陳尚洪，陳紅琳，鄭盛華，吳 銘，梁 圣，曲熱朗磋，沈學善，張 鴻，梅旭榮，劉定輝*

（1．四川省農業(yè)科學院土壤肥料研究所/農業(yè)農村部西南山地農業(yè)環(huán)境重點實驗室，四川 成都 610066；2．中國農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；3．四川省農業(yè)科學院植物保護研究所，四川 成都 610066）

我國是一個典型的農業(yè)和人口大國，人多地少矛盾突出，糧食安全事關國計民生、經濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。長期以來，在有限耕地面積上增加化肥投入成為提高作物單產和保障糧食安全的重要措施，化肥投入對全國糧食增產貢獻率約為40.8%，對玉米增產貢獻率達到46.2%［1-2］。從20世紀80年代開始，全國化肥特別是氮磷肥投入量大幅持續(xù)增加，目前以占全球9%的耕地消費約33%的氮肥［3］。氮磷化肥大量持續(xù)投入在促進糧食增產的同時，也帶來了一系列負面影響，突出表現(xiàn)在肥料利用率低和水環(huán)境污染問題［4-5］。

西南山地丘陵玉米區(qū)是我國玉米的第3大產區(qū)，播種面積和總產量約占全國的14.1%和11.4%，玉米是該區(qū)域重要糧飼作物［6］。玉米生物量高，需肥量大，加之西南地區(qū)季節(jié)性干旱和水土養(yǎng)分流失并存，分散經營體制下玉米養(yǎng)分管理標準化和規(guī)范化難度高，加劇了玉米養(yǎng)分管理不平衡問題。通過調查了解玉米養(yǎng)分管理現(xiàn)狀，明確養(yǎng)分管理存在問題，對合理指導施肥具有重要意義，前人在我國東北、華北和西北等玉米主產區(qū)圍繞玉米養(yǎng)分管理開展了大量調查研究［7-9］，但針對西南山地丘陵玉米養(yǎng)分管理的調查研究報道相對較少。為此，本研究旨在通過對四川、重慶、貴州和云南玉米主產區(qū)農戶開展玉米養(yǎng)分管理現(xiàn)狀調查，以期明確該區(qū)域養(yǎng)分管理存在問題，為今后玉米產業(yè)持續(xù)發(fā)展和區(qū)域農業(yè)環(huán)境保護提供參考依據(jù)。

1 調查范圍與方法

于2016～2017年，采用典型農戶抽樣調查的方法，對西南地區(qū)玉米種植農戶進行實地調查。調查范圍涉及5個區(qū)域 10 個縣（市/區(qū)），分別是四川丘陵區(qū)（中江縣、三臺縣和簡陽市）、成都平原區(qū)（眉山市）、重慶山丘區(qū)（墊江縣、江津區(qū)、萬州區(qū)和武隆縣）、貴州山丘區(qū)（威寧縣）和云南山丘區(qū)（會澤縣），每縣隨機抽取 1～3 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，每鄉(xiāng)抽取 1～3 個村，每村抽取3～5 戶，累計收集有效調查表 202 份。調查內容主要包括玉米種植面積、產量、基肥和追肥的肥料種類、施肥量、施肥時期及施肥方法等?；署B(yǎng)分按照調查表記錄值計算，有機肥養(yǎng)分含量按照《中國有機肥料養(yǎng)分志》提供的標準值計算。

2 結果與分析

2.1 玉米肥料品種投入情況

西南地區(qū)玉米施肥的肥料品種包括化肥和有機肥兩大類，其中化肥包括尿素、碳酸氫銨、磷酸二氫銨、過磷酸鈣、氯化鉀、復合（混）肥，有機肥主要包括糞肥和餅肥油枯。

由表1可知，玉米生育期內，西南地區(qū)不同種類肥料和不同養(yǎng)分含量的復合（混）肥種類的投入數(shù)量累計高達75種（糞肥和餅肥均不細分種類），其中不同養(yǎng)分含量的復合（混）肥種類達到68種，農戶在復合（混）肥種類選擇過程中分散度較高。復合（混）肥種類投入情況在區(qū)域之間分布不均，四川丘陵區(qū)和成都平原區(qū)農戶復合（混）肥品種的投入分散程度明顯高于貴州山丘區(qū)、重慶山丘區(qū)和云南山丘區(qū)。

