我国主要作物区域配方肥配方及应用中存在的问题

任庆亚，禇彦朝，褚清河，吕凯

（1.山西省农业科学院农业资源与经济研究所，山西太原030006；2.山西农业大学运城农学院，山西运城044000）

我国主要作物区域配方肥配方及应用中存在的问题

任庆亚1，禇彦朝2，褚清河1，吕凯1

（1.山西省农业科学院农业资源与经济研究所，山西太原030006；2.山西农业大学运城农学院，山西运城044000）

我国于2005年重新启动实施了测土配方施肥补贴项目，项目覆盖县（场、单位）达到2 498个，项目累计投资71亿元。通过开展取土化验和布置田间肥效试验，2012年农业部提出区域大配方在全国推广实施，标志着我国作物施肥已由测土确定配方走向以区域确定作物施肥配方。为了探索区域配方肥配方的实质及在应用中存在的问题，应用我国现有研究资料，对我国的区域养分状况和大配方的关系及以基础产量确定施肥量的问题进行了分析。结果表明，我国区域土壤养分存在多种丰缺组合类型，以区域确定配方缺乏针对性，而以基础产量确定配方肥施用量也与现有的研究结果不相符，区域配方肥并未脱离施肥的盲目性。

配方施肥；区域大配方；土壤养分类型；以产定肥

复混肥因化学加工和物理加工的方法不同而分为复合肥和混合肥。从施肥学原理来分析，相同养分含量和配比的复合肥或混合肥并无本质区别。

单质化肥与复混肥生产施用的理论基础是矿质营养学说和最小因子理论，即矿质元素是作物产量形成的物质基础，但要恢复或者提高作物的产量水平，并非需补充作物所需的全部营养元素，必要的是通过施肥方式补充土壤中含量最小的一个或几个营养元素的含量。但是由于一个多世纪以来，作物施肥理论并未得到完善和提高，氮磷或氮磷钾肥是否在任何土壤养分情况下都需配合施用的理论问题并未得到真正解决，因此，化学肥料也经历了由氮磷单施到氮磷钾配合施用逐步探索的经验生产、经验施用过程[1]。

经验施肥并非一定就是农民把自己在生产实践中摸索出来的经验应用于施肥实践，实际上，把应用不具科学性试验方法得出的定性施肥技术用于指导生产，也属经验施肥的范畴。我国在20世纪50年代的施肥研究认为，氮为最小因子；而到60年代，则认为磷已成为限制产量提高的最小因子，据此得出了在施用氮肥的基础上增施磷肥，可以协调氮磷养分比例的结论；到80年代，我国则进行了全国性氮磷配合施用配比和用量的试验研究，从而开启了作物专用肥等复混肥生产应用的新时期[2]。但不管是作物专用肥还是普通复混肥，其中的养分比例是作物某个生育时期的土壤施肥比例，还是整个生育期的施肥比例，全国范围土壤种植同一作物是否只有一个施肥比例，至今还未有研究报道。此外，作物专用肥或复混肥中的氮磷或氮磷钾元素又是否一定是全国范围种植同一作物时的土壤养分最小因子，由于其理论和施用技术问题至今并未得到有效解决，因此，无论是单质化肥还是复混肥的施用，仍然处于经验施肥或盲目施肥阶段。

然而，经验施肥与科学施肥相比，施肥的经济效果虽然不及科学施肥，但经验施肥与不施肥相比无疑有增产效果，这是由土壤施肥规律所决定的，并非经验施肥具有较高的科学性。现代施肥理论研究证明，土壤氮磷养分无论处于最小因子，还是为最大量营养物质，多数情况下，单施任一因子的肥料都具有较好的增产效果（除达到毒害施肥量），但任何时候都是以氮磷合理的用量配合施用作物产量最高。如果氮磷配比和施用量不合理，氮磷配合施用与氮磷单施相比，将不具有显著增产作用。钾只有在土壤有效钾含量较低时才需与氮磷配合施用，否则施钾会降低氮磷肥的施用效果[3-4]。由此可见，复混肥的生产应用只有在其理论和技术问题得到解决后，才能在生产中取得增产增收的效果。那么，我国目前公布推广的区域大配方是否解决了上述理论问题，以区域确定作物肥料配方和以产量确定施肥量是否更具有科学性和实用性，对此有必要讨论区域配方肥配方的特点和应用中可能存在的问题，将有利于其在生产实践中进一步得到完善。

