西藏化肥減施增效的關(guān)鍵技術(shù)措施

劉國一，普布貴吉，李 雪，謝永春，馬瑞萍，高 雪

(西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，西藏 拉薩 850032)

1 西藏化肥使用狀況

西藏在上世紀(jì)60年代開始從內(nèi)地引進(jìn)使用化學(xué)肥料，當(dāng)時(shí)的化學(xué)肥料養(yǎng)分含量較低，品種較為單一，主要是硫酸氨、過磷酸鈣等氮磷肥。但是這些肥料在青稞上使用后增產(chǎn)效果比較明顯，達(dá)到25 kg青稞/kg純氮的增產(chǎn)率。隨后，化肥在西藏逐漸被農(nóng)民接受和普及，化肥對西藏糧食的增產(chǎn)作用也是顯而易見的，特別是在化肥使用初期，報(bào)酬率很高，化肥投入與作物產(chǎn)量呈明顯線性關(guān)系(圖1，數(shù)據(jù)來源于西藏農(nóng)業(yè)概論)，化肥對作物的產(chǎn)量貢獻(xiàn)甚至達(dá)到70 %以上[1]。所以化肥在西藏的用量也呈較快的增長趨勢(圖2，數(shù)據(jù)來源于西藏統(tǒng)計(jì)年鑒)。

圖1 化肥用量與作物平均產(chǎn)量關(guān)系圖

圖2 西藏化肥用量趨勢

西藏的化肥用量幾乎逐年呈線性遞增趨勢，主要是隨著勞耕密度的增加，需要通過提高糧食單產(chǎn)來增加糧食總產(chǎn)。提高糧食單產(chǎn)的有力措施就是通過施肥全面滿足作物養(yǎng)分需求，充分發(fā)揮作物的增產(chǎn)潛力。所以，在以前從政府層面也鼓勵(lì)農(nóng)民多使用化肥，提高作物產(chǎn)量。2016年西藏全區(qū)化肥用量6.03萬t(純養(yǎng)分)，耕地面積23.3萬hm2，平均每hm2純養(yǎng)分用量為258.45 kg，折算成尿素為562.5 kg?？紤]到西藏的土地種植指數(shù)不高，普遍只有半年的種植時(shí)間，這樣單季作物的化肥投入量就明顯高于內(nèi)地。

2 西藏化肥使用中存在問題

由于化肥具有明顯的增產(chǎn)效果，在使用過程中也相對簡便，深受糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)民的歡迎，導(dǎo)致化肥用量的增加，農(nóng)民對化肥的依賴，放松了對傳統(tǒng)有機(jī)肥的積制和使用，農(nóng)田有機(jī)肥用量明顯降低。在拉薩、日喀則、山南等糧食主產(chǎn)區(qū)品平均有機(jī)肥用量為500～1000 kg/667m2，而且主要以土渣肥為主有機(jī)質(zhì)含量較低，加之西藏因氣候原因，大部分耕地處于高原旱寒環(huán)境，生物資源生長緩慢、積累較少，牲畜飼草與家庭燃料的缺乏，大部分秸稈都被當(dāng)作飼料使用，牲畜糞便作為燃料，還田的有機(jī)質(zhì)很少，沒有形成良性循環(huán)，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)下降趨勢。當(dāng)前我區(qū)農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為24.51 g/kg,相對于80年代第2次土壤普查值下降了30 %[2]。除了有機(jī)質(zhì)下降外，不科學(xué)的施肥配比導(dǎo)致土壤中磷素富集、鉀素缺乏，土壤養(yǎng)分不平衡。西藏土壤由于母質(zhì)原因，磷素缺乏，在上世紀(jì)80年代，土壤普查表明河谷地區(qū)大多數(shù)耕地速效磷含量<10 mg/kg，磷素不足，單施磷肥作物的增產(chǎn)率可達(dá)15 %以上[3]。自90年代始西藏農(nóng)資部門就從內(nèi)地大量調(diào)運(yùn)磷肥，氮磷肥的比例達(dá)到1∶0.6，鉀肥則很少使用，在1998-2012年的15年間，西藏磷肥施用量以年均573.03 t的速率增加[4]。由于磷素在堿性土壤中容易被固定沉積，經(jīng)過施用大量的磷肥土壤中磷含量已有顯著提升，目前達(dá)到10.92～29.49 mg/kg，基本滿足作物生長需求，若再大量施用磷肥，磷素將會被土壤固定沉積下來，造成肥料的浪費(fèi)。

