基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)推廣應(yīng)用難點與優(yōu)化策略

科學(xué)施肥是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)措施。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，化肥施用量大，但存在施肥效率低、環(huán)境污染嚴重等問題。為破解化肥使用效率低、面源污染嚴重等技術(shù)瓶頸，基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)應(yīng)運而生。該技術(shù)通過對農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量、有效性等指標進行科學(xué)檢測，結(jié)合作物需肥規(guī)律，制訂最佳施肥方案，實現(xiàn)因地制宜，因土施肥。目前，基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)盡管在國內(nèi)得到一定的推廣應(yīng)用，并取得良好的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。但由于我國幅員遼闊、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件差異大，以及農(nóng)民科學(xué)施肥意識淡薄等因素，該技術(shù)在實際推廣應(yīng)用中仍面臨諸多挑戰(zhàn)。相關(guān)部門圍繞基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)原理、應(yīng)用現(xiàn)狀、推廣難點及優(yōu)化策略等方面進行分析，旨在為提升科學(xué)施肥技術(shù)的推廣應(yīng)用水平提供參考。

一、基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)原理與應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）技術(shù)原理

基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)是以土壤養(yǎng)分含量和有效性檢測為基礎(chǔ)，結(jié)合作物生長發(fā)育過程中對養(yǎng)分的需求規(guī)律，經(jīng)過系統(tǒng)分析與計算，制訂適量、適時、適當(dāng)比例的施肥方案，并在此基礎(chǔ)上實施精準施肥技術(shù)。該技術(shù)遵循“養(yǎng)分供需平衡”原理，旨在實現(xiàn)土壤養(yǎng)分“額外供給量 + 土壤供給量 σ=σ 作物需要量”的動態(tài)平衡。

第一，通過土壤理化性狀分析和養(yǎng)分含量測定，全面掌握土壤的物理、化學(xué)及生物學(xué)特性，了解土壤的質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、容重、有機質(zhì)含量等基本性狀，明確影響?zhàn)B分有效性的pH、陽離子交換量等化學(xué)參數(shù)，以及微生物活性等生物學(xué)指標，在此基礎(chǔ)上準確診斷土壤養(yǎng)分儲備狀況。第二，依據(jù)區(qū)域氣候條件、作物品種特性、生長發(fā)育進程等因素，估算作物養(yǎng)分需求總量及各生育階段需求量。通過對比分析歷年產(chǎn)量數(shù)據(jù)與氣象資料，結(jié)合本地農(nóng)時、物候期及實際管理水平，對作物的需肥數(shù)量、需肥規(guī)律等進行定量評估，從而為后續(xù)養(yǎng)分管理奠定基礎(chǔ)。第三，在掌握土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力的基礎(chǔ)上，運用養(yǎng)分平衡方程計算由肥料額外供給的養(yǎng)分缺口。在預(yù)估產(chǎn)量目標的前提下，根據(jù)養(yǎng)分吸收利用率、殘留系數(shù)等參數(shù)，定量測算出需施用的氮肥、磷肥、鉀肥及中微量元素肥數(shù)量，以補充作物生長過程中的養(yǎng)分缺口。第四，選擇適宜的肥料品種，合理搭配不同養(yǎng)分的用量比例，并綜合考慮肥效釋放進程、雨熱同步等因素，制訂各生育階段的最優(yōu)施肥方案?；谕寥罊z測的科學(xué)施肥技術(shù)能夠做到心中有“數(shù)”，即土壤、作物和肥料三者之間養(yǎng)分供需關(guān)系的定量分析，進而實現(xiàn)精準補充肥料，最大限度地發(fā)揮土壤和肥料的養(yǎng)分效應(yīng)。在滿足作物生長需求的同時，避免過量施肥導(dǎo)致養(yǎng)分流失和環(huán)境污染問題。通過該技術(shù)的推廣應(yīng)用，可實現(xiàn)區(qū)域乃至到田到戶的精準化施肥，切實提高肥料利用率，實現(xiàn)減肥增效、提質(zhì)增收的目標，對于推進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展、保障糧食安全具有重要意義。

