我國東北地區(qū)春玉米科學(xué)施肥評價(jià)

豐智松，曹寒冰，付浩然，張青松，李 芳，趙帥翔*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西 晉中 030801；3.浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058；4.西藏自治區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，西藏 拉薩 850000）

玉米是全球分布最廣和產(chǎn)量最高的糧食作物。綠色革命（1960年）以來，全球玉米種植面積從1.05億hm2增加到1.97億hm2，單產(chǎn)從1942 kg/hm2增加到5755 kg/hm2，總產(chǎn)量從2.05億t增至11.34億t[1]。肥料施用是保障玉米穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要農(nóng)業(yè)措施，然而，不合理施肥尤其是過量施用化肥不僅不會(huì)繼續(xù)提高玉米產(chǎn)量，還易造成農(nóng)田養(yǎng)分損失，威脅糧食和環(huán)境安全[2-3]。我國是僅次于美國的第二大玉米生產(chǎn)國[4]，平均單產(chǎn)為7600 kg/hm2，較美國低2700 kg/hm2，而我國玉米氮肥施用量（220 kg/hm2）卻比美國高66 kg/hm2[5]，玉米施氮過量現(xiàn)象普遍存在。東北地區(qū)是我國重要的玉米生產(chǎn)基地，2018年其玉米種植面積和產(chǎn)量均占全國30%以上[6]，施肥對該區(qū)玉米單產(chǎn)貢獻(xiàn)率高達(dá)51%～62%[7]。2008年443個(gè)農(nóng)戶樣本調(diào)研結(jié)果顯示，東北部分地區(qū)玉米氮肥用量已經(jīng)接近350 kg/hm2[8]，而玉米單產(chǎn)和氮肥利用率分別僅有6874 kg/hm2[6]和28.0%[9-10]。東北地區(qū)春玉米合理施用氮、磷和鉀肥料的農(nóng)戶比例分別僅有39%、22%和38%，且在部分地區(qū)施氮過量（＞240 kg/hm2）的農(nóng)戶所占比列高達(dá)54%[8]。因此，明確東北玉米施肥現(xiàn)狀對提高玉米產(chǎn)量和肥料利用效率有重要意義。

科學(xué)施肥技術(shù)的建立與推廣是解決農(nóng)田作物不合理施肥的有效手段。東北春玉米田間肥效試驗(yàn)研究表明，通過測土配方施肥技術(shù)可以節(jié)約4.9%～5.8%的肥料[11-12]，提高6.6%～36.7%的產(chǎn)量[12-13]，同時(shí)氮肥利用率提高5.7%～8.7%[14-15]；秸稈還田技術(shù)可以節(jié)約20%～30%的氮肥[16-17]，促進(jìn)玉米增產(chǎn)5.2%～5.9%[18-19]；有機(jī)無機(jī)肥配施在提高2.5%～20.1%產(chǎn)量的情況下可以替代節(jié)約20%～30%的氮肥[20-22]；氮肥分期調(diào)控技術(shù)可使產(chǎn)量增加5.7%～16.4%，同時(shí)將氮肥利用率提高5.3%～20.5%[10，23]；通過玉米機(jī)械化施肥技術(shù)可以使玉米產(chǎn)量提高1.2%～4.6%[24]?？梢?，采用不同科學(xué)施肥技術(shù)能在保障玉米穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的情況下，減少施氮量，并提高肥料利用效率。那么，目前東北地區(qū)農(nóng)戶對各種科學(xué)施肥技術(shù)的掌握程度如何？是否有效地解決了當(dāng)?shù)貙τ衩走^量施肥缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的問題呢？

為此，本研究于2019年在東北春玉米主產(chǎn)區(qū)通過調(diào)研調(diào)查了農(nóng)戶春玉米施肥管理情況，并在此基礎(chǔ)上分析了農(nóng)戶施肥的合理性以及對科學(xué)施肥技術(shù)的掌握情況，旨在明確當(dāng)前農(nóng)戶施肥現(xiàn)狀及科學(xué)施肥技術(shù)發(fā)展程度，為東北春玉米科學(xué)施肥提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