西藏的化肥用量在持續(xù)增長，這對于提高作物產(chǎn)量提供了較大的幫助，使全區(qū)人民享受了較為豐富的農(nóng)產(chǎn)品，但是由于不科學(xué)合理的施肥，也造成了一些生態(tài)環(huán)境問題，主要是氮肥淋溶有造成水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)，耕地由于有機(jī)肥用量較少，容重增加，生產(chǎn)力下降。這種依靠較高化學(xué)肥料增產(chǎn)的模式從國家層面在2015年被打破，2015年，國家取消了肥料運(yùn)輸?shù)膬?yōu)惠價(jià)格，9月，對化肥恢復(fù)征收增值稅，通過政策的調(diào)節(jié)，提高化肥的價(jià)格，降低化肥使用。同時(shí)農(nóng)業(yè)部出臺政策，提倡科學(xué)精準(zhǔn)施肥，提高化肥利用率，增加有機(jī)肥用量，推薦有機(jī)肥代替化肥行動方案，要求在2020年實(shí)現(xiàn)化肥用量零增長，同時(shí)進(jìn)行耕地質(zhì)量的提升，增加土壤有機(jī)質(zhì)、減少土壤污染，實(shí)施“藏糧于地”戰(zhàn)略。

不合理的施肥導(dǎo)致化肥利用率不高，很多化肥通過揮發(fā)、淋溶和滲漏導(dǎo)致部分地下水污染、水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題。要解決這些問題，還需要科學(xué)的施用化肥，提高肥效，增加有機(jī)肥的投入，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，根本性的改善土壤質(zhì)量，以無機(jī)促有機(jī)，提高化肥利用率。

3 化肥減施增效技術(shù)措施建議

3.1 增施有機(jī)肥是化肥減施的根本基礎(chǔ)

有機(jī)肥是土壤有機(jī)質(zhì)的主要來源，有機(jī)質(zhì)多少是衡量土壤綜合肥力高低的關(guān)鍵，在耕作制度未進(jìn)行較大改變的情況下，只有增施有機(jī)肥才能提高土壤有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)的提升可以增加土壤微生物活性，加速對有機(jī)質(zhì)的礦化，促進(jìn)作物根系的生長，并使之具有更好地利用無機(jī)態(tài)化肥的作用，同時(shí)隨著土壤有機(jī)質(zhì)的提升，土壤中有機(jī)無機(jī)復(fù)合體增加，孔隙度提高，容重減少，從而更有利于對水肥的保蓄，提高土壤的生產(chǎn)性能。而當(dāng)前西藏土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，下降趨勢明顯，所以增施有機(jī)肥提高土壤肥力是化肥減施的基礎(chǔ)。2017年在西藏農(nóng)牧科學(xué)院4號試驗(yàn)地進(jìn)行的研究表明通過增加有機(jī)肥用量可以部分替代化肥(圖3)。

圖3 有機(jī)肥替代化肥對青稞產(chǎn)量的影響

從圖中可以看出，在等量化肥條件下，隨著有機(jī)肥用量的增加作物產(chǎn)量呈增加趨勢，說明有機(jī)肥對作物的產(chǎn)量有明顯促進(jìn)作用，使用有機(jī)肥可以達(dá)到增產(chǎn)的目的，有機(jī)肥可以對化肥進(jìn)行部分替代。