（二）應(yīng)用現(xiàn)狀

近年，我國高度重視土壤檢測和科學(xué)施肥工作，將其作為推進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要舉措。我國在不同地區(qū)、不同土類上共建設(shè)了9個土壤肥料監(jiān)測基地，這些基地配備了完整的設(shè)施和技術(shù)體系，進一步提升了土壤肥料監(jiān)測能力。同時，基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)在大田作物、經(jīng)濟作物和果樹等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，北京市、河北省、江蘇省、四川省還出臺了土壤檢測和科學(xué)施肥的相關(guān)標準及管理辦法，為規(guī)范區(qū)域內(nèi)的技術(shù)推廣應(yīng)用提供了政策保障。與傳統(tǒng)施肥模式相比，科學(xué)施肥技術(shù)在提升肥料利用率、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、降低面源污染等方面顯現(xiàn)了較大優(yōu)勢。盡管如此，受農(nóng)戶規(guī)模小、土地細碎化等因素的制約，基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)在某些區(qū)域的應(yīng)用水平還有待進一步提升。據(jù)統(tǒng)計，目前我國測土配方施肥技術(shù)的推廣覆蓋率僅為 24% ，與發(fā)達國家相比仍有較大差距。未來，應(yīng)進一步加大科學(xué)施肥技術(shù)的推廣力度，創(chuàng)新推廣模式，完善激勵政策，強化科技培訓(xùn)，不斷提高科學(xué)施肥的精準化、信息化和智能化水平。

二、基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)推廣應(yīng)用的難點

（一）土壤采樣代表性不足

在基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)推廣過程中，土壤采樣代表性不足是一個突出難點。第一，由于自然環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的差異，不同區(qū)域、不同田塊之間的土壤理化性狀和肥力狀況也存在差異。以河南省為例，全省土壤類型多達7個土類、25個亞類、85個土屬，且不同土類間差異顯著。第二，即便在同一田塊內(nèi)部，土壤養(yǎng)分的空間變異性也較大。研究表明，農(nóng)田土壤有機質(zhì)和速效養(yǎng)分含量的變異系數(shù)可高達30% 。第三，在實際土壤采樣過程中，采樣密度不足、采樣方法不科學(xué)也會影響樣品的代表性。通常情況下，采樣點數(shù)應(yīng)不少于20個·hm^-2 ，而河南省部分地區(qū)采樣點數(shù)僅為 8～10 個·hm^-2 ，難以全面反映田塊內(nèi)部的土壤養(yǎng)分空間異質(zhì)性。由此可見，如何通過合理布點、規(guī)范采樣等環(huán)節(jié)來提高土壤樣品的代表性，是基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)推廣面臨的關(guān)鍵難題。

（二）檢測流程不夠規(guī)范

基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)檢測流程通常包括樣品前處理、養(yǎng)分提取、儀器測定和數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)。然而，在實際推廣應(yīng)用中，檢測流程不夠規(guī)范問題仍較為普遍，降低了檢測結(jié)果的準確性和可靠性。

1.樣品前處理不到位。樣品風(fēng)干、研磨、過篩和稱樣等前處理操作直接關(guān)系著檢測結(jié)果的精確度。然而在實際操作中，風(fēng)干時間和溫度控制不嚴、研磨粒度不均、過篩篩孔選擇不當(dāng)、稱樣量不足等問題時有發(fā)生，降低了檢測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

2.養(yǎng)分提取方法不統(tǒng)一。以土壤有效磷檢測為例，通用的提取劑有Olsen、Bray和Mehlich等，但不同提取劑獲得的檢測結(jié)果缺乏可比性。河南省某縣在推廣應(yīng)用中曾出現(xiàn)過因更換提取劑而導(dǎo)致檢測結(jié)果失真的問題。

