巢湖流域肥料利用現(xiàn)狀分析與對(duì)策

彭浩

摘 要：為有效應(yīng)對(duì)巢湖流域農(nóng)業(yè)面源污染問題，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中肥料利用率為切入點(diǎn)，在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過研究廬江、無為、和縣、含山、巢湖、肥東、肥西等縣（市）近年的肥料試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析該地區(qū)肥料利用現(xiàn)狀，找出肥料利用率偏低的原因，為該地區(qū)提高肥料利用率提出對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞：巢湖流域；肥料利用率

中圖分類號(hào) X524 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）17-0071-04

Analysis and Response measures of Fertilizer Utilization in Chaohu Basin

Peng Hao

（Hefei Agricultural Economic and Technical Supervision and Administration Station，Hefei City230091，China）

Abstract：In order to effectively deal with the problem of surface source pollution in the Chaohu basin，from the perspective of fertilizer utilization in agricultural production based on full investigation. By studying the fertilizer test data of the counties（cities） such as Lujiang，Wuwei，Hexian，Hanshan，Chaohu，F(xiàn)eidong and Feixi in recent years，we analyzed the current situation of fertilizer utilization in the area and found out the reasons for the low utilization of fertilizers. The Response measures and prospects for improving fertilizer utilization in this area are put forward.

Key words：Chaohu basin；Fertilizer utilization

巢湖流域水體污染一度引起各方關(guān)注。據(jù)2014年環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，巢湖西半湖水質(zhì)為Ⅴ類，東半湖水質(zhì)為Ⅳ類。各地紛紛采取措施，加強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)污染、城鎮(zhèn)生活污水、農(nóng)村畜牧業(yè)污染等防治，并取得一定的成效，然而面對(duì)大范圍、大區(qū)域的的農(nóng)業(yè)面源污染，尤其是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的肥料利用率低而造成的水體污染，仍需進(jìn)行大量的工作。氮、磷的過量排放依舊是引起巢湖水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵因素。有資料顯示，巢湖流域農(nóng)田徑流是主要農(nóng)業(yè)面源污染，占總污染量的33.7%。近年來，隨著測(cè)土配方施肥等施肥技術(shù)的應(yīng)用，肥料利用率有所提高，但與發(fā)達(dá)國(guó)家肥料利用率水平以及當(dāng)前污染防治的要求還存在一定差距。為此，研究和提高肥料利用率，在保證作物應(yīng)有產(chǎn)量基礎(chǔ)上，減少化肥用量尤為迫切。

1 提高肥料利用率的意義

過量施用化肥會(huì)導(dǎo)致一系列生態(tài)環(huán)境問題。部分氮肥進(jìn)入水體和大氣，最終流入水體。磷肥易被土壤固定，但長(zhǎng)期施用磷肥會(huì)造成耕層土壤處于富磷狀態(tài)，磷素隨表層土壤徑流，最終也流入水體[1]。氮、磷肥的土壤表面流失不僅會(huì)造成江河湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化，養(yǎng)分滲漏還會(huì)導(dǎo)致地下水污染。有調(diào)查顯示我國(guó)一些稻作區(qū)地下水中能檢測(cè)出銨和硝酸鹽，而飲用水中硝酸鹽濃度高于10mg/L，可能導(dǎo)致嬰兒高鐵血紅蛋白血癥和成人胃癌[2]。研究發(fā)現(xiàn)，2013年巢湖流域（含舒城縣）農(nóng)田中TN流失量達(dá)到3.28萬t/a，TP流失量達(dá)到0.62萬t/a。氮、磷肥流失是造成巢湖水體富營(yíng)養(yǎng)化和藍(lán)藻爆發(fā)的重要原因之一。

