物和其他經(jīng)濟作物。

花卉的施肥量也因種類而有所區(qū)別，康乃馨石竹類施肥量為465 kg/hm。切花月季采收一茬的施肥量平均為426 kg/hm，一年的施肥量達到1 000 kg/hm以上。

表1 2020—2021年滇池流域農(nóng)戶化肥施用調(diào)查

有機肥替代化肥技術(shù)應(yīng)用效果。針對流域內(nèi)耕地土壤有機質(zhì)含量和土壤供肥能力情況，結(jié)合不同作物施肥現(xiàn)狀及需肥特點，通過增施不同數(shù)量的有機肥，應(yīng)用有機肥部分替代化肥模式實施化肥減量增效，各組試驗結(jié)果見表2。

由表2可看出，在不同作物、不同種植模式下，在增施有機肥、適當減少化肥施用量的情況下，可以達到穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的目的。從作物綜合性狀上看，長勢和商品性都較不施有機肥的處理有所提高。

從減肥幅度上看，增施有機肥的量越大，減少化肥施用的幅度也相應(yīng)增加，在設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達、施肥強度大、耕地土壤養(yǎng)分含量較豐富、土壤供肥能力強的地區(qū)，通過增加有機肥施用量，不僅可減少化肥40%～50%，而且增加產(chǎn)量，提升品質(zhì)，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。在露地生產(chǎn)中，結(jié)合不同地區(qū)有機肥供應(yīng)量和經(jīng)濟水平，適當增施有機肥，減少化肥施用量10%～20%，可以達到化肥減量和提高商品質(zhì)量的目的。

微生物肥料及生物有機肥技術(shù)應(yīng)用效果。針對流域內(nèi)蔬菜和花卉連作區(qū)域長期存在耕地質(zhì)量退化、作物病害加重、施肥效應(yīng)不明顯問題，應(yīng)用微生物肥料和生物有機肥模式實施化肥減量增效，各組試驗結(jié)果如下。

從表3可看出，選擇適宜的微生物肥料及生物有機肥，在不同作物上均可達到化肥減量但不減產(chǎn)的效果，一般情況下減少化肥使用量10%～20%，作物不會造成減產(chǎn)，且作物綜合性狀均有所改良。而在土壤養(yǎng)分含量較高、連作障礙突出、發(fā)生次生鹽化的設(shè)施栽培區(qū)域，施肥不是增產(chǎn)的重要因素，減肥幅度可以適當增加，通過施用微生物肥料或生物有機肥，不僅達到減少化肥施用、提高作物品質(zhì)的效果，還能達到改良連作障礙和次生鹽化的目的。

其他新型肥料的應(yīng)用效果。結(jié)合各地種植方式和種植制度采用新型肥料配合相應(yīng)施肥技術(shù)，減少推薦配方施肥量，各地不同試驗結(jié)果如下(表4)。

從表4可看出，應(yīng)用新型肥料包括緩控釋肥、水溶肥(結(jié)合水肥一體化技術(shù))、腐殖酸葉面肥、納米肥料葉面噴施等，在減少化肥使用量10%～20%的情況下，作物不會造成減產(chǎn)。

表2 有機肥部分替代化肥試驗結(jié)果

表3 應(yīng)用生物有機肥及微生物肥料試驗結(jié)果

接下表

表4 施用新型肥料減肥試驗結(jié)果

其中，在葉菜類蔬菜葉用芥菜上采用葉面噴施腐殖酸肥料和納米肥料時，減肥效果可達20%～40%，株高、莖粗、單株重有明顯增加，從葉面噴施腐殖酸肥料和納米肥料對土壤電導(dǎo)率等性質(zhì)影響的結(jié)果來看，減40%肥料處理收獲后土壤電導(dǎo)率分別為312～351(US/cm)較推薦施肥電導(dǎo)率430(US/cm)減少18%～27%，可見，結(jié)合土壤肥力水平和作物需肥特點，采用適當?shù)臏p肥技術(shù)不僅可以達到明顯的減肥增產(chǎn)效果，還可減少土壤次生鹽化的風險，改良因過量施肥造成的土壤質(zhì)量退化。