東北地區(qū)（38°43′～53°33′N，118°53′～135°05′E，面積80.84萬km2）是我國重要的糧食生產(chǎn)基地，該區(qū)域夏季溫暖多雨，冬季寒冷干燥，≥10℃積溫2000～3600℃，6～9月平均氣溫15～25℃，無霜期130～170 d；全年降水量400～800 mm，受季風(fēng)氣候影響，季節(jié)間降水量差異較大，但主要集中在7～9月，雨熱同期，光照充足，尤其適合春玉米的生長發(fā)育。當(dāng)?shù)卮河衩滓话阍?月左右播種，10月左右收獲，一年一熟制。

1.2 調(diào)查方法

本研究依托全國測土配方施肥評估項(xiàng)目，文中數(shù)據(jù)源自2019年東北典型地區(qū)農(nóng)戶春玉米施肥調(diào)研數(shù)據(jù)。依據(jù)跟蹤調(diào)研的原則，在調(diào)研地區(qū)按人均純收入水平用等間軸距的方法選擇調(diào)研農(nóng)戶。選擇跟蹤調(diào)研的伊通、靖宇、鐵東、雙陽、克山和海倫6個(gè)縣（市），每個(gè)縣（市）抽取3個(gè)跟蹤調(diào)查的鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），每個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）抽取2個(gè)跟蹤調(diào)查的村，每個(gè)村抽取8個(gè)農(nóng)戶，共獲得288個(gè)樣本，其中玉米有效樣本有247個(gè)。

1.3 調(diào)查內(nèi)容

調(diào)查內(nèi)容主要包括兩部分。第1部分為東北農(nóng)戶春玉米施肥量現(xiàn)狀，包括農(nóng)戶種植面積（hm2）、作物產(chǎn)量（kg/hm2）、肥料用量（基肥、追肥的氮磷鉀養(yǎng)分量）、養(yǎng)分來源（有機(jī)肥、化肥）、施肥時(shí)期（基肥、追肥）、施肥方式（人工施肥、機(jī)械施肥）等；第2部分為農(nóng)戶對關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)的掌握情況，包括秸稈還田技術(shù)、有機(jī)無機(jī)肥配施技術(shù)、肥料運(yùn)籌技術(shù)、機(jī)械化施肥技術(shù)。

1.4 分析指標(biāo)

單產(chǎn)：按照標(biāo)準(zhǔn)水分含量14%折算；施肥量：施用的化肥由實(shí)物量折算為純養(yǎng)分時(shí)，復(fù)合肥養(yǎng)分含量按包裝袋上標(biāo)識(shí)的含量折算，單質(zhì)肥料按各肥料養(yǎng)分含量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，有機(jī)肥養(yǎng)分含量參考《中國有機(jī)肥料養(yǎng)分志》[25]提供的數(shù)值折算；技術(shù)采納率：采用某種技術(shù)的農(nóng)戶樣本量占全部農(nóng)戶樣本量的百分比；在本研究中，機(jī)械施肥：玉米基肥或追肥過程中使用機(jī)械施用肥料；機(jī)械一次性施肥：玉米基肥時(shí)期使用機(jī)械一次性施用全生育期肥料；機(jī)械分次施肥：玉米基肥和追肥過程中均使用機(jī)械施用肥料；人工施肥：玉米基肥或追肥過程中純靠人力施用肥料。

氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN）是指單位投入的肥料氮所能生產(chǎn)的作物籽粒產(chǎn)量，單位為kg/kg。它是一個(gè)可以充分反映實(shí)際生產(chǎn)水平的重要指標(biāo)，是當(dāng)?shù)赝寥阑A(chǔ)氮素水平和氮肥施用量的綜合效應(yīng)。國際農(nóng)學(xué)界常用PFPN，原因是它不需要通過試驗(yàn)測定空白區(qū)產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收量，簡單明了、易于運(yùn)用，尤其適合于用農(nóng)戶調(diào)研數(shù)據(jù)分析化肥效率。計(jì)算公式為：