肥料的生產(chǎn)和使用也會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生污染。肥料生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中以碳為直接或間接原料或燃料，排放溫室氣體。以氮肥為例，2013年巢湖流域（包含舒城縣）氮肥年用量約（折純）20.51萬t，相當(dāng)于尿素44.59萬t，按每噸尿素原料和燃料用標(biāo)準(zhǔn)煤約1.5～1.8t計(jì)算，需要消耗標(biāo)準(zhǔn)煤66.89～80.27萬t。此外，由于反硝化作用釋放出溫室氣體氧化亞氮（N2O），可能導(dǎo)致全球氣候變暖。1分子的N2O導(dǎo)致氣候變暖的效應(yīng)與310分子的CO2相當(dāng)，大氣中氧化亞氮（N2O）的濃度正以每年0.25%的速率遞增[2]。

肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中舉足輕重，對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)作用達(dá)30%～50%，同時(shí)化肥投入比重也很大，約占整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總投入（種子、肥料、農(nóng)藥、機(jī)械、排灌等）的50%以上，由此可見，在提高肥料利用率，保證作物應(yīng)有產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，減少化肥施用量，科學(xué)施用化肥，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)都具有重要的意義。

2 巢湖流域歷年肥料施用總體情況

2.1 年耕地平均化肥用量（折純） 巢湖流域于上世紀(jì)50年代后期開始應(yīng)用化學(xué)氮肥，60年代到70年代中期開始應(yīng)用化學(xué)磷肥，70年代中后期化學(xué)氮、磷肥逐漸占肥料投入主導(dǎo)地位，80年代初開始推廣鉀肥。自上世紀(jì)80年代化肥施用量開始大幅增加，1980年年耕地平均化肥用量約為225kg/hm2，1987年約300kg/hm2，1995年達(dá)到約535kg/hm2，2003—2010年逐漸達(dá)到頂峰930～950kg/hm2。隨后總體開始呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。2013年該區(qū)域年化肥使用總量37.32萬t，涉及耕地面積約43.73萬hm2，年耕地平均化肥用量854kg/hm2，高于全省平均水平809kg/hm2[3]；2015年約890kg/hm2，2016年約839kg/hm2，到2017年約782kg/hm2（2014年安徽省公布第2次土地調(diào)查數(shù)據(jù)，由于糾正了過去錯(cuò)誤的統(tǒng)計(jì)方法，各地耕地面積數(shù)字變化較大。為使得數(shù)據(jù)具有可比性，此處以2013年耕地面積為基數(shù)，并根據(jù)耕地歷年變化趨勢(shì)，估算2014年以后耕地面積），但化肥投入量仍然很高。

2.2 農(nóng)作物播種面積平均施用量（折純） 2013年該區(qū)域農(nóng)作物播種面積平均用量約417kg/hm2，到2016年有所下降，約為396kg/hm2。其中2013年合肥市農(nóng)作物播種面積平均用量424kg/hm2，高于同期378kg/hm2的全省農(nóng)作物播種面積平均用量[3]，2014年約為421kg/hm2，到2016年下降為369kg/hm2，與全省平均水平367kg/hm2基本持平。巢湖流域農(nóng)作物播種面積平均施用量總體呈逐年下降趨勢(shì)，但仍然遠(yuǎn)高于國(guó)際公認(rèn)化肥施用安全上限225kg/hm2[3]。

3 肥料利用水平

3.1 肥料當(dāng)季利用率 肥料利用率（養(yǎng)分吸收率）（RE）是指施用的肥料養(yǎng)分被作物吸收的百分?jǐn)?shù)，肥料利用率包括當(dāng)季利用率和累計(jì)利用率，這里是指當(dāng)季利用率。計(jì)算公式：RE（%）=（U1-U0）/F。（RE為肥料利用率；U1、U0分別為施肥區(qū)與缺素區(qū)作物吸收的養(yǎng)分量F為肥料養(yǎng)分（N、P2O5、K2O）投入量。）

