江西省稻田化肥減量潛力及技術途徑

胡秋萍 吳昌強 黃慶海 葉會財 宋惠潔 胡丹丹

（江西省紅壤研究所，江西進賢 331717）

“化肥減量”是糧食作物高產穩產以及確保國家糧食安全的重要保證，因此，探索不同作物及栽培模式的減肥穩產高產技術途徑是實施化肥減量戰略的前提。本文以江西省廣泛種植的雙季稻田為對象，概述本省雙季稻生產和化肥投入的現狀，分析了雙季稻田化肥減量的意義及潛力，并結合國內外的相關研究結果以及先進經驗，提出相應的建議，以供參考。

1 江西省水稻生產與肥料使用概況

1.1 水稻生產現狀江西省是我國水稻生產大省，常年水稻種植面積約3 333 333.3 hm2，占糧食種植總面積的90%，總產量約為1 900萬t，約占全省糧食總產量的95%，其中雙季稻種植面積常年維持在約2 666 666.6 hm2。江西省是全國最重要的商品糧食生產基地之一，水稻產量的高低直接影響我國的糧食安全。

1.2 肥料投入現狀“莊稼一枝花，全靠肥當家”說明了肥料對農作物生長的重要性。近30 a來，我國化肥年使用量從1983年的1 659.8萬t，增加到到2013年的5 911.86萬t，增加了2.56倍，氮肥使用量從1983年的1 192.53萬t增加到2013年的3 080.07萬t，增加了1.58倍，遠遠高于歐美發達地區和國際平均水平。而稻田施用有機肥比例從最初的99.9%降到1990年的37.4%，到2003年甚至降到25%，“重化肥輕有機肥”的施肥方式容易引起農田養分比例失調，不同程度地破壞農田生態、土壤理化性質，嚴重影響作物高產穩產。

近10 a來，江西省平均每年化肥施用量為344.29萬t，耕地平均施用量達1 501.2 kg/hm2。而水稻施肥主要以化肥為主，水田化肥平均年用量為902.8 kg/hm2（純養分）[1]，其中早、晚兩季水稻年平均施用化肥為：純N 271.4 kg/hm2、P2O598.5 kg/hm2、K2O 81.5 kg/hm2。其中，氮肥用量遠遠高于朱兆良[2]等提出的150～180 kg/hm2。相關研究表明，肥料對江西省水稻生產的貢獻率為48%，其中化肥占36%、有機肥占12%。總體來看，江西省化肥當季利用率仍處于較低水平，其中氮肥平均為33%，磷肥為20%、鉀肥為50%，雖然近年來實施化肥零增長戰略使得化肥用量減少、利用率有所提高，但化肥施用不科學的局面仍沒有徹底改變。

1.3 影響江西省化肥利用率的主要原因與發達省份相比，江西省的水稻產業管理較為粗放，農戶水稻經營規模小、生產組織形式松散，化肥利用率低、環境污染風險較大，不利于水稻產業的可持續發展。造成這一現象的原因主要有以下幾方面。

第一，有機肥施用比例低，土壤基礎地力下降，引起酸化、耕層淺薄等次生障礙。長期的研究發現，水田有機肥和化肥的養分投入比例為50∶50較為合理，高產田投入比例為40∶60，而低產田應提高至60∶40，而江西省有機肥施用量不及肥料投入總量的20%。第二，化肥施用量高，氮磷鉀比例不合理。江西省水稻生產偏重于施用氮磷肥，而輕視鉀肥，造成水田出現明顯的鉀虧缺現象，雖然近年來秸稈還田補充了鉀素，但總體上水田的鉀仍處于虧缺狀態。第三，施肥方式粗放。基肥和追肥比例不合理，多數農戶施肥采用兩次施用基肥和蘗肥的方法，容易導致水稻生長前期氮肥過剩、無效分蘗增多、養分利用率下降。第四，栽培管理模式滯后。粗放的水分管理和栽培播種方式不利于提升化肥的利用率。第五，農民運用新技術新模式的意識薄弱。新技術與新產品難以普及到生產中，如緩釋肥、減肥增密技術等提高肥料利用率的新方法都沒有在江西省大面積應用。