1 作物区域配方肥配方及其应用方法

1.1 区域配方肥配方推出的背景

作物施肥是农业增产的主要技术手段之一，我国历来十分重视施肥技术的研究与应用。早在20世纪80年代，我国就进行了大规模的田间肥料试验，并把形成的测土配方施肥成果作为十大农业技术在全国范围推广应用。2005年国家又重新启动实施了测土配方施肥补贴项目，项目实施县达到2498个，到2013年，国家累计投入资金71亿元。

根据农业部区域大配方说明，2005—2013年9 a来测土配方施肥主要开展了3个方面的工作。一是全面开展取土化验，各地累计采集土壤样品1 798万个，取得各类化验分析数据12 441万个，建立了县域耕地资源管理信息系统，初步摸清了2 498个项目县（场）耕地土壤养分状况。二是广泛布置肥效试验，初步构建了科学施肥技术体系。主要是组织制定并完善了《测土配方施肥技术规范》，明确了土壤样品采集、分析化验、田间试验、配方设计等环节的技术要求，各项目县每年在1～2种主要作物上安排了“3414”田间肥效、肥效校正等试验，累计完成“3414”田间肥效试验13万多个，肥效校正试验19.9万个。三是精心组织技术指导，科学设计作物“营养套餐”，及时发布区域性肥料配方和科学施肥指导意见。

区域作物大配方就是测土配方施肥专家组和有关专家，依据9 a来土壤测试和田间试验数据反复分析研究制定出来的配方施肥新成果[5]。

1.2 区域配方肥配方的区域特点与应用方法

我国区域大配方是依据区域内土壤养分供应特征、作物需求规律和肥效反应设计的不同区域专用肥配方，它是测土配方施肥技术的物化载体，推广配方肥是落实测土配方施肥技术的有效方式[5-6]。其特点是每种作物每个区域一个配方，生产应用中则以产量分级确定单位面积施肥量，如东北冷凉区玉米，产量7.5～9.0 t/hm2，配方肥推荐用量345～420 kg/hm2，七叶期再追施尿素165～195 kg/hm2；产量9.0～10.5t/hm2，配方肥推荐用量420～480kg/hm2，七叶期追施尿素195～240 kg/hm2；产量10.5 t/hm2以上，配方肥推荐用量480～555 kg/hm2，七叶期追施尿素240～270 kg/hm2；产量7.5 t/hm2以下，配方肥推荐用量270～345 kg/hm2，七叶期追施尿素35～165 kg/hm2。在此选择我国6个生态区域玉米、小麦、水稻的区域配方肥配方进行分析（表1）。从表1可以看出，玉米在东北冷凉、东北半湿润和东北半干旱区配方中氮磷钾比例基本在1∶1.5∶0.8左右；小麦除华北灌区磷的比例较高、西北雨养区磷钾比例较低外，其他区域氮磷钾比例基本在1∶0.83∶0.67左右；而水稻配方中的氮磷钾比例，在长江中游、长江下游、华南平原和西南平原也基本相同。分别以不同作物的磷氮、钾氮比值为处理，不同区域作为重复进行方差分析，不同区域磷氮比值处理间方差F＝1.167（F0.05＝4.10），重复间的方差F＝0.833（F0.05＝3.33）；不同区域钾氮比值处理间F＝1.30（F0.05＝4.1），重复间方差F＝1.82（F0.05＝3.33）。结果表明，无论是磷氮比值还是钾氮比值的方差分析，处理间和重复间均不具有显著差异，即同一作物不同区域配方的氮磷钾养分比例基本上是一样的，而同一区域不同作物间也无显著差异[7]。说明我国提出的作物区域大配方，既不能适应区域养分不同的施肥差异性，也不能表现同一区域不同作物施肥比例不同的要求。