3.2 提高化肥利用率是化肥減施的核心

化學(xué)肥料具有肥效快、作物易吸收、養(yǎng)分含量高、濃度大、體積小、便于運(yùn)輸和施用的特點(diǎn)，這是普通(生物)有機(jī)肥難以替代的。但在化肥的施用上傳統(tǒng)的大肥大水是導(dǎo)致其利用率低下的一個(gè)重要原因，因此采用合理的施肥技術(shù)是提高化肥利用率的一項(xiàng)重要措施，首先我們需要正確認(rèn)識導(dǎo)致化肥利用率低的原因。由于化肥施入土壤中需要經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)化、運(yùn)動、遷移等過程作物才能吸收和利用，在此過程中磷素常被土壤吸附和固定，通常認(rèn)為土壤的吸附導(dǎo)致了肥料利用率下降，但是從長期來看，土壤吸附后會使磷素不斷積累，西藏耕地經(jīng)過多年延續(xù)施用磷肥，土壤中磷素含量已大幅度上升，目前即使不施磷肥也能滿足作物對磷素的需求，所以磷肥的利用率并未受多大影響。影響較大的主要是氮肥，我區(qū)土壤普遍缺氮，增施氮肥效果極為明顯，區(qū)內(nèi)常用的氮素肥料是尿素，尿素含氮量高，施用效果明顯，使用方法靈活，既可作基肥、追肥，還可作根外追肥，深受廣大農(nóng)民朋友喜愛。但是與磷素相比氮素不易被土壤吸附固定，在施肥不當(dāng)?shù)那闆r下更易被淋溶或揮發(fā)，造成氮素?fù)p失，肥料利用率下降。在西藏傳統(tǒng)的尿素施用方式在作基肥施用時(shí)撒于土表再翻耕播種，作追肥是直接撒在土表，再用大水漫灌，這樣氮肥的實(shí)際利用率只有30 %左右。主要是因?yàn)槟蛩貙脔０窇B(tài)氮肥，它要轉(zhuǎn)化成氨態(tài)氮才能被作物根系吸收利用，氨態(tài)氮在堿性條件下極易揮發(fā)，西藏土壤大多偏堿pH值7.5以上，若尿素?zé)o覆蓋裸露于地表則氨態(tài)氮會因揮發(fā)而損失。同時(shí)尿素在轉(zhuǎn)化過程中根據(jù)外部環(huán)境不同需要2～7 d左右，如果施用尿素后馬上灌水則尿素融化，產(chǎn)生淋溶或隨徑流流失。針對這些情況有研究人員提出根區(qū)施肥提高氮肥利用率的方法[5-6]。根區(qū)施肥主要是將肥料集中是在作物根系周圍，一般以距離根系5 cm處，在根系下面則較佳，上有土壤覆蓋，減少揮發(fā)，集中施肥局部肥料濃度較高，有利于根系的吸收，可以促進(jìn)到作物根系向更深土層運(yùn)動，獲得較多的養(yǎng)分和水分，在同等條件下耕區(qū)施肥作物產(chǎn)量可增加76 %～35 %，增產(chǎn)效果非常明顯。但是耕區(qū)施肥需要開發(fā)專業(yè)的配套農(nóng)機(jī)具，用機(jī)械化替代人工操作才可能實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的大范圍應(yīng)用。

要提高化肥利用率除了注重施肥的位點(diǎn)外，還需要注重施肥的時(shí)期，即適時(shí)施肥。這就需要把握作物需肥臨界期，對于青稞、小麥等禾本科作物的需氮臨界期主要在分蘗、拔節(jié)及灌漿期，如果以尿素為追肥，由于尿素的轉(zhuǎn)化需要1周的時(shí)間，就要在作物養(yǎng)分臨界期到來前1周進(jìn)行施肥，有利于尿素的吸收，滿足作物養(yǎng)分需求。尿素是作物所需3大元素的其中一種，生產(chǎn)中需要將氮磷鉀肥按照一定比例配合施用，做到平衡施肥，先把作物全生育期所需的全部磷、鉀肥和30 %左右尿素結(jié)合整地底施，再把剩下70 %左右的氮肥作為追肥施入，只有氮、磷、鉀3種肥料合理配合、科學(xué)施入，才能使追施尿素的利用率提高。

3.3 分區(qū)減施模式

西藏國土面積較大，地區(qū)間資源差異明顯，在進(jìn)行化肥減施時(shí)，要根據(jù)區(qū)域情況而定。在東南部由于生物資源豐富農(nóng)民比較容易收集林下的枯枝落葉和雜草，有機(jī)肥用量較高，化肥使用量較低，處于中下水平，平均為90～150 kg/hm2，這種化肥原本用量較低的地區(qū)，可以保持不變，繼續(xù)維持農(nóng)民對有機(jī)肥積制的傳統(tǒng)習(xí)慣。為了提高農(nóng)家有機(jī)肥的發(fā)酵效率，以合作社的方式指導(dǎo)農(nóng)民對有機(jī)肥進(jìn)行堆漚、使用菌株發(fā)酵作無害化處理，安全使用有機(jī)肥，增加有機(jī)肥減少化肥用量。同時(shí)，在東部林芝地區(qū)隨著一批質(zhì)量好、效益高的果、菜、茶園區(qū)的形成，應(yīng)加大以滴灌、微噴灌為代表的水肥一體化技術(shù)的大力推廣與應(yīng)用，肥水同步，提高作物對肥料的吸收。

