陜西省農戶小麥施肥調研評價

趙護兵, 王朝輝, 高亞軍, 張衛峰

(1西北農林科技大學資源環境學院，陜西楊凌 712100; 2中國農業大學資源與環境學院，北京 100193)

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陜西省農戶小麥施肥調研評價

趙護兵1, 王朝輝1, 高亞軍1, 張衛峰2

(1西北農林科技大學資源環境學院，陜西楊凌 712100; 2中國農業大學資源與環境學院，北京 100193)

陜西省; 冬小麥; 產量;N;P2O5;K2O

小麥是陜西省第一大糧食作物, 廣泛分布在渭北旱塬和關中平原。陜西省小麥播種面積120萬公頃左右,而渭北旱塬和關中平原小麥年播種面積合計為100萬公頃左右,總產40億公斤,分別占全省播種面積的83%和總產的95%[1]。目前農戶普遍感到“地饞了，化肥不靈了”，進而形成了“要高產就必須多施肥”的施肥習慣。小麥生產過量施肥現象在很多地方普遍存在[2]，在江蘇北部有52%農戶氮肥施用過量[3]，在河北省曲周縣有92%農戶施氮過量, 69%超量, 94%施磷過量, 51%超量[4]。過量施肥造成了小麥生產肥料利用率低，養分資源浪費嚴重。

陜西農戶小麥施肥現狀以及施肥中存在的問題，由于對農戶施肥缺少多點持續的調研分析而難以回答。明確農戶化肥投入對指導小麥種植戶合理施肥、 養分高效和養分資源宏觀管理具有指導意義。因此，我們連續5年對陜西小麥種植區域渭北旱塬和關中灌區各選3個典型區/縣進行了調查，旨在分析陜西省小麥施肥狀況及其存在的問題。

1　材料與方法

1.1調查區域

1.2調查方法

調查時間為2009年到2013年，涵蓋5個冬小麥生長季，渭北旱塬調研選擇東部合陽縣、 中部銅川市耀州區和西部長武縣3個區/縣進行; 關中平原東部選區渭南市臨渭區、 中部戶縣和西部寶雞市陳倉區。每區/縣選擇有代表性的4個鄉鎮，每鎮選擇1個村，每村隨機選擇10名小麥種植農戶為調查對象，調研于每年小麥收獲后，逐戶調查小麥產量，基肥和追肥肥料品種、 肥料用量、 養分含量、 施肥方法、 施肥時間等情況，每年渭北旱塬和關中平原各調查總戶數為120戶，全省共計240戶。

1.3化肥偏生產力(PFP)的計算方法

PFP=Y/F

式中，Y為施肥后所獲得的小麥產量;F代表化肥純養分(指N、P2O5、K2O)的投入量。調查數據用EXCEL進行處理和分析。

2　結果與分析

2.1陜西省小麥產量及養分用量

表1　陜西省小麥產量及養分用量 (kg/hm2)Table 1　Winter wheat yields and nutrient rates in Shaanxi Province

2.2陜西省小麥產量分布

在陜西省關中平原小麥玉米輪作區多年研究表明，關中平原小麥產量6000kg/hm2為適中，肥料投入N160kg/hm2、P2O5140kg/hm2和K2O90kg/hm2情況下可以獲得較高產量，肥料效益和較優施肥效果，施肥環境效應較好[5]。在渭北旱塬氮磷肥用量長期定位試驗結果表明投入N140kg/hm2和P2O5120kg/hm2情況下，冬小麥可以最大利用麥田底墑，進而獲得較高產量，施肥的負外部性較小[6-7]。張寶軍等分析陜西省區域小麥生產能力[1]，指出渭北旱塬土壤貧瘠，干旱少雨，小麥產量以4500kg/hm2為適中。以4500kg/hm2為陜西省渭北旱塬小麥產量適中指標，以6000kg/hm2為關中平原適中指標，上下浮動500kg/hm2作為產量適中范圍，以1000kg/hm2變幅定出很低、 偏低、 適中、 偏高和很高5個級別。陜西省5年小麥產量調查結果(圖1)表明，渭北旱塬偏低和很低的比例較大，很高和偏高比例較小; 關中平原適中和偏高的比例較大。

