基于土壤檢測的科學施肥技術推廣應用難點與優化策略

科學施肥是現代農業生產的重要環節，是實現農業高產、優質、高效和可持續發展的關鍵技術措施。我國是一個農業大國，化肥施用量大，但存在施肥效率低、環境污染嚴重等問題。為破解化肥使用效率低、面源污染嚴重等技術瓶頸，基于土壤檢測的科學施肥技術應運而生。該技術通過對農田土壤養分含量、有效性等指標進行科學檢測，結合作物需肥規律，制訂最佳施肥方案，實現因地制宜，因土施肥。目前，基于土壤檢測的科學施肥技術盡管在國內得到一定的推廣應用，并取得良好的經濟效益、社會效益和生態效益。但由于我國幅員遼闊、農業生產條件差異大，以及農民科學施肥意識淡薄等因素，該技術在實際推廣應用中仍面臨諸多挑戰。相關部門圍繞基于土壤檢測的科學施肥技術原理、應用現狀、推廣難點及優化策略等方面進行分析，旨在為提升科學施肥技術的推廣應用水平提供參考。

一、基于土壤檢測的科學施肥技術原理與應用現狀

（一）技術原理

基于土壤檢測的科學施肥技術是以土壤養分含量和有效性檢測為基礎，結合作物生長發育過程中對養分的需求規律，經過系統分析與計算，制訂適量、適時、適當比例的施肥方案，并在此基礎上實施精準施肥技術。該技術遵循“養分供需平衡”原理，旨在實現土壤養分“額外供給量 + 土壤供給量 σ=σ 作物需要量”的動態平衡。

第一，通過土壤理化性狀分析和養分含量測定，全面掌握土壤的物理、化學及生物學特性，了解土壤的質地、結構、容重、有機質含量等基本性狀，明確影響養分有效性的pH、陽離子交換量等化學參數，以及微生物活性等生物學指標，在此基礎上準確診斷土壤養分儲備狀況。第二，依據區域氣候條件、作物品種特性、生長發育進程等因素，估算作物養分需求總量及各生育階段需求量。通過對比分析歷年產量數據與氣象資料，結合本地農時、物候期及實際管理水平，對作物的需肥數量、需肥規律等進行定量評估，從而為后續養分管理奠定基礎。第三，在掌握土壤養分供應能力的基礎上，運用養分平衡方程計算由肥料額外供給的養分缺口。在預估產量目標的前提下，根據養分吸收利用率、殘留系數等參數，定量測算出需施用的氮肥、磷肥、鉀肥及中微量元素肥數量，以補充作物生長過程中的養分缺口。第四，選擇適宜的肥料品種，合理搭配不同養分的用量比例，并綜合考慮肥效釋放進程、雨熱同步等因素，制訂各生育階段的最優施肥方案。基于土壤檢測的科學施肥技術能夠做到心中有“數”，即土壤、作物和肥料三者之間養分供需關系的定量分析，進而實現精準補充肥料，最大限度地發揮土壤和肥料的養分效應。在滿足作物生長需求的同時，避免過量施肥導致養分流失和環境污染問題。通過該技術的推廣應用，可實現區域乃至到田到戶的精準化施肥，切實提高肥料利用率，實現減肥增效、提質增收的目標，對于推進農業綠色發展、保障糧食安全具有重要意義。

