四川省玉米施肥現(xiàn)狀分析及對策建議

摘 要 合理施肥不僅能提高農(nóng)作物產(chǎn)量，而且能改善土壤肥力，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。基于2012—2021年《四川省統(tǒng)計年鑒》和《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》中相關(guān)數(shù)據(jù)，對四川省玉米經(jīng)濟產(chǎn)量、施肥狀況及環(huán)境效益進行分析評價。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2011—2021年四川省玉米平均產(chǎn)量為982.2萬t，增幅為31.43%；平均播種面積為177.2萬hm2，增幅為16.84%；同期四川省玉米化肥施用總量整體呈上升趨勢，平均氮肥投入24.38萬t，平均磷肥投入2.82萬t，平均鉀肥投入0.01萬t；2011—2020年四川省玉米N2O排放量總體呈下降趨勢，2011、2020年玉米N2O排放量分別為2.16、1.64 kg?hm-2，10年間N2O排放量下降了24.05%，整體來看N2O排放下降較緩慢，還存在少數(shù)年份排放增加。結(jié)果表明，四川省玉米生產(chǎn)擴大，但仍存在施肥結(jié)構(gòu)不合理、施肥量偏高及N2O排放量仍有少數(shù)年份增加等問題，提出根據(jù)作物需肥規(guī)律施肥、減少盲目亂施多施、合理增施有機肥、提高玉米種植技術(shù)、改善農(nóng)戶施肥行為、提高農(nóng)戶環(huán)境保護意識等對策建議。

關(guān)鍵詞 玉米；施肥；產(chǎn)量；環(huán)境效益；四川省

中圖分類號：S513 文獻標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.15.015

農(nóng)田合理施肥是保證土壤肥力和作物產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)之一，而化肥過量施用和不科學(xué)施用不僅會增加糧食生產(chǎn)成本，也會對糧食安全、土壤安全和生態(tài)環(huán)境安全等造成不良影響[1-2]。玉米為我國三大糧食作物之一，據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020年我國玉米總產(chǎn)量位居世界第二。四川省是我國西南地區(qū)重要的玉米生產(chǎn)區(qū)，常年播種面積550萬hm2，產(chǎn)量超1 000萬t，占整個西南地區(qū)玉米總產(chǎn)量的40%以上。而數(shù)據(jù)顯示，四川省2020年玉米施肥強度為276.6 kg·hm-2[3]，高于國家環(huán)境保護總局規(guī)定的中國生態(tài)式建設(shè)化肥施用標(biāo)準(zhǔn)（250 kg·hm-2），同時，玉米氮磷鉀肥投入比例與我國農(nóng)業(yè)部要求化肥生產(chǎn)投入標(biāo)準(zhǔn)有出入，存在施肥結(jié)構(gòu)不合理問題。因此，了解四川省玉米施肥狀況、估算N2O排放量對環(huán)境的影響，是采取科學(xué)施肥措施、提高肥料利用率、保護生態(tài)環(huán)境的重要前提。劉哲等利用GIS技術(shù)將磷肥推薦用量分布圖進行疊加分析發(fā)現(xiàn)，四川瀘縣地區(qū)土壤速效磷含量較低，農(nóng)民在玉米生產(chǎn)中存在重氮輕磷等施肥誤區(qū)[4]。陳尚洪等在調(diào)查西南地區(qū)玉米施肥現(xiàn)狀時發(fā)現(xiàn)，西南地區(qū)普遍存在氮肥施用過量而鉀肥施用不足等問題，同時四川丘陵地區(qū)玉米種植戶中氮素過量施入的比例為71.9%[5]。徐春麗等依據(jù)在西南地區(qū)布置的508個玉米田間試驗，發(fā)現(xiàn)與其他玉米產(chǎn)區(qū)相比，西南地區(qū)玉米基礎(chǔ)地力產(chǎn)量均相對較低，而基礎(chǔ)地力越低，施肥增產(chǎn)效果越高[6]。熊偉仡等通過分析兩年內(nèi)不同氮用量對四川春玉米氮肥利用率和產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)適量施氮（180 kg·hm-2）可以顯著提高春玉米產(chǎn)量，且兩年氮肥表現(xiàn)利用率均最高[7]。四川省是我國西南地區(qū)玉米種植第一大省，而產(chǎn)量僅占全國的4%左右，現(xiàn)有研究結(jié)果主要集中于不同的施肥措施對玉米產(chǎn)量及土壤肥力變化的影響，針對四川省玉米施肥狀況的研究較少，因此，深入了解四川省玉米施肥現(xiàn)狀及施肥對環(huán)境造成的影響，對指導(dǎo)農(nóng)戶合理施肥、提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境友好具有重要意義。筆者以2012—2021年《四川省統(tǒng)計年鑒》和《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對四川省玉米產(chǎn)量、施肥狀況及環(huán)境效益進行評價分析，以期為指導(dǎo)四川省玉米合理施肥、增加產(chǎn)量和改善生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1 "數(shù)據(jù)與方法