圖1　陜西省冬小麥產量分布Fig.1　Winter wheat yield distribution in Shaanxi Province

2.3氮肥投入分布

長期研究表明，渭北以施氮N140kg/hm2、 關中以N160kg/hm2為適中，上下浮動20kg/hm2為適中范圍，以40kg/hm2為變幅，將氮肥用量分為5級。從5年調查結果來看(圖2)，渭北和關中絕大多數農戶施氮過量，渭北20.2%農戶施氮偏高，43.5%很高，施氮合理的僅占29.7%，偏低的占4.6%，很低的僅有2.0%; 關中20.3%農戶施氮偏高，37.5%很高，施氮合理的僅占17.5%，偏低的占14.2%，很低的僅有10.5%。由此可見，全省小麥種植戶超過半數施氮過量。

2.4磷肥投入分布

相關研究表明，渭北和關中冬小麥P2O5投入120kg/hm2和140kg/hm2較為合適，調查結果表明渭北和關中P2O5平均投入量總體而言基本合理。以P2O540kg/hm2為變幅將磷肥投入亦分為5級，據此分析(圖3)，渭北磷肥平均投入量適中的農戶占12.0%，偏低的占41.5%，很低的10.7%，偏高的26.7%，很高的9.2%; 關中磷肥平均投入量適中的農戶占14.3%，偏低的占27.2%，很低的13.8%，偏高的31.0%，很高的13.7%。可以看出，渭北和關中35.9%和44.7%的冬小麥種植戶磷肥用量較高，同時52.2%和41.0%的較低，全省超過八成農戶磷肥投入不合理，投入過量和不足并存。

圖2　陜西省冬小麥不同氮投入水平分布比例Fig.2　Distribution rate of different N input in winter wheat in Shaanxi Province

圖3　陜西省冬小麥不同P2O5投入水平分布比例Fig.3　Distribution rate of different P2O5 input in winter wheat in Shaanxi Province

2.5鉀肥投入分布

研究表明，渭北和關中均以施K2O90kg/hm2為適中，按照上下浮動10kg/hm2為適中范圍，以20kg/hm2為變幅，將農戶鉀肥用量分為5個級別。據此分析(圖4)，渭北鉀肥平均投入量89.3 %的農戶很低，1.8 %偏低，1.3%適中，3.0%偏高，4.5%很高; 關中85.2 %的農戶很低，5.7 %偏低，3.3%適中，2.9%偏高，3.0%很高。可以看出，全省超過九成的冬小麥農戶鉀肥用量偏低。

圖4　陜西省冬小麥不同K2O投入水平分布比例Fig.4　Distribution rate of different K2O input in winter wheat in Shaanxi Province

2.6基追肥養分數量及比例

調查(表2)表明，渭北和關中冬小麥氮素平均基施N189.9和185.4kg/hm2，占氮素總投入的96.1%和93.1%，追施量7.7和13.8kg/hm2，僅占3.9%和6.9%。氮肥呈現基施為主，追施為輔，追施比例偏小。陜西省麥田土壤瘠薄、 肥力偏低，應將部分基施氮肥作為追肥對旱薄麥田進行頂凌追氮或者結合春季降水和灌溉追施，適當調整氮肥追施比例，以利于小麥高產。渭北和關中磷鉀肥作基肥，施肥方法合理。

表2　基追肥養分數量(kg/hm2)Table 2　Wheat base fertilizer and topdressing nutrients applying amounts

2.7養分來源

調查發現陜西省冬小麥生產中有機肥投入的氮、 磷數量很少(表3)，渭北和關中氮(N)平均僅有4.7和3.2kg/hm2; 磷(P2O5)平均2.4和1.7kg/hm2; 而化肥投入的氮、 磷相對很大，渭北和關中氮(N)平均192.9和196.0kg/hm2; 磷(P2O5)平均120.8和139.9kg/hm2，渭北和關中有機肥投入氮(N)量分別占氮投入總量的2.4%和1.6%，磷(P2O5)占磷投入總量的1.9%和1.2%。可見陜西省冬小麥氮磷養分投入以化肥為主，有機肥為輔，有機肥和無機肥比例嚴重失調。冬小麥施肥中來源于有機肥的鉀素相對較多，渭北和關中鉀素總量的51.4%和29.8%來源于有機肥，這是由于農戶化學鉀肥施用較少，投入的少量鉀素來自有機肥。

