2014—2018年河南省冬小麥施肥現狀及增產潛力評價

王改革 任寧 汪洋 葉優良 黃玉芳

摘要：旨在為河南省不同區域小麥養分優化管理提供合理解決方案。調研采用實地問卷調查的方法，選擇2014—2018年河南省具有代表性的縣域作為調查地點，共得到7485份有效調查問卷，調查內容包括小麥產量、施肥習慣、施肥量、施肥種類、施肥方式等。河南省小麥產量在4500.00～10500.00 kg/hm2，氮肥投入量變化范圍在0.00～939.08 kg/hm2，平均氮肥偏生產力、增產潛力分別為57.59 kg/kg和39.39%。磷肥投入量變化范圍在0.00～455.40 kg/hm2，平均磷肥偏生產力、增產潛力為115.40 kg/kg和44.63%。鉀肥投入量變化范圍在0.00～337.50 kg/hm2、平均鉀肥偏生產力、增產潛力為93.06 kg/kg和43.90%。2014—2018年，河南省小麥年際間產量表現不穩定，不合理施肥比例逐年下降，肥料偏生產力呈現遞增趨勢。應當根據當地土壤肥力適當減少氮肥的投入量，降低基追比，增施磷鉀肥后小麥將有40%～45%的增產潛力。

關鍵詞：河南；小麥；施肥；調查問卷；增產潛力

中圖分類號：F327文獻標志碼：A論文編號：cjas2020-0123

Winter Wheat in Henan Province： An Evaluation of Fertilization Status and Yield Increase Potential in 2014—2018

WANG Gaige1， REN Ning2， WANG Yang2， YE Youliang2， HUANG Yufang2

（1Luohe Academy of Agricultural Sciences， Luohe 462300， Henan， China； 2College of Resources and Environment， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， Henan， China）

Abstract： The aim is to provide rational solution for the optimal management of wheat nutrients in different areas in Henan Province. Field questionnaires are used in this study， and the representative counties in Henan Province were chosen as the survey sites in 2014-2018. 7485 effective questionnaires were obtained， covering the aspects of wheat yield， fertilization habits， fertilization amounts， fertilization types， fertilization ways and etc. The yield of wheat in Henan ranged from 4500.00 kg/hm2to 10500.00 kg/hm2， and the nitrogen fertilizer input varied from 0.00 kg/hm2to 939.08 kg/hm2； the average partial fertilizer productivity （PFP） and yield increase potential was 57.59 kg/kg and 39.39%， respectively. The phosphate fertilizer input varied from 0.00 kg/hm2to 455.40 kg/hm2； the average PFP and yield increase potential was 115.40 kg/kg and 44.63% ， respectively. The potassium fertilizer input varied from 0.00 kg/hm2to 377.50 kg/hm2； the average PFP and yield increase potential was 93.06 kg/kg and 43.90%， respectively. From 2014 to 2018， the inter-annual yield of wheat in Henan Province was unstable， the proportion of unreasonable fertilization decreased year by year， and the partial fertilizer productivity showed an increasing trend. Wheat planting in Henan Province should reduce the input of nitrogen fertilizer appropriately according to local soil fertility， reduce the ratio of base fertilizer to topdressing and increase the application of phosphorus and potassium fertilizer， and the yield increase of wheat will be 40%-45%.

Keywords： Henan； wheat； fertilization； questionnaire survey； yield increase potential

0引言

糧食高效生產關系國計民生[1]，是滿足人口增長和人類生產的基礎。中國以世界耕地面積的7%養活了全球22%的人口[2]，而隨著農業技術的增加和技術水平的提高，糧食作物產量的增長速率[3]和肥料施用的貢獻率卻陷入瓶頸，無法滿足日益增加人均糧食需求[4]。化肥是糧食增產的關鍵因素[5]，對作物的產量和品質至關重要，采用合理的施肥方案是提高糧食生產和保護生態環境的重要技術[6]。小麥是中國重要的糧食作物[3]，了解、把控糧食作物主產區的小麥種植規模及產量對高質量發展農業、實現農村經濟高質量發展有著重要的意義，更是滿足糧食主產區自身種植結構的調整和發展的內在需求[7]。