式中，Y為施肥后所獲得的玉米產(chǎn)量；F代表化肥純養(yǎng)分（N）的投入量。

1.5 施肥水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

前人分析東北春玉米施肥量時(shí)，往往以合理施肥范圍為中心值，以60～80 kg/hm2為變幅，劃分3～5個(gè)施肥等級(jí)[8]。本研究以農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的東北春玉米施肥“大配方，小調(diào)整”為依據(jù)，根據(jù)不同產(chǎn)量等級(jí)劃分施肥水平?？松健⒑?、靖宇施肥標(biāo)準(zhǔn)參照東北冷涼春玉米區(qū)劃分，雙陽、伊通、鐵東施肥標(biāo)準(zhǔn)參照東北半濕潤春玉米區(qū)劃分[26]，施肥量低于合理施肥范圍為不足，高于合理施肥范圍為過量，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1和表2。

表1 東北冷涼春玉米區(qū)春玉米不同產(chǎn)量等級(jí)及其合理施肥范圍 （kg/hm2）

表2 東北半濕潤春玉米區(qū)春玉米不同產(chǎn)量等級(jí)及其合理施肥范圍 （kg/hm2）

1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用LSD法檢驗(yàn)，采用Duncan法多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 東北春玉米產(chǎn)量、施肥量及氮肥偏生產(chǎn)力

分析東北247個(gè)農(nóng)戶春玉米施肥量、產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力（表3）發(fā)現(xiàn)，各區(qū)施氮（N）量為214～242 kg/hm2，平均為228 kg/hm2；施磷（P2O5）量為87～127 kg/hm2，平均為107 kg/hm2；施鉀（K2O）量 為68～124 kg/hm2，平 均 為96 kg/hm2；春玉米產(chǎn)量為9032～10036 kg/hm2，平均為9534 kg/hm2；春玉米氮肥偏生產(chǎn)力為45～50 kg/kg，平均為47 kg/kg。調(diào)研區(qū)域施肥量和產(chǎn)量均變異較大，但施肥水平和產(chǎn)量高低表現(xiàn)不一致，導(dǎo)致該區(qū)域整體氮肥偏生產(chǎn)力較低。因此，需進(jìn)一步明確當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶施肥的合理性及科學(xué)施肥技術(shù)發(fā)展程度。

表3 調(diào)查區(qū)春玉米養(yǎng)分投入量、產(chǎn)量及氮肥偏生產(chǎn)力

2.2 東北春玉米施肥現(xiàn)狀評價(jià)

2.2.1 農(nóng)戶春玉米施肥量評價(jià)

依據(jù)不同產(chǎn)量水平對應(yīng)的氮肥施用標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)農(nóng)戶施氮的合理性，結(jié)果（圖1）顯示，在所調(diào)研農(nóng)戶中，施氮不足、合理、過量的農(nóng)戶分別占10.5%、16.6%、72.9%，施氮不合理主要表現(xiàn)為農(nóng)戶施氮過量。分析農(nóng)戶施氮量在不同產(chǎn)量水平上的分布發(fā)現(xiàn)，從低產(chǎn)到超高產(chǎn)，施氮不足的農(nóng)戶比例逐漸降低，由16.3%降低到8.0%；施氮合理的農(nóng)戶比例逐漸增加，由0增加到34.0%；施氮過量的農(nóng)戶比例逐漸降低，由83.7%降低到58.0%。可見，調(diào)研區(qū)域氮肥管理較差，各產(chǎn)量水平的農(nóng)戶均存在嚴(yán)重施氮過量的問題。