表3　陜西省冬小麥養分投入來源(kg/hm2)Table 3　Winter wheat nutrient resources in Shaanxi Province

注(Note):CF—化肥Chemicalfertilizer;OM—有機肥Organicmanure.

2.8施肥品種

表4　基肥采用肥料品種比例(%)Table 4　Fertilizer variety applied as base dressing ratio

陜西省農戶追肥(表5)采用的全部是化學氮肥，渭北是尿素和硝銨，關中農戶全部采用尿素。渭北和關中平均僅有11.0%和20.8%農戶追施，追肥農戶數量偏小是農戶施肥存在另一重要問題。

2.9肥料偏生產力(PFP)

計算得出5年肥料純N、P2O5、K2O平均PFP(圖5)。可見調查5年中渭北N,P2O5和K2O平均PFP分別為20.0、 33.3和83.5kg/kg; 關中平均PFP分別為36.8、 53.9和131.8kg/kg。由于渭北和關中化肥投入量基本相當，而渭北小麥產量遠遠低于關中，所以渭北氮磷鉀PFP明顯低于關中。

3　討論與結論

表5　追肥采用肥料品種比例(%)Table 5　Fertilizer variety applied as topdressing ratio

圖5　陜西省冬小麥N、 P2O5和 K2O純養分PFPFig. 5　Partial fertilizer productivity of N, P2O5 and K2O in winter wheat, Shaanxi Province

表6　調查地區與我國及國際小麥產量及施肥量 的比較 (kg/hm2)Table 6　The yields of wheat and fertilizer applicationrates in different countries and survey regions

注(Note): 表中不同國家數據來自文獻[10]Differentcountrydatainthistablecomefromreference[10].

渭北旱塬磷肥投入量低的農戶占52.2%，高的占35.9%; 關中平原磷肥用量低的占28.1%，高的占44.7%。可見陜西省農戶磷肥投入在總量基本合理的情況下，投入偏低和偏高并存，所以今后陜西省小麥磷肥施用中應指導農戶合理施用磷肥，避免施磷過多和不足。

陜西省小麥鉀肥投入較低比例農戶很高，渭北和關中均超過90%。雖然陜西省土壤鉀素水平較高[13]，但由于長期耕作和近年來糧食產量逐年提高均增加了土壤鉀素的攜出，區域糧食安全對小麥高產提出了更高的要求，這對土壤鉀素的供應量與強度有了更高的要求，所以今后應合理引導陜西省高產小麥種植戶增施鉀肥。

陜西省小麥有機肥施肥農戶較少且在逐年下降值得我們注意。研究表明我國是世界第一秸稈大國[15]，所以建議農戶實施秸稈還田，同時種植綠肥還田，廣開有機肥源，以提高有機肥投入，培肥麥田土壤，進而提高小麥產量。

[1]張保軍, 張正茂, 李思訓, 等. 提升陜西省小麥生產能力的區域分析[J]. 麥類作物學報 2009, 29(4): 701-705

ZhangBJ,ZhangZM,LiSX, et al.RegionalanalysistopromotethewheatproductivityinShaanxiProvince[J].JournalofTriticeaeCrops, 2009, 29(4): 701-705.

[2]同延安, 張樹蘭, 梁東麗, 等. 陜西省氮肥過量施用現狀評價[J]. 中國農業科學, 2004, 37(8): 1239-1244.

TongYA,ZhangSL,LiangDL, et al.Evaluationofover-applicationofnitrogenfertilizerinChina,ShaanxiProvince[J].ScientiaAgriculturaSinica, 2004, 37(8): 1239-1244.

