陕西省农户小麦施肥调研评价

赵护兵, 王朝辉, 高亚军, 张卫峰

(1西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 712100; 2中国农业大学资源与环境学院，北京 100193)



陕西省农户小麦施肥调研评价

赵护兵1, 王朝辉1, 高亚军1, 张卫峰2

(1西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌 712100; 2中国农业大学资源与环境学院，北京 100193)

陕西省; 冬小麦; 产量;N;P2O5;K2O

小麦是陕西省第一大粮食作物, 广泛分布在渭北旱塬和关中平原。陕西省小麦播种面积120万公顷左右,而渭北旱塬和关中平原小麦年播种面积合计为100万公顷左右,总产40亿公斤,分别占全省播种面积的83%和总产的95%[1]。目前农户普遍感到“地馋了，化肥不灵了”，进而形成了“要高产就必须多施肥”的施肥习惯。小麦生产过量施肥现象在很多地方普遍存在[2]，在江苏北部有52%农户氮肥施用过量[3]，在河北省曲周县有92%农户施氮过量, 69%超量, 94%施磷过量, 51%超量[4]。过量施肥造成了小麦生产肥料利用率低，养分资源浪费严重。

陕西农户小麦施肥现状以及施肥中存在的问题，由于对农户施肥缺少多点持续的调研分析而难以回答。明确农户化肥投入对指导小麦种植户合理施肥、 养分高效和养分资源宏观管理具有指导意义。因此，我们连续5年对陕西小麦种植区域渭北旱塬和关中灌区各选3个典型区/县进行了调查，旨在分析陕西省小麦施肥状况及其存在的问题。

1　材料与方法

1.1调查区域

1.2调查方法

调查时间为2009年到2013年，涵盖5个冬小麦生长季，渭北旱塬调研选择东部合阳县、 中部铜川市耀州区和西部长武县3个区/县进行; 关中平原东部选区渭南市临渭区、 中部户县和西部宝鸡市陈仓区。每区/县选择有代表性的4个乡镇，每镇选择1个村，每村随机选择10名小麦种植农户为调查对象，调研于每年小麦收获后，逐户调查小麦产量，基肥和追肥肥料品种、 肥料用量、 养分含量、 施肥方法、 施肥时间等情况，每年渭北旱塬和关中平原各调查总户数为120户，全省共计240户。

1.3化肥偏生产力(PFP)的计算方法

PFP=Y/F

式中，Y为施肥后所获得的小麦产量;F代表化肥纯养分(指N、P2O5、K2O)的投入量。调查数据用EXCEL进行处理和分析。

2　结果与分析

2.1陕西省小麦产量及养分用量

表1　陕西省小麦产量及养分用量 (kg/hm2)Table 1　Winter wheat yields and nutrient rates in Shaanxi Province

2.2陕西省小麦产量分布

在陕西省关中平原小麦玉米轮作区多年研究表明，关中平原小麦产量6000kg/hm2为适中，肥料投入N160kg/hm2、P2O5140kg/hm2和K2O90kg/hm2情况下可以获得较高产量，肥料效益和较优施肥效果，施肥环境效应较好[5]。在渭北旱塬氮磷肥用量长期定位试验结果表明投入N140kg/hm2和P2O5120kg/hm2情况下，冬小麦可以最大利用麦田底墒，进而获得较高产量，施肥的负外部性较小[6-7]。张宝军等分析陕西省区域小麦生产能力[1]，指出渭北旱塬土壤贫瘠，干旱少雨，小麦产量以4500kg/hm2为适中。以4500kg/hm2为陕西省渭北旱塬小麦产量适中指标，以6000kg/hm2为关中平原适中指标，上下浮动500kg/hm2作为产量适中范围，以1000kg/hm2变幅定出很低、 偏低、 适中、 偏高和很高5个级别。陕西省5年小麦产量调查结果(图1)表明，渭北旱塬偏低和很低的比例较大，很高和偏高比例较小; 关中平原适中和偏高的比例较大。