評價(jià)農(nóng)戶施磷合理性（圖1）發(fā)現(xiàn)，在所調(diào)研農(nóng)戶中，施磷不足、合理、過量的農(nóng)戶，分別占15.0%、18.6%、66.4%，施磷不合理主要表現(xiàn)為施磷過量。分析農(nóng)戶施磷量在不同產(chǎn)量水平上的分布發(fā)現(xiàn)，從低產(chǎn)到超高產(chǎn)，施磷不足的農(nóng)戶比例逐漸增加，由6.1%增加到18.0%；施磷合理的農(nóng)戶比例逐漸增加，由8.2%增加到36.0%；施磷過量的農(nóng)戶比例逐漸降低，由85.7%降低到46.0%。可見，調(diào)研區(qū)域施磷不合理現(xiàn)象明顯，中低產(chǎn)量水平的農(nóng)戶施磷過量的問題較為突出。

評價(jià)農(nóng)戶施鉀合理性（圖1）發(fā)現(xiàn)，在所調(diào)研農(nóng)戶中，施鉀不足、合理、過量的農(nóng)戶，分別占10.5%、16.2%、73.3%，施鉀不合理主要表現(xiàn)為施鉀過量。分析農(nóng)戶施鉀量在不同產(chǎn)量水平上的分布發(fā)現(xiàn)，從低產(chǎn)到超高產(chǎn)，施鉀不足的農(nóng)戶比例逐漸增加，由2.0%增加到18.0%；施鉀合理的農(nóng)戶比例逐漸增加，由0增加到30.0%；施鉀過量的農(nóng)戶比例逐漸降低，由98.0%降低到52.0%。從低產(chǎn)到超高產(chǎn)，雖施鉀過量的農(nóng)戶比例降低了46.0%，但存在的問題與氮肥一樣，各產(chǎn)量水平的農(nóng)戶均嚴(yán)重施鉀過量。

圖1 不同施肥等級(jí)的農(nóng)戶在各產(chǎn)量水平的分布

2.2.2 施肥技術(shù)采納率及其對產(chǎn)量、氮肥用量的影響

分析東北春玉米科學(xué)施肥技術(shù)采納率（表4）發(fā)現(xiàn)，就秸稈還田技術(shù)而言，采用秸稈還田技術(shù)的農(nóng)戶（包括粉碎還田、翻壓還田、覆蓋還田）比例為41%。秸稈還田農(nóng)戶的春玉米產(chǎn)量為9834 kg/hm2，秸稈不還田農(nóng)戶的產(chǎn)量為9764 kg/hm2，差異不顯著；秸稈還田農(nóng)戶施氮僅215 kg/hm2，顯著低于秸稈不還田的農(nóng)戶施氮（238 kg/hm2）。就有機(jī)無機(jī)配施技術(shù)而言，施用有機(jī)肥的農(nóng)戶比例僅有9%。有機(jī)無機(jī)配施農(nóng)戶的春玉米產(chǎn)量為10726 kg/hm2，顯著高于單施化肥農(nóng)戶的產(chǎn)量（9822 kg/hm2）；有機(jī)無機(jī)配施農(nóng)戶施氮256 kg/hm2（包括有機(jī)肥中的氮）與單施化肥農(nóng)戶施氮（229 kg/hm2）差異不顯著。就肥料運(yùn)籌技術(shù)而言，采用肥料運(yùn)籌技術(shù)的農(nóng)戶比例為35%?！耙慌谵Z”（一次性施肥）農(nóng)戶的春玉米產(chǎn)量為10096 kg/hm2，高于追肥農(nóng)戶（9454 kg/hm2）；“一炮轟”農(nóng)戶施氮220 kg/hm2，而進(jìn)行追肥農(nóng)戶施氮（242 kg/hm2），差異顯著。就機(jī)械化施肥技術(shù)而言，機(jī)械化施肥的農(nóng)戶所占比較高，為65%。機(jī)械施肥農(nóng)戶的春玉米產(chǎn)量為10196 kg/hm2，顯著高于人工施肥農(nóng)戶的春玉米產(chǎn)量（9074 kg/hm2）；機(jī)械施肥農(nóng)戶施氮229 kg/hm2，顯著低于人工施肥農(nóng)戶施氮（263 kg/hm2）?？梢?，東北春玉米機(jī)械化施肥的農(nóng)戶采用率最高，為65%，而其他技術(shù)采用率相對較低，均未超過50%，另外，機(jī)械化施肥技術(shù)效果較好，可以達(dá)到春玉米化肥減量增效的目標(biāo)。