從1981年起，15年內中國糧食單產增加了73%[8]，25年內中國氮肥用量增加了1.52倍、小麥種植面積卻由2884.4萬hm2降低到了2414.1萬hm2[6]。河南省、山東省是中國重要的糧食主產區，是中國糧食的重要來源[9]，一方面滿足了自身經濟發展的需要，同時更是提高農業國內國際競爭力的關鍵。新中國成立后，河南省小麥種植面積、單產等整體呈增加趨勢，但隨時間的遞進增產幅度降低、增產速度相對比較緩慢[10]。由于氣候變暖和種植習慣的改變小麥經濟效益逐漸下降，這些將對河南省及全國的糧食安全[11]生產產生較大的威脅。改革開放以來，河南省農業氮肥消費量增加[12]了4.6倍，復合肥料消費量增加了294.9×104t，肥料種類施用的巨大改變與河南省的農業政策、種植結構、種植習慣等有著密不可分的關系[13]。

過量施肥、不平衡施肥、肥料利用率低等施肥現象造成的資源浪費[14]和農業面源污染等[15]問題日益嚴重。不同地區小麥產量和肥料利用率差異較大，華北地區小麥生產中化肥施用投入的氮肥量為281kg/hm2[16]，河南省小麥施氮、磷、鉀量平均分別為198、121、50.4 kg/hm2[17]，河南新鄉市的小麥氮肥投入量為230 kg/hm2、施磷量高達159 kg/hm2[18]，駐馬店市小麥氮肥投入量為228kg/hm2[19]，三門峽市澠池縣小麥施磷量達110kg/hm2[20]，河南省小麥肥料施用不平衡，施肥量高低不一，造成不同區域產量差距較大。通過合理的施肥方案，河南省小麥產區在現有產量基礎上實現增產15%～30%[21]，小麥平均目標產量[21]可達8160 kg/hm2，平均每年分別有42萬t的節氮潛力、8.8萬t節磷潛力、5.31萬t節鉀潛力[12]。近年來關于河南省農戶施肥趨勢和肥料變化趨勢的研究鮮有報道，本研究選擇河南省典型區域進行小麥施肥問卷調研，通過農戶施肥現狀的系統調查，擬從施肥量、施肥比例、施肥時期等方面對小麥肥料施入問題以及小麥高產區的節肥潛力進行深入剖析，為河南省不同區域小麥養分優化管理提供合理解決方案。

1材料與方法

1.1調查區域概況

河南省位于110°21′—116°39′E，31°23′—36°22′N，地處中國黃淮海平原區域，橫跨黃、淮、海、長江四大水系，耕地面積達687.1萬hm2，是中國重要的糧食主產區，氣候是典型的大陸性季風氣候，年均降水量為800 mm左右[15]。

1.2調查數據來源及方法

本研究采用隨機抽樣調查的方法，調查時間為2014—2018年涵蓋5個冬小麥生長季，調查選擇在河南省17個省轄市、85個縣等中具有代表性的42個市縣，每個市縣隨機抽取15～20個村莊，每個村抽取10～ 15小麥種植戶為調查對象，于小麥收獲后調查小麥產量、基肥、追肥的肥料品種、施肥量、施肥方法等，共得到7485份有效問卷。

本研究引用了國家統計局河南調查總隊《河南省國民經濟和發展統計公報》中2014—2018年河南省小麥種植面積和產量等數據[22]。本研究中肥料用量均以純量計算，化肥折純根據化肥的種類及品牌標注含量進行計算[23]。

1.3數據處理方法

本研究采用Excel 2007對數據進行整理，應用Excel 2007和Origin 2016軟件進行作圖，用SPSS 20.0進行統計分析，并用Duncan（D）法檢驗法在P≤0.05水平上的差異顯著性。

2結果與分析

2.1河南省調查農戶小麥產量水平

依據產量水平差異將河南省小麥劃分為6個等級產量水平，其中小于等于4500 kg/hm2的地區占4.97%～ 18.50%，4500～6000 kg/hm2的地區占27.89%～47.58%，6000.00～7500.00 kg/hm2的地區占28.19%～51.15%，7500.00～9000.00 kg/hm2的地區占1.86% ～15.28%，9000.00～10500.00 kg/hm2的地區占0%～2.37%，高于10500.00 kg/hm2的地區占0%～2.97%（圖1）。

