王改革 任寧 汪洋 葉優(yōu)良 黃玉芳

摘要：旨在為河南省不同區(qū)域小麥養(yǎng)分優(yōu)化管理提供合理解決方案。調(diào)研采用實(shí)地問卷調(diào)查的方法，選擇2014—2018年河南省具有代表性的縣域作為調(diào)查地點(diǎn)，共得到7485份有效調(diào)查問卷，調(diào)查內(nèi)容包括小麥產(chǎn)量、施肥習(xí)慣、施肥量、施肥種類、施肥方式等。河南省小麥產(chǎn)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(chǎn)力、增產(chǎn)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(chǎn)力、增產(chǎn)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(chǎn)力、增產(chǎn)潛力為93.06 kg/kg和43.90%。2014—2018年，河南省小麥年際間產(chǎn)量表現(xiàn)不穩(wěn)定，不合理施肥比例逐年下降，肥料偏生產(chǎn)力呈現(xiàn)遞增趨勢。應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥婪柿m當(dāng)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(chǎn)潛力。

關(guān)鍵詞：河南；小麥；施肥；調(diào)查問卷；增產(chǎn)潛力

中圖分類號(hào)：F327文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：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(chǎn)關(guān)系國計(jì)民生[1]，是滿足人口增長和人類生產(chǎn)的基礎(chǔ)。中國以世界耕地面積的7%養(yǎng)活了全球22%的人口[2]，而隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的增加和技術(shù)水平的提高，糧食作物產(chǎn)量的增長速率[3]和肥料施用的貢獻(xiàn)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(chǎn)的關(guān)鍵因素[5]，對作物的產(chǎn)量和品質(zhì)至關(guān)重要，采用合理的施肥方案是提高糧食生產(chǎn)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要技術(shù)[6]。小麥?zhǔn)侵袊匾募Z食作物[3]，了解、把控糧食作物主產(chǎn)區(qū)的小麥種植規(guī)模及產(chǎn)量對高質(zhì)量發(fā)展農(nóng)業(yè)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展有著重要的意義，更是滿足糧食主產(chǎn)區(qū)自身種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和發(fā)展的內(nèi)在需求[7]。

從1981年起，15年內(nèi)中國糧食單產(chǎn)增加了73%[8]，25年內(nèi)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(chǎn)區(qū)，是中國糧食的重要來源[9]，一方面滿足了自身經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，同時(shí)更是提高農(nóng)業(yè)國內(nèi)國際競爭力的關(guān)鍵。新中國成立后，河南省小麥種植面積、單產(chǎn)等整體呈增加趨勢，但隨時(shí)間的遞進(jìn)增產(chǎn)幅度降低、增產(chǎn)速度相對比較緩慢[10]。由于氣候變暖和種植習(xí)慣的改變小麥經(jīng)濟(jì)效益逐漸下降，這些將對河南省及全國的糧食安全[11]生產(chǎn)產(chǎn)生較大的威脅。改革開放以來，河南省農(nóng)業(yè)氮肥消費(fèi)量增加[12]了4.6倍，復(fù)合肥料消費(fèi)量增加了294.9×104t，肥料種類施用的巨大改變與河南省的農(nóng)業(yè)政策、種植結(jié)構(gòu)、種植習(xí)慣等有著密不可分的關(guān)系[13]。

過量施肥、不平衡施肥、肥料利用率低等施肥現(xiàn)象造成的資源浪費(fèi)[14]和農(nóng)業(yè)面源污染等[15]問題日益嚴(yán)重。不同地區(qū)小麥產(chǎn)量和肥料利用率差異較大，華北地區(qū)小麥生產(chǎn)中化肥施用投入的氮肥量為281kg/hm2[16]，河南省小麥?zhǔn)┑?、磷、鉀量平均分別為198、121、50.4 kg/hm2[17]，河南新鄉(xiāng)市的小麥氮肥投入量為230 kg/hm2、施磷量高達(dá)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?zhǔn)┝琢窟_(dá)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(qū)域產(chǎn)量差距較大。通過合理的施肥方案，河南省小麥產(chǎn)區(qū)在現(xiàn)有產(chǎn)量基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)15%～30%[21]，小麥平均目標(biāo)產(chǎn)量[21]可達(dá)8160 kg/hm2，平均每年分別有42萬t的節(jié)氮潛力、8.8萬t節(jié)磷潛力、5.31萬t節(jié)鉀潛力[12]。近年來關(guān)于河南省農(nóng)戶施肥趨勢和肥料變化趨勢的研究鮮有報(bào)道，本研究選擇河南省典型區(qū)域進(jìn)行小麥?zhǔn)┓蕟柧碚{(diào)研，通過農(nóng)戶施肥現(xiàn)狀的系統(tǒng)調(diào)查，擬從施肥量、施肥比例、施肥時(shí)期等方面對小麥肥料施入問題以及小麥高產(chǎn)區(qū)的節(jié)肥潛力進(jìn)行深入剖析，為河南省不同區(qū)域小麥養(yǎng)分優(yōu)化管理提供合理解決方案。

