寧夏引黃灌區(qū)春小麥施肥現(xiàn)狀及減肥潛力

王西娜，呂喆銘，譚軍利，王朝輝

（1.寧夏大學 農(nóng)學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏大學 土木與水利工程學院，寧夏 銀川 750021；3.西北農(nóng)林科技大學 資源與環(huán)境學院，陜西 楊凌 712100）

肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作物營養(yǎng)的主要來源?；蕦ψ魑锂a(chǎn)量的貢獻很大，其中氮肥對作物產(chǎn)量的貢獻率高達30%～50%[1]，但是過量施肥反而會引起產(chǎn)量降低。近年來我國化肥施用量位居世界第一[2]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過量施用化肥不僅會增加生產(chǎn)成本，而且對糧食安全、土壤安全和生態(tài)環(huán)境安全構成威脅[3]。小麥是我國第二大糧食作物[4]，在其生產(chǎn)中存在有機肥料缺失、養(yǎng)分搭配不合理、施肥方式缺乏科學性和合理性等問題[5]。

寧夏引黃灌區(qū)是寧夏主要糧食產(chǎn)區(qū)，位于寧夏北部黃河沿岸，沿黃河兩岸地形呈“J”形帶狀分布，總土地面積44.12萬hm2，占寧夏耕地面積的40%，是寧夏小麥主產(chǎn)區(qū)[6]。近年來寧夏春小麥在水肥管理和栽培技術上有很大提升，但大多數(shù)農(nóng)戶為了提升產(chǎn)量，存在盲目施肥的現(xiàn)象。趙營等[6]對寧夏引黃灌區(qū)春小麥施肥調(diào)查表明，2011—2013年N、P2O5、K2O平均用量分別為357.0、182.7、33.4 kg/hm2，86.4%的春小麥種植戶氮肥投入過量，44.6%的農(nóng)戶磷肥施用過量，83.3%的農(nóng)戶鉀肥投入嚴重不足，而且肥料投入與產(chǎn)量水平變化不同步，肥料投入以化肥為主，有機肥為輔，重氮肥輕鉀肥。因此，寧夏引黃灌區(qū)春小麥生產(chǎn)目前應以調(diào)整施肥結(jié)構和減量施氮肥為主，以保證穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

近10年來，隨著測土配方施肥技術的推廣及新型肥料的應用，寧夏引黃灌區(qū)種植結(jié)構、施肥結(jié)構及土壤培肥措施等均發(fā)生了很大變化，這必然引起土壤肥力和春小麥產(chǎn)量的變化。本研究于2008—2009年、2018—2019年，通過農(nóng)戶抽樣調(diào)查對比分析引黃灌區(qū)春小麥施肥結(jié)構和產(chǎn)量變化，分析當前施肥過程中存在的主要問題，以期為寧夏引黃灌區(qū)春小麥合理施肥提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查區(qū)域概況

寧夏位于我國西北地區(qū)，東經(jīng)104°17′～107°39′，北緯35°14′～39°23′，海拔1 100～3 556 m，具有典型的大陸性氣候特征。寧夏糧食作物種植面積約80萬hm2，引黃灌區(qū)位于寧夏中部和北部，年降雨量僅200 mm左右，具有便利的引黃自流灌溉系統(tǒng)。該區(qū)每年種植春小麥約10.67萬hm2，占寧夏小麥播種面積的1/3，產(chǎn)量占總產(chǎn)量的60%～70%[7—8]。根據(jù)《2018年度寧夏回族自治區(qū)耕地質(zhì)量監(jiān)測報告》[9]，灌區(qū)耕地土壤養(yǎng)分平均含量為w（全鹽）=0.126%，w（有機質(zhì)）=13.80 g/kg、w（全氮）=0.82 g/kg、w（有效磷）=27.07 mg/kg、w（速效鉀）=172.78 mg/kg。

1.2 調(diào)查方法

2008—2009年分別在寧夏鹽池縣、惠農(nóng)縣、靈武市、永寧縣、青銅峽市、吳忠市、中寧縣進行農(nóng)戶調(diào)查，共收集有效問卷134份。2018—2019年在吳忠市和永寧縣進行問卷調(diào)查，分別收集有效問卷118和125份。調(diào)查內(nèi)容包括春小麥品種、種植面積、種植方式、肥料種類、施肥量、施肥時期、田間水分管理、產(chǎn)量等。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 產(chǎn)量水平劃分 參考《寧夏測土配方施肥技術》[10]及黃倩楠等[11]的產(chǎn)量等級劃分方法，結(jié)合目前產(chǎn)量水平對寧夏引黃灌區(qū)春小麥進行產(chǎn)量水平分級。以5250～6000kg/hm2為適中產(chǎn)量，按750～1 500 kg/hm2上下浮動分出5個等級，分別為：低（＜4 500 kg/hm2）、偏低（4 500～5 250 kg/hm2）、中（5 250～6 000 kg/hm2）、偏高（6 000～7 500 kg/hm2）、高（＞7 500 kg/hm2）[12]。

