黑龍江省及內(nèi)蒙古自治區(qū)東部馬鈴薯化肥施用現(xiàn)狀調(diào)查與分析

孫 磊，汝甲榮，李慶全，曹春梅，董清山，于洪濤，石 瑛

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150030；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院，黑龍江 齊齊哈爾 161005；3.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所，黑龍江 哈爾濱 150086；4.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；5.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157041；6.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院，黑龍江 綏化 152052）

馬鈴薯分布廣，產(chǎn)量高，營(yíng)養(yǎng)豐富，用途廣泛。中國(guó)馬鈴薯種植面積和總產(chǎn)量均居世界第一，黑龍江省種植馬鈴薯具有得天獨(dú)厚的自然優(yōu)勢(shì)，在中國(guó)馬鈴薯生產(chǎn)中占有重要的地位。由于種植馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益較高，馬鈴薯種植戶通常舍得投入，因而導(dǎo)致中國(guó)各地馬鈴薯生產(chǎn)中肥料用量逐年增加[1-4]。肥料過(guò)量施用可導(dǎo)致植物病蟲害加劇，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)降低，土壤質(zhì)量下降，水體富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題[5-7]，科學(xué)合理的施肥是確保中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路，而明確各地不同作物在施肥過(guò)程中存在的問(wèn)題則是調(diào)整現(xiàn)有不合理施肥措施的依據(jù)。內(nèi)蒙古自治區(qū)東部與黑龍江省地理位置相近，氣候條件相似，本文通過(guò)對(duì)2016～2018年黑龍江省和內(nèi)蒙古自治區(qū)東部以雨養(yǎng)馬鈴薯為主的馬鈴薯種植戶施肥狀況調(diào)查數(shù)據(jù)的分析，查找目前該區(qū)域馬鈴薯施肥技術(shù)存在的問(wèn)題，以便根據(jù)存在的問(wèn)題提出有針對(duì)性的調(diào)整方案，為馬鈴薯合理施肥和減量施肥提供參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于2016～2018年對(duì)黑龍江省和內(nèi)蒙古自治區(qū)東部的25個(gè)市，71個(gè)縣，201個(gè)村536戶的馬鈴薯種植戶進(jìn)行的施肥狀況調(diào)查，調(diào)查區(qū)域涵蓋了哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯、加格達(dá)奇和綏化6個(gè)黑龍江省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)以及呼倫貝爾和牙克石2個(gè)內(nèi)蒙古自治區(qū)東部的馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)。調(diào)查內(nèi)容主要包括：馬鈴薯種植面積，種植經(jīng)驗(yàn)（年），肥料品種，肥料用量，施肥時(shí)期以及產(chǎn)量等信息。共獲得調(diào)查問(wèn)卷536份。

1.2 數(shù)據(jù)處理

由于被調(diào)查戶所用肥料的養(yǎng)分含量差異較大，為了準(zhǔn)確了解馬鈴薯生產(chǎn)的養(yǎng)分投入狀況，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為N，P2O5和K2O 養(yǎng)分投入量，而非化肥投入量，所有化肥養(yǎng)分含量均按照產(chǎn)品標(biāo)注含量折算。所有數(shù)據(jù)均用Excel 2010和Sigmaplot 10.0軟件處理分析。

2 調(diào)查結(jié)果與分析

2.1 被調(diào)查戶的基本情況

為了解所調(diào)查數(shù)據(jù)是否具有代表性，對(duì)被調(diào)查的種植戶的基本情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。由圖1可見(jiàn)，種植面積＜1 hm2的被調(diào)查戶占全部調(diào)查戶的21.0%，≥1 hm2，且＜50 hm2的占63.6%，≥50 hm2且＜200 hm2的占12.9%，≥200 hm2的僅占2.5%。被調(diào)查對(duì)象主要以馬鈴薯種植戶為主，大型農(nóng)場(chǎng)僅占有較小比例，因此調(diào)查得到的數(shù)據(jù)可較真實(shí)的反應(yīng)老百姓對(duì)馬鈴薯施肥技術(shù)的了解和掌握的程度及水平。從被調(diào)查戶種植馬鈴薯種植的年限看（圖2），93.0%以上的被調(diào)查戶都具有3 年以上的馬鈴薯種植經(jīng)驗(yàn)，83.3%以上的被調(diào)查戶具有5 年以上的馬鈴薯種植經(jīng)驗(yàn)，這說(shuō)明絕大多數(shù)的被調(diào)查戶都具有一定的種植經(jīng)驗(yàn)。由種植區(qū)域，種植面積和種植年限的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見(jiàn)，調(diào)查結(jié)果具有一定的代表性，基本能反映調(diào)查區(qū)域馬鈴薯生產(chǎn)中肥料施用的真實(shí)水平。

