水肥资源利用现状及在东北进行研究的必要性分析

赵洪祥+边少锋+邹云峰+冯士成

摘要：我国农业生产面临水资源短缺、肥料利用率低、农田水土环境恶化等问题，加强农业资源高效利用，改善农业生态环境，持续提高农业综合生产能力，建设资源节约型与环境友好型现代农业，是确保国家粮食安全、生态安全和水安全，实现国家可持续发展战略的必然要求。

关键词：水肥资源;利用现状;东北

基金项目：国家玉米产业技术体系（CARS-02-38）;公益性行业（农业）科研专项经费项目（201203031-07-01）;公益性行业（农业）科研专项经费项目（201303125-2）;国家科技支撑计划课题（2013BAD07B00）;吉林省科技发展计划项目（2015GJLS006NY）

中图分类号： F124.5                           文献标识码：  A                 DOI编号：   10.14025/j.cnki.jlny.2016.24.060

1水肥资源高效利用研究现状

1.1水资源高效利用

国外在自然降水利用技术方面的研究较少，主要研究节水灌溉技术，发达国家在粮食生产上主要采用大型设备进行喷灌，水分利用率达60%～70%;设施农业上采用自动控制滴灌和微喷等现代灌溉技术，水分利用率达80%～90%。在生物节水研究方面主要是提高作物水分利用效率，通过常规育种手段选育高WUE品种取得了一定的进展。转基因抗旱品种已开始进行研究，已有一批与植物耐旱性有关的基因被克隆，开始了植物水分利用效率基因组研究，但还没有通过生物技术突破培育出抗旱性商业品种。

国内水资源高效利用研究自上世纪50年代开始萌芽，80年代以后被人们所重视，目前主要是针对水分利用率低、生产效率不高和农业用水管理粗放等问题开展研究。在工程节水方面，主要研究渠道防渗、低压管道输水技术和集雨技术，发展喷灌、微灌、滴灌等节水灌溉技术。在农艺节水方面，主要研究蓄水保墒、水肥耦合、秸秆和地膜覆盖等技术。在生物节水方面，以培育和筛选抗旱节水型和水分高效型作物品种为主，研究作物需水规律和水分生长模型。另外，在化学保水剂和蒸腾抑制剂方面也开展了研究。

1.2养分资源高效利用

发达国家从20世纪80年代开始高度重视肥料高效利用技术的研究与应用。主要通过新型肥料研制、合理施肥和高产土壤培育相结合的措施来实现高产高效。日本和美国研制的控释肥料主要用于草坪和经济作物，肥料利用率高达80%，效果好，但成本高，不适合大田作物施用;在施肥技术方面主要是通过精准施肥和液体氮肥分次追施来实现肥料的高效利用;在土壤培育方面以美国为代表的发达国家主要通过秸秆还田、休闲轮作、少耕、免耕等技术来实现。

我国从20世纪80年代开始，以肥料效应函数、土壤肥力测试和植株营养诊断等为手段，开展以高产为目标的推荐施肥研究，在肥料研制上以复合肥和专用肥为主，土壤培肥以农肥为主。本世纪以来，以实现高产、优质、环保和高效为目标，在新型肥料研制上，大田作物缓（控）释肥料研究开始起步，主要探讨低成本膜材料和包膜工艺;在施肥技术上主要开展了以土壤测试方法、土壤养分推荐模型及区域配肥技术为主体的测土配方施肥技术研究;在土壤培肥方面，主要开展秸秆还田方法和方式研究，以及深松、免耕和少耕技术研究。

2东北地区进行水肥资源高效利用研究的必要性

东北地区包括黑龙江、吉林、辽宁三省和内蒙古东部，位于温带大陆性气候区，土壤肥沃、雨热同季，是我国重要的商品粮基地。近年来，东北地区水资源短缺、季节性干旱、耕地质量退化、水肥资源生产效率下降等问题日趋严重，已严重影响了粮食产量的稳定与进一步提高。国外的水资源利用技术，主要通过先进的设备来实现，成本较高，不适合在我国大田作物上应用。东北地区平均水资源总量1987亿立方米，人均1672立方米，为全国平均水平的2/3，亩均515立方米，仅为全国平均水平的1/3左右;旱田灌溉面积仅为10%左右，因灌溉技术落后，导致灌溉水利用率只有30%左右。东北地区的降水量呈现逐年减少趋势，据报道，100年来东北地区粮食主产区的年降水量平均降低了100毫米以上。近十几年来，旱灾发生频率超过90%，严重年份受灾面积高达50%以上，已成为导致粮食产量波动的首要因素。多年来，由于掠夺式开发和不合理生产经营活动，造成土壤蓄水、保水能力降低，土壤通透性变差，导致大量降水形成地表径流，自然降水利用率不足30%。国内自然降水利用以集雨技术为主，受区域特征限制，不适合在东北平原地区应用，蓄水、保水、用水技术研究尚不系统;节水灌溉技术主要针对华北和西北地区开展研究，东北地区对节水灌溉技术研究较少。

东北地区肥料用量逐年增加，肥料效益却不断下降。多年来，农民为追求高产，大量施用化肥、养分投入比例失调、施肥技术运用不合理等因素导致肥料利用率低、肥料效益显著下降。国外控释肥由于成本较高，不适于大田作物施用;液态肥受运输、储存及施用机具限制，目前在中国还无法广泛应用;在土壤培肥技术上，受气候条件和耕地资源限制，在东北地区应用困难。国内专用肥料针对性不强，适合东北区域特点的控释肥尚需进一步明确，作物高产条件下营养特性、氮素时空运筹、土壤磷素活化等研究还不够深入。以氮肥为例，东北地区的利用率仅为30%左右，而美国黑土区的利用率高达50%～60%。目前，东北地区氮肥的农学效率仅为10～15 公斤/公斤左右，远低于美国20～30 公斤/公斤的水平。

鉴于此，在东北开展水肥资源高效利用技术研究非常必要。

作者简介：赵洪祥，博士，吉林省农业科学院，研究员，研究方向：玉米水肥高效利用。

通讯作者：边少锋，博士，吉林省农业科学院，研究员，研究方向：玉米高产及旱作节水。