嚴(yán)燕 孫子杰 李震宇 朱毅勇 林光華

摘要：農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)是落實(shí)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的一項(xiàng)重要工作。然而近幾十年來(lái)農(nóng)藥與肥料的持續(xù)使用已經(jīng)造成了生態(tài)環(huán)境污染。以太湖地區(qū)化學(xué)磷肥減施工作為例，分析了在保證水稻產(chǎn)量前提下減肥增效的可行性，旨在為今后科學(xué)施肥、控制面源污染，保護(hù)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境提供理論與實(shí)踐依據(jù)。通過(guò)文獻(xiàn)中大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析了在肥料定量施用下太湖流域氮、磷肥施用量與水稻產(chǎn)量的關(guān)系，通過(guò)農(nóng)戶調(diào)查總結(jié)了目前江蘇省水稻種植中施肥量與產(chǎn)量的粗略關(guān)系，同時(shí)通過(guò)在太湖流域的田間定位試驗(yàn)，實(shí)地檢測(cè)了不同磷肥施用量與有機(jī)肥替代化學(xué)磷肥后對(duì)水稻產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，氮肥施用量是提高水稻產(chǎn)量的主要因素，而磷肥施用量只要達(dá)到P2O5 30 kg/hm2即可保證水稻產(chǎn)量;而農(nóng)戶種植水稻時(shí)，施肥量普遍過(guò)高，導(dǎo)致肥料的增產(chǎn)效應(yīng)降低甚至減產(chǎn)。田間定點(diǎn)試驗(yàn)的結(jié)果亦表明在太湖流域的磷肥施用量在P2O5 30～50 kg/hm2后水稻產(chǎn)量即可達(dá)到高產(chǎn)水平。因此，在太湖流域目前農(nóng)民普遍施用磷肥量（P2O5 90 kg/hm2）基礎(chǔ)上應(yīng)減少32%的化學(xué)磷肥用量，并施用有機(jī)肥，不僅保證水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，還能減少農(nóng)村有機(jī)廢棄物。在此基礎(chǔ)上結(jié)合農(nóng)村生態(tài)環(huán)境整治的相關(guān)政策，必將大力推動(dòng)農(nóng)村環(huán)境整治，促進(jìn)鄉(xiāng)村振興。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村環(huán)境;鄉(xiāng)村振興;減肥增效;長(zhǎng)江流域;水稻

中圖分類號(hào)： S143.2+2 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2021）13-0207-05

鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略是促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的重大舉措。自2017年黨的十九大提出“實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”以后，2020年黨的十九屆五中全會(huì)確立了“堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主，守住自然生態(tài)安全邊界”的方針。2021年4月29日第十三屆全國(guó)人民代表大會(huì)正式通過(guò)了《中華人民共和國(guó)鄉(xiāng)村振興促進(jìn)法》，其中第五章“生態(tài)保護(hù)”明確提出了鼓勵(lì)和支持節(jié)肥、節(jié)藥、節(jié)能等先進(jìn)的種植養(yǎng)殖技術(shù)、加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染防治，推進(jìn)農(nóng)業(yè)投入品減量化等具體要求。以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中肥料施用為例，農(nóng)民普遍以經(jīng)驗(yàn)為主，尤其是為了省工省時(shí)，盲目增加肥料使用量[1]。因此如何加強(qiáng)養(yǎng)分管理、提出合理的減肥對(duì)策，從源頭控制污染產(chǎn)生，是改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)施鄉(xiāng)村振興的重要環(huán)節(jié)之一，對(duì)建設(shè)美麗鄉(xiāng)村具有重要的實(shí)踐意義[2]。