2.2 被調(diào)查戶對(duì)施肥技術(shù)的了解水平

在調(diào)查過(guò)程中，將所有被調(diào)查戶分為3類。（1）非常了解：能準(zhǔn)確說(shuō)出（記錄）施肥數(shù)量和種類以及所用肥料的養(yǎng)分含量；（2）一般了解：僅能準(zhǔn)確說(shuō)出（記錄）施肥數(shù)量和種類或所用肥料的養(yǎng)分含量；（3）不了解：既不能準(zhǔn)確說(shuō)出（記錄）施肥數(shù)量和種類，又不能說(shuō)出所用肥料的養(yǎng)分含量。由圖3 可見(jiàn)，針對(duì)所用肥料非常了解的被調(diào)查戶僅占調(diào)查數(shù)量的1/3，絕大多數(shù)被調(diào)查戶需經(jīng)過(guò)再調(diào)查才能得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，甚至有一部分被調(diào)查戶是無(wú)論如何都無(wú)法確定部分調(diào)查信息的。

2.3 馬鈴薯施肥水平

該區(qū)域馬鈴薯種植的平均養(yǎng)分投入量為N 160 kg/hm2，P2O5151 kg/hm2，K2O 227 kg/hm2（圖4）。由圖5可見(jiàn)，45%左右的被調(diào)查戶養(yǎng)分投入總量在300～500 kg/hm2，32%的投入量在500～800 kg/hm2，低于300 kg/hm2和高于800 kg/hm2的分別占11.4%和11.8%，其中超過(guò)1 000 kg/hm2的占3.6%。被調(diào)查戶施肥水平的個(gè)體差異較大，通過(guò)對(duì)N，P2O5以及K2O的施用量的統(tǒng)計(jì)可見(jiàn)，氮（N）投入量（圖6，N）在130～200 kg/hm2的 占31.8%，＞200 kg/hm2的 占24.6%，其中＞250 kg/hm2占12.1%；另外，40.0%的氮投入量集中在100～150 kg/hm2，17.1%的集中在150～200 kg/hm2，還有2.5%的不足50 kg/hm2。磷（P2O5）投入量（圖6，P2O5）在60～100 kg/hm2的僅占15.63%，＞100 kg/hm2的占72.2%，其中＞200 kg/hm2占14.6%，另外磷投入量44.1%集中在90～150 kg/hm2，18.9%的集中在150～200 kg/hm2，還有4.6%的磷投入量尚不足50 kg/hm2。鉀（K2O）投入量（圖6，K2O）在150～200 kg/hm2的 占17.9%，＞200 kg/hm2占44.6%，其中＞300 kg/hm2占21.1%，另外，46.8%的鉀投入量集中在100～200 kg/hm2，16.8%的投入量集中在300～400 kg/hm2，不 足50 kg/hm2的僅占0.4%。從氮磷鉀養(yǎng)分的平均施用量分析，鉀肥仍是馬鈴薯生產(chǎn)中施用量最多的肥料，其次是氮肥，磷肥最少。

由圖7 可知，氮磷施用比例（N/P2O5）在1.5～2.0的占23.9%，存在偏施磷肥風(fēng)險(xiǎn)的（N/P2O5＜1.5）的占66.8%，存在偏施氮肥風(fēng)險(xiǎn)的（N/P2O5＞2.0）的占9.3%。氮鉀比例（N/K2O）在0.75～1.1的占49.3%，存在偏施鉀肥風(fēng)險(xiǎn)的（N/K2O ＜0.75）占42.5%，存在偏施氮肥風(fēng)險(xiǎn)的（N/K2O ＞1.1）占8.2%。

