青島市冬小麥—夏玉米種植區(qū)施肥現(xiàn)狀調(diào)查與分析

宋朝玉 宮明波 王圣健 李玉剛

摘要：為了摸清青島市冬小麥—夏玉米種植區(qū)施肥現(xiàn)狀、土壤養(yǎng)分和地下水質(zhì)量狀況，我們對(duì)3個(gè)典型種植區(qū)進(jìn)行了調(diào)查研究。結(jié)果表明，青島市冬小麥—夏玉米種植區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)總體為中等水平；堿解氮為豐富以上水平；有效磷為很豐富水平，平度市最高達(dá)到134.1 mg/kg；速效鉀含量處于缺乏狀態(tài)。萊西市、平度市淺層地下水NO-3-N含量均超過了20 mg/L，不能作為飲用水，膠州市也接近臨界值，調(diào)查區(qū)域70%的農(nóng)村已經(jīng)多年不取淺層地下水飲用。冬小麥N用量稍有不足；P2O5用量偏高，盈余71.9～130.7 kg/hm2；K2O用量不足，膠州市、平度市分別虧缺48.0、41.6 kg/hm2。萊西市玉米施N量較高，盈余213.9 kg/hm2，膠州市和平度市的施N量充足；施P2O5量較高，盈余42.8～ 84.9 kg/hm2；施K2O量不足，虧缺21.2～46.1 kg/hm2。一半以上的農(nóng)戶盲目去掉了追肥環(huán)節(jié)，造成作物后期脫肥早衰、灌漿不足、容易倒伏的現(xiàn)象。建議冬小麥—夏玉米種植區(qū)加大秸稈還田力度，增施有機(jī)肥，控制氮肥用量，優(yōu)化氮肥基追比，適量減少磷肥用量，提高鉀肥用量，選擇低磷高鉀的肥料品種，減少農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：冬小麥；夏玉米；施肥狀況；土壤養(yǎng)分；地下水

中圖分類號(hào)：S512.1+1+S513文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2016）07-0099-04

自20世紀(jì)80年代初以來，我國化學(xué)氮肥施用量增長了近2倍[1]。大量盲目施用化肥，不僅使肥料利用率不斷下降，造成肥料浪費(fèi)，還會(huì)由于硝酸鹽的淋溶造成土壤酸化、次生鹽漬化。保護(hù)地蔬菜由于施肥的不平衡，造成土壤鹽化、酸化及環(huán)境污染[2～4]。我國北方一些地區(qū)由于氮肥的大量施用而引起地下水、飲用水硝酸鹽污染的問題已十分嚴(yán)重[5]。

近年來，由于玉米配方施肥、全程機(jī)械化和秸稈還田等技術(shù)的逐漸應(yīng)用以及新品種的推廣，青島市夏玉米產(chǎn)量有了穩(wěn)步提高，單產(chǎn)由2000年的6 754.5 kg/hm2增加到2011年7 381.5 kg/hm2，增產(chǎn)9.28%。2009年高產(chǎn)田示范達(dá)到16 023 kg/hm2，2014年達(dá)到了17 700 kg/hm2。為了摸清青島市冬小麥—夏玉米種植區(qū)施肥現(xiàn)狀、土壤養(yǎng)分和地下水質(zhì)量狀況，我們對(duì)青島市轄區(qū)3個(gè)冬小麥—夏玉米典型種植區(qū)的土壤養(yǎng)分、施肥量、灌溉水和肥料品種現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查研究，并根據(jù)存在的問題提出對(duì)策，以期為青島市糧食穩(wěn)步增產(chǎn)、防止環(huán)境污染和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1調(diào)查區(qū)域概況及方法

選擇在萊西市、膠州市、平度市的“青島市萬畝糧食作物示范片”進(jìn)行調(diào)查，每個(gè)縣市選擇2個(gè)典型鄉(xiāng)鎮(zhèn)的5～7個(gè)典型村調(diào)查，共調(diào)查34個(gè)代表性地塊（表1）。記錄田塊和水井經(jīng)緯度，并編號(hào)。每個(gè)田塊采取“S”形五點(diǎn)取樣法取0～20 cm耕層土樣混合。室內(nèi)測定土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量及井水的pH值和NO-3-N含量。并調(diào)查該農(nóng)戶小麥、玉米的基肥品種、追肥品種、施肥量、肥料養(yǎng)分含量等。

平度市水樣全部取自井水，膠州市和萊西市一部分取自井水，另一部分取自水塘，均為灌溉水源。

1.2土壤養(yǎng)分測定方法

有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀分別采用重鉻酸鉀外加熱法、堿解擴(kuò)散法、NaHCO3浸提-比色法、NH4OAc浸提-火焰光度法[6，7]，NO-3-N采用分光光度法測定[8，9]。