1.1 "研究區(qū)概況

四川省位于我國西南部，地處長江上游，地理坐標(biāo)為26°03′～34°19′ N，97°21′～108°12′ E，呈西高東低走勢，總面積48.6萬km2，占西南地區(qū)陸地面積的20.8%，截至2020年末耕地面積672萬hm2，占西南地區(qū)總耕地面積的32.1%。四川省分屬3大氣候：即四川盆地為中亞熱帶濕潤氣候，川西南為山地亞熱帶半濕潤氣候，川西北為高山高原高寒氣候。四川盆地大部分地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，降水多集中在夏季和秋季，降雨季節(jié)差異較大，年平均氣溫14～22 ℃，年均日照時數(shù)1 000～2 600 h，年平均降水量800～1 600 mm。

1.2 "數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)主要來源于《四川省統(tǒng)計年鑒》（2012—2021）和《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》（2012—2021）。其中，總產(chǎn)量、播種面積來源于《四川省統(tǒng)計年鑒》第十三農(nóng)業(yè)部分，施肥狀況來源于《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》。

1.3 "研究方法

農(nóng)業(yè)用地生產(chǎn)過程中，用N2O排放量評估環(huán)境效益，采用《省級溫室氣體清單編制指南》[8]提供的清單編制方法：

[EN2O=（N輸入×EF）] （1）

其中[EN2O]表示N2O總排放量；N輸入表示施肥過程中氮輸入量；EF表示N2O排放因子（kg N2O-N/kg N輸入）。N2O排放量包括直接排放和間接排放兩個部分，直接排放是由當(dāng)季氮輸入引起：

[EN2O直接]=[N化肥×EF直接] （2）

其中

EF直接=0.010 9（kg N2O-N/kg N輸入） （3）

間接排放包括大氣沉降和淋溶徑流兩部分：

[EN2O沉降]=[（N輸入×10%）×0.01] （4）

[EN2O淋溶]=[N輸入×20%×0.007 5] （5）

特別注意：由于數(shù)據(jù)搜集的局限性，文中所指氮輸入僅指施肥過程中氮肥投入量，不包括糞肥和復(fù)合肥中的氮元素。

1.4 "數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2021和Microsoft PowerPoint 2021對數(shù)據(jù)進行處理和作圖。

2 "結(jié)果與分析

2.1 "四川省玉米產(chǎn)量變化

由圖1可以看出，2011—2020年四川省玉米播種面積和產(chǎn)量均呈現(xiàn)增長趨勢。根據(jù)播種面積和產(chǎn)量變化可分為2個階段：1）2011—2016年，此階段增長幅度均較大，播種面積由2011年的157.4萬hm2增長至2016年的186.6萬hm2，增長了18.53%；產(chǎn)量由2011年的810.3萬t增長至2016年的1 058.0萬t，增長了30.57%。2）2016—2020年，這一階段玉米播種面積呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，下降至2020年的183.9萬hm2，減少了1.43%；而玉米產(chǎn)量在2011—2016年大幅度增加后，從2016年開始增長速度變緩，呈現(xiàn)平穩(wěn)增長態(tài)勢，僅增長了0.66%。