馬鈴薯在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)養(yǎng)分的需求是連續(xù)的，因此需要養(yǎng)分的供應(yīng)具有可持續(xù)性。調(diào)查區(qū)域的土壤以黑土，草甸土，暗棕壤等保水保肥能力較強(qiáng)的土壤類型為主，但是一次性施肥仍然存在養(yǎng)分損失或肥效降低等問(wèn)題，對(duì)于黑龍江省西北部以風(fēng)沙土為主的區(qū)域，分次施肥對(duì)于提高肥料利用率更為重要。但是由圖8的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見(jiàn)，分期施肥的被調(diào)查戶僅占調(diào)查總數(shù)的1/5左右，絕大多數(shù)被調(diào)查戶仍然采取一次施肥的施肥方法，這也是該區(qū)域肥料利用率低的主要原因之一。

從被調(diào)查戶選擇的肥料品種看（圖9），2/3的被調(diào)查戶選用復(fù)合肥，并且以高磷鉀復(fù)合肥為主，1/3的被調(diào)查戶選擇自己摻混（圖9A）。摻混的原料主要以大顆粒尿素，磷酸二銨和硫酸鉀為主（圖9B和圖9C），僅有1.5%的被調(diào)查戶選用了過(guò)磷酸鈣，5.4%選用了氯化鉀。

2.4 養(yǎng)分投入量與產(chǎn)量

由圖10 可見(jiàn)，氮磷鉀用量的增加并不能顯著增加馬鈴薯的產(chǎn)量，當(dāng)?shù)∟）用量超過(guò)250 kg/hm2，磷（P2O5）用量超過(guò)200 kg/hm2，鉀（K2O）用量超過(guò)300 kg/hm2時(shí)，或總養(yǎng)分量超過(guò)800 kg/hm2時(shí)，塊莖產(chǎn)量都有不同程度的下降。而高產(chǎn)戶（產(chǎn)量＞50 t/hm2）的養(yǎng)分用量主要集中在N 150～180 kg/hm2，P2O590～180 kg/hm2，K2O 150～250 kg/hm2，總養(yǎng)分投入量在500～800 kg/hm2。

2.5 種植年限和種植面積對(duì)養(yǎng)分施用量的影響

由圖11 可見(jiàn)，種植經(jīng)驗(yàn)在10 年以下的被調(diào)查戶，隨著種植年限的增加，養(yǎng)分投入量逐漸增高，但是種植年限超過(guò)10年后，隨著種植年限的增加，養(yǎng)分投入量反而逐漸減少。這可能是因?yàn)轳R鈴薯對(duì)養(yǎng)分的需求量要高于水稻，玉米和大豆等大田作物，因此在種植初期，被調(diào)查戶習(xí)慣性投入相對(duì)較少的養(yǎng)分，且在種植過(guò)程中逐漸發(fā)現(xiàn)增加養(yǎng)分投入量可增加產(chǎn)量，然而隨著種植經(jīng)驗(yàn)的增加，逐漸意識(shí)到不斷增加肥料投入并不能保證產(chǎn)量的持續(xù)增加，因而養(yǎng)分投入量逐漸趨于合理。