長(zhǎng)江流域是我國(guó)稻米的主產(chǎn)區(qū)，共計(jì)有耕地 2 460多萬(wàn)hm2，水稻產(chǎn)量占全國(guó)的70%，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。2018年中共中央、國(guó)務(wù)院就明確要求充分發(fā)揮長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的優(yōu)勢(shì)，以共抓大保護(hù)、生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展為引領(lǐng)。然而自1960年以來(lái)，長(zhǎng)江流域水體養(yǎng)分負(fù)荷已經(jīng)增加了約8倍，據(jù)統(tǒng)計(jì)從2006年以來(lái)，累計(jì)發(fā)生了超過(guò)400次以上藻華事件[3]。而氮和磷是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的2個(gè)主要養(yǎng)分[4-5]。其中氮在長(zhǎng)江流域內(nèi)的輸入量低值達(dá)到142～350 kg/km而高值可以達(dá)到1 066～3 889 kg/km[6]。相對(duì)于氮，目前來(lái)自于農(nóng)田系統(tǒng)的磷已經(jīng)成為了長(zhǎng)江的首要污染物，截至2015年，年度農(nóng)田磷輸出量對(duì)長(zhǎng)江流域河流總磷輸出量的貢獻(xiàn)率超過(guò)了54%，2018年上半年的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶國(guó)控?cái)嗝鏈y(cè)定中發(fā)現(xiàn)總磷指標(biāo)超標(biāo)的斷面占全部超標(biāo)斷面的56%[7]。因此相對(duì)于氮肥、磷肥減施的執(zhí)行已經(jīng)刻不容緩。江蘇省位于長(zhǎng)江下游三角洲，在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展中處于龍頭地位，其中太湖地區(qū)又是中國(guó)主要的商品糧基地。因此，筆者在江蘇省太湖地區(qū)進(jìn)行了有關(guān)磷肥減施增效的調(diào)研與定位試驗(yàn)，旨在為水稻生產(chǎn)中肥料減施增效措施的落實(shí)提供具體的參考與指導(dǎo)意見(jiàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及供試材料

本試驗(yàn)從2019年水稻季開始。供試水稻品種為南粳46號(hào)。該試驗(yàn)田位于太湖附近的無(wú)錫市宜興禾欣農(nóng)場(chǎng)（CS2，31°41′N、120°40′E），四季分明，年平均氣溫15.7 ℃，年平均降水量1 054 mm。試驗(yàn)地肥力中等偏上，土壤類型為南方水稻土。耕層土壤基本理化性質(zhì)：pH值6.3、有機(jī)質(zhì)16.7 g/kg、全氮1.3 g/kg、速效磷15.8 mg/kg和速效鉀 75.6 mg/kg。所用化學(xué)肥料分別為尿素（N 46.4%），過(guò)磷酸鈣（P2O5 12.0% ），氯化鉀（K2O 60.0%）。所用有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)≥40%，氮磷鉀總量≥6%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)分為磷肥施用量梯度試驗(yàn)和磷肥減施增效試驗(yàn)2部分。磷肥梯度試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理，以P2O5計(jì)：P0（0 kg/hm2）、P50（50 kg/hm2）、P100（100 kg/hm2）、P150（150 kg/hm2）。磷肥減施增效試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：對(duì)照不施用磷肥、農(nóng)戶傳統(tǒng)施肥（90 kg/hm2）、農(nóng)戶傳統(tǒng)施肥減磷20%、有機(jī)替代減磷36%。每個(gè)處理重復(fù)4次，各小區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組排列，每小區(qū)面積為35 m2（7 m×5 m），小區(qū)之間打梗，50 cm寬，覆蓋農(nóng)膜以防止串水串肥，試驗(yàn)區(qū)外設(shè)置保護(hù)行。

1.3 田間管理

水稻在5月20日播種，育秧25 d后，6月15日進(jìn)行人工移栽，按照25 cm×18 cm的株行距進(jìn)行栽種，每穴3株，種植密度為22.2萬(wàn)穴/hm2。各處理的氮肥（以純N計(jì)）和鉀肥（以純K2O計(jì)）施用量相同，分別為純N 300 kg/hm2和K2O 90 kg/hm2;氮肥分別作基肥、分蘗肥和穗肥分3次施入，比例為 4 ∶ 3 ∶ 3;磷、鉀肥作基肥在水稻栽種的前2 d一次性施入土壤，分蘗肥在基肥施用15 d后施用，穗肥在水稻抽穗前的幼穗分化期施用。