在西藏中部一江兩河流域土地平整、人口集中是傳統(tǒng)的糧食主產(chǎn)區(qū)，耕作與施肥水平也相應(yīng)較高，化肥用量占到全區(qū)總量的60 %以上，單位耕地施肥量大于全區(qū)平均水平，經(jīng)調(diào)查在日喀則沿河三縣施肥量達(dá)到450～600 kg/hm2。所以西藏中部地區(qū)，山南、日喀則的糧食主產(chǎn)縣是化肥減施的重點(diǎn)區(qū)域。主要以提高肥料利用率和根據(jù)土壤供肥能力進(jìn)行合理施肥。應(yīng)開展有機(jī)肥與無機(jī)肥相結(jié)合的施肥模式，推廣平衡施肥與測土配方施肥技術(shù)，西藏自2007年開展測土配方施肥以來經(jīng)過多年對土壤養(yǎng)分的分析檢測，已掌握主要耕地土壤養(yǎng)分基本情況，結(jié)合在各縣開展的3414田間試驗(yàn)，形成了以山南、日喀則為區(qū)域的施肥配方和青稞、小麥等專用肥。測土配方施肥根據(jù)土壤供肥能力與作物的需肥規(guī)律為以及通過開展田間試驗(yàn)建立多年的肥料生產(chǎn)函數(shù)，可以根據(jù)曲線對施肥進(jìn)行優(yōu)化，減少用肥量。如在拉薩曲水縣進(jìn)行3414試驗(yàn)肥料函數(shù)方程表明春青稞推薦施肥量(kg/hm2)為[7]：N116、P2O537、K2O 63,折算成肥料為428 kg/hm2，低于農(nóng)民傳統(tǒng)施肥量。這樣有依據(jù)的施肥可以有效避免憑經(jīng)驗(yàn)盲目用肥，造成用肥成本過大及產(chǎn)生環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)肥料的科學(xué)、高效、安全施用目的。在使用傳統(tǒng)氮磷鉀化肥的同時(shí)可以配合施用高效、緩釋類肥料產(chǎn)品，研究表明緩釋類肥料能持續(xù)有效的對作物供肥，防止青稞陡長，有效緩解青稞倒伏。緩釋類肥料針對生育期較短的春青稞一般1次施用即可滿足作物的養(yǎng)分需求，用量也比傳統(tǒng)化肥較少，但是緩釋類肥料價(jià)格較高，在生產(chǎn)中普及還需要一定時(shí)間。使用一些化學(xué)調(diào)理劑和微生物制劑可以改善土壤局部環(huán)境，增強(qiáng)土壤微生物活性，施用后能增強(qiáng)作物對養(yǎng)分的吸收能力和加速有機(jī)質(zhì)的合成，促使作物生長健壯，有利于提高作物抗逆性。常用的土壤調(diào)理劑主要有腐植酸肥、氨基酸肥、海藻肥、生物活性炭等產(chǎn)品。

3.4 種植綠肥培肥地力

西藏農(nóng)田生物質(zhì)投入不足是影響土壤有機(jī)質(zhì)的主要原因，在西藏河谷地區(qū)利用夏閑地種植綠肥作物再還田可以彌補(bǔ)生物質(zhì)缺乏的問題，如果多年連續(xù)實(shí)施綠肥還田，土壤肥力會得到逐步恢復(fù)和提高。在西藏“一江兩河”流域，冬播作物(主要是冬青稞)收獲后到下季作物播種前，有近70～90 d的空閑時(shí)間，而這段時(shí)間是西藏雨熱最充沛的時(shí)期，其中≥0 ℃積溫的余熱資源達(dá)1000～1137 ℃,占全年≥0 ℃積溫的35 %～40 %，降水量在300～400 mm 左右，占全年降水量的60 %以上，充足的光熱資源非常利于速生型綠肥作物的生長。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在貢嘎、加查等縣復(fù)種綠肥試驗(yàn)鮮草產(chǎn)量可達(dá)8000～22 500 kg/hm2，見表1。

豆科綠肥在種植過程中通過根瘤菌固定空氣中游離態(tài)氮，轉(zhuǎn)化成植物可以利用的合成態(tài)氮，有利于增加土壤氮素；如果對綠肥翻耕壓青后，在土壤微生物的作用下被分解成腐殖質(zhì)，則可增加土壤團(tuán)聚體，并直接給土壤帶來養(yǎng)分，提高氮磷鉀含量。據(jù)研究綠肥還田后養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化比例如表2。