表1 西南地區(qū)玉米生育期農戶肥料種類投入數(shù)量

2.2 不同肥料品種的消費結構

由表2可知，西南地區(qū)玉米基肥農戶施用復合（混）肥的比例最高，達到69.80%，其次為畜禽糞肥、尿素、過磷酸鈣和碳酸氫銨，施用比例分別為41.58%、31.68%、26.24%和20.30%，氯化鉀施用比例不足2%?；手胁煌柿戏N類的施用比例在各個調查區(qū)域之間差異較大，其中，復合（混）肥施用比例以貴州和云南山丘區(qū)最高；尿素施用比例以四川丘陵區(qū)、成都平原區(qū)和貴州山丘區(qū)居高；碳酸氫銨主要是重慶山丘區(qū)施用比例較高；過磷酸鈣則主要在貴州和重慶山丘區(qū)；有機肥中畜禽糞肥施用比例從高到低依次為重慶山丘區(qū)、貴州山丘區(qū)、云南山丘區(qū)、成都平原區(qū)和四川丘陵區(qū)。

西南地區(qū)玉米追肥中，施用比例最高的肥料品種是尿素，其次為復合（混）肥和碳酸氫銨。第1次追肥中，施用尿素、復合（混）肥和碳酸氫銨的農戶分別占調查樣本總數(shù)的59.41%、40.10%和19.31%；第2次追肥中施用尿素、復合（混）肥和碳酸氫銨的農戶分別占調查樣本總數(shù)的25.74%、20.79%和10.40%。不同區(qū)域之間，云南和貴州兩個地區(qū)追肥以尿素為主，成都平原以復合（混）肥為主，四川丘陵區(qū)和重慶山丘區(qū)追肥的肥料品種多且比例復雜。

2.3 玉米化肥施肥次數(shù)變化

由圖1可知，從總體上看，西南地區(qū)玉米施用化肥2次和3次的農戶占調查區(qū)樣本總數(shù)的比例較高，分別為42.08%和43.07%，且二者差異較小，1次性施肥技術比例為12.38%，不施化肥或者施用化肥4次的農戶比例均不足2%。不同地區(qū)之間差異較大，四川丘陵區(qū)農戶施用2次化肥的比例為56.14%，施用1次化肥和3次化肥的比例均為19.30%；成都平原區(qū)92%的農戶施用2次化肥；貴州山丘區(qū)農戶施用2次化肥和3次化肥的比例分別為45.45%和39.39%；云南山丘區(qū)和重慶山丘區(qū)農戶以施用化肥3次為主，分別占調查樣本的66.67%和83.33%。

2.4 玉米化肥氮磷鉀養(yǎng)分投入量與投入比例

由表3可知，西南地區(qū)玉米生育期內，化肥N、P2O5和K2O平均投入量分別為323.52、80.93和56.55 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.25∶0.17，總體表現(xiàn)為氮肥過量和鉀肥投入不足。不同區(qū)域之間，化肥中N平均投入量表現(xiàn)為貴州山丘區(qū)>云南山丘區(qū)>四川丘陵區(qū)>重慶山丘區(qū)>成都平原區(qū)；化肥P2O5和K2O表現(xiàn)一致，投入量以重慶和貴州較高，且大于四川丘陵區(qū)、成都平原和云南山丘區(qū)，而四川丘陵區(qū)、成都平原區(qū)和云南山丘區(qū)差異較小。對農戶養(yǎng)分投入量的變異系數(shù)分析可知，各個地區(qū)農戶磷肥和鉀肥施用量的變異系數(shù)高于氮肥。

表2 不同肥料品種的消費結構 （%）

圖1 西南地區(qū)農戶玉米化肥施肥次數(shù)變化

2.5 玉米化肥氮磷鉀養(yǎng)分投入量分布情況

根據(jù)玉米氮磷鉀需肥規(guī)律，并通過綜合分析前人在西南地區(qū)和其他地區(qū)開展玉米肥料試驗的相關研究結果，將農戶玉米氮肥（N）、磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）施用量分為“過量、適當和不足”3個等級，并按此標準對農戶氮磷鉀肥施用量進行分級評價［3，10］。由表4可知，西南地區(qū)農戶玉米化肥養(yǎng)分投入主要存在氮肥過量和鉀肥施用不足的問題，氮肥超量施用的農戶比例為62.38%，鉀肥施用不足的農戶比例為60.89%，氮肥、磷肥和鉀肥超量施用農戶的平均投入量分別為適宜投入量的2.29、3.15和2.84倍。不同區(qū)域之間，四川丘陵區(qū)、貴州山丘區(qū)、重慶山丘區(qū)和云南山丘區(qū)氮肥施用超量的農戶比例均在60%以上，而成都平原區(qū)農戶氮肥投入不足的比例為72.73%；貴州山丘區(qū)和重慶山丘區(qū)磷肥施用超量的農戶比例分別為44.00%和63.64%；各個區(qū)域鉀肥投入不足的農戶比例為37.31%～100.00%。