1.4 測(cè)產(chǎn)

在水稻收獲時(shí)，在采樣區(qū)隨機(jī)找4個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)測(cè)定5穴的有效穗數(shù)，采樣后烘干，測(cè)定產(chǎn)量構(gòu)成因素指標(biāo)，并測(cè)定籽粒與秸稈質(zhì)量與磷含量，計(jì)算收獲后帶走的磷。水稻產(chǎn)量實(shí)測(cè)的方法每小區(qū)單獨(dú)收獲，脫粒后將稻谷晾曬至標(biāo)準(zhǔn)水分20%以下，除去雜物后稱質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 肥料試驗(yàn)中施肥量與水稻產(chǎn)量之間的關(guān)系分析

由于肥料對(duì)作物的增產(chǎn)作用是毋用置疑的，因此如何在產(chǎn)量與施肥量之間取得平衡，是我們實(shí)現(xiàn)減肥增效的科學(xué)依據(jù)。首先，基于文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)[8-21]，對(duì)近十幾年來(lái)太湖流域開展的各種施肥研究結(jié)果進(jìn)行匯總，在不考慮其他因素情況下，分析了水稻產(chǎn)量與氮肥或磷肥用量之間的關(guān)系。從圖1可以看出，水稻產(chǎn)量與氮肥施用之間呈正相關(guān)性，產(chǎn)量隨氮肥施用量增加而增加。而水稻產(chǎn)量與磷肥的施用之間卻不是線性相關(guān)關(guān)系，不施磷肥確實(shí)降低產(chǎn)量，但是只要施用磷肥（在用量達(dá)到P2O5 30 kg/hm2 后），無(wú)論施磷量增加多少，水稻產(chǎn)量基本上維持在同一水平（圖2）。甚至，還有研究發(fā)現(xiàn)，在太湖流域的宜興、常熟等地，稻季連續(xù)7年不施磷肥的條件下產(chǎn)量不變[22]。因此，在水稻生產(chǎn)上將磷肥控制在一個(gè)低的施用水平上應(yīng)該是可行的。

2.2 農(nóng)戶施肥量與水稻產(chǎn)量的調(diào)查結(jié)果分析

但是，農(nóng)戶的施肥現(xiàn)狀究竟是一種什么情況？為此筆者在江蘇省對(duì)750多家農(nóng)戶進(jìn)行了調(diào)研[23]，匯總了農(nóng)民匯報(bào)的氮、磷肥的施用量與水稻產(chǎn)量。結(jié)果（圖3、圖4）發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是施氮量還是施磷量與水稻產(chǎn)量之間的都沒(méi)有顯著的增產(chǎn)關(guān)系。而且農(nóng)民的施氮量集中在200～400 kg/hm2的用量范圍，而且更傾向于施用更多的氮肥300～400 kg/hm2（圖3），這說(shuō)明在大多數(shù)農(nóng)村農(nóng)事生產(chǎn)中施氮量已經(jīng)超過(guò)了正常使用量，但是，從產(chǎn)量分布上來(lái)看，即使多施了氮肥，最高產(chǎn)量都沒(méi)有超過(guò)200 kg/hm2施氮量所取得的產(chǎn)量上限。從理論上講，氮肥是促進(jìn)作物增產(chǎn)的第一要素，但農(nóng)民多施氮肥并未進(jìn)一步使水稻增產(chǎn)。在排除了品種帶來(lái)的差異之外，主要還是農(nóng)民粗放式管理導(dǎo)致氮肥損耗。由于氮肥的損失有很大一部分是由于未施入土壤深層而導(dǎo)致氨氣揮發(fā)，因此改變氮肥的施用方式是控制氮肥無(wú)效損失的關(guān)鍵。磷肥施用量與產(chǎn)量的關(guān)系中也能看出，只要施用磷肥，即使量很低，其效果與大量施用磷肥一樣（圖4）。這個(gè)結(jié)果再次證明了，農(nóng)民在施肥用量上非常隨意，必須進(jìn)行管理上的干預(yù)和引導(dǎo)，尤其是對(duì)于磷肥而言，完全是可以做到減量使用，否則對(duì)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)日益增加。