表1 不同地點(diǎn)復(fù)種綠肥鮮草產(chǎn)量

表2 黑麥草翻耕壓青后養(yǎng)分轉(zhuǎn)化比例(干草)[8]

按此比例計(jì)算種植一季綠肥翻耕壓青后可以增加氮16～46 kg/hm2，磷4.5～12.7 kg/hm2，鉀35～100 kg/hm2，可以減少下季作物1/3的化肥用量。

3.5 水肥配合以水促肥

作物在對養(yǎng)分的吸收需要水分的配合，西藏中西部糧食主產(chǎn)區(qū)屬于干旱少雨地區(qū)，平均年降水量為300～500 mm左右，在非河流灌溉的區(qū)域，一般春季播種后會消耗掉大部分水庫的儲水，在灌溉第1次水后水庫中的存水量幾乎耗盡。在接下來的時(shí)間里需要等待自然降水，此時(shí)如果沒有有效降水和灌溉，將會對作物產(chǎn)生負(fù)面影響，如果有足夠灌溉則可以以水促肥，提高肥料的利用效率，增加作物產(chǎn)量。下圖是青稞不同灌溉與施肥量的裂區(qū)試驗(yàn)。

圖4 W1用水下不同施肥作物產(chǎn)量

圖5 W2用水下不同施肥作物產(chǎn)量

圖6 W3用水下不同施肥作物產(chǎn)量

圖7 W4用水下不同施肥作物產(chǎn)量

從圖4～7中可以看出在定額灌溉調(diào)價(jià)下，青稞產(chǎn)量隨施肥量的增加而增加，不同施肥處理的增產(chǎn)幅度為0.79 %～25.68 %。但是在高肥情況下，產(chǎn)量降低，因?yàn)楦叻仕幚?，引發(fā)青稞倒伏、貪青晚熟，從而使作物產(chǎn)量降低?？梢钥闯觯谒殖渥?，降水、灌溉較好的條件下，要嚴(yán)格控制作物的施肥量。也就是說如果水分條件滿足肥料利用率較高，可適當(dāng)降低化肥用量，達(dá)到化肥減施的目的。

3.6 合理密植

青稞主要依靠主莖成穗，在進(jìn)行化肥減施養(yǎng)分供應(yīng)不足時(shí)，青稞依靠分蘗成穗的概率將會大大降低，這種情況下要適當(dāng)增加播量，這種情況將會減少穗粒數(shù)和千粒重，但是增加畝穗數(shù)，會對產(chǎn)量起到的有效補(bǔ)充作用。

不同播種量對青稞產(chǎn)量有顯著影響，從圖8可以看出在適宜播種量左邊趨勢線斜率較高，即降低播量作物產(chǎn)量影響較大，減少明顯；在適宜播種量右邊，趨勢線較為平緩，雖然增加播量作物產(chǎn)量會減少，但減少量不大，這也是農(nóng)民在實(shí)際生產(chǎn)中寧愿加大播量也不愿減少播量的動機(jī)，以此為指導(dǎo)，如果在肥力不足的情況下增加播量可以彌補(bǔ)減肥的損失。

綜上所述，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中化肥是作物高產(chǎn)的基礎(chǔ)，但是在片面追求高產(chǎn)的同時(shí)導(dǎo)致化肥過量施用、不科學(xué)施用造成肥料浪費(fèi)、資源利用率較低，土壤次生鹽漬化、水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題不時(shí)出現(xiàn)。國家從保護(hù)環(huán)境、提高耕地質(zhì)量、減少資源消耗的角度出發(fā)提出化肥減施增效措施。西藏河谷地區(qū)也因長期過量施用化肥，不注重有機(jī)肥的積制，耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，土地生產(chǎn)力下降，也需要對化肥用量進(jìn)行總量控制，以增加土壤有機(jī)質(zhì)為手段的耕地保育和提高化肥利用率為基礎(chǔ)的施肥措施，本文結(jié)合研究結(jié)果在西藏進(jìn)行化肥減施增效的行動時(shí)推薦采取有機(jī)無機(jī)結(jié)合施肥、分區(qū)施肥、肥水耦合以水促肥、作物根區(qū)集中施肥、適當(dāng)增加播量彌補(bǔ)養(yǎng)分不足、復(fù)種綠肥壓青翻耕提高地力等技術(shù)措施，達(dá)到減施化肥、提升品質(zhì)、保護(hù)環(huán)境、減少資源浪費(fèi)等目的。

圖8 不同青稞品種播量對產(chǎn)量的影響