1.3養(yǎng)分盈虧計(jì)算方法

根據(jù)施肥數(shù)量和養(yǎng)分含量計(jì)算養(yǎng)分投入量，依據(jù)每生產(chǎn)100 kg籽粒所需養(yǎng)分量和作物籽粒產(chǎn)量計(jì)算養(yǎng)分支出量，養(yǎng)分盈虧量=投入量-支出量。每生產(chǎn)100 kg小麥籽粒所需養(yǎng)分為N-P2O5-K2O=3.1 kg-0.4 kg-2.03 kg，每生產(chǎn)100 kg玉米籽粒所需養(yǎng)分為N-P2O5-K2O=2.08 kg-0.54 kg-1.64 kg[10]。由于地下水硝態(tài)氮含量較高，因此灌溉水的N含量也計(jì)算在養(yǎng)分投入量內(nèi)。小麥、玉米每季按澆水2次，每次澆水600 m3/hm2計(jì)算。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采取Microsoft Excel和DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1土壤養(yǎng)分狀況分析

土壤養(yǎng)分分級(jí)評(píng)價(jià)采用指標(biāo)為我國第二次土壤普查制定的養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

從表2可以看出，青島市冬小麥—夏玉米種植區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)含量總體為中等水平，平度市最高，接近豐富水平；萊西市最低，處于缺乏狀態(tài)。3個(gè)市的土壤堿解氮含量均達(dá)到豐富以上水平。有效磷含量均為很豐富水平，且達(dá)到很豐富級(jí)別值（40 mg/kg）的2～3倍，其中平度市最高，達(dá)到134.1 mg/kg。速效鉀含量處于缺乏狀態(tài)，膠州市最低，處于很缺乏狀態(tài)。

綜合來看，青島市冬小麥—夏玉米種植區(qū)主要養(yǎng)分比例不均衡，N∶P2O5∶K2O比例約為2∶1.5∶1，不利于作物對(duì)養(yǎng)分的吸收。土壤養(yǎng)分狀況可以概述為土壤有機(jī)質(zhì)中等，氮足磷高鉀不足。

2.2灌溉水狀況分析

我國地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14848-93）中依據(jù)NO-3-N含量（mg/L）將地下水分為5類：Ⅰ類≤2.0，Ⅱ類≤5.0，Ⅲ類≤20，Ⅳ類≤30，Ⅴ類>30，其中集中式生活飲用水應(yīng)符合Ⅲ類以上標(biāo)準(zhǔn)，即NO-3-N含量不超過20 mg/L。

從表3可以看出，萊西市、平度市地下水NO-3-N含量均超過20 mg/L，不能作為飲用水。膠州市也接近臨界值。地下水的化驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了我們實(shí)際調(diào)查的情況，調(diào)查區(qū)域70%以上的農(nóng)村已經(jīng)多年不取淺層地下水飲用，只能采取深層地下水統(tǒng)一供應(yīng)飲用水。膠州、平度地下水均屬中性，萊西市地下水稍偏堿性。

2.3冬小麥?zhǔn)┓柿考捌漯B(yǎng)分盈虧狀況

由于地下水的硝態(tài)氮含量較高，每澆一次水相當(dāng)于帶入土壤10.6～27.2 kg/hm2純N，相當(dāng)于小麥和玉米單季施N量的5%～10%，因此計(jì)算氮肥循環(huán)時(shí)必須考慮在內(nèi)。

從表4可以看出，冬小麥N施用量存在不足現(xiàn)象，但虧缺并不太大。3個(gè)縣市施P2O5量高，盈余71.9～130.7 kg/hm2。施K2O量不足，膠州市、平度市分別虧缺48.0、41.6 kg/hm2。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近一半農(nóng)戶小麥春季不追肥。以往春季追施尿素300～600 kg/hm2（合138～276 kg/hm2純N），氮肥用量減少了1/3～1/2。由于進(jìn)城務(wù)工和從事第三產(chǎn)業(yè)人口增加，農(nóng)村缺乏勞動(dòng)力，為了省時(shí)省工，農(nóng)戶多采取“一炮轟”的辦法，基施復(fù)合肥增加10%～20%左右，不再追肥。施用專用肥、緩控釋肥的農(nóng)戶不足10%，90%以上農(nóng)戶主要施用復(fù)合肥，養(yǎng)分含量多為N∶P2O5∶K2O=15%∶15%∶15%，造成P2O5用量顯著偏高，K2O用量不足。

2.4夏玉米施肥量及其養(yǎng)分盈虧狀況

從表5可以看出，萊西市玉米施氮量較高，N量盈余較多，達(dá)到213.9 kg/hm2，而膠州市和平度市的N量基本充足。3個(gè)縣市P2O5的用量較高，盈余42.8～84.9 kg/hm2。K2O用量不足，虧缺21.2～46.1 kg/hm2。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，萊西市一般農(nóng)戶都在大喇叭口期追肥，而平度市、膠州市追肥農(nóng)戶數(shù)不足1/3，因此兩市的施N量盈余較少。同樣是因?yàn)?0%以上農(nóng)戶主要施用養(yǎng)分含量多為N∶P2O5∶K2O=15%∶15%∶15%的復(fù)合肥，造成P2O5用量顯著偏高，K2O用量明顯不足。

