西南地区玉米养分管理现状分析与评价

陈尚洪，陈红琳，郑盛华，吴 铭，梁 圣，曲热朗磋，沈学善，张 鸿，梅旭荣，刘定辉*

（1．四川省农业科学院土壤肥料研究所/农业农村部西南山地农业环境重点实验室，四川 成都 610066；2．中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081；3．四川省农业科学院植物保护研究所，四川 成都 610066）

我国是一个典型的农业和人口大国，人多地少矛盾突出，粮食安全事关国计民生、经济发展和社会稳定。长期以来，在有限耕地面积上增加化肥投入成为提高作物单产和保障粮食安全的重要措施，化肥投入对全国粮食增产贡献率约为40.8%，对玉米增产贡献率达到46.2%［1-2］。从20世纪80年代开始，全国化肥特别是氮磷肥投入量大幅持续增加，目前以占全球9%的耕地消费约33%的氮肥［3］。氮磷化肥大量持续投入在促进粮食增产的同时，也带来了一系列负面影响，突出表现在肥料利用率低和水环境污染问题［4-5］。

西南山地丘陵玉米区是我国玉米的第3大产区，播种面积和总产量约占全国的14.1%和11.4%，玉米是该区域重要粮饲作物［6］。玉米生物量高，需肥量大，加之西南地区季节性干旱和水土养分流失并存，分散经营体制下玉米养分管理标准化和规范化难度高，加剧了玉米养分管理不平衡问题。通过调查了解玉米养分管理现状，明确养分管理存在问题，对合理指导施肥具有重要意义，前人在我国东北、华北和西北等玉米主产区围绕玉米养分管理开展了大量调查研究［7-9］，但针对西南山地丘陵玉米养分管理的调查研究报道相对较少。为此，本研究旨在通过对四川、重庆、贵州和云南玉米主产区农户开展玉米养分管理现状调查，以期明确该区域养分管理存在问题，为今后玉米产业持续发展和区域农业环境保护提供参考依据。

1 调查范围与方法

于2016～2017年，采用典型农户抽样调查的方法，对西南地区玉米种植农户进行实地调查。调查范围涉及5个区域 10 个县（市/区），分别是四川丘陵区（中江县、三台县和简阳市）、成都平原区（眉山市）、重庆山丘区（垫江县、江津区、万州区和武隆县）、贵州山丘区（威宁县）和云南山丘区（会泽县），每县随机抽取 1～3 个乡镇，每乡抽取 1～3 个村，每村抽取3～5 户，累计收集有效调查表 202 份。调查内容主要包括玉米种植面积、产量、基肥和追肥的肥料种类、施肥量、施肥时期及施肥方法等。化肥养分按照调查表记录值计算，有机肥养分含量按照《中国有机肥料养分志》提供的标准值计算。

2 结果与分析

2.1 玉米肥料品种投入情况

西南地区玉米施肥的肥料品种包括化肥和有机肥两大类，其中化肥包括尿素、碳酸氢铵、磷酸二氢铵、过磷酸钙、氯化钾、复合（混）肥，有机肥主要包括粪肥和饼肥油枯。

由表1可知，玉米生育期内，西南地区不同种类肥料和不同养分含量的复合（混）肥种类的投入数量累计高达75种（粪肥和饼肥均不细分种类），其中不同养分含量的复合（混）肥种类达到68种，农户在复合（混）肥种类选择过程中分散度较高。复合（混）肥种类投入情况在区域之间分布不均，四川丘陵区和成都平原区农户复合（混）肥品种的投入分散程度明显高于贵州山丘区、重庆山丘区和云南山丘区。

表1 西南地区玉米生育期农户肥料种类投入数量

2.2 不同肥料品种的消费结构

由表2可知，西南地区玉米基肥农户施用复合（混）肥的比例最高，达到69.80%，其次为畜禽粪肥、尿素、过磷酸钙和碳酸氢铵，施用比例分别为41.58%、31.68%、26.24%和20.30%，氯化钾施用比例不足2%。基肥中不同肥料种类的施用比例在各个调查区域之间差异较大，其中，复合（混）肥施用比例以贵州和云南山丘区最高；尿素施用比例以四川丘陵区、成都平原区和贵州山丘区居高；碳酸氢铵主要是重庆山丘区施用比例较高；过磷酸钙则主要在贵州和重庆山丘区；有机肥中畜禽粪肥施用比例从高到低依次为重庆山丘区、贵州山丘区、云南山丘区、成都平原区和四川丘陵区。

西南地区玉米追肥中，施用比例最高的肥料品种是尿素，其次为复合（混）肥和碳酸氢铵。第1次追肥中，施用尿素、复合（混）肥和碳酸氢铵的农户分别占调查样本总数的59.41%、40.10%和19.31%；第2次追肥中施用尿素、复合（混）肥和碳酸氢铵的农户分别占调查样本总数的25.74%、20.79%和10.40%。不同区域之间，云南和贵州两个地区追肥以尿素为主，成都平原以复合（混）肥为主，四川丘陵区和重庆山丘区追肥的肥料品种多且比例复杂。