表4 各項(xiàng)技術(shù)采納率及其對調(diào)查區(qū)春玉米產(chǎn)量和施氮量的影響

進(jìn)一步對農(nóng)戶春玉米機(jī)械化施肥技術(shù)進(jìn)行分析（表5）發(fā)現(xiàn)，在基肥方面，采用機(jī)械和人工的農(nóng)戶比例分別為58%和42%?；蕶C(jī)施農(nóng)戶的施氮量為188 kg/hm2，比基肥人工施用顯著高41 kg/hm2；基肥機(jī)施的農(nóng)戶玉米產(chǎn)量為9885 kg/hm2，顯著高于基肥人工施用的農(nóng)戶產(chǎn)量（8954 kg/hm2）。另外，從基肥機(jī)施和基肥人工施用的農(nóng)戶追肥情況（表6）來看，基肥機(jī)施農(nóng)戶的追肥率和追施氮量分別為19%和129 kg/hm2，均低于基肥人工施用農(nóng)戶的追肥率和追施氮量。在追肥方面（表5），機(jī)械追肥和人工追肥所占比例分別為51%和49%。機(jī)械追肥農(nóng)戶的追施氮量為121 kg/hm2，比人工追肥農(nóng)戶的追施氮量顯著減少了40.7%；機(jī)械追肥農(nóng)戶的產(chǎn)量為9639 kg/hm2，比人工追肥農(nóng)戶的產(chǎn)量顯著提高了13.6%。

表6 基肥機(jī)施與基肥人工施用分別對農(nóng)戶追肥的影響

從機(jī)械一次性施肥和機(jī)械分次施肥情況（表5）來看，機(jī)械一次性施肥的農(nóng)戶占85%，其平均產(chǎn)量和總施氮量分別為10805和229 kg/hm2；機(jī)械分次施肥的農(nóng)戶占15%，其平均產(chǎn)量和總施氮量分別為10005和194 kg/hm2，兩種施肥方式產(chǎn)量差異不顯著，總施氮量差異顯著。綜合而言，機(jī)械化分次施肥是促進(jìn)氮肥減量和玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的有效措施。

表5 調(diào)查區(qū)域機(jī)械施肥對春玉米產(chǎn)量和施肥量的影響

3 討論

3.1 肥料投入

本研究中春玉米氮肥投入量介于214～242 kg/hm2，而該區(qū)域春玉米推薦施氮量一般為150～240 kg/hm2[26-28]，因此該地區(qū)春玉米氮肥平均用量較高。調(diào)研農(nóng)戶中施氮合理的農(nóng)戶占16.6%，施氮過量的占72.9%。與高強(qiáng)等[8]2008年的研究結(jié)果相比，施氮過量的農(nóng)戶比例增加了41.6%。原因是該地區(qū)農(nóng)戶現(xiàn)多施用高氮肥料，但并未降低其用量，這與大多農(nóng)戶對施氮過量的認(rèn)知不足、合理降低氮肥用量意愿較低有關(guān)[29]。東北地區(qū)土壤基礎(chǔ)肥力相對較高，物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)良好，但仍有超過1/2的農(nóng)戶氮肥投入過量，這樣不僅會(huì)增加農(nóng)民投入成本，而且還會(huì)造成資源的浪費(fèi)并存在環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)[30-32]。科學(xué)的養(yǎng)分管理，可以在減少氮肥用量的情況下，保證糧食不減產(chǎn)。例如，張建軍等[33]認(rèn)為通過合理的養(yǎng)分資源管理，在氮肥減施20%～40%的情況下，作物產(chǎn)量不會(huì)減少。這些研究對減少氮肥用量進(jìn)而減少面源污染意義重大，所以合理地引導(dǎo)施氮量高的農(nóng)戶降低施氮量是今后東北春玉米施肥工作的重點(diǎn)。