3.儀器設(shè)備的性能和使用狀態(tài)參差不齊。部分基層檢測機構(gòu)儀器設(shè)備老舊、性能不穩(wěn)定，且缺乏有效的校準和維護，極易引入檢測誤差。此外，實際檢測過程中的一些“非標準操作”，如養(yǎng)分提取后靜置時間不足、比色皿洗滌不徹底、未及時繪制標準曲線等，也會影響檢測值的準確性。

4.檢測數(shù)據(jù)的分析和解讀不到位。土壤養(yǎng)分含量與有效性并非唯一對應(yīng)關(guān)系，如何結(jié)合土壤類型、質(zhì)地、pH等因素來綜合判斷土壤肥力狀況，需要較高的專業(yè)技術(shù)水平，而一些基層檢測人員的業(yè)務(wù)能力有待提升。

總之，基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)的檢測流程涉及諸多關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)細節(jié)，現(xiàn)有檢測流程不夠規(guī)范成為制約技術(shù)推廣應(yīng)用的難點，亟須引起高度重視，相關(guān)部門應(yīng)采取有效措施加以規(guī)范。

（三）施肥方案轉(zhuǎn)化率低

在基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)推廣過程中，施肥方案轉(zhuǎn)化率低是一個亟待破解的難題。盡管通過土壤檢測可以獲得科學(xué)的施肥處方，但在實際應(yīng)用中，施肥方案的落地執(zhí)行率往往不盡如人意。第一，部分農(nóng)戶受傳統(tǒng)施肥習(xí)慣的影響，對科學(xué)配方施肥的認識不足，存在隨意施肥的現(xiàn)象。第二，即便農(nóng)戶愿意采用科學(xué)施肥方案，但由于缺乏必要的技術(shù)指導(dǎo)，往往難以準確理解和執(zhí)行施肥方案。施肥方案通常包括肥料品種與數(shù)量、施肥時期與部位等多個要素，對農(nóng)戶的文化水平和專業(yè)技能提出較高要求。以氮肥運籌為例，在小麥生育前期、拔節(jié)期、孕穗期和灌漿期，需要因時因量施用氮肥，施肥時間和比例稍有偏差，均會影響氮肥利用效率和小麥產(chǎn)量。目前，多數(shù)施肥方案只是給出籽粒目標產(chǎn)量條件下各類肥料的施用量，缺乏直觀、具體的施肥操作指引。第三，由于不同區(qū)域間農(nóng)時存在差異，相同作物的施肥方案也需因地制宜，而現(xiàn)有施肥方案大多基于區(qū)域尺度制訂，下沉到具體田塊和農(nóng)戶時的適用性和精準性有待提高。尤其是在農(nóng)戶小規(guī)模、分散式生產(chǎn)的情況下，不同農(nóng)戶間土壤肥力、作物品種、產(chǎn)量目標等千差萬別，而相對千篇一律的區(qū)域化施肥方案難以做到“一戶一方”?？傊?，受農(nóng)戶認知水平、技術(shù)指導(dǎo)跟進以及方案適用性等因素的制約，科學(xué)施肥“最后一公里”仍待打通，提升施肥方案轉(zhuǎn)化率任重道遠。

三、優(yōu)化策略

（一）完善采樣技術(shù)規(guī)程

針對土壤采樣代表性不足的技術(shù)難題，應(yīng)系統(tǒng)優(yōu)化和完善土壤采樣技術(shù)規(guī)程。

1.合理布設(shè)采樣網(wǎng)點是提高采樣代表性的關(guān)鍵。采樣網(wǎng)點密度應(yīng)綜合考慮土壤類型、地形地貌、耕作方式等因素，差異性大的區(qū)域可適當(dāng)加密。通常情況下，布設(shè)采樣點不宜少于20個·hm^-2 ，變異系數(shù)超過30% 的土壤，采樣密度還需進一步提高。