2.2 "四川省玉米肥料投入狀況

2.2.1 "化肥施用量變化

從圖2可以看出，2011—2020年四川省玉米化肥施用總量整體呈上升趨勢，2012年下降后持續(xù)上升至2016年達到最高值（52.45萬t），2012—2016年化肥投入量共增長20.95%；2016年以后波動下降，下降了3.01%，下降幅度不大。從不同種類化肥施用情況來看，氮肥投入最多，維持在24萬t左右，占玉米化肥投入總量的40%以上，2011—2020年氮肥投入整體呈波動下降趨勢，下降至2020年最低，較2010年下降了11.26%。磷肥投入量逐年下降，由2011年的最高值（5.43萬t）持續(xù)下降至2020年的1.30萬t，下降了76.12%。鉀肥投入量最少，從現(xiàn)有統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，2011—2020年，只有2015年和2017年有少量鉀肥投入，分別為0.05萬t和0.06萬t。相反，復(fù)混肥的投入量逐年增加，由2011年的15.37萬t增加至2020年的27.01萬t，增加了75.71%，增長幅度較大。總體來看，10年間四川省玉米氮、磷、鉀肥投入量均呈現(xiàn)下降趨勢，其中磷肥的下降幅度最大，而復(fù)混肥投入上升幅度最大，到2020年玉米養(yǎng)分投入呈現(xiàn)復(fù)混肥＞氮肥＞磷肥＞鉀肥。

2.2.2 "化肥施用強度變化

施肥強度為單位面積作物化肥施用量。由圖3可知，2011—2020年，四川省玉米化肥施用強度均遠高于國際標(biāo)準(zhǔn)（225 kg·hm-2）。整體來看，玉米施肥強度呈現(xiàn)先下降后波動上升趨勢，2011年達到峰值，為297.3 kg·hm-2，而后在2012年下降劇烈，達到最低點，下降至266.1 kg·hm-2，下降了9.40%。2012年后施肥強度曲線波動較小，整體施肥強度上升，在2019年又達到最高值283.5 kg·hm-2，隨后繼續(xù)下降，9年增加了3.95%。

2.3 "環(huán)境效益

由圖4可知，2011—2020年四川省玉米N2O排放量總體呈現(xiàn)下降趨勢，且N2O直接排放量和間接排放量下降趨勢相同，在整個研究期間四川省玉米N2O直接排放量顯著高于間接排放量。玉米N2O排放量在2011年達到最高值，直接排放量和間接排放量分別為1.79和0.40 kg·hm-2，分別占總排放量的81.34%和18.66%。隨后波動下降，僅在2015年和2019年較上年有少許增長。整體從2011年下降至2020年最低，為1.64 kg·hm-2，直接排放量和間接排放量分別為1.34和0.30 kg·hm-2，排放總量較2011年下降了24.05%。

3 "討論和結(jié)論

基于2012—2021年《四川省統(tǒng)計年鑒》和《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》，分析四川省玉米產(chǎn)量及施肥情況，得出以下結(jié)論。

1）2011—2020年四川省玉米平均產(chǎn)量為982.2萬t，增幅為31.43%；平均播種面積為177.2萬hm2，增幅為16.84%。由此可知，四川省玉米產(chǎn)量高且常年穩(wěn)定增長。

2）2011—2020年四川省玉米化肥施用總量整體呈上升趨勢，平均氮肥投入24.38萬t，平均磷肥投入2.82萬t，平均鉀肥投入0.01萬t，氮磷鉀肥施用比例大致為[m（N）︰m（P2O5）︰m（K2O）=1︰0.12︰0.000 4]，與我國農(nóng)業(yè)部要求化肥生產(chǎn)中m（N）︰m（P2O5）︰m（K2O）=l︰0.37︰0.25存在嚴重偏差。同時，四川省玉米化肥平均施用強度為278.23 kg·hm-2，而最高值達到293.7 kg·hm-2，遠高于國際化肥施用標(biāo)準(zhǔn)。

3）2011—2020年四川省玉米N2O排放量總體呈下降趨勢，2011年和2020年玉米N2O排放量分別為2.16和1.64 kg·hm-2，10年間N2O排放量下降了24.05%，整體來看，N2O排放下降較緩慢，還存在有少數(shù)年份排放增加，N2O排放量還有一定下降空間。