本研究中春玉米磷肥投入量為87～127 kg/hm2，而該區(qū)域春玉米推薦施磷量一般為62～100 kg/hm2[26-28]，據(jù)此可知，該地區(qū)春玉米磷肥平均用量偏高。調(diào)研農(nóng)戶中施磷合理的農(nóng)戶占18.6%，施磷過量的占66.4%。與高強(qiáng)等[8]的研究結(jié)果相比，近年來施磷過量的農(nóng)戶比例增長了7.5%。該地區(qū)農(nóng)戶施用的化肥類型以復(fù)合肥為主，因農(nóng)戶在一定程度上缺乏科學(xué)的施肥技術(shù)和知識(shí)[34]，盲目過量施用復(fù)合肥，導(dǎo)致其所帶入土壤中的磷養(yǎng)分含量較高，同時(shí)這也是氮、鉀養(yǎng)分含量投入較高的主要原因之一。有研究表明，玉米過量施用磷肥反而會(huì)減產(chǎn)，當(dāng)施磷水平超過合理范圍，繼續(xù)施磷會(huì)導(dǎo)致玉米產(chǎn)量出現(xiàn)下降的趨勢[35]。并且磷肥的過量施用導(dǎo)致土壤中磷素的大量積累，夏秋季節(jié)，農(nóng)田退水通過地表徑流的方式匯入河流，造成面源污染[36]。目前東北地區(qū)已有多條河流因此造成了水體富營養(yǎng)化[37-38]。因此，減少磷肥用量并充分利用磷養(yǎng)分資源對促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和減少環(huán)境污染意義重大。

本研究中春玉米鉀肥投入量為68～124 kg/hm2，而該區(qū)域春玉米推薦施鉀量一般為60～100 kg/hm2[26-28]，據(jù)此可知，該地區(qū)春玉米鉀肥平均用量略高。調(diào)研農(nóng)戶中施鉀合理的農(nóng)戶占16.2%，施鉀過量的占73.3%。與高強(qiáng)等[8]的研究結(jié)果相比，近年來施鉀過量的農(nóng)戶所占比例增長了60.4%。原因可能是本研究所推薦的鉀肥合理用量范圍低于高強(qiáng)等[8]提出的鉀肥合理用量范圍，同時(shí)也與當(dāng)?shù)胤柿鲜袌鲣N售的肥料產(chǎn)品和作物養(yǎng)分需求不匹配有關(guān)，當(dāng)?shù)劁N售的肥料產(chǎn)品鉀含量高于專家推薦量。鉀肥的過量施用不僅會(huì)造成玉米減產(chǎn)甚至可能減少收益，已有研究表明，隨著鉀肥的投入玉米產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益會(huì)呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，過量施鉀經(jīng)濟(jì)效益大幅度下降[39]。因此，當(dāng)?shù)胤柿鲜袌鰬?yīng)該銷售專家推薦的肥料配方或者近似的配方，肥料經(jīng)銷商和政府農(nóng)技人員應(yīng)該引導(dǎo)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民科學(xué)地選擇肥料產(chǎn)品，進(jìn)而在保證玉米產(chǎn)量的同時(shí)減少鉀肥投入，確保農(nóng)民收益。

3.2 技術(shù)采納率

技術(shù)采納率重點(diǎn)評估農(nóng)戶施肥技術(shù)和施肥觀念，近年來主推的科學(xué)施肥技術(shù)包括秸稈還田技術(shù)、有機(jī)無機(jī)肥配施技術(shù)、氮肥運(yùn)籌技術(shù)、機(jī)械化施肥技術(shù)。以這些技術(shù)為依據(jù)，本文分析了東北地區(qū)農(nóng)戶的采用情況及其對農(nóng)戶施肥量和春玉米產(chǎn)量的影響。