7485份農戶調查問卷結果顯示，河南省小麥年際間產量波動較大，不同產量水平年際間的變異系數差別較小，其中小于4500 kg/hm2的產量變異系數范圍為 0.11～0.36，2014年變異系數最大；產量在4500～ 6000 kg/hm2年際間的變異系數較小、集中在0.06～ 0.08，6000.00～7500.00 kg/hm2年際間產量變異系數均為0.06，7500.00～9000.00 kg/hm2產量變異系數為0.04～ 0.06，9000.00～10500.00 kg/hm2產量變異系數為0～ 0.05，高于10500.00 kg/hm2產量年際間的變異系數為0～0.05，高產地區占最小但變異最為穩定。

2.2河南省調查農戶小麥施肥方式狀況

河南省小麥施肥的肥料品種包含有機肥和化肥兩大類，其中化肥包含有尿素、磷酸二銨、過磷酸鈣、氯化鉀、硫酸鉀、復合（混）肥。圖2表明，2014—2018年小麥生育期內，河南省肥料施用品種和施用方式差異較大。河南省以“一炮轟”施肥模式為主，隨著年際的遞進追肥的區域比例逐年增加，且追肥多施用單質肥；基肥中以施用復合肥為主，隨著年際的遞進總體呈現遞增趨勢。調研中，2014年不追肥比例最多，有1548戶，占調查農戶比例最高為95.91%，2017年不追肥農戶只有55戶、占比最低為3.73%。

2.3河南省小麥化肥氮磷鉀養分投入量與投入比例

2014—2018年河南省平均氮肥投入量分別是155.04、216.62、156.29、167.71、184.00 kg/hm2，其中2015年的化學氮肥平均投入量最高（圖3）。不同年份際間，化肥中氮肥的平均投入量表現為2015年>2018年>2017年>2016年>2014年。2014—2018年河南省平均磷肥投入量分別是36.98、74.40、94.23、104.13、77.13 kg/hm2，隨年際的遞進份的增加磷肥投入量有增長趨勢，2017年的磷肥平均投入量達到最高。2014—2018年河南省平均鉀肥投入量分別是27.84、62.41、50.74、59.00、42.98 kg/hm2，2015年的鉀肥平均投入量最高、2018年的鉀肥平均投入量較低。

河南省小麥生育期內，對氮肥投入較多過量、磷肥和鉀肥投入較少。2014年氮、磷和鉀肥的投入差異達到最大，隨年際的遞進氮肥與磷、鉀肥的投入量差異逐漸減小，2017年河南省養分投入比例1：0.6：0.5，較為均衡（表2）。

2.4河南省小麥種植肥料偏生產力

2014—2018年5年的平均肥料偏生產力分別為50.24、84.40、97.91 kg/kg。5年間河南省小麥氮肥偏生產力主要集中在20～60 kg/kg之間，氮肥平均偏生產力分別為36.72、49.58、50.81、59.24、54.87 kg/kg，隨著年份的增加整體呈遞增趨勢；2016年氮肥平均肥料偏生產力最低為3.74 kg/kg，2018年氮肥偏生產力最大為777.78 kg/kg。5年間河南省磷肥平均偏生產力分別為71.44、67.90、82.59、95.20、104.89 kg/kg，整體呈遞增趨勢。5年間河南省鉀肥平均偏生產力分別為79.03、71.79、129.40、116.26、93.06 kg/kg，2016年鉀肥平均偏生產力遠高于其他年份。

2.5河南省小麥增產潛力分析

表4顯示了氮磷鉀3個肥料因子與產量間的相關關系，不同年份氮、磷、鉀肥料因子對小麥產量都有一定的影響，5年來氮肥對產量的影響較大，其中邊界線擬合最高產量分別為：13942.85、13946.34、10306.76、10227.52、10788.49 kg/hm2，均遠遠高于河南省平均產量和調查農戶平均產量。

肥料投入造成的產量差比率，反映了不同肥料品種對小麥產量的限制程度。5年來，不同肥料品種在不同農戶之間的產量差比率變化較大（圖4）。氮肥的平均產量差比率變化范圍為27.24%～54.98%、磷肥為34.23%～69.54%、鉀肥為33.39%～54.96%。氮肥的平均產量差主要集中在54.98%、27.24%、31.95%、37.33%、45.46%，氮肥造成的產量差比率在農戶之間差異較大，磷、鉀肥相對較為集中，說明在小麥生產過程中，農戶對氮肥的投入較為重視、對磷肥和鉀肥的施用量較小。