[3]馬立珩. 江蘇省水稻、 小麥施肥現狀的分析與評價[D]. 南京: 南京農業大學碩士論文, 2011: 56.

MaLH.AnalysisandevaluationofthecurrentstatusofriceandwheatfertilizationinJiangsuprovince[D].Nanjing:MSThesis，NanjingAgriculturalUniversity, 2011.

[4]牛新勝, 張宏彥. 華北平原冬小麥-夏玉米生產肥料管理現狀分析[J]. 耕作與栽培, 2010, 5: 1-4.

NiuXS,ZhangHY.FertilizermanagementstatusanalysisonwinterwheatandsummermaizeinNorthCentralChina[J].TillageandCultivation, 2010, 5: 1-4.

[5]段敏. 陜西關中地區小麥玉米養分資源管理及其高產探索研究[D]. 陜西楊凌: 西北農林科技大學碩士論文, 2010, 15-20.

DuanM.StudyonnutrientsmanagementandhighyieldofwheatandmaizeinGuanzhongareaofShaanxiprovince[D].Yangling,Shaanxi:MSthesis，NorthwestA&FUniversity. 2010. 15-20.

[6]孟曉瑜, 王朝輝, 李富翠, 等. 底墑和施氮量對渭北旱塬冬小麥產量與水分利用的影響[J]. 應用生態學報, 2012, 23(2): 369-375.

MengXY,WangZH,LiFC,et al.EffectsofsoilmoisturebeforesowingandnitrogenfertilizationonwinterwheatyieldandwateruseonWeibeiPlainofLoessPlateau[J].ChineseJournalofAppliedEcology, 2012, 23(2): 369-375.

[7]孟曉瑜, 王朝輝, 楊寧, 等. 底墑和磷肥對渭北旱塬冬小麥產量與水、 肥利用的影響[J]. 植物營養與肥料學報, 2011, 17(5): 1083-1090.

MengXY,WangZH,YangN,et al.Effectsofsoilmoisturebeforesowingandphosphorusfertilizationonwinterwheatyield，waterandfertilizeruseefficienciesonWeibeiTablelandoftheLoessPlateau[J].PlantNutritionandFertilizerScience,2011,17(5): 1083-1090.

MengDD,YinSY,ZhangC,et al.CharacteristicofclimatechangeinWeibeidrylandfrom1955to2008 [J].JournalofShaanxiNormalUniversity(NaturalScienceEdition), 2010, 38(4): 99-103.

[9]李崗, 王虎全, 謝惠民, 等. 渭北旱地小麥生產潛力及開發對策研究[J]. 西北農業大學學報,1997,25(3): 26-28.

LiG,WangHQ,XieHM, et al.PotentialproductivityanddevelopmentalcountermeasuresofwheatinWeibeiDryland[J].TheJournalofNorthwestAgriculturalUniversity, 1997, 25(3): 26-28.

[10]馬文奇, 張福鎖, 張衛鋒. 關乎我國資源、 環境、 糧食安全和可持續發展的化肥產業[J]. 資源科學, 2005, 27(3): 33-40.

MaWQ,ZhangFS,ZhangWF.Fertilizerproductionandconsumptionandtheresources,environment,foodsecurityandsustainabledevelopmentinChina[J].ResourcesScience, 2005, 27(3): 33-40.

[11]PatelJR.Effectsoflevelsandmethodsofnitrogenapplicationonwheatyield[J].JournalofMaharashtraAgriculturalUniversities. 1999, 24: 7-9.

[12]SmithCJandWhitfieldDM.Nitrogenaccumulationandredist-

ributionoflateappliedofN15-labelledfertilizerbywheat[J].FieldCropsResearch, 1990, 24 (4): 221-228.

[13]StrongWM.Effectsoflateapplicationofnitrogenontheyieldandproteincontentofwheat[J].AustralianJournalofExperimentalAgriculture. 1982, 22: 54-61.

[14]謝建昌, 周健民,HaerdterR. 鉀與中國農業[M]. 南京: 河海大學出報社, 2000, 316.