在所調(diào)研農(nóng)戶中，秸稈還田的農(nóng)戶所占比例為41%。這些農(nóng)戶玉米氮投入較少，但產(chǎn)量并沒有降低，其原因是秸稈中含有多種營養(yǎng)元素，將其還田能有效補(bǔ)充土壤養(yǎng)分并提高土壤有機(jī)質(zhì)含量[40-41]。已有研究表明，秸稈還田可以提高玉米產(chǎn)量[42]，但本研究中秸稈還田的農(nóng)戶產(chǎn)量增幅與前人相比較小，這主要是因?yàn)榻斩掃€田的效果與農(nóng)戶秸稈還田方式、還田時(shí)間、施氮量、土壤類型、氣候條件等有關(guān)[43]。東北冬季寒冷，春季干燥，秸稈還田后不能很好的腐解，增加整地難度，嚴(yán)重影響播種和出苗質(zhì)量[44]。因此，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶應(yīng)因地制宜選擇秸稈還田技術(shù)。有研究指出，在秸稈還田的同時(shí)配施一定量的氮肥，保持合適的碳氮比，有利于作物的生長發(fā)育，達(dá)到增產(chǎn)的目的[45]。另外，蔡紅光等[46]研究表明，東北黑土區(qū)最適合秸稈深翻還田，但這需要?jiǎng)恿?5.6 kW以上的大型農(nóng)機(jī)具，而目前東北大型農(nóng)機(jī)具相對較少。所以，進(jìn)一步研究和推廣適合東北地區(qū)春玉米秸稈還田技術(shù)十分關(guān)鍵。

在所調(diào)研農(nóng)戶中，春玉米施用有機(jī)肥的農(nóng)戶僅有9%。近年來東北春玉米施用有機(jī)肥的農(nóng)戶所占比例呈下降趨勢[47-48]，這是因?yàn)殡S著規(guī)模化養(yǎng)殖和勞動(dòng)力老齡化、女性化，小農(nóng)戶不僅缺乏農(nóng)家肥原料且施用已經(jīng)越來越困難。本研究中施用有機(jī)肥的農(nóng)戶玉米產(chǎn)量較高，這與國內(nèi)外眾多學(xué)者的研究結(jié)果保持一致[49-50]。因?yàn)橛袡C(jī)肥的施用不僅改變了土壤的理化性質(zhì)，還帶入了外源氮、磷、鉀和微量元素，有利于作物的生長[51]。但當(dāng)?shù)厥┯糜袡C(jī)肥的農(nóng)戶總氮投入過高，沒有合理降低化肥氮的投入。已有大量研究認(rèn)為有機(jī)肥代替氮肥減施20%～30%后，可維持玉米不減產(chǎn)甚至增產(chǎn)[20-21]。因此，今后東北地區(qū)農(nóng)戶應(yīng)重視有機(jī)肥的投入，在施用有機(jī)肥的同時(shí)合理減少氮肥用量，這對化肥減量、培肥土壤以及降低環(huán)境污染都有積極的作用。

在所調(diào)研農(nóng)戶中，采用肥料運(yùn)籌技術(shù)的農(nóng)戶所占比例僅為35%。近年來農(nóng)村勞動(dòng)力匱乏且追肥較為困難，因此大多農(nóng)民為了節(jié)省勞動(dòng)力采用了“一炮轟”的施肥方式。本研究結(jié)果表明采用肥料運(yùn)籌技術(shù)的農(nóng)戶氮投入過高，且產(chǎn)量較低。這與蘇效坡等[52]在吉林梨樹縣的調(diào)研結(jié)果一致。而科學(xué)試驗(yàn)證明，氮肥運(yùn)籌技術(shù)會(huì)提高肥料利用率并增加玉米產(chǎn)量[53]。楊升輝等[54]認(rèn)為玉米采用氮肥運(yùn)籌技術(shù)有利于玉米灌漿時(shí)間的延長，提高了養(yǎng)分的吸收時(shí)間，最終也提高了玉米產(chǎn)量。導(dǎo)致本研究結(jié)果的原因可能有以下兩點(diǎn)：一是農(nóng)戶不明確追施氮肥的時(shí)間，導(dǎo)致氮肥的施用時(shí)間和玉米的生育期沒有完全耦合，造成氮肥利用率和產(chǎn)量較低。玉米追肥最好在拔節(jié)期至大喇叭口期進(jìn)行，因?yàn)樵谶@期間玉米養(yǎng)分需求最為旺盛[55]。二是農(nóng)戶氮肥投入基追比例不合理，調(diào)查地區(qū)氮肥投入基追比例為1∶1.3，與當(dāng)?shù)赜衩淄扑]氮肥投入基追比例1∶2[56]相比差距過大。可知，東北農(nóng)戶沒有科學(xué)地掌握春玉米肥料運(yùn)籌技術(shù)，應(yīng)加強(qiáng)對農(nóng)戶此項(xiàng)技術(shù)的科學(xué)指導(dǎo)。