表3 玉米化肥氮磷鉀養(yǎng)分投入量與投入比例

表4 玉米化肥氮磷鉀養(yǎng)分投入量的分布情況

2.6 玉米化肥施肥方法

由表5可知，西南地區(qū)玉米基肥施肥方法中，穴施覆土是主要施肥方式，占農戶調查比例的71.29%，其次為水肥沖施，其比例為18.81%，撒施、穴施不覆土、播種機種肥同播比例較小。不同區(qū)域之間，重慶山丘區(qū)、成都平原區(qū)和四川丘陵區(qū)水肥沖施比例相對較高，分別占各自區(qū)域調查農戶比例的31.88%、27.27%和12.28%；采用播種機進行種肥同播主要集中在四川丘陵區(qū)，其比例為12.28%。

西南地區(qū)玉米追肥的施肥方法主要以穴施不覆土為主，其次為化肥撒施。第1次追肥過程中，西南地區(qū)穴施不覆土的農戶數(shù)量占施肥農戶數(shù)量的比例達到63.22%；其次為第2次追肥過程中，穴施不覆土的農戶數(shù)量占施肥農戶數(shù)量的比例達到59.76%。不同地區(qū)之間，重慶山丘區(qū)農戶采用水肥沖施的比例最高，第1次和第2次追肥中，采用該項技術的農戶比例分別為38.33%和21.43%。

表5 西南地區(qū)農戶玉米化肥不同施肥方法所占比例 （%）

3 討論

劉永紅對2008～2009年西南地區(qū)玉米養(yǎng)分管理調查表明，玉米基肥和追肥中復合肥的施用面積比為18.8%和27.5%［11］，本研究中復合（混）肥在基肥和追肥的投入比例分別為69.80%和61.88%，說明通過近10年發(fā)展，西南地區(qū)玉米養(yǎng)分管理上農戶施用復合（混）肥的比例呈增加趨勢，改變了施肥品種以單質肥為主的格局。然而，202個調查對象中，施用不同養(yǎng)分含量的復合（混）肥種類達到了68個，也反映了分散經營體制下農戶對復合（混）肥品種選擇的被動性和化肥行業(yè)的高度分散性。

西南地區(qū)玉米養(yǎng)分管理中，“一底兩追”即在施足基肥基礎上，強調及時追施苗肥和重施拔節(jié)孕穗肥的方法較為普遍［11］，重慶江津地區(qū)農戶施肥1、2、3和4次的比例分別為3.8%、52.3% 、43.4%和0.0%，本研究中分別為12.38%、42.08%、43.07%和1.09%，其變化趨勢與前人報道一致［12］。但不同區(qū)域有較大差異，四川丘陵區(qū)和成都平原區(qū)以2次施肥為主，貴州山丘區(qū)以2次和3次施肥居多，重慶山丘區(qū)和云南山丘區(qū)則主要以3次施肥為主。

朱兆良等通過總結大量田間試驗結果提出，我國主要糧食作物最佳氮肥用量為150～180 kg·hm-2［3］。 但20世 紀80年 代 以 來， 受“ 高投入高產出”政策引導和“要高產就必須多施肥”等傳統(tǒng)觀念影響，玉米不合理甚至盲目過量施肥現(xiàn)象相當普遍，尤其是氮肥過量問題突出。2000～2002年進行的調查發(fā)現(xiàn)全國玉米的氮肥平均施用量為209 kg·hm-2，2002年云南玉米季化肥N、P2O5和K2O投入量分別為264. 00、75.00和13.50 kg·hm-2；2008年四川地區(qū)玉米季化肥 N、P2O5和K2O投入量分別為220.50、72.00和21.00 kg·hm-2；2008年云南滇西地區(qū)玉米季化肥N、P2O5和K2O投入量分別為364.10、92.80和72.50 kg·hm-2；2005～2011年重慶江津地區(qū)玉米季化肥N、P2O5和K2O投入量分別為276.00、99.00和 64.06 kg·hm-2［3，10-13］。本研究，玉米化肥 N、P2O5和K2O平均投入量為323.52、80.93和56.55 kg·hm-2，總體表現(xiàn)為氮肥過量和鉀肥投入不足，與過去相比化肥氮肥過量投入的趨勢并沒有得到緩解，可能原因在于近年來農戶購買能力增強，有機肥投入降低，施肥方法粗放以及干旱制約增強所致。