2 化肥減量的意義

2.1 “化肥減量”已上升為國家戰略2015年中央一號文件明確指出：做強農業必須盡快從主要追求產量和依賴資源消耗的粗放經營，轉到數量質量效益并重、注重提高競爭力、注重農業科技創新、注重可持續的集約發展上來，走產出高效、產品安全、資源節約以及環境友好的現代農業發展道路。黨中央已經把“減肥減藥”提升到國家戰略層面，并開展相關機理、技術模式的研究和推廣應用。

2.2 保證農產品質量安全的重要措施化肥的過量投入不僅造成資源浪費，還引起農產品品質下降，影響食品安全。在當前國家高度重視食品安全的背景下，減少化肥投入、提高農產品品質將成為未來農業發展的趨勢。

2.3 緩解環境壓力江西省在水稻施肥過程存在嚴重的重氮磷肥、輕鉀肥的現象。化肥的過量使用，尤其是氮、磷肥施用不當容易造成土壤酸化、板結，使土壤肥力下降，影響農業的可持續發展。而過多的氮磷肥投入將隨著地表徑流和滲漏進入自然水體，形成巨大的面源污染源。因此，化肥減量對緩解農業面源污染、減輕自然水體富營養化具有重要的意義。

3 江西省雙季稻田化肥減量潛力分析

近年來，我國科研工作者對通過降低化肥用量來實現農業節本、增效做了大量研究。主要措施有：施用有機肥培肥地力；通過施用過氧化鈣和過氧化尿素、微納氣泡水灌溉等根際增氧措施，改善土壤氧化還原環境，促進作物根系呼吸、生長及其對養分的吸收；使用緩釋肥代替傳統化肥、配施脲酶抑制劑、雙氰胺等，延緩肥效的釋放過程，降低養分損失；改善耕作種植模式，合理密植，充分利用光溫水肥等資源。上述措施都可以在保持高產的前提下，減少化肥投入。不同措施的減肥潛力分析如下。

3.1 施用有機肥對化肥減量的貢獻有機肥是重要的農業生產資源，合理利用有機肥對改善土壤環境、培肥地力、提高作物產量和品質具有重要作用。江西省紅壤研究所基于長達30 a的研究發現，短期內化肥配施和有機無機肥配施對作物產量和耕地質量的影響沒有明顯差異，但連續施用8～10 a，有機肥培肥增產的作用日益顯現，產量高于施用等量化肥的農田，且作物抗外界干擾能力強，產量穩定性高。連續配施有機肥30 a后，雙季稻田水稻年產量比單獨化肥配施高6.79 t/hm2，土壤有機碳含量高3.6 g/kg，配施有機肥的培肥增產作用顯著。因此，配施有機肥仍然是提升地力、維持高產穩產的重要保證，有機肥在提高耕地質量與保障作物持續高產方面具有化肥不能替代的重要作用。以綠肥（紫云英）、畜禽糞便（豬糞）和秸稈（水稻秸稈）等南方3種主要的有機肥源為對象，定位研究發現，雙季稻田連續單季施用有機肥替代化肥比例可達20%，連續雙季都施有機肥替代化肥比例可達30%～40%，且水稻的產量穩定性高

3.2 根際增氧對化肥減量潛力的貢獻水稻根系對氮素的吸收是耗能的主動運輸模式，而水稻需水需氧的特異性矛盾，使得水稻根系常處于缺氧狀態，不利于根系生長，并限制了根系吸收氮素的效率，因此，改善根際氧環境也是促進水稻根系生長、形態功能建成及其對氮素利用的重要手段。當前較為有效的根際增氧方式有：施用過氧化鈣、過氧化尿素、微納氣泡水灌溉等。余喜初[3]和胡志華[4]等的研究表明施用過氧化鈣能顯著促進水稻增產，在同等投入情況下提高了水稻對氮素等營養的利用率，間接地達到了化肥減量的目的。