2.因地制宜福選擇恰當(dāng)?shù)牟蓸臃椒?。常見的采樣方法有隨機采樣、系統(tǒng)采樣和分層采樣等（見表1），具體選擇需結(jié)合土壤理化性狀的空間變異特征。以系統(tǒng)采樣為例，可采用W形、S形、棋盤式等多點混合采樣模式，既兼顧了采樣的隨機性，又有利于全面了解土壤養(yǎng)分的空間分布規(guī)律。

3.科學(xué)設(shè)置采樣深度。采樣深度應(yīng)依據(jù)作物根系分布特點確定，一般可設(shè) 0～20cm 、 20～40cm 兩個層次，分別代表作物的主要吸收層和下層根系分布區(qū)。對于果樹等深根系作物，還需根據(jù)實際情況適當(dāng)加深采樣深度，以全面診斷植株的營養(yǎng)狀況。

總之，土壤采樣貫穿土壤檢測的全過程，科學(xué)、規(guī)范的采樣是提高土壤養(yǎng)分診斷可靠性的前提和基礎(chǔ)。

（二）提升檢測質(zhì)量管控

針對土壤檢測流程規(guī)范性欠缺的問題，應(yīng)著力加強檢測質(zhì)量管控，建立健全相應(yīng)的技術(shù)標準和規(guī)范。

1.規(guī)范樣品前處理操作。樣品風(fēng)干時，溫度應(yīng)控制在 25～30^°C ，時間不宜少于 ^48h ；研磨過篩時，土壤顆粒直徑應(yīng)小于 2mm ，過篩率在 95% 以上；稱樣量應(yīng)精確到 0.01g ，每個樣品平行稱取 2～3 份，取平均值。

2.統(tǒng)一養(yǎng)分提取方法。鑒于不同提取劑獲得的檢測結(jié)果差異較大，應(yīng)在區(qū)域尺度內(nèi)統(tǒng)一提取劑的選用，如堿解氮宜選用 1.07mol?L^-1NaOF I浸提，速效磷宜選用 0.5mol?L^-1NaHCO₃ 浸提等。在選定統(tǒng)一提取劑后，還應(yīng)開展不同土壤類型的方法學(xué)驗證和校準，以保證檢測結(jié)果的可比性和準確性。

3.加強儀器設(shè)備管理。儀器設(shè)備是保障檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要載體，應(yīng)根據(jù)檢測需求配置性能可靠、精度滿足要求的儀器設(shè)備，并建立完善的使用、維護、校準等管理制度。

4.嚴格規(guī)范檢測操作流程。以土壤有機質(zhì)測定為例，樣品消解后應(yīng)靜置 30min 以上，待渾濁液澄清后再進行比色測定；消解空白和標準工作曲線應(yīng)與土樣同批次測定，校準曲線的相關(guān)系數(shù)須大于0.999；每批樣品應(yīng)設(shè)置 10% 左右的平行樣，平行樣間的相對偏差應(yīng)小于 5% 。同時，應(yīng)加強檢測人員培訓(xùn)和考核。檢測人員是保障檢測質(zhì)量的關(guān)鍵因素，應(yīng)定期組織理論知識學(xué)習(xí)和實操技能訓(xùn)練，提高檢測人員對相關(guān)流程、標準的掌握程度。可借鑒ISO/IEC17025-2017實驗室質(zhì)量管理體系，建立檢測人員能力評估和持證上崗制度，確保檢測人員具備合格的專業(yè)技術(shù)水平。

總之，只有不斷提高檢測流程的科學(xué)性、規(guī)范性和可溯源性，并切實加強全流程質(zhì)量管控，才能確保土壤檢測數(shù)據(jù)的真實可靠，為科學(xué)施肥提供堅實的數(shù)據(jù)支撐。