1.3.2 推薦施肥標準 氮、磷、鉀肥推薦施肥標準引自《寧夏測土配方施肥技術》[10]，見表1。

表1 寧夏引黃灌區(qū)春小麥氮、磷、鉀肥施用量分級標準 kg/hm2

1.3.3 有機肥養(yǎng)分含量 參照《中國有機肥料養(yǎng)分志》數(shù)據(jù)[13]，化肥養(yǎng)分含量根據(jù)產(chǎn)品標注含量計算。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理 文中所有數(shù)據(jù)均采用EXCEL 2010處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 春小麥產(chǎn)量變化

2008—2009年，春小麥產(chǎn)量低和偏低的農(nóng)戶比例分別為20.9%和38.8%；產(chǎn)量為中等的農(nóng)戶僅占23.1%；偏高產(chǎn)和高產(chǎn)農(nóng)戶比例只有17.1%；平均產(chǎn)量為（5 477±1 161）kg/hm2。高產(chǎn)農(nóng)戶主要集中在惠農(nóng)，低產(chǎn)集中在青銅峽、中寧、靈武和鹽池。2018—2019年，82.7%的農(nóng)戶產(chǎn)量達到高產(chǎn)水平，僅有8.3%的農(nóng)戶產(chǎn)量較低，兩年平均產(chǎn)量為（6 985±867）kg/hm2，比2008—2009年產(chǎn)量增加了27.5%，并且農(nóng)戶間差異縮小，產(chǎn)量趨于穩(wěn)定。同時，永寧產(chǎn)量總體高于吳忠，其中很低、偏低和適中產(chǎn)量的農(nóng)戶均分布在吳忠，偏高產(chǎn)和高產(chǎn)農(nóng)戶有84.6%分布在永寧。

根據(jù)寧夏統(tǒng)計年鑒[14]數(shù)據(jù)，寧夏引黃灌區(qū)2008—2018年間春小麥平均產(chǎn)量自5 079 kg/hm2增長到5 312 kg/hm2（圖1）。2008年以利通區(qū)產(chǎn)量最高，達6444kg/hm2；2009年以青銅峽產(chǎn)量最高，為7720kg/hm2；2010—2014年均以利通區(qū)最高，平均為6 412 kg/hm2；2015—2018年永寧、賀蘭、紅寺堡的產(chǎn)量持續(xù)較高。

圖1 2008—2018年寧夏引黃灌區(qū)春小麥產(chǎn)量

2.2 肥料品種選擇的變化

將春小麥種植農(nóng)戶選擇的肥料品種在不同施肥時期出現(xiàn)的次數(shù)進行統(tǒng)計（表2），基肥中施用農(nóng)家肥的農(nóng)戶在2008—2009年比例為18.6%，2018—2019年比例只有3.5%，但施用商品有機肥的農(nóng)戶比例增加到6.1%，同時施用單質(zhì)肥料的農(nóng)戶比例增加了11.4%；在種肥施用上，2018—2019年100%的農(nóng)戶選擇了復合肥，即磷酸二氫銨，而2008—2009年僅有27.3%的農(nóng)戶選擇單質(zhì)肥料；農(nóng)戶對追肥的選擇在10年內(nèi)變化較小，大部分農(nóng)戶以單質(zhì)肥料尿素為主，少量農(nóng)戶追施了復合肥?？梢?，目前春小麥基肥施用中仍然存在重化肥輕有機肥，追肥施用中存在重單質(zhì)肥輕復合肥的現(xiàn)象。

表2 各肥料品種施入情況 %

2.3 春小麥肥料施入量的變化

2.3.1 氮肥施入量的變化 根據(jù)《寧夏測土配方施肥技術》[11]，對寧夏引黃灌區(qū)春小麥種植戶氮肥施用量進行分級（表3）。2018—2019年氮肥平均施用量為（294±54）kg/hm2，比2008—2009年的平均施用量（451±383）kg/hm2降低了34.8%，但依然比推薦的適中施肥量高30.7%～63.3%。10年來，氮肥施用量很高的農(nóng)戶比例從47.0%降低到7.0%；偏高農(nóng)戶比例從35.1%上升到89.7%；適中的農(nóng)戶比例從11.2%下降至1.2%；偏低的農(nóng)戶從6.7%下降至2.1%。從地區(qū)分布來看，施氮量小于90 kg/hm2的農(nóng)戶全部集中在吳忠，處于適中范圍內(nèi)的農(nóng)戶在永寧和吳忠分布，施氮量在偏高范圍內(nèi)的農(nóng)戶有76.6%分布在永寧，而施氮量很高的農(nóng)戶有94.1%分布在吳忠?？梢?，盡管氮肥平均施用量明顯降低，但大多數(shù)農(nóng)戶的氮肥施用水平依然偏高。