3 討論

農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為當前我國地表水體污染的主要來源，針對農(nóng)業(yè)面源污染治理，楊林章等提出4R理論，指出源頭減量(包括優(yōu)化管理水分和養(yǎng)分、提高肥料利用效率、減少化肥投入)是減少農(nóng)業(yè)面源污染的首要環(huán)節(jié)。滇池水污染是我國高原湖泊富營養(yǎng)化治理的難點，“十二五”以來，農(nóng)業(yè)面源污染占入湖污染的30%以上，其中，養(yǎng)分的過量投入和利用率低下，直接導(dǎo)致農(nóng)田中氮、磷的過度排放。鐘雄等研究顯示，滇池流域不同作物、不同土壤類型產(chǎn)生的徑流和測滲氮、磷流失不同。黃維恒等提出，不同土地利用方式下土壤無機態(tài)磷含量及組分的分布有所差別；彭珮媛等指出，山地富磷農(nóng)地是磷面源污染防控重點。在污染的時間分布上，桂萌等提出，滇池流域大棚種植區(qū)農(nóng)田污染的排放集中在6—9月，占全年的90%以上，與氣候條件和灌溉方式有關(guān)。在設(shè)施栽培中，長期施肥下土壤氮、磷的時空變化和流失風險表現(xiàn)出差異?？梢?，農(nóng)業(yè)面源污染形成因素復(fù)雜，受各地土壤、氣候、土地利用方式、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理等影響各異，在治理農(nóng)業(yè)面源污染時也應(yīng)突出重點，分區(qū)施策，因地制宜提出適宜的面源污染治理方法。

這是解決當前過量施肥、減少農(nóng)業(yè)面源污染、提升耕地質(zhì)量的主要技術(shù)措施。2015年以來，全國各地開展化肥零增長活動，通過測土配方、水肥一體、有機肥替代、地力提升等技術(shù)實現(xiàn)化肥減量增效，浙江省在化肥減量增效工作中提出了構(gòu)建化肥定額實施的政策、技術(shù)、工作、保障體系的建議。從各地應(yīng)用化肥減量增效技術(shù)的模式上和應(yīng)用效果看，受土壤供肥水平、耕作制度、栽培模式等影響，選擇的化肥減量增效技術(shù)和應(yīng)用效果均有不同。如米國華等在玉米上應(yīng)用新型肥料和滴灌技術(shù)等節(jié)省氮、磷化肥；尼雪妹等在水稻上構(gòu)建了化肥減施增效技術(shù)評價指標體系；黃紹文等基于5R管理下的水肥一體化技術(shù)在設(shè)施蔬菜上減肥30%以上等。滇池流域受垂直氣候、土壤和地理位置多樣性變化影響，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)和種植模式復(fù)雜，不同區(qū)域出現(xiàn)的問題不一，必須結(jié)合生產(chǎn)上出現(xiàn)的實際問題采用相應(yīng)的減肥技術(shù)，并通過試驗或相應(yīng)手段驗證，才能實施減肥推廣，否則易造成減產(chǎn)。

這是當前農(nóng)業(yè)環(huán)境保護的重點工作，也是農(nóng)業(yè)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。劉欽普對中國化肥面源污染環(huán)境風險進行評估認為，近25年來，全國化肥使用環(huán)境安全閥值在200～300 kg/hm之間變化，氮、磷、鉀化肥風險指數(shù)平均分別為0.54、0.53、0.49，提出隨著作物產(chǎn)量增加和化肥利用效率提高，化肥使用環(huán)境安全閥值也相應(yīng)增加。王奇等認為，在現(xiàn)有技術(shù)下，保證糧食安全的施肥量最少為346.6 kg/hm，提出2020年我國糧食作物安全和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境在現(xiàn)有技術(shù)下無法兼得，提高農(nóng)業(yè)技術(shù)水平和農(nóng)作物化肥利用率的形勢極其緊迫。從當前滇池流域農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)和化肥施用量調(diào)查結(jié)果看，其平均化肥用量均超過國家環(huán)境安全閥值。因此，為達到保護農(nóng)業(yè)生態(tài)和水環(huán)境、兼顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的目的，應(yīng)不斷探索新技術(shù)，提高肥料利用效率和作物產(chǎn)量，使滇池流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)綠色、環(huán)保、生態(tài)的長足發(fā)展。