（三）優(yōu)化施肥方案

針對施肥方案轉(zhuǎn)化率低的問題，應(yīng)從制訂施肥方案入手，切實提高方案的針對性、可操作性和實用性。

1.施肥方案應(yīng)綜合考慮多種因素。土壤養(yǎng)分含量與作物產(chǎn)量并非簡單的線性關(guān)系，在制訂施肥方案時，應(yīng)綜合考慮土壤類型、質(zhì)地、pH、潛在肥力等因素，構(gòu)建包含土壤養(yǎng)分、產(chǎn)量、施肥量等多維度參數(shù)的施肥模型，依托大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)算法，提高施肥方案的精準度。

2.施肥方案應(yīng)具有較強的區(qū)域針對性。不同區(qū)域的氣候條件、種植制度、土壤特性差異顯著，即便是同一作物，其養(yǎng)分需求規(guī)律也可能有所不同。因此，在制訂施肥方案時，應(yīng)立足區(qū)域尺度，充分考慮當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、管理水平等要素，因地制宜優(yōu)化施肥時間、施肥比例等參數(shù)。有研究表明，在小麥一玉米輪作區(qū)，小麥拔節(jié)期和玉米大喇叭口期是兩個關(guān)鍵施氮時期；在雙季稻區(qū)，分蘗期、孕穗期和抽穗揚花期是水稻生育的三個關(guān)鍵施氮節(jié)點。若分別在上述時期實施 20%～25% 、 25%～30% 、 40%～45% 的施氮比例，可顯著提升氮肥利用率。

3.施肥方案應(yīng)簡明易懂、可操作性強。應(yīng)圍繞目標產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分、肥料品種、施用時期、施用量、施用部位等關(guān)鍵要素，給出明確、具體的施肥指導(dǎo)與意見。例如，針對設(shè)施蔬菜，可給出結(jié)合灌溉施肥的“日施肥量”指標，便于農(nóng)戶掌握；針對果樹，可基于樹齡、樹冠投影面積等信息，給出每株樹施肥量和施肥半徑等數(shù)據(jù)，指導(dǎo)農(nóng)戶科學(xué)實施。同時，可利用信息化手段，開發(fā)在線施肥決策系統(tǒng)，農(nóng)戶只需輸入地塊信息、作物種類、目標產(chǎn)量等參數(shù)，即可獲取直觀、便捷的“點擊式”施肥指導(dǎo)。

4.應(yīng)注重施肥方案的動態(tài)優(yōu)化。作物生長發(fā)育是一個復(fù)雜的動態(tài)過程，其養(yǎng)分需求規(guī)律隨時間和空間變化而變化。

總之，推行基于土壤檢測的科學(xué)施肥，關(guān)鍵在于提高施肥方案的精準性和可執(zhí)行性。通過優(yōu)化施肥模型、因地制宜、簡化指導(dǎo)、動態(tài)調(diào)控等舉措，切實提高施肥方案的轉(zhuǎn)化率和利用效率，進而實現(xiàn)減肥增效、保質(zhì)增收的目標。

四、結(jié)語

基于土壤檢測的科學(xué)施肥技術(shù)是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。盡管該技術(shù)在推廣應(yīng)用過程中面臨土壤采樣代表性不足、檢測流程規(guī)范性欠缺、施肥方案轉(zhuǎn)化率低等問題，但通過完善采樣技術(shù)規(guī)程、提升檢測質(zhì)量管控、優(yōu)化施肥方案設(shè)計等措施，這些問題均可得到有效解決。展望未來，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)的深度應(yīng)用，科學(xué)施肥技術(shù)將向著更加精準化、智能化的方向發(fā)展。通過構(gòu)建智能施肥決策系統(tǒng)、開發(fā)便捷的移動應(yīng)用程序，使農(nóng)戶能夠更加便利地獲取個性化的施肥方案，最終實現(xiàn)提質(zhì)增效、節(jié)本增收、減少污染的多重目標，為推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、保障國家糧食安全作出積極貢獻。

作者簡介：丁冬亮（1985一），男，河南鄭州人，本科，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)學(xué)研究工作。