图1　陕西省冬小麦产量分布Fig.1　Winter wheat yield distribution in Shaanxi Province

2.3氮肥投入分布

长期研究表明，渭北以施氮N140kg/hm2、 关中以N160kg/hm2为适中，上下浮动20kg/hm2为适中范围，以40kg/hm2为变幅，将氮肥用量分为5级。从5年调查结果来看(图2)，渭北和关中绝大多数农户施氮过量，渭北20.2%农户施氮偏高，43.5%很高，施氮合理的仅占29.7%，偏低的占4.6%，很低的仅有2.0%; 关中20.3%农户施氮偏高，37.5%很高，施氮合理的仅占17.5%，偏低的占14.2%，很低的仅有10.5%。由此可见，全省小麦种植户超过半数施氮过量。

2.4磷肥投入分布

相关研究表明，渭北和关中冬小麦P2O5投入120kg/hm2和140kg/hm2较为合适，调查结果表明渭北和关中P2O5平均投入量总体而言基本合理。以P2O540kg/hm2为变幅将磷肥投入亦分为5级，据此分析(图3)，渭北磷肥平均投入量适中的农户占12.0%，偏低的占41.5%，很低的10.7%，偏高的26.7%，很高的9.2%; 关中磷肥平均投入量适中的农户占14.3%，偏低的占27.2%，很低的13.8%，偏高的31.0%，很高的13.7%。可以看出，渭北和关中35.9%和44.7%的冬小麦种植户磷肥用量较高，同时52.2%和41.0%的较低，全省超过八成农户磷肥投入不合理，投入过量和不足并存。

图2　陕西省冬小麦不同氮投入水平分布比例Fig.2　Distribution rate of different N input in winter wheat in Shaanxi Province

图3　陕西省冬小麦不同P2O5投入水平分布比例Fig.3　Distribution rate of different P2O5 input in winter wheat in Shaanxi Province

2.5钾肥投入分布

研究表明，渭北和关中均以施K2O90kg/hm2为适中，按照上下浮动10kg/hm2为适中范围，以20kg/hm2为变幅，将农户钾肥用量分为5个级别。据此分析(图4)，渭北钾肥平均投入量89.3 %的农户很低，1.8 %偏低，1.3%适中，3.0%偏高，4.5%很高; 关中85.2 %的农户很低，5.7 %偏低，3.3%适中，2.9%偏高，3.0%很高。可以看出，全省超过九成的冬小麦农户钾肥用量偏低。

图4　陕西省冬小麦不同K2O投入水平分布比例Fig.4　Distribution rate of different K2O input in winter wheat in Shaanxi Province

2.6基追肥养分数量及比例

调查(表2)表明，渭北和关中冬小麦氮素平均基施N189.9和185.4kg/hm2，占氮素总投入的96.1%和93.1%，追施量7.7和13.8kg/hm2，仅占3.9%和6.9%。氮肥呈现基施为主，追施为辅，追施比例偏小。陕西省麦田土壤瘠薄、 肥力偏低，应将部分基施氮肥作为追肥对旱薄麦田进行顶凌追氮或者结合春季降水和灌溉追施，适当调整氮肥追施比例，以利于小麦高产。渭北和关中磷钾肥作基肥，施肥方法合理。

表2　基追肥养分数量(kg/hm2)Table 2　Wheat base fertilizer and topdressing nutrients applying amounts

2.7养分来源

调查发现陕西省冬小麦生产中有机肥投入的氮、 磷数量很少(表3)，渭北和关中氮(N)平均仅有4.7和3.2kg/hm2; 磷(P2O5)平均2.4和1.7kg/hm2; 而化肥投入的氮、 磷相对很大，渭北和关中氮(N)平均192.9和196.0kg/hm2; 磷(P2O5)平均120.8和139.9kg/hm2，渭北和关中有机肥投入氮(N)量分别占氮投入总量的2.4%和1.6%，磷(P2O5)占磷投入总量的1.9%和1.2%。可见陕西省冬小麦氮磷养分投入以化肥为主，有机肥为辅，有机肥和无机肥比例严重失调。冬小麦施肥中来源于有机肥的钾素相对较多，渭北和关中钾素总量的51.4%和29.8%来源于有机肥，这是由于农户化学钾肥施用较少，投入的少量钾素来自有机肥。

表3　陕西省冬小麦养分投入来源(kg/hm2)Table 3　Winter wheat nutrient resources in Shaanxi Province

注(Note):CF—化肥Chemicalfertilizer;OM—有机肥Organicmanure.