對(duì)該地區(qū)近年來一季稻、早稻、晚稻、小麥、油菜、棉花等肥料試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析，得出相關(guān)作物當(dāng)?shù)亓?xí)慣施肥處理氮、磷、鉀肥料利用率總體情況（見表1）。從表1可以看出，該地區(qū)氮肥平均利用率較低，遠(yuǎn)低于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家氮肥50%～80%，鉀肥平均利用率也處于較低水平。一季稻氮肥平均利用率低于早稻、晚稻利用率，這可能是因?yàn)橐患镜径酁殡s交水稻，前期為促進(jìn)其分蘗，氮肥投入較雙季稻多。

一季稻地區(qū)氮肥施用量大，土壤氮素積累，氮素當(dāng)季利用率偏低。棉花肥料利用率偏低，可能是農(nóng)民習(xí)慣施肥量較大造成。但同時(shí)合理施肥使用，肥料利用率可以達(dá)到較高水平。

3.2 肥料農(nóng)學(xué)效率和肥料偏生產(chǎn)力 作物氮肥農(nóng)學(xué)效率在3.14～15.93kg/kg，處于較低水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家20～25kg/kg水平，說明單位肥料投入對(duì)作物增產(chǎn)貢獻(xiàn)率不大，尤其在棉花氮、磷、鉀農(nóng)學(xué)效率上表現(xiàn)得較為明顯?？赡芘c長(zhǎng)期肥料過量投入，土壤中養(yǎng)分積累，養(yǎng)分供給率較大，肥料增產(chǎn)效益降低有關(guān)。同時(shí)氮肥偏生產(chǎn)力都低于40～70kg/kg適宜范圍值，表明單位氮肥投入對(duì)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率較單位磷、鉀肥投入對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)率低?？v向來看，本地區(qū)上世紀(jì)80年代氮肥農(nóng)學(xué)效率約100kg/kg，目前已經(jīng)下降至3.14～15.93kg/kg，下降了84.07%～96.86%。

肥料偏生產(chǎn)力（PFP）是指施用某一特定肥料下的作物產(chǎn)量與施肥量的比值。它是反映當(dāng)?shù)赝寥阑A(chǔ)養(yǎng)分水平和化肥施用量綜合效應(yīng)的重要指標(biāo)。計(jì)算公式：PFP=Y/F（PFP是指肥料偏生產(chǎn)力，Y是指施用某一特定肥料作物的產(chǎn)量，F(xiàn)是指特定肥料純養(yǎng)分的投入量）。

從耕地地力貢獻(xiàn)率來看（見表3），本區(qū)域土壤速效養(yǎng)分對(duì)作物生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率較高，平均達(dá)到55.82%。從側(cè)面說明，過量的化肥施入土壤中，肥料當(dāng)季利用率不高，是農(nóng)業(yè)面源污染的重要源頭。

4 肥料利用率偏低的原因分析

4.1 氮磷鉀肥料施用不平衡 從施肥水平調(diào)查來看，隨著測(cè)土配方施肥項(xiàng)目的實(shí)施，該區(qū)域N∶P2O5∶K2O養(yǎng)分投入比列從2005年的1∶0.31∶0.32，2009年的1∶0.35∶0.55，到2013年的1∶0.53∶0.48，氮磷鉀施投入有較大改善。但施肥不平衡的現(xiàn)象仍存在，尤其是施肥精細(xì)化程度還有待提高。部分地區(qū)仍然存在氮肥施用過量，磷肥施肥水平偏高，鉀肥施用水平下降的情況，今后仍應(yīng)堅(jiān)持減氮、控磷、穩(wěn)鉀這一施肥原則。

4.2 施肥不夠精準(zhǔn) 肥料利用率和作物品種、施肥時(shí)期都有很大關(guān)系。摸清不同作物和品種需肥規(guī)律，根據(jù)作物需肥的規(guī)律，選擇合適的時(shí)機(jī)，做到精準(zhǔn)施肥尤為重要。農(nóng)民雖然不再采取以往“一炮轟”的施肥方式，但仍然存在作物生長(zhǎng)期各階段肥料運(yùn)籌和分配不合理情況，尤其是沒有結(jié)合具體作物和苗情及時(shí)補(bǔ)充肥料，沒有做到精準(zhǔn)施肥。階段性過量施肥，會(huì)造成肥料流失，肥料利用率降低，同時(shí)對(duì)作物生長(zhǎng)也不利。