3討論與結(jié)論

3.1避免盲目減氮，科學(xué)控施氮肥

由于第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展和進(jìn)城務(wù)工人員增加，農(nóng)村勞動(dòng)力缺乏，為了省工省時(shí)，農(nóng)民簡單地通過少量增加基肥，去掉追肥環(huán)節(jié)的“一炮轟”方式來簡化種植模式，減少生產(chǎn)投入。但這種方式由于缺少追肥，造成作物后期脫肥早衰、灌漿不足、稈細(xì)莖弱、容易倒伏的現(xiàn)象。盲目減肥的方式導(dǎo)致產(chǎn)量降低和收入減少。

應(yīng)按照目標(biāo)產(chǎn)量計(jì)算施肥量。適當(dāng)減少氮肥基施量，追肥不可缺少。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，青島市土壤堿解氮較為充足，應(yīng)適當(dāng)控制氮肥用量。按照小麥目標(biāo)產(chǎn)量7 500、9 000 kg/hm2時(shí)，建議每公頃施N總量232.5、279 kg。強(qiáng)筋小麥基追比4∶6或3∶7，中筋和弱筋小麥基追比5∶5[11]。玉米目標(biāo)產(chǎn)量9 000、10 500 kg/hm2時(shí)，建議每公頃施N總量187.2、218 kg，基追比為5∶5或6∶4。

3.2地下水硝酸鹽污染應(yīng)引起重視

農(nóng)田施用化肥、養(yǎng)殖場畜禽糞便、含氮礦石堆場和大氣沉降是農(nóng)區(qū)氮的主要來源[12]，其中農(nóng)田氮肥施用是造成地下水硝酸鹽污染的農(nóng)業(yè)面源污染的重要組成部分[13]。本研究取樣的區(qū)域均遠(yuǎn)離蔬菜種植區(qū)，因此可認(rèn)為冬小麥—夏玉米種植區(qū)的地下水硝酸鹽主要來源于農(nóng)田的氮肥施用。

從調(diào)查結(jié)果來看，雖然目前氮肥用量并不過高，但灌溉水硝態(tài)氮含量較高，土壤N素豐富，主要是以往多年較高氮肥用量積累造成的。青島市冬小麥—夏玉米種植區(qū)80%的地下水中硝態(tài)氮含量已經(jīng)超過20 mg/L，已經(jīng)無法作為飲用水使用，需要引起相關(guān)部門的重視。要引導(dǎo)農(nóng)民適量控制氮肥用量，優(yōu)化氮肥基追比，提高利用率，減少氮肥對(duì)地下水體的污染。

3.3磷素富集多，磷肥用量高，應(yīng)適當(dāng)減少用量

多年高量磷肥的投入，造成了土壤有效磷的富集，還影響其它養(yǎng)分的吸收和利用。其主要原因是養(yǎng)分含量為N∶P2O5∶K2O=15%∶15%∶15%復(fù)合肥一直是市場主體，且磷素含量過高。目前推廣的部分緩控釋肥的養(yǎng)分比例已發(fā)生變化，降低了磷素含量，如N∶P2O5∶K2O=25%∶5%∶16%或25%∶5%∶18%復(fù)合肥的養(yǎng)分比例就較為合理。因此，建議選擇磷素含量低的復(fù)合肥或?qū)Ｓ梅剩扑]小麥、玉米每季P2O5用量為60～75 kg/hm2。

3.4重視提高鉀肥用量

青島市冬小麥—夏玉米種植區(qū)土壤速效鉀含量嚴(yán)重不足和鉀肥用量不足并存，現(xiàn)狀嚴(yán)峻?？梢栽鍪┾浄?、有機(jī)肥，或通過秸稈還田以增加鉀素投入量。小麥目標(biāo)產(chǎn)量7 500、9 000 kg/hm2時(shí)，建議每公頃K2O用量為152.2、182.7 kg。玉米目標(biāo)產(chǎn)量9 000、10 500 kg/hm2時(shí)，建議每公頃K2O用量為147.6、172.2 kg。

3.5合理選擇肥料品種

為了節(jié)省勞動(dòng)力和投入成本，農(nóng)戶大田生產(chǎn)主要以化肥為主，幾乎不施用有機(jī)肥，調(diào)查的34戶中僅有1戶施用有機(jī)肥。近幾年玉米秸稈還田的推廣，使得土壤有機(jī)質(zhì)含量有所提升。為了改善土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)復(fù)合肥養(yǎng)分比例不合理的情況需要改變，肥料企業(yè)應(yīng)該生產(chǎn)含磷量低、含鉀量高的復(fù)合肥，大力推廣低磷高鉀的玉米專用復(fù)合肥，引導(dǎo)農(nóng)民選擇養(yǎng)分合理的肥料品種。

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