在所調(diào)研農(nóng)戶中，機(jī)械化施肥的農(nóng)戶所占比例達(dá)到了65%。隨著機(jī)械化的發(fā)展，人們對機(jī)械的依賴增大，傳統(tǒng)的人工撒施正被機(jī)械化替代。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，機(jī)械施肥降低了肥料用量，同時(shí)提高了玉米產(chǎn)量。而目前國內(nèi)對玉米機(jī)械化施肥的研究甚少，本研究對此分析發(fā)現(xiàn)：基肥機(jī)施與基肥人工施用相比，降低了農(nóng)戶追施氮肥的意愿和追氮量，大多數(shù)農(nóng)戶想通過基肥機(jī)施一次性完成玉米施肥作業(yè)。雖然玉米機(jī)械化一次性施肥技術(shù)會(huì)減少肥料投入，節(jié)省勞動(dòng)力，但它對肥料提出了更高的要求，所用肥料產(chǎn)品應(yīng)該是緩/控釋肥，并且能夠滿足玉米全生育期對養(yǎng)分的需求[57]，而所調(diào)研農(nóng)戶很少用到此類肥料。與人工追肥相比，機(jī)械追肥節(jié)省了氮肥投入并提高了作業(yè)效率，追肥機(jī)的發(fā)展使玉米可以進(jìn)行機(jī)械化追肥，其具有降低勞動(dòng)力強(qiáng)度、增產(chǎn)并提高肥料利用率的優(yōu)點(diǎn)，已在華北和東北地區(qū)應(yīng)用推廣[58]?？偟膩碚f，玉米機(jī)械化分次施肥效果最好，它具有減少肥料損失、滿足玉米養(yǎng)分需求、減少勞動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)。由此可見，東北地區(qū)春玉米機(jī)械化施肥技術(shù)已經(jīng)取得成效，并且被大多數(shù)農(nóng)戶認(rèn)可，但是在機(jī)械化施肥過程中要注意施肥機(jī)具的選擇，以及肥料產(chǎn)品的物理性狀要適應(yīng)機(jī)械化施肥要求等問題。

4 結(jié)論

通過對東北所調(diào)研地區(qū)養(yǎng)分管理現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，氮肥施用量為16.6%合理，磷肥施用量為18.6%合理，鉀肥施用量為16.2%合理，該地區(qū)農(nóng)戶春玉米氮、磷和鉀肥均施用過量問題仍然存在。

就該地區(qū)春玉米科學(xué)施肥技術(shù)采納情況來看，秸稈還田技術(shù)（41%）、有機(jī)無機(jī)配施技術(shù)（9%）、氮肥運(yùn)籌技術(shù)（35%）均未較好地被當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶掌握并采用，而機(jī)械化施肥技術(shù)（65%）被大多數(shù)農(nóng)戶認(rèn)可，并且促進(jìn)了當(dāng)?shù)卮河衩自霎a(chǎn)、化肥減量增效。

基肥機(jī)施降低了農(nóng)戶追施氮肥的意愿和追氮量，機(jī)械化分次施肥是促進(jìn)氮肥減量和玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的有效措施。