水肥資源利用現(xiàn)狀及在東北進行研究的必要性分析

趙洪祥+邊少鋒+鄒云峰+馮士成

摘要：我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨水資源短缺、肥料利用率低、農(nóng)田水土環(huán)境惡化等問題，加強農(nóng)業(yè)資源高效利用，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，持續(xù)提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，建設(shè)資源節(jié)約型與環(huán)境友好型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，是確保國家糧食安全、生態(tài)安全和水安全，實現(xiàn)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求。

關(guān)鍵詞：水肥資源;利用現(xiàn)狀;東北

基金項目：國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-02-38）;公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項經(jīng)費項目（201203031-07-01）;公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項經(jīng)費項目（201303125-2）;國家科技支撐計劃課題（2013BAD07B00）;吉林省科技發(fā)展計劃項目（2015GJLS006NY）

中圖分類號： F124.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? DOI編號： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2016.24.060

1水肥資源高效利用研究現(xiàn)狀

1.1水資源高效利用

國外在自然降水利用技術(shù)方面的研究較少，主要研究節(jié)水灌溉技術(shù)，發(fā)達國家在糧食生產(chǎn)上主要采用大型設(shè)備進行噴灌，水分利用率達60%～70%;設(shè)施農(nóng)業(yè)上采用自動控制滴灌和微噴等現(xiàn)代灌溉技術(shù)，水分利用率達80%～90%。在生物節(jié)水研究方面主要是提高作物水分利用效率，通過常規(guī)育種手段選育高WUE品種取得了一定的進展。轉(zhuǎn)基因抗旱品種已開始進行研究，已有一批與植物耐旱性有關(guān)的基因被克隆，開始了植物水分利用效率基因組研究，但還沒有通過生物技術(shù)突破培育出抗旱性商業(yè)品種。

國內(nèi)水資源高效利用研究自上世紀50年代開始萌芽，80年代以后被人們所重視，目前主要是針對水分利用率低、生產(chǎn)效率不高和農(nóng)業(yè)用水管理粗放等問題開展研究。在工程節(jié)水方面，主要研究渠道防滲、低壓管道輸水技術(shù)和集雨技術(shù)，發(fā)展噴灌、微灌、滴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)。在農(nóng)藝節(jié)水方面，主要研究蓄水保墑、水肥耦合、秸稈和地膜覆蓋等技術(shù)。在生物節(jié)水方面，以培育和篩選抗旱節(jié)水型和水分高效型作物品種為主，研究作物需水規(guī)律和水分生長模型。另外，在化學(xué)保水劑和蒸騰抑制劑方面也開展了研究。

1.2養(yǎng)分資源高效利用

發(fā)達國家從20世紀80年代開始高度重視肥料高效利用技術(shù)的研究與應(yīng)用。主要通過新型肥料研制、合理施肥和高產(chǎn)土壤培育相結(jié)合的措施來實現(xiàn)高產(chǎn)高效。日本和美國研制的控釋肥料主要用于草坪和經(jīng)濟作物，肥料利用率高達80%，效果好，但成本高，不適合大田作物施用;在施肥技術(shù)方面主要是通過精準施肥和液體氮肥分次追施來實現(xiàn)肥料的高效利用;在土壤培育方面以美國為代表的發(fā)達國家主要通過秸稈還田、休閑輪作、少耕、免耕等技術(shù)來實現(xiàn)。

我國從20世紀80年代開始，以肥料效應(yīng)函數(shù)、土壤肥力測試和植株營養(yǎng)診斷等為手段，開展以高產(chǎn)為目標的推薦施肥研究，在肥料研制上以復(fù)合肥和專用肥為主，土壤培肥以農(nóng)肥為主。本世紀以來，以實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保和高效為目標，在新型肥料研制上，大田作物緩（控）釋肥料研究開始起步，主要探討低成本膜材料和包膜工藝;在施肥技術(shù)上主要開展了以土壤測試方法、土壤養(yǎng)分推薦模型及區(qū)域配肥技術(shù)為主體的測土配方施肥技術(shù)研究;在土壤培肥方面，主要開展秸稈還田方法和方式研究，以及深松、免耕和少耕技術(shù)研究。

2東北地區(qū)進行水肥資源高效利用研究的必要性

東北地區(qū)包括黑龍江、吉林、遼寧三省和內(nèi)蒙古東部，位于溫帶大陸性氣候區(qū)，土壤肥沃、雨熱同季，是我國重要的商品糧基地。近年來，東北地區(qū)水資源短缺、季節(jié)性干旱、耕地質(zhì)量退化、水肥資源生產(chǎn)效率下降等問題日趨嚴重，已嚴重影響了糧食產(chǎn)量的穩(wěn)定與進一步提高。國外的水資源利用技術(shù)，主要通過先進的設(shè)備來實現(xiàn)，成本較高，不適合在我國大田作物上應(yīng)用。東北地區(qū)平均水資源總量1987億立方米，人均1672立方米，為全國平均水平的2/3，畝均515立方米，僅為全國平均水平的1/3左右;旱田灌溉面積僅為10%左右，因灌溉技術(shù)落后，導(dǎo)致灌溉水利用率只有30%左右。東北地區(qū)的降水量呈現(xiàn)逐年減少趨勢，據(jù)報道，100年來東北地區(qū)糧食主產(chǎn)區(qū)的年降水量平均降低了100毫米以上。近十幾年來，旱災(zāi)發(fā)生頻率超過90%，嚴重年份受災(zāi)面積高達50%以上，已成為導(dǎo)致糧食產(chǎn)量波動的首要因素。多年來，由于掠奪式開發(fā)和不合理生產(chǎn)經(jīng)營活動，造成土壤蓄水、保水能力降低，土壤通透性變差，導(dǎo)致大量降水形成地表徑流，自然降水利用率不足30%。國內(nèi)自然降水利用以集雨技術(shù)為主，受區(qū)域特征限制，不適合在東北平原地區(qū)應(yīng)用，蓄水、保水、用水技術(shù)研究尚不系統(tǒng);節(jié)水灌溉技術(shù)主要針對華北和西北地區(qū)開展研究，東北地區(qū)對節(jié)水灌溉技術(shù)研究較少。

東北地區(qū)肥料用量逐年增加，肥料效益卻不斷下降。多年來，農(nóng)民為追求高產(chǎn)，大量施用化肥、養(yǎng)分投入比例失調(diào)、施肥技術(shù)運用不合理等因素導(dǎo)致肥料利用率低、肥料效益顯著下降。國外控釋肥由于成本較高，不適于大田作物施用;液態(tài)肥受運輸、儲存及施用機具限制，目前在中國還無法廣泛應(yīng)用;在土壤培肥技術(shù)上，受氣候條件和耕地資源限制，在東北地區(qū)應(yīng)用困難。國內(nèi)專用肥料針對性不強，適合東北區(qū)域特點的控釋肥尚需進一步明確，作物高產(chǎn)條件下營養(yǎng)特性、氮素時空運籌、土壤磷素活化等研究還不夠深入。以氮肥為例，東北地區(qū)的利用率僅為30%左右，而美國黑土區(qū)的利用率高達50%～60%。目前，東北地區(qū)氮肥的農(nóng)學(xué)效率僅為10～15 公斤/公斤左右，遠低于美國20～30 公斤/公斤的水平。

鑒于此，在東北開展水肥資源高效利用技術(shù)研究非常必要。

作者簡介：趙洪祥，博士，吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，研究員，研究方向：玉米水肥高效利用。

通訊作者：邊少鋒，博士，吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，研究員，研究方向：玉米高產(chǎn)及旱作節(jié)水。