關于施肥方法的問題，在科學上已經有較清楚認識，深施氮肥可顯著降低氨揮發(fā)損失和徑流損失，而人工表面撒施肥料是我國目前肥料施用過量、損失嚴重的直接原因，未來土地規(guī)?；洜I有望解決上述問題［14］。按照生產習慣，玉米基肥（苗肥）施肥時期多為播種或者出苗后，該時段受春旱或夏旱影響較大，基肥管理不當會造成玉米缺窩斷壟，故多數(shù)農戶在基肥管理環(huán)節(jié)具有保持穴施覆土的良好習慣，本文中采用穴施覆土技術的農戶比例占農戶調查比例的71.29%。而玉米追肥施用時期處于拔節(jié)至孕穗營養(yǎng)生長階段，該時段雨量資源相對豐富，加之玉米成苗后采用穴施覆土勞動力投入大，農戶在施肥方法選擇上主要采用穴施不覆土或者直接撒施，第1次和第2次追肥中采用穴施不覆土的農戶比例分別為63.22%和59.76%。

作物養(yǎng)分管理是一個復雜的系統(tǒng)工程，既直接影響農作物產量，還間接影響社會經濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境效益等諸多方面。2009 年以來，國際植物營養(yǎng)研究所和國際肥料工業(yè)協(xié)會提出并逐步完善形成了作物“4R養(yǎng)分管理”理論，成為當前被普遍采用的肥料最佳養(yǎng)分管理新方法［15-16］。所謂“4R養(yǎng)分管理”是指選擇正確的肥料品種（Right source），采用正確的肥料用量（Right rate），在正確的時間（Right time）將肥料施用在正確的位置上（Right place）。根據(jù)上述分析，并結合“4R養(yǎng)分管理”理論，筆者認為西南地區(qū)玉米養(yǎng)分管理重點在于通過實施氮肥限量投入，種養(yǎng)廢棄物培肥還田和化肥深施等措施，實現(xiàn)化肥特別是氮肥減施，提高玉米種植效益和資源利用效率。

4 小結

西南地區(qū)玉米生產中農戶復合（混）肥投入品種呈“三戶一品”的格局，基肥以復合（混）肥為主且占被調查農戶比例69.80%，追肥以尿素和復合（混）肥為主，第1次追肥中施用尿素和復合（混）肥的農戶分別占調查樣本的59.41%和40.10%，第2次追肥中分別占25.74%和20.79%；玉米專用復合肥和緩控釋肥等新型肥料缺乏，部分地區(qū)有機肥投入比例低。化肥N、P2O5和K2O平均投入量為 323.52、80.93和 56.55 kg·hm-2，總體表現(xiàn)為氮肥過量和鉀肥不足，氮肥超量施用比例為62.38%，鉀肥施用不足比例為60.89%，且區(qū)域之間差異較大。玉米基肥以穴施覆土為主，但追肥養(yǎng)分管理粗放，第1次和第2次追肥中采用穴施不覆土的農戶比例分別為63.22%和59.76%，表土撒施的比例分別為10.34%和25.61%。建議分區(qū)域明確玉米氮肥投入限量標準，降低化肥氮肥用量；增施有機肥，發(fā)揮養(yǎng)分資源替代效應，同時推行秸稈還田，補充土壤鉀素，提高土壤綜合持續(xù)生產能力；推進玉米機械化生產，實現(xiàn)種肥同播和化肥深施，降低農田養(yǎng)分流失。

致謝：本文所采用的部分玉米養(yǎng)分調查數(shù)據(jù)，由農業(yè)部公益性行業(yè)（農業(yè)）科研專項經費項目“西南丘陵旱地糧油作物節(jié)水節(jié)肥節(jié)藥綜合技術集成與示范”的參加單位暨四川省農業(yè)科學院植物保護研究所、重慶市農業(yè)科學院、云南省曲靖市農業(yè)科學院、貴州大學等的相關研究團隊友情提供，在此一并表示感謝。