2.3 磷肥梯度試驗(yàn)與減磷增效試驗(yàn)中施肥量與水稻產(chǎn)量之間的關(guān)系

為了進(jìn)一步明確磷肥減施對(duì)水稻生產(chǎn)及其產(chǎn)量構(gòu)成上的影響，2019年在太湖流域的宜興地區(qū)進(jìn)行了磷肥減施田間試驗(yàn)[24]。試驗(yàn)主要設(shè)如下處理：（1）農(nóng)民常規(guī)施肥;（2）減磷20%;（3）減磷20%的基礎(chǔ)上用有機(jī)肥替代化肥磷肥。同時(shí)，也設(shè)定了不同磷肥施用量的田間試驗(yàn)，與上述研究進(jìn)行比對(duì)。結(jié)果表明，在磷肥施用量達(dá)到P2O5 50 kg/hm2時(shí)，磷肥的增產(chǎn)效果其實(shí)已經(jīng)達(dá)到峰值，再繼續(xù)增加磷肥用量，總體上并不能顯著促進(jìn)水稻產(chǎn)量的提高（表1）。從中還可以看出，磷肥的作用主要是增加了有效穗數(shù)，即促進(jìn)了水稻分蘗，從而增加其籽粒產(chǎn)量。而農(nóng)民目前的磷肥施用量普遍達(dá)到P2O5 90 kg/hm2，因此磷肥減施20%，以及有機(jī)肥替代化學(xué)磷肥都不會(huì)影響稻谷產(chǎn)量。另外，在華中地區(qū)的水稻種植中，通過(guò)秸稈還田，也能減少化學(xué)磷肥施用，并保證水稻產(chǎn)量[26]。這些試驗(yàn)結(jié)果都說(shuō)明，目前最好是通過(guò)有機(jī)物料的施用來(lái)減少大量化學(xué)磷肥的投入，這不僅能夠補(bǔ)充作物所需要的磷營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)還能將農(nóng)村中的有機(jī)廢棄物進(jìn)行資源化再利用，這是今后化肥減施增效的重要措施，需要在農(nóng)村進(jìn)行推廣。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)由農(nóng)業(yè)院?；蜣r(nóng)業(yè)科研院所開展的肥料試驗(yàn)的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)在精確控制化肥施用量的情況下，無(wú)論是氮肥還是磷肥都能促進(jìn)水稻產(chǎn)量（圖1、圖2），尤其是氮肥的增產(chǎn)效果非常顯著（圖1），而磷肥的施用量只需要達(dá)到一定水平（P2O5達(dá)到 30 kg/hm2）就能促進(jìn)水稻的產(chǎn)量（圖2），繼續(xù)增施磷肥并不能進(jìn)一步顯著地提高水稻產(chǎn)量。還有研究認(rèn)為在一定年限內(nèi)完全不施磷肥，也可以保證水稻產(chǎn)量[22]。從我們?cè)谔饔蜷_展的定位試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，也證實(shí)了水稻生產(chǎn)過(guò)程中，可以在目前農(nóng)民的施用水平上減少20%～36%的磷肥用量，不僅完全保證水稻產(chǎn)量（表1），而且還可以顯著降低磷在土壤中的盈余量，并且通過(guò)有機(jī)肥的施用還可以進(jìn)一步減少化學(xué)磷肥的施用量，同時(shí)減少磷在土壤中的盈余（表2），因此可以逐年降低磷在土壤中的積累，并對(duì)農(nóng)村有機(jī)廢棄物進(jìn)行資源化利用，對(duì)減少環(huán)境污染具有一舉多得的效果。因此，目前太湖流域水稻栽培中完全可以實(shí)施上述措施，以減少化學(xué)磷肥帶來(lái)的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