1材料與方法

1.1調(diào)查區(qū)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(qū)域，橫跨黃、淮、海、長江四大水系，耕地面積達(dá)687.1萬hm2，是中國重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，氣候是典型的大陸性季風(fēng)氣候，年均降水量為800 mm左右[15]。

1.2調(diào)查數(shù)據(jù)來源及方法

本研究采用隨機(jī)抽樣調(diào)查的方法，調(diào)查時(shí)間為2014—2018年涵蓋5個(gè)冬小麥生長季，調(diào)查選擇在河南省17個(gè)省轄市、85個(gè)縣等中具有代表性的42個(gè)市縣，每個(gè)市縣隨機(jī)抽取15～20個(gè)村莊，每個(gè)村抽取10～ 15小麥種植戶為調(diào)查對象，于小麥?zhǔn)斋@后調(diào)查小麥產(chǎn)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(tǒng)計(jì)局河南調(diào)查總隊(duì)《河南省國民經(jīng)濟(jì)和發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》中2014—2018年河南省小麥種植面積和產(chǎn)量等數(shù)據(jù)[22]。本研究中肥料用量均以純量計(jì)算，化肥折純根據(jù)化肥的種類及品牌標(biāo)注含量進(jìn)行計(jì)算[23]。

1.3數(shù)據(jù)處理方法

本研究采用Excel 2007對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，應(yīng)用Excel 2007和Origin 2016軟件進(jìn)行作圖，用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并用Duncan（D）法檢驗(yàn)法在P≤0.05水平上的差異顯著性。

2結(jié)果與分析

2.1河南省調(diào)查農(nóng)戶小麥產(chǎn)量水平

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

7485份農(nóng)戶調(diào)查問卷結(jié)果顯示，河南省小麥年際間產(chǎn)量波動(dòng)較大，不同產(chǎn)量水平年際間的變異系數(shù)差別較小，其中小于4500 kg/hm2的產(chǎn)量變異系數(shù)范圍為 0.11～0.36，2014年變異系數(shù)最大；產(chǎn)量在4500～ 6000 kg/hm2年際間的變異系數(shù)較小、集中在0.06～ 0.08，6000.00～7500.00 kg/hm2年際間產(chǎn)量變異系數(shù)均為0.06，7500.00～9000.00 kg/hm2產(chǎn)量變異系數(shù)為0.04～ 0.06，9000.00～10500.00 kg/hm2產(chǎn)量變異系數(shù)為0～ 0.05，高于10500.00 kg/hm2產(chǎn)量年際間的變異系數(shù)為0～0.05，高產(chǎn)地區(qū)占最小但變異最為穩(wěn)定。

2.2河南省調(diào)查農(nóng)戶小麥?zhǔn)┓史绞綘顩r

河南省小麥?zhǔn)┓实姆柿掀贩N包含有機(jī)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(fù)合（混）肥。圖2表明，2014—2018年小麥生育期內(nèi)，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(jìn)追肥的區(qū)域比例逐年增加，且追肥多施用單質(zhì)肥；基肥中以施用復(fù)合肥為主，隨著年際的遞進(jìn)總體呈現(xiàn)遞增趨勢。調(diào)研中，2014年不追肥比例最多，有1548戶，占調(diào)查農(nóng)戶比例最高為95.91%，2017年不追肥農(nóng)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(yǎng)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(xué)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(xiàn)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(jìn)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(dá)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(nèi)，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(dá)到最大，隨年際的遞進(jìn)氮肥與磷、鉀肥的投入量差異逐漸減小，2017年河南省養(yǎng)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(chǎn)力

2014—2018年5年的平均肥料偏生產(chǎn)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(chǎn)力主要集中在20～60 kg/kg之間，氮肥平均偏生產(chǎn)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(chǎn)力最低為3.74 kg/kg，2018年氮肥偏生產(chǎn)力最大為777.78 kg/kg。5年間河南省磷肥平均偏生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)力遠(yuǎn)高于其他年份。

2.5河南省小麥增產(chǎn)潛力分析

表4顯示了氮磷鉀3個(gè)肥料因子與產(chǎn)量間的相關(guān)關(guān)系，不同年份氮、磷、鉀肥料因子對小麥產(chǎn)量都有一定的影響，5年來氮肥對產(chǎn)量的影響較大，其中邊界線擬合最高產(chǎn)量分別為：13942.85、13946.34、10306.76、10227.52、10788.49 kg/hm2，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于河南省平均產(chǎn)量和調(diào)查農(nóng)戶平均產(chǎn)量。