4 "建議

綜合四川省玉米種植過程中存在的施肥不合理的問題及對環(huán)境的影響，對四川省玉米生產(chǎn)種植提出以下建議。

4.1 "推廣測土配方施肥，減少盲目亂施多施

適量施肥可提高玉米產(chǎn)量。本研究中，2011—2020年四川省玉米化肥施用總量總體呈上升趨勢，與研究期間玉米產(chǎn)量變化總趨勢相同。通過對四川省2011—2020年玉米化肥施用狀況進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，四川省玉米施肥存在施肥結(jié)構(gòu)不合理現(xiàn)象，表現(xiàn)為氮肥施用過量，而鉀肥投入不足。其他相關(guān)研究也表明，四川省主要作物施肥結(jié)構(gòu)存在偏施氮肥、忽視鉀肥的不合理現(xiàn)象，氮、磷、鉀比例嚴重失調(diào)[9-10]，與本研究結(jié)果一致。同時，四川省玉米復(fù)混肥施用量逐年增加，而復(fù)混肥中養(yǎng)分含量難以把控，盲目施用化肥可能導(dǎo)致養(yǎng)分比例不適合玉米生長，從而影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，同時造成資源浪費和環(huán)境污染。測土配方施肥可以有效實現(xiàn)增產(chǎn)增收，因此，應(yīng)改變農(nóng)戶傳統(tǒng)的施肥觀念，按各地經(jīng)濟條件，根據(jù)作物需肥規(guī)律和土壤養(yǎng)分情況，因地制宜推廣測土配方施肥，優(yōu)化化肥施用結(jié)構(gòu)，合理把控氮、磷、鉀肥施用比例。

4.2 "減少化肥用量，合理增施有機肥提高產(chǎn)量

從玉米單位面積化肥施用量來看，四川省玉米化肥施用強度常年高于國際化肥施用上限，整體施肥水平偏高。過量施肥不僅不會增加作物產(chǎn)量，還會對土壤和環(huán)境安全造成不良影響。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，我國化肥投入已經(jīng)超過了最優(yōu)施用量[11]，并通過試驗證明，減少20.0%氮肥投入并不會造成產(chǎn)量下降[12]。為響應(yīng)我國化肥減量行動，應(yīng)有針對性地降低四川省玉米化肥施用強度，而有機肥含有大量營養(yǎng)元素，增加有機肥的施用不僅能提高農(nóng)作物品質(zhì)，還能有效改善土壤結(jié)構(gòu)，而相關(guān)試驗也證明，減量施氮配施有機肥顯著提高了玉米產(chǎn)量和品質(zhì)[13]。因此，在玉米種植過程中，可增加有機肥的施用，提高農(nóng)戶種植效益。

4.3 "提高玉米種植技術(shù)，改善農(nóng)戶施肥行為

由于化肥的大量施用，土壤中過多的氮素?zé)o法溶解和吸收，會轉(zhuǎn)換成N2O大量揮發(fā)，造成大氣污染，加劇溫室效應(yīng)[14]。減少N2O的排放是降低環(huán)境污染的有效措施。2011—2020年四川省玉米N2O排放量雖呈下降趨勢，但還有一定的下降空間。農(nóng)戶是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的主體，改變農(nóng)戶傳統(tǒng)盲目、隨意的施肥方式，有助于提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和減少對環(huán)境的不良影響。因此，可集中優(yōu)勢科研力量，加強玉米種植和施肥技術(shù)指導(dǎo)，提高玉米生產(chǎn)的科學(xué)水平；對農(nóng)戶減施化肥行為發(fā)放補貼，提高農(nóng)戶減施化肥的積極性；同時加強減施化肥宣傳，表彰農(nóng)戶減施化肥行為，提升農(nóng)戶環(huán)保意識。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）

收稿日期：2024-03-21

基金項目：四川輕化工大學(xué)研究生創(chuàng)新基金資助項目（Y2023158）；產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新研究中心項目（CZ21A02）；長江上游航運物流協(xié)同創(chuàng)新中心項目（XTCX2023B04）。

作者簡介：江曉玉（1999—），在讀碩士，研究方向為農(nóng)業(yè)減氮增效。E-mail：1571839326@qq.com。

*為通信作者，E-mail： guoxiao2021@suse.edu.cn。