（二）應用現狀

近年，我國高度重視土壤檢測和科學施肥工作，將其作為推進農業供給側結構性改革、加快現代農業發展的重要舉措。我國在不同地區、不同土類上共建設了9個土壤肥料監測基地，這些基地配備了完整的設施和技術體系，進一步提升了土壤肥料監測能力。同時，基于土壤檢測的科學施肥技術在大田作物、經濟作物和果樹等領域得到廣泛應用。目前，北京市、河北省、江蘇省、四川省還出臺了土壤檢測和科學施肥的相關標準及管理辦法，為規范區域內的技術推廣應用提供了政策保障。與傳統施肥模式相比，科學施肥技術在提升肥料利用率、改善農產品品質、降低面源污染等方面顯現了較大優勢。盡管如此，受農戶規模小、土地細碎化等因素的制約，基于土壤檢測的科學施肥技術在某些區域的應用水平還有待進一步提升。據統計，目前我國測土配方施肥技術的推廣覆蓋率僅為 24% ，與發達國家相比仍有較大差距。未來，應進一步加大科學施肥技術的推廣力度，創新推廣模式，完善激勵政策，強化科技培訓，不斷提高科學施肥的精準化、信息化和智能化水平。

二、基于土壤檢測的科學施肥技術推廣應用的難點

（一）土壤采樣代表性不足

在基于土壤檢測的科學施肥技術推廣過程中，土壤采樣代表性不足是一個突出難點。第一，由于自然環境和農業生產條件的差異，不同區域、不同田塊之間的土壤理化性狀和肥力狀況也存在差異。以河南省為例，全省土壤類型多達7個土類、25個亞類、85個土屬，且不同土類間差異顯著。第二，即便在同一田塊內部，土壤養分的空間變異性也較大。研究表明，農田土壤有機質和速效養分含量的變異系數可高達30% 。第三，在實際土壤采樣過程中，采樣密度不足、采樣方法不科學也會影響樣品的代表性。通常情況下，采樣點數應不少于20個·hm^-2 ，而河南省部分地區采樣點數僅為 8～10 個·hm^-2 ，難以全面反映田塊內部的土壤養分空間異質性。由此可見，如何通過合理布點、規范采樣等環節來提高土壤樣品的代表性，是基于土壤檢測的科學施肥技術推廣面臨的關鍵難題。

（二）檢測流程不夠規范

基于土壤檢測的科學施肥技術檢測流程通常包括樣品前處理、養分提取、儀器測定和數據分析等環節。然而，在實際推廣應用中，檢測流程不夠規范問題仍較為普遍，降低了檢測結果的準確性和可靠性。

1.樣品前處理不到位。樣品風干、研磨、過篩和稱樣等前處理操作直接關系著檢測結果的精確度。然而在實際操作中，風干時間和溫度控制不嚴、研磨粒度不均、過篩篩孔選擇不當、稱樣量不足等問題時有發生，降低了檢測數據的質量。

2.養分提取方法不統一。以土壤有效磷檢測為例，通用的提取劑有Olsen、Bray和Mehlich等，但不同提取劑獲得的檢測結果缺乏可比性。河南省某縣在推廣應用中曾出現過因更換提取劑而導致檢測結果失真的問題。

3.儀器設備的性能和使用狀態參差不齊。部分基層檢測機構儀器設備老舊、性能不穩定，且缺乏有效的校準和維護，極易引入檢測誤差。此外，實際檢測過程中的一些“非標準操作”，如養分提取后靜置時間不足、比色皿洗滌不徹底、未及時繪制標準曲線等，也會影響檢測值的準確性。

4.檢測數據的分析和解讀不到位。土壤養分含量與有效性并非唯一對應關系，如何結合土壤類型、質地、pH等因素來綜合判斷土壤肥力狀況，需要較高的專業技術水平，而一些基層檢測人員的業務能力有待提升。

總之，基于土壤檢測的科學施肥技術的檢測流程涉及諸多關鍵環節和技術細節，現有檢測流程不夠規范成為制約技術推廣應用的難點，亟須引起高度重視，相關部門應采取有效措施加以規范。