表3 寧夏引黃灌區(qū)春小麥氮肥各級施用量農(nóng)戶比例 %

2.3.2 磷肥施入量的變化 根據(jù)《寧夏測土配方施肥技術》[11]，對寧夏引黃灌區(qū)春小麥種植戶磷肥施用量進行分級（表4）。2008—2009年磷肥平均用量為（204±106）kg/hm2，2018—2019年磷肥平均施用量為（162±46）kg/hm2，降低了20.6%。其中用量適中農(nóng)戶所占比例大幅度上升，達64.2%，用量很高的農(nóng)戶比例由45.5%降至14.4%，偏低和很低的農(nóng)戶比例均明顯下降。從地區(qū)分布來看，磷肥用量小于60 kg/hm2的農(nóng)戶全部分布在吳忠，用量在偏低范圍的農(nóng)戶有86.1%分布在永寧，用量在適中范圍的農(nóng)戶有82.1%分布在永寧，用量偏高和很高的農(nóng)戶主要分布在吳忠?？梢?，寧夏引黃灌區(qū)春小麥生產(chǎn)中磷肥投入量趨于合理，僅有少部分農(nóng)戶存在施用量偏高或偏低的現(xiàn)象，但地區(qū)間差異較大。

表4 寧夏引黃灌區(qū)春小麥磷肥各級施用量農(nóng)戶比例 %

2.3.3 鉀肥施入量的變化 根據(jù)《寧夏測土配方施肥技術》[11]，對寧夏引黃灌區(qū)春小麥種植戶鉀肥施用量進行分級。由表5可知，10年來，鉀肥施用量亦有所降低，且用量很低的農(nóng)戶比例仍然較大。與2008—2009年的（87±248）kg/hm2相比，2018—2019年鉀肥平均施用量下降到（49±39）kg/hm2，其中鉀肥用量適中的農(nóng)戶比例只有7.8%，施用量偏低和很低的農(nóng)戶比例則分別為72.0%和9.1%。從地區(qū)分布來看，鉀肥用量小于60 kg/hm2的農(nóng)戶有88.6%分布在永寧，用量偏低的農(nóng)戶分布在永寧和吳忠的比例分別為40.9%和59.1%，用量適中、偏高和很高的農(nóng)戶主要分布在吳忠?？梢?，鉀肥用量不足依然是寧夏引黃灌區(qū)春小麥生產(chǎn)中存在的主要問題。

表5 寧夏引黃灌區(qū)春小麥鉀肥各級施用量農(nóng)戶比例 %

2.4 春小麥施肥結(jié)構變化

寧夏引黃灌區(qū)春小麥施用氮磷肥分為播前基肥、播種時種肥和生長期追肥，而鉀肥主要用于基肥，少部分用于后期追肥（表6）。2018—2019年春小麥氮肥以基肥、種肥和追肥施入的比例分別為50.8%、7.7%、41.6%，與2008—2009年相比基肥和種肥比例降低，追肥比例增加。磷肥基施比例從54.1%增加到62.8%，種肥比例分別為37.8%和34.8%，而追肥比例從8.2%降到了2.4%。鉀肥均以基施為主，分別達到99.2%和91.7%，追施比例增加了6.8%?？梢?，10年來，氮肥用量明顯降低，且追施的比例明顯增加；磷肥用量有所增加，以基肥和種肥為主；鉀肥用量增加幅度較小，以基施為主。

表6 寧夏引黃灌區(qū)春小麥施肥運籌變化 kg/hm2

2.5 減肥潛力

與不同產(chǎn)量等級所對應的氮、磷、鉀肥投入水平變化較大，所有低產(chǎn)水平農(nóng)戶氮、磷肥投入過量，而鉀肥投入量不足（表7）。低產(chǎn)農(nóng)戶的氮肥平均施用量達392 kg/hm2，比推薦用量（180～225 kg/hm2）高167～212 kg/hm2；磷肥比推薦用量（120～180 kg/hm2）高48～108 kg/hm2；而鉀肥則比推薦用量（79.5～100.5 kg/hm2）少17～38 kg/hm2。從平均值來看，寧夏引黃灌區(qū)春小麥氮、磷、鉀肥平均投入量分別為294、162和49kg/hm2，三者比例為1∶0.55∶0.17。97.1%的農(nóng)戶氮肥投入過量，20.2%的農(nóng)戶磷肥投入過量，鉀肥總體投入不足?？梢?，減少氮肥、調(diào)控磷肥、適當增加鉀肥是該區(qū)春小麥化肥結(jié)構調(diào)整的主要方向。