4.3 施肥位置不合理 追肥表施、撒施，易造成氮肥揮發(fā)、流失，肥料利用率不高，同時(shí)作物根系很難及時(shí)得到養(yǎng)分補(bǔ)充。尤其是近年來作物直播等粗放式耕種方式應(yīng)用面積逐漸增加，肥料施用過于分散，養(yǎng)分移動(dòng)速率慢，肥料利用率極低，養(yǎng)分流失嚴(yán)重。

4.4 肥料施用結(jié)構(gòu)不合理 從肥料結(jié)構(gòu)來看，農(nóng)民以氮、磷、鉀大量元素肥料為主，很少有施用中微量元素習(xí)慣。根據(jù)“最小養(yǎng)分律學(xué)說”理論，作物缺少某種養(yǎng)分，會(huì)抑制其它養(yǎng)分吸收，使養(yǎng)分利用率偏低。此外農(nóng)民長(zhǎng)期偏施化肥，不施有機(jī)肥，土壤有機(jī)質(zhì)減少，土壤保肥、固肥的能力降低，肥料流失迅速，不利于作物的持續(xù)增產(chǎn)，同時(shí)化肥肥效得不到充分發(fā)揮，肥料利用率降低。

4.5 施用肥料品種單一 傳統(tǒng)施肥觀念阻礙新型肥料推廣。農(nóng)民受傳統(tǒng)施肥觀念影響，施用肥料品種局限于常規(guī)化學(xué)肥料，對(duì)葉面肥、商品有機(jī)肥、有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥料、緩釋/控施肥料等新型肥料接受程度不高。新型肥料得不到有效推廣，肥料利用現(xiàn)狀難以得到大規(guī)模改善。

5 提高肥料利用率的對(duì)策

5.1 優(yōu)化測(cè)土配方施肥技術(shù)，發(fā)展精準(zhǔn)施肥 隨著土地集中、農(nóng)田整治、農(nóng)業(yè)機(jī)械化和地理信息系統(tǒng)（GIS）的發(fā)展，繼續(xù)深化測(cè)土配方施肥技術(shù)服務(wù)，豐富和完善測(cè)土配方施肥數(shù)據(jù)庫，不斷優(yōu)化肥料配方，提升測(cè)土配方施肥信息化服務(wù)，向農(nóng)民提供適時(shí)、準(zhǔn)確的施肥信息服務(wù)，發(fā)展精準(zhǔn)施肥是提高肥料利用率的重要手段。有研究表明水稻精確施肥比常規(guī)施肥肥料利用率提高7.8個(gè)百分點(diǎn)[4]。

5.2 加快科技應(yīng)用，提高肥料適時(shí)供給能力 一是對(duì)不同作物開展肥料運(yùn)籌試驗(yàn)，了解作物需肥規(guī)律、土壤供肥能力，提升肥料適時(shí)供給技術(shù)水平。二是開發(fā)和運(yùn)用先進(jìn)營(yíng)養(yǎng)元素診斷儀器，提高作物營(yíng)養(yǎng)元素快速診斷水平，指導(dǎo)科學(xué)施肥。有試驗(yàn)顯示運(yùn)用葉綠素儀等實(shí)施的實(shí)時(shí)氮肥管理和實(shí)地氮肥管理模式，較農(nóng)民習(xí)慣施肥降低肥料投入38.7%～41.3%，提高產(chǎn)量2.5%～3.5%，提高氮肥利用率34.0%～39.5%[5]。