2.8施肥品种

表4　基肥采用肥料品种比例(%)Table 4　Fertilizer variety applied as base dressing ratio

陕西省农户追肥(表5)采用的全部是化学氮肥，渭北是尿素和硝铵，关中农户全部采用尿素。渭北和关中平均仅有11.0%和20.8%农户追施，追肥农户数量偏小是农户施肥存在另一重要问题。

2.9肥料偏生产力(PFP)

计算得出5年肥料纯N、P2O5、K2O平均PFP(图5)。可见调查5年中渭北N,P2O5和K2O平均PFP分别为20.0、 33.3和83.5kg/kg; 关中平均PFP分别为36.8、 53.9和131.8kg/kg。由于渭北和关中化肥投入量基本相当，而渭北小麦产量远远低于关中，所以渭北氮磷钾PFP明显低于关中。

3　讨论与结论

表5　追肥采用肥料品种比例(%)Table 5　Fertilizer variety applied as topdressing ratio

图5　陕西省冬小麦N、 P2O5和 K2O纯养分PFPFig. 5　Partial fertilizer productivity of N, P2O5 and K2O in winter wheat, Shaanxi Province

表6　调查地区与我国及国际小麦产量及施肥量 的比较 (kg/hm2)Table 6　The yields of wheat and fertilizer applicationrates in different countries and survey regions

注(Note): 表中不同国家数据来自文献[10]Differentcountrydatainthistablecomefromreference[10].

渭北旱塬磷肥投入量低的农户占52.2%，高的占35.9%; 关中平原磷肥用量低的占28.1%，高的占44.7%。可见陕西省农户磷肥投入在总量基本合理的情况下，投入偏低和偏高并存，所以今后陕西省小麦磷肥施用中应指导农户合理施用磷肥，避免施磷过多和不足。

陕西省小麦钾肥投入较低比例农户很高，渭北和关中均超过90%。虽然陕西省土壤钾素水平较高[13]，但由于长期耕作和近年来粮食产量逐年提高均增加了土壤钾素的携出，区域粮食安全对小麦高产提出了更高的要求，这对土壤钾素的供应量与强度有了更高的要求，所以今后应合理引导陕西省高产小麦种植户增施钾肥。

陕西省小麦有机肥施肥农户较少且在逐年下降值得我们注意。研究表明我国是世界第一秸秆大国[15]，所以建议农户实施秸秆还田，同时种植绿肥还田，广开有机肥源，以提高有机肥投入，培肥麦田土壤，进而提高小麦产量。

[1]张保军, 张正茂, 李思训, 等. 提升陕西省小麦生产能力的区域分析[J]. 麦类作物学报 2009, 29(4): 701-705

ZhangBJ,ZhangZM,LiSX, et al.RegionalanalysistopromotethewheatproductivityinShaanxiProvince[J].JournalofTriticeaeCrops, 2009, 29(4): 701-705.

[2]同延安, 张树兰, 梁东丽, 等. 陕西省氮肥过量施用现状评价[J]. 中国农业科学, 2004, 37(8): 1239-1244.

TongYA,ZhangSL,LiangDL, et al.Evaluationofover-applicationofnitrogenfertilizerinChina,ShaanxiProvince[J].ScientiaAgriculturaSinica, 2004, 37(8): 1239-1244.

[3]马立珩. 江苏省水稻、 小麦施肥现状的分析与评价[D]. 南京: 南京农业大学硕士论文, 2011: 56.