從操作上來(lái)講，通過(guò)加強(qiáng)田間管理水平來(lái)提高肥料利用率、減少化肥施用也是完全可行的[26-28]。但是，針對(duì)農(nóng)戶實(shí)際生產(chǎn)而言，這意味著要花更多的時(shí)間和勞動(dòng)，因此農(nóng)民在施肥過(guò)程中管理粗放，導(dǎo)致了肥料的浪費(fèi)和污染，而且還不能顯著提高產(chǎn)量（圖3、圖4）。如何執(zhí)行肥料減施這項(xiàng)措施是當(dāng)前農(nóng)村環(huán)境整治的一個(gè)重要工作。

究其原因，在于一方面農(nóng)民自身并沒(méi)有意識(shí)到施肥對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的重大影響。許多人認(rèn)為保護(hù)環(huán)境是政府的責(zé)任，村民自愿、主動(dòng)參與環(huán)境保護(hù)的意識(shí)不夠。因此造成化肥農(nóng)藥的大量使用，農(nóng)村有機(jī)廢棄物，如家禽糞便及生活垃圾的隨意處置，導(dǎo)致農(nóng)村生態(tài)環(huán)境無(wú)法走上良性的軌道，農(nóng)村環(huán)境治理體系和治理能力依然薄弱[2]?；诖?，本研究進(jìn)一步提出完善農(nóng)村環(huán)境治理的幾點(diǎn)對(duì)策建議：

在社會(huì)轉(zhuǎn)型背景下，農(nóng)村集體行動(dòng)力減弱，因此，健全農(nóng)村環(huán)境制度體系，為農(nóng)村環(huán)境治理提供制度保障，培養(yǎng)主體的參與意識(shí)及公共責(zé)任意識(shí)，調(diào)動(dòng)村民參與環(huán)境治理的自覺(jué)性，是推進(jìn)肥料減施的重要保證，也是促進(jìn)農(nóng)村環(huán)境治理的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型必要條件。農(nóng)民不僅是農(nóng)村生態(tài)環(huán)境惡化的受害者，同時(shí)也是生態(tài)環(huán)境治理的主力軍。為此，首先，及時(shí)以多種方式向農(nóng)民宣傳國(guó)家環(huán)保政策法規(guī)，加強(qiáng)宣傳農(nóng)村環(huán)境污染的危害，引導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)施肥，增強(qiáng)村民的主體意識(shí)，調(diào)動(dòng)大家環(huán)境保護(hù)的積極性和主動(dòng)性。其次，深入開展綠色鄉(xiāng)村、節(jié)能環(huán)保社區(qū)等系列創(chuàng)建活動(dòng)，引導(dǎo)和激勵(lì)農(nóng)民培養(yǎng)綠色的生產(chǎn)方式。并通過(guò)農(nóng)業(yè)科研院所和高校與當(dāng)?shù)剞r(nóng)技部分一起引導(dǎo)他們學(xué)習(xí)和掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新技術(shù)與新知識(shí)，完成綠色農(nóng)業(yè)的升級(jí)與改造[29]。再次，制定獎(jiǎng)懲措施。在農(nóng)村有必要實(shí)施獎(jiǎng)勵(lì)和懲戒等多重舉措，鼓勵(lì)農(nóng)民減少化肥施用，并合理補(bǔ)償部分產(chǎn)量損失，而對(duì)于破壞環(huán)境的村民，給予懲罰，以此約束農(nóng)民自覺(jué)減少環(huán)境污染行為。最后，值得一提的是，由于不同水稻品種之間也存在對(duì)肥料利用率的差異[30-31]，因此還可以通過(guò)引進(jìn)養(yǎng)分高效吸收的品種來(lái)提高對(duì)養(yǎng)分的吸收利用[32]，從而進(jìn)一步減少施肥量。

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