3.3 施用緩釋肥的減肥潛力水稻是典型的喜銨類作物，在根際氧氣充足時更加傾向于吸收銨態氮，然而銨態氮容易揮發，不利于提升氮肥利用率。江西省氮肥施用主要以尿素為主，通過施用脲酶抑制劑、包膜尿素等，可顯著降低脲酶活性，降低尿素到銨態氮的轉化速率以便于水稻根系的充分吸收，并降低銨的揮發量，進而提高氮肥利用率及水稻產量，現有研究數據表明，氮肥減少15%+1%脲酶抑制劑，以及氮肥減少10%+配施40%的緩釋氮肥可以保證水稻不減產。

3.4 水稻改善耕作栽培模式的減肥潛力合理的灌溉方式和栽插方式也可以在減少化肥投入的前提下，保持水稻高產。

4 江西省雙季稻田化肥減量水稻穩產高產的技術建議

4.1 加快研究完善雙季稻栽培模式下有機肥周年管理模式針對雙季稻栽培模式，相關部門應以秸稈、畜禽糞便、綠肥等南方主要有機肥源為對象，研究構建適宜不同肥力水平的雙季稻田有機肥周年組合方式及用量用法，并制定配套的水肥、耕作、栽培等管理技術模式。

4.2 制定有機肥使用補貼政策，帶動農民多用有機肥目前，我國有機肥補貼政策推廣較好的省份有山東、江蘇、浙江、上海等省市，其中山東省自2008年來對有機肥施用的補貼政策為省財政補貼100～300元/t，示范縣、市依托現代農業項目補貼300元/t，縣財政增加190元的補貼。江蘇省為省級和地方財政各補貼200元/t，此外，還對綠肥種植實行“以獎代補”的政策，按60元/667 m2的標準補貼給農戶。浙江省的補貼政策為，對欠發達的地區按200元/t的標準補貼，其他地區均為150/t。這些政策對完善江西省有機肥補貼政策，帶動農民施用有機肥，提高江西省有機肥施用比例具有很大的參考價值。

4.3 扶持本省有機肥生產廠家，保障有機肥的供應量江西省綠色農業種植面積大約20萬hm2，兩季用量3 t/hm2，全年需要有機肥120萬t，此外，江西省還有其他耕地面積約200萬hm2，有機肥施用150 kg/hm2，江西省每年對有機肥的總需求量在150萬t。目前，江西省有有機肥生產企業10家，設計生產能力為16.4萬t，實際生產4.1萬t，其中，精制有機肥廠3個，年產1.4萬t，有機無機復混肥廠6個，年產1.7萬t，生物有機肥廠1個，年產量1萬t，遠不能滿足江西省農業生產對有機肥的需求。

4.4 加強宣傳教育、帶動有機肥的科學應用當前雙季稻有機肥管理中存在“秸稈還田就不再使用其他有機肥”“鮮豬糞含有重金屬和抗生素不能直接農用”等誤解，應加強相關知識的宣傳培訓，糾正錯誤認識，使人們科學高效地施用有機肥。

4.5 加強配施緩釋肥、根際增氧及養分轉化過程調控等新型化肥減量技術和產品的研究與示范應用配施脲酶抑制劑、過氧化鈣（脲）和用緩控釋肥替代普通化肥等均能在一定程度上實現減肥不減產的目標，但仍需要完善其在大田生產中的配套技術模式。此外，加強對新型包衣制劑的研發與研制，實現肥效釋放速度的可控性與準確性也將成為今后研究的重點。同時，對成熟的技術和產品應依托各級農技部門加快推廣利用，真正服務于產業發展。

4.6 鼓勵土地流轉、以大戶和規模經營帶動減肥技術的廣泛應用大戶和規模經營將成為未來農業發展的趨勢，也是農業新技術推廣應用的主要對象。當地政府應鼓勵土地流轉，并將相應的有機肥補貼政策和成熟的技術產品優先補貼和無償提供給規模經營業主，帶動減肥技術的廣泛應用。