肥料投入造成的產(chǎn)量差比率，反映了不同肥料品種對小麥產(chǎn)量的限制程度。5年來，不同肥料品種在不同農(nóng)戶之間的產(chǎn)量差比率變化較大（圖4）。氮肥的平均產(chǎn)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(chǎn)量差主要集中在54.98%、27.24%、31.95%、37.33%、45.46%，氮肥造成的產(chǎn)量差比率在農(nóng)戶之間差異較大，磷、鉀肥相對較為集中，說明在小麥生產(chǎn)過程中，農(nóng)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(chǎn)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(shù)大[27]。本次調(diào)研結(jié)果表明，河南省小麥產(chǎn)量水平差異較大，這與水肥的利用有關(guān)[28]，這與前人研究結(jié)果一致。2007年[29]河南省平均單產(chǎn)為5717 kg/hm2，調(diào)查期間各年的平均單產(chǎn)均高于2007年歷史記錄且與最高產(chǎn)量之間差距較大，5年間小麥產(chǎn)量主要集中在4500～7500 kg/hm2。土地流轉(zhuǎn)促成的規(guī)?；?jīng)營可提高作物的生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益，增加節(jié)肥潛力[30]。5年來，隨河南種植結(jié)構(gòu)持續(xù)調(diào)整、優(yōu)化區(qū)域布局，落實(shí)“一控兩減三增產(chǎn)”高質(zhì)量農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)等任務(wù)的推進(jìn)[31]，農(nóng)戶間產(chǎn)量差異逐漸減小、高產(chǎn)和超高產(chǎn)的小麥比例不斷增加，說明河南省小麥的增產(chǎn)潛力逐漸顯現(xiàn)出來。

邊界線研究結(jié)果表明，近5年來河南省小麥3種肥料的產(chǎn)量差均呈顯著的下降趨勢，氮、磷、鉀平均產(chǎn)量差比率分別為39.39%、44.63%、43.90%，這與單質(zhì)肥料消費(fèi)量增速變緩和、復(fù)合肥消費(fèi)用量急劇增長有關(guān)[32]。河南省通過推廣測土配方施肥技術(shù)，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(yǎng)分含量平衡度得到改善。河南省小麥?zhǔn)┓实钠贩N較為單一，主要是單質(zhì)肥和復(fù)合肥，有機(jī)肥施用較少。河南省糧食轉(zhuǎn)化增值率下降[34]和農(nóng)村畜牧禁養(yǎng)區(qū)域[35]的劃定，是小農(nóng)戶種植積極性下降和不施用農(nóng)家肥的主要原因。農(nóng)戶作為經(jīng)營耕地的主體，對耕地投入的積極性取決于作物的比較經(jīng)濟(jì)效益[36]，肥料種類的價(jià)格差異是農(nóng)戶選擇施肥品種的重要因素[37]，通過改善農(nóng)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(chǎn)潛力。

本研究結(jié)果表明，5年來氮肥和磷肥的肥料平均偏生產(chǎn)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(chǎn)力逐漸提高、鉀肥的肥料偏生產(chǎn)力未達(dá)到顯著變化。目前農(nóng)村人口老齡化、鄉(xiāng)村空心村現(xiàn)象較為嚴(yán)重，農(nóng)村勞動(dòng)力呈現(xiàn)快速下降趨勢[38]，解決勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺的問題是實(shí)現(xiàn)糧食作物科學(xué)管理的前提。一方面，利用土地流轉(zhuǎn)對種植大戶進(jìn)行測土配方施肥等農(nóng)業(yè)技術(shù)專業(yè)培訓(xùn)[39]，提高家庭農(nóng)場和農(nóng)業(yè)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(chǎn)的重要前提；另一方面，政府、企業(yè)、種植大戶聯(lián)合[31]形成的智能配肥系統(tǒng)可有效解決測土配方施肥技術(shù)“大配方、小調(diào)整”[41]、“用最后一公里”等推廣應(yīng)用的限制問題[42]，對不同地塊養(yǎng)分供需不匹配問題[43]的解決有重大意義。同時(shí)，政府加大對糧食作物生產(chǎn)的補(bǔ)貼，是減少農(nóng)戶種植生產(chǎn)投入經(jīng)濟(jì)壓力的直接手段，建立“配方肥專項(xiàng)補(bǔ)助項(xiàng)目”對全省進(jìn)一步推進(jìn)測土配方施肥技術(shù)有著重要實(shí)踐意義，對河南省生態(tài)友好型農(nóng)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)有著重要的推進(jìn)作用[44]。

4結(jié)論

調(diào)查結(jié)果表明，河南省年際間產(chǎn)量差異大，5年間小麥生產(chǎn)中平均產(chǎn)量為6309.51kg/hm2。產(chǎn)量差結(jié)果表明，河南省小麥產(chǎn)量具有較大的增產(chǎn)潛力，最高擬合產(chǎn)量與平均產(chǎn)量之間差異較大，擬合產(chǎn)量最高為19393.90 kg/hm2，與理論最佳產(chǎn)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(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥婪柿m當(dāng)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(chǎn)潛力。河南省小麥生產(chǎn)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?zhǔn)┓式Y(jié)構(gòu)上施肥趨向于復(fù)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(chǎn)力整體均呈升高趨勢，不合理施肥問題有所下降。

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