XieJC,ZhouJM,HaerdterR.PotassiuminChineseagriculture[M].Nangjing:HohaiUniversityPress, 2000. 316.[15]畢于運, 高春雨, 王亞靜, 等. 中國秸稈資源數量估算[J]. 農業工程學報, 2009, 25(12): 211-217.

BiYY,GaoCY,WangYJ, et al.EstimationofstrawresourcesinChina[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering. 2009, 25(12): 211-217.

[16]張福鎖, 王激清, 張衛峰, 等. 中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J]. 土壤學報, 2008, 45(5): 915-924.

ZhangFS,WangJQ,ZhangWF, et al.NutrientuseefficienciesofmajorcerealcropsinChinaandmeasuresforimprovement[J].ActaPedologicaSinica, 2008, 45(5): 915-924.

[17]DobermannA.Nitrogenuseefficiency-stateoftheart[A].ProceedingoftheInternationalWorkshoponEnhanced-EfficiencyFertilizers[C].Frankfurt,German, 2005. 8-10.

[18]呂殿青, 高華, 方日堯, 等. 渭北旱塬冬小麥產區提前深耕一次深施肥料的肥水效應與理論分析[J]. 植物營養與肥料學報, 2009, 15(2): 269-275.

LüDQ,GaoH,FangRY, et al.Effectofwater-fertilizerandtheoreticalanalysisofdeepplough-deepfertilizationatoneearliertimeinwinterwheat-growingregionsofWeibeirainfedcroplands[J].PlantNutritionandFertilizerScience, 2009, 15(2): 269-275.

[19]趙護兵, 王朝輝, 高亞軍, 等. 西北典型區域旱地冬小麥農戶施肥調查分析[J]. 植物營養與肥料學報, 2013,19(4): 840-848.

ZhaoHB,WangZH,GaoYJ, et al.Investigationandanalysisofdrylandwinterwheatfertilizerapplicationinnorthwesttypicalareas[J].JournalofPlantNutritionandFertilizer, 2013, 19(4): 840-848.

InvestigationandevaluationofhouseholdwheatfertilizerapplicationinShaanxiProvince

ZHAOHu-bing1,WANGZhao-hui1,GAOYa-jun1,ZHANGWei-feng2

(1 Resource and Environment College, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China;2 College of Resources and Environment, China Agricultural University, Beijing 100193, China)