3討論

小麥的產量受氣候、品種以及栽培措施等條件多方面因素的影響，不同地塊間施肥差異顯著、變異系數大[27]。本次調研結果表明，河南省小麥產量水平差異較大，這與水肥的利用有關[28]，這與前人研究結果一致。2007年[29]河南省平均單產為5717 kg/hm2，調查期間各年的平均單產均高于2007年歷史記錄且與最高產量之間差距較大，5年間小麥產量主要集中在4500～7500 kg/hm2。土地流轉促成的規模化經營可提高作物的生產效率、經濟效益，增加節肥潛力[30]。5年來，隨河南種植結構持續調整、優化區域布局，落實“一控兩減三增產”高質量農業發展目標等任務的推進[31]，農戶間產量差異逐漸減小、高產和超高產的小麥比例不斷增加，說明河南省小麥的增產潛力逐漸顯現出來。

邊界線研究結果表明，近5年來河南省小麥3種肥料的產量差均呈顯著的下降趨勢，氮、磷、鉀平均產量差比率分別為39.39%、44.63%、43.90%，這與單質肥料消費量增速變緩和、復合肥消費用量急劇增長有關[32]。河南省通過推廣測土配方施肥技術，緩解了不合理和過量施肥的問題[33]，河南省小麥“一炮轟”施肥模式逐漸減少，肥料品種投入種類逐漸豐富，養分含量平衡度得到改善。河南省小麥施肥的品種較為單一，主要是單質肥和復合肥，有機肥施用較少。河南省糧食轉化增值率下降[34]和農村畜牧禁養區域[35]的劃定，是小農戶種植積極性下降和不施用農家肥的主要原因。農戶作為經營耕地的主體，對耕地投入的積極性取決于作物的比較經濟效益[36]，肥料種類的價格差異是農戶選擇施肥品種的重要因素[37]，通過改善農戶施肥配比、適度加大鉀肥的投入[29]，河南省小麥種植將仍有更大增產潛力。

本研究結果表明，5年來氮肥和磷肥的肥料平均偏生產力增加了49.43%、362%，隨著年份的增加，氮、磷肥的平均肥料偏生產力逐漸提高、鉀肥的肥料偏生產力未達到顯著變化。目前農村人口老齡化、鄉村空心村現象較為嚴重，農村勞動力呈現快速下降趨勢[38]，解決勞動力嚴重短缺的問題是實現糧食作物科學管理的前提。一方面，利用土地流轉對種植大戶進行測土配方施肥等農業技術專業培訓[39]，提高家庭農場和農業種植合作社種植積極性[40]是保障河南省糧食作物高效生產的重要前提；另一方面，政府、企業、種植大戶聯合[31]形成的智能配肥系統可有效解決測土配方施肥技術“大配方、小調整”[41]、“用最后一公里”等推廣應用的限制問題[42]，對不同地塊養分供需不匹配問題[43]的解決有重大意義。同時，政府加大對糧食作物生產的補貼，是減少農戶種植生產投入經濟壓力的直接手段，建立“配方肥專項補助項目”對全省進一步推進測土配方施肥技術有著重要實踐意義，對河南省生態友好型農業發展的目標有著重要的推進作用[44]。

4結論

調查結果表明，河南省年際間產量差異大，5年間小麥生產中平均產量為6309.51kg/hm2。產量差結果表明，河南省小麥產量具有較大的增產潛力，最高擬合產量與平均產量之間差異較大，擬合產量最高為19393.90 kg/hm2，與理論最佳產量施肥量相比，存在氮肥用量過高、一次性施肥、磷鉀肥施用不足的現象，應根據當地土壤肥力適當減少氮肥的投入量，降低基追比，增施磷鉀肥后平均將有40%～45%的增產潛力。河南省小麥生產不施肥比例逐年下降，由2014年的13.75%下降到2018年的2.20%，小麥施肥結構上施肥趨向于復合化，磷、鉀肥的施用比例增加，“一炮轟”施肥模式比例逐漸減少。肥料偏生產力整體均呈升高趨勢，不合理施肥問題有所下降。

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