2.3 玉米化肥施肥次数变化

由图1可知，从总体上看，西南地区玉米施用化肥2次和3次的农户占调查区样本总数的比例较高，分别为42.08%和43.07%，且二者差异较小，1次性施肥技术比例为12.38%，不施化肥或者施用化肥4次的农户比例均不足2%。不同地区之间差异较大，四川丘陵区农户施用2次化肥的比例为56.14%，施用1次化肥和3次化肥的比例均为19.30%；成都平原区92%的农户施用2次化肥；贵州山丘区农户施用2次化肥和3次化肥的比例分别为45.45%和39.39%；云南山丘区和重庆山丘区农户以施用化肥3次为主，分别占调查样本的66.67%和83.33%。

2.4 玉米化肥氮磷钾养分投入量与投入比例

由表3可知，西南地区玉米生育期内，化肥N、P2O5和K2O平均投入量分别为323.52、80.93和56.55 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.25∶0.17，总体表现为氮肥过量和钾肥投入不足。不同区域之间，化肥中N平均投入量表现为贵州山丘区>云南山丘区>四川丘陵区>重庆山丘区>成都平原区；化肥P2O5和K2O表现一致，投入量以重庆和贵州较高，且大于四川丘陵区、成都平原和云南山丘区，而四川丘陵区、成都平原区和云南山丘区差异较小。对农户养分投入量的变异系数分析可知，各个地区农户磷肥和钾肥施用量的变异系数高于氮肥。

表2 不同肥料品种的消费结构 （%）

图1 西南地区农户玉米化肥施肥次数变化

2.5 玉米化肥氮磷钾养分投入量分布情况

根据玉米氮磷钾需肥规律，并通过综合分析前人在西南地区和其他地区开展玉米肥料试验的相关研究结果，将农户玉米氮肥（N）、磷肥（P2O5）和钾肥（K2O）施用量分为“过量、适当和不足”3个等级，并按此标准对农户氮磷钾肥施用量进行分级评价［3，10］。由表4可知，西南地区农户玉米化肥养分投入主要存在氮肥过量和钾肥施用不足的问题，氮肥超量施用的农户比例为62.38%，钾肥施用不足的农户比例为60.89%，氮肥、磷肥和钾肥超量施用农户的平均投入量分别为适宜投入量的2.29、3.15和2.84倍。不同区域之间，四川丘陵区、贵州山丘区、重庆山丘区和云南山丘区氮肥施用超量的农户比例均在60%以上，而成都平原区农户氮肥投入不足的比例为72.73%；贵州山丘区和重庆山丘区磷肥施用超量的农户比例分别为44.00%和63.64%；各个区域钾肥投入不足的农户比例为37.31%～100.00%。

表3 玉米化肥氮磷钾养分投入量与投入比例

表4 玉米化肥氮磷钾养分投入量的分布情况

2.6 玉米化肥施肥方法

由表5可知，西南地区玉米基肥施肥方法中，穴施覆土是主要施肥方式，占农户调查比例的71.29%，其次为水肥冲施，其比例为18.81%，撒施、穴施不覆土、播种机种肥同播比例较小。不同区域之间，重庆山丘区、成都平原区和四川丘陵区水肥冲施比例相对较高，分别占各自区域调查农户比例的31.88%、27.27%和12.28%；采用播种机进行种肥同播主要集中在四川丘陵区，其比例为12.28%。

西南地区玉米追肥的施肥方法主要以穴施不覆土为主，其次为化肥撒施。第1次追肥过程中，西南地区穴施不覆土的农户数量占施肥农户数量的比例达到63.22%；其次为第2次追肥过程中，穴施不覆土的农户数量占施肥农户数量的比例达到59.76%。不同地区之间，重庆山丘区农户采用水肥冲施的比例最高，第1次和第2次追肥中，采用该项技术的农户比例分别为38.33%和21.43%。

表5 西南地区农户玉米化肥不同施肥方法所占比例 （%）

3 讨论

刘永红对2008～2009年西南地区玉米养分管理调查表明，玉米基肥和追肥中复合肥的施用面积比为18.8%和27.5%［11］，本研究中复合（混）肥在基肥和追肥的投入比例分别为69.80%和61.88%，说明通过近10年发展，西南地区玉米养分管理上农户施用复合（混）肥的比例呈增加趋势，改变了施肥品种以单质肥为主的格局。然而，202个调查对象中，施用不同养分含量的复合（混）肥种类达到了68个，也反映了分散经营体制下农户对复合（混）肥品种选择的被动性和化肥行业的高度分散性。

西南地区玉米养分管理中，“一底两追”即在施足基肥基础上，强调及时追施苗肥和重施拔节孕穗肥的方法较为普遍［11］，重庆江津地区农户施肥1、2、3和4次的比例分别为3.8%、52.3% 、43.4%和0.0%，本研究中分别为12.38%、42.08%、43.07%和1.09%，其变化趋势与前人报道一致［12］。但不同区域有较大差异，四川丘陵区和成都平原区以2次施肥为主，贵州山丘区以2次和3次施肥居多，重庆山丘区和云南山丘区则主要以3次施肥为主。