MaLH.AnalysisandevaluationofthecurrentstatusofriceandwheatfertilizationinJiangsuprovince[D].Nanjing:MSThesis，NanjingAgriculturalUniversity, 2011.

[4]牛新胜, 张宏彦. 华北平原冬小麦-夏玉米生产肥料管理现状分析[J]. 耕作与栽培, 2010, 5: 1-4.

NiuXS,ZhangHY.FertilizermanagementstatusanalysisonwinterwheatandsummermaizeinNorthCentralChina[J].TillageandCultivation, 2010, 5: 1-4.

[5]段敏. 陕西关中地区小麦玉米养分资源管理及其高产探索研究[D]. 陕西杨凌: 西北农林科技大学硕士论文, 2010, 15-20.

DuanM.StudyonnutrientsmanagementandhighyieldofwheatandmaizeinGuanzhongareaofShaanxiprovince[D].Yangling,Shaanxi:MSthesis，NorthwestA&FUniversity. 2010. 15-20.

[6]孟晓瑜, 王朝辉, 李富翠, 等. 底墒和施氮量对渭北旱塬冬小麦产量与水分利用的影响[J]. 应用生态学报, 2012, 23(2): 369-375.

MengXY,WangZH,LiFC,et al.EffectsofsoilmoisturebeforesowingandnitrogenfertilizationonwinterwheatyieldandwateruseonWeibeiPlainofLoessPlateau[J].ChineseJournalofAppliedEcology, 2012, 23(2): 369-375.

[7]孟晓瑜, 王朝辉, 杨宁, 等. 底墒和磷肥对渭北旱塬冬小麦产量与水、 肥利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(5): 1083-1090.

MengXY,WangZH,YangN,et al.Effectsofsoilmoisturebeforesowingandphosphorusfertilizationonwinterwheatyield，waterandfertilizeruseefficienciesonWeibeiTablelandoftheLoessPlateau[J].PlantNutritionandFertilizerScience,2011,17(5): 1083-1090.

MengDD,YinSY,ZhangC,et al.CharacteristicofclimatechangeinWeibeidrylandfrom1955to2008 [J].JournalofShaanxiNormalUniversity(NaturalScienceEdition), 2010, 38(4): 99-103.

[9]李岗, 王虎全, 谢惠民, 等. 渭北旱地小麦生产潜力及开发对策研究[J]. 西北农业大学学报,1997,25(3): 26-28.

LiG,WangHQ,XieHM, et al.PotentialproductivityanddevelopmentalcountermeasuresofwheatinWeibeiDryland[J].TheJournalofNorthwestAgriculturalUniversity, 1997, 25(3): 26-28.

[10]马文奇, 张福锁, 张卫锋. 关乎我国资源、 环境、 粮食安全和可持续发展的化肥产业[J]. 资源科学, 2005, 27(3): 33-40.

MaWQ,ZhangFS,ZhangWF.Fertilizerproductionandconsumptionandtheresources,environment,foodsecurityandsustainabledevelopmentinChina[J].ResourcesScience, 2005, 27(3): 33-40.

[11]PatelJR.Effectsoflevelsandmethodsofnitrogenapplicationonwheatyield[J].JournalofMaharashtraAgriculturalUniversities. 1999, 24: 7-9.

[12]SmithCJandWhitfieldDM.Nitrogenaccumulationandredist-

ributionoflateappliedofN15-labelledfertilizerbywheat[J].FieldCropsResearch, 1990, 24 (4): 221-228.

[13]StrongWM.Effectsoflateapplicationofnitrogenontheyieldandproteincontentofwheat[J].AustralianJournalofExperimentalAgriculture. 1982, 22: 54-61.

[14]谢建昌, 周健民,HaerdterR. 钾与中国农业[M]. 南京: 河海大学出报社, 2000, 316.

XieJC,ZhouJM,HaerdterR.PotassiuminChineseagriculture[M].Nangjing:HohaiUniversityPress, 2000. 316.[15]毕于运, 高春雨, 王亚静, 等. 中国秸秆资源数量估算[J]. 农业工程学报, 2009, 25(12): 211-217.