（三）施肥方案轉化率低

在基于土壤檢測的科學施肥技術推廣過程中，施肥方案轉化率低是一個亟待破解的難題。盡管通過土壤檢測可以獲得科學的施肥處方，但在實際應用中，施肥方案的落地執行率往往不盡如人意。第一，部分農戶受傳統施肥習慣的影響，對科學配方施肥的認識不足，存在隨意施肥的現象。第二，即便農戶愿意采用科學施肥方案，但由于缺乏必要的技術指導，往往難以準確理解和執行施肥方案。施肥方案通常包括肥料品種與數量、施肥時期與部位等多個要素，對農戶的文化水平和專業技能提出較高要求。以氮肥運籌為例，在小麥生育前期、拔節期、孕穗期和灌漿期，需要因時因量施用氮肥，施肥時間和比例稍有偏差，均會影響氮肥利用效率和小麥產量。目前，多數施肥方案只是給出籽粒目標產量條件下各類肥料的施用量，缺乏直觀、具體的施肥操作指引。第三，由于不同區域間農時存在差異，相同作物的施肥方案也需因地制宜，而現有施肥方案大多基于區域尺度制訂，下沉到具體田塊和農戶時的適用性和精準性有待提高。尤其是在農戶小規模、分散式生產的情況下，不同農戶間土壤肥力、作物品種、產量目標等千差萬別，而相對千篇一律的區域化施肥方案難以做到“一戶一方”。總之，受農戶認知水平、技術指導跟進以及方案適用性等因素的制約，科學施肥“最后一公里”仍待打通，提升施肥方案轉化率任重道遠。

三、優化策略

（一）完善采樣技術規程

針對土壤采樣代表性不足的技術難題，應系統優化和完善土壤采樣技術規程。

1.合理布設采樣網點是提高采樣代表性的關鍵。采樣網點密度應綜合考慮土壤類型、地形地貌、耕作方式等因素，差異性大的區域可適當加密。通常情況下，布設采樣點不宜少于20個·hm^-2 ，變異系數超過30% 的土壤，采樣密度還需進一步提高。

2.因地制宜福選擇恰當的采樣方法。常見的采樣方法有隨機采樣、系統采樣和分層采樣等（見表1），具體選擇需結合土壤理化性狀的空間變異特征。以系統采樣為例，可采用W形、S形、棋盤式等多點混合采樣模式，既兼顧了采樣的隨機性，又有利于全面了解土壤養分的空間分布規律。

3.科學設置采樣深度。采樣深度應依據作物根系分布特點確定，一般可設 0～20cm 、 20～40cm 兩個層次，分別代表作物的主要吸收層和下層根系分布區。對于果樹等深根系作物，還需根據實際情況適當加深采樣深度，以全面診斷植株的營養狀況。

總之，土壤采樣貫穿土壤檢測的全過程，科學、規范的采樣是提高土壤養分診斷可靠性的前提和基礎。

（二）提升檢測質量管控

針對土壤檢測流程規范性欠缺的問題，應著力加強檢測質量管控，建立健全相應的技術標準和規范。

1.規范樣品前處理操作。樣品風干時，溫度應控制在 25～30^°C ，時間不宜少于 ^48h ；研磨過篩時，土壤顆粒直徑應小于 2mm ，過篩率在 95% 以上；稱樣量應精確到 0.01g ，每個樣品平行稱取 2～3 份，取平均值。

2.統一養分提取方法。鑒于不同提取劑獲得的檢測結果差異較大，應在區域尺度內統一提取劑的選用，如堿解氮宜選用 1.07mol?L^-1NaOF I浸提，速效磷宜選用 0.5mol?L^-1NaHCO₃ 浸提等。在選定統一提取劑后，還應開展不同土壤類型的方法學驗證和校準，以保證檢測結果的可比性和準確性。

