農村生態(tài)保護中的肥料減施問題與落實

嚴燕 孫子杰 李震宇 朱毅勇 林光華

摘要：農村生態(tài)環(huán)境保護是落實鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的一項重要工作。然而近幾十年來農藥與肥料的持續(xù)使用已經(jīng)造成了生態(tài)環(huán)境污染。以太湖地區(qū)化學磷肥減施工作為例，分析了在保證水稻產量前提下減肥增效的可行性，旨在為今后科學施肥、控制面源污染，保護農村生態(tài)環(huán)境提供理論與實踐依據(jù)。通過文獻中大數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果分析了在肥料定量施用下太湖流域氮、磷肥施用量與水稻產量的關系，通過農戶調查總結了目前江蘇省水稻種植中施肥量與產量的粗略關系，同時通過在太湖流域的田間定位試驗，實地檢測了不同磷肥施用量與有機肥替代化學磷肥后對水稻產量的影響。結果表明，氮肥施用量是提高水稻產量的主要因素，而磷肥施用量只要達到P2O5 30 kg/hm2即可保證水稻產量;而農戶種植水稻時，施肥量普遍過高，導致肥料的增產效應降低甚至減產。田間定點試驗的結果亦表明在太湖流域的磷肥施用量在P2O5 30～50 kg/hm2后水稻產量即可達到高產水平。因此，在太湖流域目前農民普遍施用磷肥量（P2O5 90 kg/hm2）基礎上應減少32%的化學磷肥用量，并施用有機肥，不僅保證水稻穩(wěn)產高產，還能減少農村有機廢棄物。在此基礎上結合農村生態(tài)環(huán)境整治的相關政策，必將大力推動農村環(huán)境整治，促進鄉(xiāng)村振興。

關鍵詞：農村環(huán)境;鄉(xiāng)村振興;減肥增效;長江流域;水稻

中圖分類號： S143.2+2 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2021）13-0207-05

鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略是促進我國農業(yè)農村現(xiàn)代化的重大舉措。自2017年黨的十九大提出“實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”以后，2020年黨的十九屆五中全會確立了“堅持節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先、自然恢復為主，守住自然生態(tài)安全邊界”的方針。2021年4月29日第十三屆全國人民代表大會正式通過了《中華人民共和國鄉(xiāng)村振興促進法》，其中第五章“生態(tài)保護”明確提出了鼓勵和支持節(jié)肥、節(jié)藥、節(jié)能等先進的種植養(yǎng)殖技術、加強農業(yè)面源污染防治，推進農業(yè)投入品減量化等具體要求。以農業(yè)生產中肥料施用為例，農民普遍以經(jīng)驗為主，尤其是為了省工省時，盲目增加肥料使用量[1]。因此如何加強養(yǎng)分管理、提出合理的減肥對策，從源頭控制污染產生，是改善生態(tài)環(huán)境，實施鄉(xiāng)村振興的重要環(huán)節(jié)之一，對建設美麗鄉(xiāng)村具有重要的實踐意義[2]。

長江流域是我國稻米的主產區(qū)，共計有耕地 2 460多萬hm2，水稻產量占全國的70%，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。2018年中共中央、國務院就明確要求充分發(fā)揮長江經(jīng)濟帶的優(yōu)勢，以共抓大保護、生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展為引領。然而自1960年以來，長江流域水體養(yǎng)分負荷已經(jīng)增加了約8倍，據(jù)統(tǒng)計從2006年以來，累計發(fā)生了超過400次以上藻華事件[3]。而氮和磷是造成水體富營養(yǎng)化的2個主要養(yǎng)分[4-5]。其中氮在長江流域內的輸入量低值達到142～350 kg/km而高值可以達到1 066～3 889 kg/km[6]。相對于氮，目前來自于農田系統(tǒng)的磷已經(jīng)成為了長江的首要污染物，截至2015年，年度農田磷輸出量對長江流域河流總磷輸出量的貢獻率超過了54%，2018年上半年的長江經(jīng)濟帶國控斷面測定中發(fā)現(xiàn)總磷指標超標的斷面占全部超標斷面的56%[7]。因此相對于氮肥、磷肥減施的執(zhí)行已經(jīng)刻不容緩。江蘇省位于長江下游三角洲，在長江經(jīng)濟帶的發(fā)展中處于龍頭地位，其中太湖地區(qū)又是中國主要的商品糧基地。因此，筆者在江蘇省太湖地區(qū)進行了有關磷肥減施增效的調研與定位試驗，旨在為水稻生產中肥料減施增效措施的落實提供具體的參考與指導意見。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試材料

本試驗從2019年水稻季開始。供試水稻品種為南粳46號。該試驗田位于太湖附近的無錫市宜興禾欣農場（CS2，31°41′N、120°40′E），四季分明，年平均氣溫15.7 ℃，年平均降水量1 054 mm。試驗地肥力中等偏上，土壤類型為南方水稻土。耕層土壤基本理化性質：pH值6.3、有機質16.7 g/kg、全氮1.3 g/kg、速效磷15.8 mg/kg和速效鉀 75.6 mg/kg。所用化學肥料分別為尿素（N 46.4%），過磷酸鈣（P2O5 12.0% ），氯化鉀（K2O 60.0%）。所用有機肥的有機質≥40%，氮磷鉀總量≥6%。