分析種植面積與養(yǎng)分投入量的關(guān)系發(fā)現(xiàn)（圖12），種植面積低于3 hm2的被調(diào)查戶，平均養(yǎng)分投入量約400 kg/hm2，但這并不代表種植面積小的養(yǎng)分投入量低，只是眾多低養(yǎng)分投入量的被調(diào)查戶拉低了小面積的平均養(yǎng)分投入量。由圖13 可知部分小面積被調(diào)查戶的養(yǎng)分投入量也達(dá)到800 kg/hm2或甚至更高，這主要是城郊為城區(qū)供應(yīng)鮮食馬鈴薯的小面積被調(diào)查戶，通過(guò)增加肥水投入獲得高產(chǎn)，雖然生產(chǎn)投入成本高，但因?yàn)閾屨剂耸袌?chǎng)空缺，所以收入仍很可觀，因而使這種高投入的模式得以推廣。種植面積增加到7 hm2后平均養(yǎng)分投入量增加到500 kg/hm2以上，種植面積增加到30～70 hm2時(shí)，養(yǎng)分投入量達(dá)到峰值，超過(guò)了600 kg/hm2，但是隨著種植面積增加到70 hm2以上后，平均養(yǎng)分投入量又降低到600 kg/hm2以下。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)黑龍江省和內(nèi)蒙古自治區(qū)東部馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)施肥現(xiàn)狀的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域馬鈴薯施肥主要存在以下問(wèn)題：（1）盲目施肥現(xiàn)象較普遍。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)數(shù)量的被調(diào)查戶對(duì)合理施肥并不了解，肥料用量的確定具有較強(qiáng)的盲目性和從眾心理。大多數(shù)被調(diào)查戶為了方便選擇一次性施肥而不采用可顯著增產(chǎn)提效的分期施肥[8,9]，少數(shù)被調(diào)查戶曾經(jīng)嘗試施用緩釋肥，但或因緩釋肥效果受環(huán)境影響較大，或因施肥技術(shù)不到位，導(dǎo)致年際間的肥效不穩(wěn)定，且由于緩釋肥價(jià)格高于普通肥料，所以并沒(méi)有得到很好的推廣。（2）養(yǎng)分施用比例不合理。該區(qū)域平均養(yǎng)分用量為N 160 kg/hm2，P2O5151 kg/hm2，K2O 227 kg/hm2，氮用量已趨于合理[10,11]，但明顯存在偏施磷鉀肥的現(xiàn)象，這在很大程度上是受“磷能促進(jìn)地下器官發(fā)育”和“馬鈴薯是喜鉀作物”的引導(dǎo)。磷肥過(guò)量可造成Fe、Zn 等微量元素有效性降低[12]，而鉀肥過(guò)量可因拮抗作用抑制Ca，Mg 等陽(yáng)離子的吸收[13]。長(zhǎng)期過(guò)量施用磷鉀肥，已經(jīng)導(dǎo)致調(diào)查區(qū)域土壤中磷的富集，對(duì)該區(qū)域近100 個(gè)種植馬鈴薯的土壤樣品的測(cè)試結(jié)果表明，土壤速效磷（P2O5）的平均含量已達(dá)到42.9 mg/kg，速效鉀平均含量達(dá)到210.8 mg/kg（數(shù)據(jù)未發(fā)表），與全國(guó)第二次土壤普查結(jié)果相比，過(guò)量施用磷肥導(dǎo)致土壤磷大量富集的現(xiàn)象已在中國(guó)多地出現(xiàn)[14-20]。（3）肥料種類單一。多數(shù)被調(diào)查戶不能根據(jù)土壤的理化性狀合理的選擇肥料種類[21]。個(gè)別被調(diào)查戶因土壤偏酸而選擇施用過(guò)磷酸鈣，而過(guò)磷酸鈣實(shí)際是酸性肥料，相當(dāng)多的種植戶誤認(rèn)為是堿性肥料。此外被調(diào)查戶選用的復(fù)合肥幾乎都是硫基復(fù)合肥，自行摻混的被調(diào)查戶中僅有5.4%的選用氯化鉀。

通過(guò)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，種植馬鈴薯的肥料用量隨著種植年限和種植面積的增加都出現(xiàn)先增加后降低的現(xiàn)象，一部分是緣于多年種植經(jīng)驗(yàn)的積累，一部分是受投入/產(chǎn)出比的影響。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，種植面積在7～70 hm2或種植年限在10年左右的種植戶是肥料高投入的主體人群，而種植面積在7 hm2以下的部分被調(diào)查戶還存在肥料施用不足的問(wèn)題。因此，加強(qiáng)、加快并加深科研單位對(duì)種植戶的指導(dǎo)培訓(xùn)有利于快速提高種植戶的種植水平，在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)提高生態(tài)效益。