3.加強儀器設備管理。儀器設備是保障檢測數據質量的重要載體，應根據檢測需求配置性能可靠、精度滿足要求的儀器設備，并建立完善的使用、維護、校準等管理制度。

4.嚴格規范檢測操作流程。以土壤有機質測定為例，樣品消解后應靜置 30min 以上，待渾濁液澄清后再進行比色測定；消解空白和標準工作曲線應與土樣同批次測定，校準曲線的相關系數須大于0.999；每批樣品應設置 10% 左右的平行樣，平行樣間的相對偏差應小于 5% 。同時，應加強檢測人員培訓和考核。檢測人員是保障檢測質量的關鍵因素，應定期組織理論知識學習和實操技能訓練，提高檢測人員對相關流程、標準的掌握程度。可借鑒ISO/IEC17025-2017實驗室質量管理體系，建立檢測人員能力評估和持證上崗制度，確保檢測人員具備合格的專業技術水平。

總之，只有不斷提高檢測流程的科學性、規范性和可溯源性，并切實加強全流程質量管控，才能確保土壤檢測數據的真實可靠，為科學施肥提供堅實的數據支撐。

（三）優化施肥方案

針對施肥方案轉化率低的問題，應從制訂施肥方案入手，切實提高方案的針對性、可操作性和實用性。

1.施肥方案應綜合考慮多種因素。土壤養分含量與作物產量并非簡單的線性關系，在制訂施肥方案時，應綜合考慮土壤類型、質地、pH、潛在肥力等因素，構建包含土壤養分、產量、施肥量等多維度參數的施肥模型，依托大數據分析和機器學習算法，提高施肥方案的精準度。

2.施肥方案應具有較強的區域針對性。不同區域的氣候條件、種植制度、土壤特性差異顯著，即便是同一作物，其養分需求規律也可能有所不同。因此，在制訂施肥方案時，應立足區域尺度，充分考慮當地的自然條件、管理水平等要素，因地制宜優化施肥時間、施肥比例等參數。有研究表明，在小麥一玉米輪作區，小麥拔節期和玉米大喇叭口期是兩個關鍵施氮時期；在雙季稻區，分蘗期、孕穗期和抽穗揚花期是水稻生育的三個關鍵施氮節點。若分別在上述時期實施 20%～25% 、 25%～30% 、 40%～45% 的施氮比例，可顯著提升氮肥利用率。

3.施肥方案應簡明易懂、可操作性強。應圍繞目標產量、土壤養分、肥料品種、施用時期、施用量、施用部位等關鍵要素，給出明確、具體的施肥指導與意見。例如，針對設施蔬菜，可給出結合灌溉施肥的“日施肥量”指標，便于農戶掌握；針對果樹，可基于樹齡、樹冠投影面積等信息，給出每株樹施肥量和施肥半徑等數據，指導農戶科學實施。同時，可利用信息化手段，開發在線施肥決策系統，農戶只需輸入地塊信息、作物種類、目標產量等參數，即可獲取直觀、便捷的“點擊式”施肥指導。

4.應注重施肥方案的動態優化。作物生長發育是一個復雜的動態過程，其養分需求規律隨時間和空間變化而變化。

總之，推行基于土壤檢測的科學施肥，關鍵在于提高施肥方案的精準性和可執行性。通過優化施肥模型、因地制宜、簡化指導、動態調控等舉措，切實提高施肥方案的轉化率和利用效率，進而實現減肥增效、保質增收的目標。

四、結語

基于土壤檢測的科學施肥技術是實現農業可持續發展的重要支撐。盡管該技術在推廣應用過程中面臨土壤采樣代表性不足、檢測流程規范性欠缺、施肥方案轉化率低等問題，但通過完善采樣技術規程、提升檢測質量管控、優化施肥方案設計等措施，這些問題均可得到有效解決。展望未來，隨著大數據、人工智能等現代信息技術的深度應用，科學施肥技術將向著更加精準化、智能化的方向發展。通過構建智能施肥決策系統、開發便捷的移動應用程序，使農戶能夠更加便利地獲取個性化的施肥方案，最終實現提質增效、節本增收、減少污染的多重目標，為推進農業現代化、保障國家糧食安全作出積極貢獻。

作者簡介：丁冬亮（1985一），男，河南鄭州人，本科，農藝師，主要從事農學研究工作。