1.2 試驗設計

試驗分為磷肥施用量梯度試驗和磷肥減施增效試驗2部分。磷肥梯度試驗共設置4個處理，以P2O5計：P0（0 kg/hm2）、P50（50 kg/hm2）、P100（100 kg/hm2）、P150（150 kg/hm2）。磷肥減施增效試驗設4個處理：對照不施用磷肥、農戶傳統(tǒng)施肥（90 kg/hm2）、農戶傳統(tǒng)施肥減磷20%、有機替代減磷36%。每個處理重復4次，各小區(qū)采用隨機區(qū)組排列，每小區(qū)面積為35 m2（7 m×5 m），小區(qū)之間打梗，50 cm寬，覆蓋農膜以防止串水串肥，試驗區(qū)外設置保護行。

1.3 田間管理

水稻在5月20日播種，育秧25 d后，6月15日進行人工移栽，按照25 cm×18 cm的株行距進行栽種，每穴3株，種植密度為22.2萬穴/hm2。各處理的氮肥（以純N計）和鉀肥（以純K2O計）施用量相同，分別為純N 300 kg/hm2和K2O 90 kg/hm2;氮肥分別作基肥、分蘗肥和穗肥分3次施入，比例為 4 ∶ 3 ∶ 3;磷、鉀肥作基肥在水稻栽種的前2 d一次性施入土壤，分蘗肥在基肥施用15 d后施用，穗肥在水稻抽穗前的幼穗分化期施用。

1.4 測產

在水稻收獲時，在采樣區(qū)隨機找4個點，每點測定5穴的有效穗數(shù)，采樣后烘干，測定產量構成因素指標，并測定籽粒與秸稈質量與磷含量，計算收獲后帶走的磷。水稻產量實測的方法每小區(qū)單獨收獲，脫粒后將稻谷晾曬至標準水分20%以下，除去雜物后稱質量。

2 結果與分析

2.1 肥料試驗中施肥量與水稻產量之間的關系分析

由于肥料對作物的增產作用是毋用置疑的，因此如何在產量與施肥量之間取得平衡，是我們實現(xiàn)減肥增效的科學依據(jù)。首先，基于文獻統(tǒng)計[8-21]，對近十幾年來太湖流域開展的各種施肥研究結果進行匯總，在不考慮其他因素情況下，分析了水稻產量與氮肥或磷肥用量之間的關系。從圖1可以看出，水稻產量與氮肥施用之間呈正相關性，產量隨氮肥施用量增加而增加。而水稻產量與磷肥的施用之間卻不是線性相關關系，不施磷肥確實降低產量，但是只要施用磷肥（在用量達到P2O5 30 kg/hm2 后），無論施磷量增加多少，水稻產量基本上維持在同一水平（圖2）。甚至，還有研究發(fā)現(xiàn)，在太湖流域的宜興、常熟等地，稻季連續(xù)7年不施磷肥的條件下產量不變[22]。因此，在水稻生產上將磷肥控制在一個低的施用水平上應該是可行的。

2.2 農戶施肥量與水稻產量的調查結果分析

但是，農戶的施肥現(xiàn)狀究竟是一種什么情況？為此筆者在江蘇省對750多家農戶進行了調研[23]，匯總了農民匯報的氮、磷肥的施用量與水稻產量。結果（圖3、圖4）發(fā)現(xiàn)，無論是施氮量還是施磷量與水稻產量之間的都沒有顯著的增產關系。而且農民的施氮量集中在200～400 kg/hm2的用量范圍，而且更傾向于施用更多的氮肥300～400 kg/hm2（圖3），這說明在大多數(shù)農村農事生產中施氮量已經(jīng)超過了正常使用量，但是，從產量分布上來看，即使多施了氮肥，最高產量都沒有超過200 kg/hm2施氮量所取得的產量上限。從理論上講，氮肥是促進作物增產的第一要素，但農民多施氮肥并未進一步使水稻增產。在排除了品種帶來的差異之外，主要還是農民粗放式管理導致氮肥損耗。由于氮肥的損失有很大一部分是由于未施入土壤深層而導致氨氣揮發(fā)，因此改變氮肥的施用方式是控制氮肥無效損失的關鍵。磷肥施用量與產量的關系中也能看出，只要施用磷肥，即使量很低，其效果與大量施用磷肥一樣（圖4）。這個結果再次證明了，農民在施肥用量上非常隨意，必須進行管理上的干預和引導，尤其是對于磷肥而言，完全是可以做到減量使用，否則對環(huán)境的風險會日益增加。