5.3 大力推廣新型肥料，研究開發(fā)智能肥料 加大中微量元素肥料、葉面肥、有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥料、緩控施肥料等新型肥料推廣力度，研究開發(fā)新型智能肥料。中微量元素肥料，補(bǔ)足土壤養(yǎng)分短板，促進(jìn)作物對(duì)大量元素肥料吸收利用，有效提高肥料利用率，根外噴施葉面，肥料利用率為施入土壤肥料利用率6～20倍。有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥料含有有益菌、有機(jī)質(zhì)和草炭，能夠起到固氮、解磷、解鉀的作用，促進(jìn)作物對(duì)氮、磷、鉀的吸收，有利于提高氮磷鉀利用率。

緩控釋肥是近年來研究推廣的1種新型肥料，通過給肥料包膜、添加穩(wěn)定劑等先進(jìn)技術(shù)，使其根據(jù)作物不同生長(zhǎng)階段對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求而緩慢釋放，提高肥料利用率。有資料顯示控釋肥可提高肥料利用率10～30個(gè)百分點(diǎn)。隨著包膜的污染問題、養(yǎng)分釋放速率控制問題得解決，未來緩/控釋肥能夠根據(jù)作物需肥規(guī)律調(diào)整養(yǎng)分釋放速率，真正實(shí)現(xiàn)智能肥料。

5.4 推廣科學(xué)的水肥管理模式

5.4.1 推廣水肥一體化技術(shù) 水肥一體化技術(shù)是1種通過可控管道系統(tǒng)供水、供肥的精確水肥管理技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)作物需肥規(guī)律、土壤環(huán)境和養(yǎng)分含量狀況，選擇合適水肥配方比例，通過管道和滴頭滴灌，定時(shí)、定量地將水分和養(yǎng)分均勻浸潤(rùn)在作物根系發(fā)育生長(zhǎng)區(qū)域，滿足作物水肥需求。有資料顯示，以色列水肥一體化管理模式相比傳統(tǒng)施肥模式，肥料利用率可達(dá)75%以上，甚至可以達(dá)到90%。

5.4.2 推廣化肥深施技術(shù) 水田全層施肥，旱地深施覆土，都是提高肥料利用率有效施肥模式。有研究發(fā)現(xiàn)，碳銨深施覆土?xí)r利用率可提高到40%左右，而表施僅為25%左右，尿素深施利用率可達(dá)到40%～60%，表施則只有30%左右。

5.4.3 發(fā)展無土立體栽培 無土栽培技術(shù)可以根據(jù)不同作物的生長(zhǎng)發(fā)育需要進(jìn)行溫、水、光、肥、氣等的精確調(diào)節(jié)與控制，實(shí)行立體栽培，工廠化生產(chǎn)。無土栽培依靠提供營(yíng)養(yǎng)液代替?zhèn)鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)施肥技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分回收再利用，肥料利用率較高，肥料利用率可達(dá)90%～95%以上。從環(huán)保角度來看，加大投入，鼓勵(lì)引導(dǎo)農(nóng)民在主要河流兩岸，尤其巢湖周邊規(guī)模化發(fā)展園藝或經(jīng)濟(jì)作物無土栽培種植，是一種好的選擇。

5.5 加強(qiáng)平衡施肥技術(shù)的應(yīng)用推廣 （1）無機(jī)有機(jī)肥配合施用，減少化肥投入，減少氮素?fù)]發(fā)損失，提高氮肥利用率[6]。試驗(yàn)表明：有機(jī)無機(jī)肥配合施用氮肥利用率為34.9%，高于單施化肥的33.2%。（2）推廣秸稈還田技術(shù)，秸稈還田使秸稈養(yǎng)分有效歸還，減少化肥投入，提高化學(xué)肥料利用率。（3）大量元素肥料與中微量原素肥料配合施用，合理配合使用中微量元素，可以有效提高氮磷鉀肥料利用率。據(jù)試驗(yàn)，大量元素肥料配施微量元素肥料，肥料利用率提高20～35個(gè)百分點(diǎn)，有研究表明，施硫肥可促進(jìn)氮、磷養(yǎng)分吸收，氮肥利用率提高4～40百分點(diǎn)，磷肥利用率提高5～11百分點(diǎn)。

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（責(zé)編：王慧晴）