BiYY,GaoCY,WangYJ, et al.EstimationofstrawresourcesinChina[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering. 2009, 25(12): 211-217.

[16]张福锁, 王激清, 张卫峰, 等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J]. 土壤学报, 2008, 45(5): 915-924.

ZhangFS,WangJQ,ZhangWF, et al.NutrientuseefficienciesofmajorcerealcropsinChinaandmeasuresforimprovement[J].ActaPedologicaSinica, 2008, 45(5): 915-924.

[17]DobermannA.Nitrogenuseefficiency-stateoftheart[A].ProceedingoftheInternationalWorkshoponEnhanced-EfficiencyFertilizers[C].Frankfurt,German, 2005. 8-10.

[18]吕殿青, 高华, 方日尧, 等. 渭北旱塬冬小麦产区提前深耕一次深施肥料的肥水效应与理论分析[J]. 植物营养与肥料学报, 2009, 15(2): 269-275.

LüDQ,GaoH,FangRY, et al.Effectofwater-fertilizerandtheoreticalanalysisofdeepplough-deepfertilizationatoneearliertimeinwinterwheat-growingregionsofWeibeirainfedcroplands[J].PlantNutritionandFertilizerScience, 2009, 15(2): 269-275.

[19]赵护兵, 王朝辉, 高亚军, 等. 西北典型区域旱地冬小麦农户施肥调查分析[J]. 植物营养与肥料学报, 2013,19(4): 840-848.

ZhaoHB,WangZH,GaoYJ, et al.Investigationandanalysisofdrylandwinterwheatfertilizerapplicationinnorthwesttypicalareas[J].JournalofPlantNutritionandFertilizer, 2013, 19(4): 840-848.

InvestigationandevaluationofhouseholdwheatfertilizerapplicationinShaanxiProvince

ZHAOHu-bing1,WANGZhao-hui1,GAOYa-jun1,ZHANGWei-feng2

(1 Resource and Environment College, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China;2 College of Resources and Environment, China Agricultural University, Beijing 100193, China)