2.3 磷肥梯度試驗與減磷增效試驗中施肥量與水稻產量之間的關系

為了進一步明確磷肥減施對水稻生產及其產量構成上的影響，2019年在太湖流域的宜興地區(qū)進行了磷肥減施田間試驗[24]。試驗主要設如下處理：（1）農民常規(guī)施肥;（2）減磷20%;（3）減磷20%的基礎上用有機肥替代化肥磷肥。同時，也設定了不同磷肥施用量的田間試驗，與上述研究進行比對。結果表明，在磷肥施用量達到P2O5 50 kg/hm2時，磷肥的增產效果其實已經(jīng)達到峰值，再繼續(xù)增加磷肥用量，總體上并不能顯著促進水稻產量的提高（表1）。從中還可以看出，磷肥的作用主要是增加了有效穗數(shù)，即促進了水稻分蘗，從而增加其籽粒產量。而農民目前的磷肥施用量普遍達到P2O5 90 kg/hm2，因此磷肥減施20%，以及有機肥替代化學磷肥都不會影響稻谷產量。另外，在華中地區(qū)的水稻種植中，通過秸稈還田，也能減少化學磷肥施用，并保證水稻產量[26]。這些試驗結果都說明，目前最好是通過有機物料的施用來減少大量化學磷肥的投入，這不僅能夠補充作物所需要的磷營養(yǎng)，同時還能將農村中的有機廢棄物進行資源化再利用，這是今后化肥減施增效的重要措施，需要在農村進行推廣。

3 結論與討論

通過對由農業(yè)院?；蜣r業(yè)科研院所開展的肥料試驗的總結，發(fā)現(xiàn)在精確控制化肥施用量的情況下，無論是氮肥還是磷肥都能促進水稻產量（圖1、圖2），尤其是氮肥的增產效果非常顯著（圖1），而磷肥的施用量只需要達到一定水平（P2O5達到 30 kg/hm2）就能促進水稻的產量（圖2），繼續(xù)增施磷肥并不能進一步顯著地提高水稻產量。還有研究認為在一定年限內完全不施磷肥，也可以保證水稻產量[22]。從我們在太湖流域開展的定位試驗結果來看，也證實了水稻生產過程中，可以在目前農民的施用水平上減少20%～36%的磷肥用量，不僅完全保證水稻產量（表1），而且還可以顯著降低磷在土壤中的盈余量，并且通過有機肥的施用還可以進一步減少化學磷肥的施用量，同時減少磷在土壤中的盈余（表2），因此可以逐年降低磷在土壤中的積累，并對農村有機廢棄物進行資源化利用，對減少環(huán)境污染具有一舉多得的效果。因此，目前太湖流域水稻栽培中完全可以實施上述措施，以減少化學磷肥帶來的環(huán)境污染風險。

從操作上來講，通過加強田間管理水平來提高肥料利用率、減少化肥施用也是完全可行的[26-28]。但是，針對農戶實際生產而言，這意味著要花更多的時間和勞動，因此農民在施肥過程中管理粗放，導致了肥料的浪費和污染，而且還不能顯著提高產量（圖3、圖4）。如何執(zhí)行肥料減施這項措施是當前農村環(huán)境整治的一個重要工作。

究其原因，在于一方面農民自身并沒有意識到施肥對環(huán)境產生的重大影響。許多人認為保護環(huán)境是政府的責任，村民自愿、主動參與環(huán)境保護的意識不夠。因此造成化肥農藥的大量使用，農村有機廢棄物，如家禽糞便及生活垃圾的隨意處置，導致農村生態(tài)環(huán)境無法走上良性的軌道，農村環(huán)境治理體系和治理能力依然薄弱[2]?；诖?，本研究進一步提出完善農村環(huán)境治理的幾點對策建議：

在社會轉型背景下，農村集體行動力減弱，因此，健全農村環(huán)境制度體系，為農村環(huán)境治理提供制度保障，培養(yǎng)主體的參與意識及公共責任意識，調動村民參與環(huán)境治理的自覺性，是推進肥料減施的重要保證，也是促進農村環(huán)境治理的現(xiàn)代化轉型必要條件。農民不僅是農村生態(tài)環(huán)境惡化的受害者，同時也是生態(tài)環(huán)境治理的主力軍。為此，首先，及時以多種方式向農民宣傳國家環(huán)保政策法規(guī)，加強宣傳農村環(huán)境污染的危害，引導農民科學施肥，增強村民的主體意識，調動大家環(huán)境保護的積極性和主動性。其次，深入開展綠色鄉(xiāng)村、節(jié)能環(huán)保社區(qū)等系列創(chuàng)建活動，引導和激勵農民培養(yǎng)綠色的生產方式。并通過農業(yè)科研院所和高校與當?shù)剞r技部分一起引導他們學習和掌握農業(yè)生產的新技術與新知識，完成綠色農業(yè)的升級與改造[29]。再次，制定獎懲措施。在農村有必要實施獎勵和懲戒等多重舉措，鼓勵農民減少化肥施用，并合理補償部分產量損失，而對于破壞環(huán)境的村民，給予懲罰，以此約束農民自覺減少環(huán)境污染行為。最后，值得一提的是，由于不同水稻品種之間也存在對肥料利用率的差異[30-31]，因此還可以通過引進養(yǎng)分高效吸收的品種來提高對養(yǎng)分的吸收利用[32]，從而進一步減少施肥量。

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