表7 不同產(chǎn)量等級下氮、磷、鉀肥施用情況（n=243）

3 結(jié)論與討論

3.1 肥料用量的變化趨勢

趙營等[2]認為，寧夏引黃灌區(qū)春小麥種植農(nóng)戶為了追求較高產(chǎn)量盲目施肥，施肥均以化肥為主、有機肥為輔，重氮肥、輕鉀肥。這與本調(diào)查結(jié)果相符，引黃灌區(qū)96.8%的農(nóng)戶氮肥施用過量，80.6%的農(nóng)戶鉀肥投入不足。2008—2009年N、P2O5、K2O平均用量分別為451、204、87 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O為1∶0.45∶0.19；2018—2019年N、P2O5、K2O平均用量分別為289、163、51 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O為1∶0.56∶0.18。氮、磷、鉀用量均有所降低，但仍然表現(xiàn)為氮肥比例較高、鉀肥比例較低。王明國等[15]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，寧夏引黃灌區(qū)春小麥施用有機肥農(nóng)戶的比例不到40%，施用量在32 t/hm2左右。本研究結(jié)果顯示2019年有機肥施用比例明顯提高，達61.6%?？傮w而言，10年來，寧夏引黃灌區(qū)春小麥氮磷鉀肥施用量均有所減少，其中氮肥施用量降低較明顯，施用有機肥的農(nóng)戶比例有所增加，但仍然存在氮多鉀少、化肥多有機肥少的問題。

3.2 施肥結(jié)構的變化

本調(diào)研結(jié)果顯示，寧夏引黃灌區(qū)春小麥種植中氮、磷、鉀肥均以基施為主。這與前人的調(diào)研結(jié)果基本一致。王明國等[15]調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在春小麥施肥中近60%的氮肥為基施，大部分農(nóng)戶只在春小麥第1次灌水時進行1次追肥，且肥料表施現(xiàn)象普遍。根據(jù)何文壽等[16]的調(diào)研，寧夏引黃灌區(qū)春小麥種植中氮肥用量應將40%作基肥、60%作追肥施入，其中分蘗肥占25%、拔節(jié)肥占30%、穗肥占5%?？梢?，目前農(nóng)戶仍以重基肥、輕追肥的施肥模式為主，使肥料養(yǎng)分供應與作物生長需求不能同步，導致施肥對小麥的增產(chǎn)潛力未能充分發(fā)揮出來，并造成了肥料的流失。

3.3 減肥潛力分析

合理的肥料運籌是實現(xiàn)作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎。施肥的主要目的是保持和提高土壤供肥能力，提供植物所需養(yǎng)分。根據(jù)調(diào)查，近兩年寧夏引黃灌區(qū)N、P、K平均施入量分別為294、162、49 kg/hm2，按照《寧夏測土配方施肥技術》[10]分類，96.8%的農(nóng)戶氮肥投入過量，比推薦的適中施肥量高28.4%～60.6%；80.6%的農(nóng)戶鉀肥投入不足，比推薦的適中用量低36.3%～49.0%；磷肥平均施用量適中，但仍然有14.6%的農(nóng)戶用量不足，而21.3%的農(nóng)戶用量過高。吳良泉等[17]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，西北灌溉麥區(qū)肥料推薦量為氮肥162～170 kg/hm2、磷肥60～70 kg/hm2、鉀肥33～36 kg/hm2。黃興法等[18]研究認為寧夏引黃灌區(qū)滴灌春小麥適宜施肥量：N為178.1 kg/hm2、P為62.2 kg/hm2、K為58.7 kg/hm2。黃倩楠等[11]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中國小麥平均產(chǎn)量為6 400 kg/hm2，春麥區(qū)氮、磷、鉀平均需求量為28.6、4.5、26.5 kg/Mg。何文壽等[16]研究結(jié)果表明，寧夏引黃灌區(qū)春小麥每形成100 kg籽粒產(chǎn)量吸收氮磷鉀分別為2.85、1.00、3.76 kg。根據(jù)本調(diào)查平均產(chǎn)量按6 985 kg/hm2計算，氮、磷、鉀總需求量分別為199.1、69.9、262.6 kg/hm2，與之相比現(xiàn)有施肥水平仍然表現(xiàn)為氮肥施用過量，磷、鉀肥投入相對不足。因此，目前寧夏引黃灌區(qū)春小麥生產(chǎn)中要減少氮肥施用量，適當控制磷肥施用量，增加鉀肥施用量。