朱兆良等通过总结大量田间试验结果提出，我国主要粮食作物最佳氮肥用量为150～180 kg·hm-2［3］。 但20世 纪80年 代 以 来， 受“ 高投入高产出”政策引导和“要高产就必须多施肥”等传统观念影响，玉米不合理甚至盲目过量施肥现象相当普遍，尤其是氮肥过量问题突出。2000～2002年进行的调查发现全国玉米的氮肥平均施用量为209 kg·hm-2，2002年云南玉米季化肥N、P2O5和K2O投入量分别为264. 00、75.00和13.50 kg·hm-2；2008年四川地区玉米季化肥 N、P2O5和K2O投入量分别为220.50、72.00和21.00 kg·hm-2；2008年云南滇西地区玉米季化肥N、P2O5和K2O投入量分别为364.10、92.80和72.50 kg·hm-2；2005～2011年重庆江津地区玉米季化肥N、P2O5和K2O投入量分别为276.00、99.00和 64.06 kg·hm-2［3，10-13］。本研究，玉米化肥 N、P2O5和K2O平均投入量为323.52、80.93和56.55 kg·hm-2，总体表现为氮肥过量和钾肥投入不足，与过去相比化肥氮肥过量投入的趋势并没有得到缓解，可能原因在于近年来农户购买能力增强，有机肥投入降低，施肥方法粗放以及干旱制约增强所致。

关于施肥方法的问题，在科学上已经有较清楚认识，深施氮肥可显著降低氨挥发损失和径流损失，而人工表面撒施肥料是我国目前肥料施用过量、损失严重的直接原因，未来土地规模化经营有望解决上述问题［14］。按照生产习惯，玉米基肥（苗肥）施肥时期多为播种或者出苗后，该时段受春旱或夏旱影响较大，基肥管理不当会造成玉米缺窝断垄，故多数农户在基肥管理环节具有保持穴施覆土的良好习惯，本文中采用穴施覆土技术的农户比例占农户调查比例的71.29%。而玉米追肥施用时期处于拔节至孕穗营养生长阶段，该时段雨量资源相对丰富，加之玉米成苗后采用穴施覆土劳动力投入大，农户在施肥方法选择上主要采用穴施不覆土或者直接撒施，第1次和第2次追肥中采用穴施不覆土的农户比例分别为63.22%和59.76%。

作物养分管理是一个复杂的系统工程，既直接影响农作物产量，还间接影响社会经济发展和生态环境效益等诸多方面。2009 年以来，国际植物营养研究所和国际肥料工业协会提出并逐步完善形成了作物“4R养分管理”理论，成为当前被普遍采用的肥料最佳养分管理新方法［15-16］。所谓“4R养分管理”是指选择正确的肥料品种（Right source），采用正确的肥料用量（Right rate），在正确的时间（Right time）将肥料施用在正确的位置上（Right place）。根据上述分析，并结合“4R养分管理”理论，笔者认为西南地区玉米养分管理重点在于通过实施氮肥限量投入，种养废弃物培肥还田和化肥深施等措施，实现化肥特别是氮肥减施，提高玉米种植效益和资源利用效率。

4 小结

西南地区玉米生产中农户复合（混）肥投入品种呈“三户一品”的格局，基肥以复合（混）肥为主且占被调查农户比例69.80%，追肥以尿素和复合（混）肥为主，第1次追肥中施用尿素和复合（混）肥的农户分别占调查样本的59.41%和40.10%，第2次追肥中分别占25.74%和20.79%；玉米专用复合肥和缓控释肥等新型肥料缺乏，部分地区有机肥投入比例低。化肥N、P2O5和K2O平均投入量为 323.52、80.93和 56.55 kg·hm-2，总体表现为氮肥过量和钾肥不足，氮肥超量施用比例为62.38%，钾肥施用不足比例为60.89%，且区域之间差异较大。玉米基肥以穴施覆土为主，但追肥养分管理粗放，第1次和第2次追肥中采用穴施不覆土的农户比例分别为63.22%和59.76%，表土撒施的比例分别为10.34%和25.61%。建议分区域明确玉米氮肥投入限量标准，降低化肥氮肥用量；增施有机肥，发挥养分资源替代效应，同时推行秸秆还田，补充土壤钾素，提高土壤综合持续生产能力；推进玉米机械化生产，实现种肥同播和化肥深施，降低农田养分流失。

致谢：本文所采用的部分玉米养分调查数据，由农业部公益性行业（农业）科研专项经费项目“西南丘陵旱地粮油作物节水节肥节药综合技术集成与示范”的参加单位暨四川省农业科学院植物保护研究所、重庆市农业科学院、云南省曲靖市农业科学院、贵州大学等的相关研究团队友情提供，在此一并表示感谢。