【Objectives】Clarifyoffarmers’nutrientinputsituationinwinterwheatisthebaseforscientificsuggestioninwinterwheatnutrientresourcemanagementsinShaanxiProvince,whichistheaimofthissurvey.【Methods】Afive-yearconsecutiveinvestigationwascarriedouttodefinefarmersnutrientinputstatusinwinterwheatproductionintwowinterwheatproductionareas,WeibeiandGuanzhongofShaanxiProvince.【Results】TheobtainedresultsshowthatthewheatyieldsinWeibeiarelowandunstablebecauseofrainfalldistributionunevenfromyeartoyear,andtheaverageyieldofthisareais3473kg/hm2,whilethewheatyieldsinGuanzhongarehighandstablewithanaverageof5882kg/hm2becauseofirrigationsupplication.Only29.7%offarmersapplyreasonableamountofnitrogenfertilizerinWeibeiarea,while20.2%isinhighamount, 43.5%isthehighestamounts, 4.6%islowand2.0%isthelowest,andtheaveragerateisN197.6kg/hm2.InGuanzhongarea,only17.5%offarmersapplyreasonableamountofnitrogenfertilizer,while20.3%ishigh, 37.5%isthehighest, 14.2%islowand10.5%isthelowest,andtheaveragerateisN199.2kg/hm2.Theaveragephosphatefertilizerthatfarmerappliedisrational,butover-appliedandinadequateappliedcoexist.Only12.0%offarmersapplyreasonableamountofphosphatefertilizerinWeibeiarea,while41.5%islow, 10.7%isthelowest, 26.7%ishighand9.2%isthehighest,andtheaveragerateisP2O5123.4kg/hm2.InGuanzhongarea,only14.3%offarmersapplyreasonableamountofphosphatefertilizer,while27.2%islow, 13.8%isthelowest, 31.0%ishighand13.7%isthehighest,andtheaveragerateisP2O5141.6kg/hm2.PotassiumfertilizerapplyamountisK2O32.9kg/hm2inWeibei,whileK2O37.3/hm2inGuanzhong.Morethan90%offarmersapplyinadequatepotassiumfertilizer.Thebasefertilizeristhemainnutrientsforwinterwheat,andthetopdressingissupplementary.TheaveragebasefertilizerapplicationamountsareN189.9and185.4kg/hm2inWeibeiandGuanzhongrespectivelywhichaccountfor96.1%and93.1%ofwholenitrogennutrientinputinthetwoareas.ThetopdressingapplicationamountsareN7.7and13.8kg/hm2inWeibeiandGuanzhongrespectivelywhichonlyaccountfor3.9%and6.9%ofwholenitrogennutrientsinput.Chemicalfertilizersarethemainnitrogenandphosphorusnutrients,whileorganicmanureissupplementary.TheaveragenitrogenamountsfromorganicmanureareN4.7and3.1kg/hm2inWeibeiandGuanzhongrespectively,onlyaccountfor2.4%and1.6%ofwholenitrogennutrientinputsinthetwoareas,whiletheaverageP2O5nutrientsfromorganicmanureare2.4and1.7kg/hm2inWeibeiandGuanzhongrespectively,onlyaccountfor1.9%and1.2%.TheaveragenitrogennutrientsfromchemicalfertilizersareN192.9and196.0kg/hm2inWeibeiandGuanzhongrespectively,andtheaverageP2O5are120.8and139.9kg/hm2fromchemicalfertilizersrespectively.TheaveragePFPofN,P2O5andK2Oare20.0, 33.3and83.5kg/kginWeibeiarearespectively,and36.8, 53.9and131.8kg/kginGuanzhongarearespectively.UreaandammoniumbicarbonatearethemostfavoritenitrogenfertilizervarietiesappliedforwinterwheatwhichareselectedbyfarmersinWeibeiarea,thereare55.7%offarmersselectingureaand47.2%selectingammoniumbicarbonateinthisarea.ButinGuanzhongarea,thefarmers’favoritenitrogenfertilizerisurea, 42.8%offarmersselectureaforwinterwheat.ThecalciumsuperphosphateisthemostfavoritephosphorusfertilizerforwheatinWeibeiarea,theselectingpercentageis50.2%.ButinGuanzhongarea,thefavoritephosphorusfertilizerisdiammoniumphosphatewithselectingpercentageof40.2%.Compoundfertilizerapplicationareahasbeenincreasingyearbyyear,thereare30.8%and40.2%offarmersapplieditinWeibeiandGuanzhongareasrespectively.Organicmanureisnotoftenappliedbyfarmers,andtheapplicationpercentagesoffarmerskeepdecreasinginrecentyears.Thepercentageoffarmersapplyingorganicmanurewas10.0%and11.7%inWeibeiandGuanzhongin2008-2009,butitwasdecreasedtoonly0.8%and0.8%in2012-2013.【Conclusion】InthewholeprovinceofShaanxi,thenitrogenfertilizeramountsforwinterwheataremuchmorethannecessary;thephosphatefertilizerisaveragelyreasonable,buttheexcessiveandinsufficientcoexist;thepotassiumfertilizerapplicationsarenotfullyrecognized,theorganicmanureinputsareseriouslydeficient.Thetopdressingoffertilizershouldbesupplementaryforhigherefficiency.

ShaanxiProvince;winterwheat;yield;N;P2O5;K2O

2014-05-16接受日期: 2014-12-03網絡出版日期: 2015-04-24

國家自然科學基金(31272250); 中央高校基本科研業務費專項資金(QN2011154); 農業公益性行業科研專項(201103003); 現代農業產業技術體系專項資金資助。

趙護兵(1974—)， 男， 陜西乾縣人， 博士， 副教授， 主要從事西北旱地養分資源管理研究。E-mail:zhaohubing@hotmail.com

S512.1.062

A

1008-505X(2016)01-0245-09