【Objectives】Clarifyoffarmers’nutrientinputsituationinwinterwheatisthebaseforscientificsuggestioninwinterwheatnutrientresourcemanagementsinShaanxiProvince,whichistheaimofthissurvey.【Methods】Afive-yearconsecutiveinvestigationwascarriedouttodefinefarmersnutrientinputstatusinwinterwheatproductionintwowinterwheatproductionareas,WeibeiandGuanzhongofShaanxiProvince.【Results】TheobtainedresultsshowthatthewheatyieldsinWeibeiarelowandunstablebecauseofrainfalldistributionunevenfromyeartoyear,andtheaverageyieldofthisareais3473kg/hm2,whilethewheatyieldsinGuanzhongarehighandstablewithanaverageof5882kg/hm2becauseofirrigationsupplication.Only29.7%offarmersapplyreasonableamountofnitrogenfertilizerinWeibeiarea,while20.2%isinhighamount, 43.5%isthehighestamounts, 4.6%islowand2.0%isthelowest,andtheaveragerateisN197.6kg/hm2.InGuanzhongarea,only17.5%offarmersapplyreasonableamountofnitrogenfertilizer,while20.3%ishigh, 37.5%isthehighest, 14.2%islowand10.5%isthelowest,andtheaveragerateisN199.2kg/hm2.Theaveragephosphatefertilizerthatfarmerappliedisrational,butover-appliedandinadequateappliedcoexist.Only12.0%offarmersapplyreasonableamountofphosphatefertilizerinWeibeiarea,while41.5%islow, 10.7%isthelowest, 26.7%ishighand9.2%isthehighest,andtheaveragerateisP2O5123.4kg/hm2.InGuanzhongarea,only14.3%offarmersapplyreasonableamountofphosphatefertilizer,while27.2%islow, 13.8%isthelowest, 31.0%ishighand13.7%isthehighest,andtheaveragerateisP2O5141.6kg/hm2.PotassiumfertilizerapplyamountisK2O32.9kg/hm2inWeibei,whileK2O37.3/hm2inGuanzhong.Morethan90%offarmersapplyinadequatepotassiumfertilizer.Thebasefertilizeristhemainnutrientsforwinterwheat,andthetopdressingissupplementary.TheaveragebasefertilizerapplicationamountsareN189.9and185.4kg/hm2inWeibeiandGuanzhongrespectivelywhichaccountfor96.1%and93.1%ofwholenitrogennutrientinputinthetwoareas.ThetopdressingapplicationamountsareN7.7and13.8kg/hm2inWeibeiandGuanzhongrespectivelywhichonlyaccountfor3.9%and6.9%ofwholenitrogennutrientsinput.Chemicalfertilizersarethemainnitrogenandphosphorusnutrients,whileorganicmanureissupplementary.TheaveragenitrogenamountsfromorganicmanureareN4.7and3.1kg/hm2inWeibeiandGuanzhongrespectively,onlyaccountfor2.4%and1.6%ofwholenitrogennutrientinputsinthetwoareas,whiletheaverageP2O5nutrientsfromorganicmanureare2.4and1.7kg/hm2inWeibeiandGuanzhongrespectively,onlyaccountfor1.9%and1.2%.TheaveragenitrogennutrientsfromchemicalfertilizersareN192.9and196.0kg/hm2inWeibeiandGuanzhongrespectively,andtheaverageP2O5are120.8and139.9kg/hm2fromchemicalfertilizersrespectively.TheaveragePFPofN,P2O5andK2Oare20.0, 33.3and83.5kg/kginWeibeiarearespectively,and36.8, 53.9and131.8kg/kginGuanzhongarearespectively.UreaandammoniumbicarbonatearethemostfavoritenitrogenfertilizervarietiesappliedforwinterwheatwhichareselectedbyfarmersinWeibeiarea,thereare55.7%offarmersselectingureaand47.2%selectingammoniumbicarbonateinthisarea.ButinGuanzhongarea,thefarmers’favoritenitrogenfertilizerisurea, 42.8%offarmersselectureaforwinterwheat.ThecalciumsuperphosphateisthemostfavoritephosphorusfertilizerforwheatinWeibeiarea,theselectingpercentageis50.2%.ButinGuanzhongarea,thefavoritephosphorusfertilizerisdiammoniumphosphatewithselectingpercentageof40.2%.Compoundfertilizerapplicationareahasbeenincreasingyearbyyear,thereare30.8%and40.2%offarmersapplieditinWeibeiandGuanzhongareasrespectively.Organicmanureisnotoftenappliedbyfarmers,andtheapplicationpercentagesoffarmerskeepdecreasinginrecentyears.Thepercentageoffarmersapplyingorganicmanurewas10.0%and11.7%inWeibeiandGuanzhongin2008-2009,butitwasdecreasedtoonly0.8%and0.8%in2012-2013.【Conclusion】InthewholeprovinceofShaanxi,thenitrogenfertilizeramountsforwinterwheataremuchmorethannecessary;thephosphatefertilizerisaveragelyreasonable,buttheexcessiveandinsufficientcoexist;thepotassiumfertilizerapplicationsarenotfullyrecognized,theorganicmanureinputsareseriouslydeficient.Thetopdressingoffertilizershouldbesupplementaryforhigherefficiency.

ShaanxiProvince;winterwheat;yield;N;P2O5;K2O

2014-05-16接受日期: 2014-12-03网络出版日期: 2015-04-24

国家自然科学基金(31272250); 中央高校基本科研业务费专项资金(QN2011154); 农业公益性行业科研专项(201103003); 现代农业产业技术体系专项资金资助。

赵护兵(1974—)， 男， 陕西乾县人， 博士， 副教授， 主要从事西北旱地养分资源管理研究。E-mail:zhaohubing@hotmail.com

S512.1.062

A

1008-505X(2016)01-0245-09