2 区域作物配方肥配方及应用中存在的几个问题

2.1 区域配方的单一性与区域土壤养分类型的多样性

施肥是作物增产的重要手段，这是因为施肥能够有效调节作物苗期的土壤养分供应强度和供应比例从而符合作物生长的需求。由此可见，作物施肥针对的是种植作物地块的土壤养分状况，而非针对区域生态条件。同一生态区或不同生态区，由于地块土壤养分受农业耕作的影响，早已改变了成土母质的原始状态，而且不同地块的养分含量也由于施肥量的不同而形成较大差异。因此，即使是同一生态区的氮磷钾养分含量的极差也将变得更大，养分组合类型也将更多，我国不同生态区土壤养分含量状况[8-9]如表2所示。

表2 我国不同区域土壤养分含量状况

从表2可以看出，我国不同生态区域不仅有机质、速效氮、速效磷和速效钾的分布范围有所不同，而且各养分的丰缺状况也存在很大差异。如东北区土壤有机质含量多数在1%～4%，速效氮为100～200mg/kg，速效磷为3～20 mg/kg，速效钾为50～200 mg/kg，区域速效氮对大多数作物应属高养分含量，速效磷的分布范围也较其他区域大[10]。而黄淮海区的有机质含量分布范围则为0.5%～1.5%，速效氮为40～120 mg/kg，速效磷为3～10 mg/kg，速效钾为50～200 mg/kg，区域速效氮的含量较东北区和长江中下游低，分布范围也较小。长江中下游有机质为2%～4%，速效氮为80～200 mg/kg，速效磷为0～15 mg/kg，速效钾为70～150 mg/kg，速效磷含量较其他区域低。生态区内的不同区域养分分布范围较大区域小，但分布范围也各不相同，养分的丰缺状况差异更大。如东北区的大兴安岭，速效磷含量为3～7 mg/kg，速效钾含量在150～200 mg/kg；松嫩三江的速效磷含量范围则高于大兴安岭，为7～20 mg/kg；而辽宁平原的速效钾含量范围大于大兴安岭，但下限含量仅为50 mg/kg，对大多数作物则表现为缺钾状态，其他区域内也具有相同的情况。区域间与区域内土壤各养分分布范围与丰缺状况不同的情况说明，无论区域间或是区域内，土壤养分具有多种养分丰缺组合类型，显然一种区域大配方不能满足区域内或区域间养分类型不同的作物施肥要求。区域大配方实际是一方治百病，缺乏针对性。

2.2 土壤地力产量水平与配方肥施肥量

土壤肥力在生产实践中一般就是指土地生产水平，即土壤不施肥时的生产能力。因此，一些研究中常用作物无肥区的作物产量代表土壤肥力水平。然而，虽然说土壤施肥后的最高产量潜力水平与土壤肥力有密切的关系，一般来说，土壤肥力水平高者，作物施肥后的潜在最高产量必然也高，但由于不施肥的地力产量水平不仅与土壤肥力水平有关，而且很大程度上受土壤养分最小因子的制约，因此，同一地力或不同地力水平的土壤氮磷肥施用量可能完全相同，对此引用我国黄淮海平原主要农作物优化施肥和土壤培肥技术研究中小麦、玉米不同地力下的最高产量施肥量的结果进行说明[11]（表3）。

从表3可以看出，小麦不同肥力土壤平均施氮量为239.7 kg/hm2，变异系数为7.8%，最高产量施磷量平均为206.7 kg/hm2，变异系数为8.4%，不同肥力水平的小麦最高产量施氮量或施磷量的差异均比较小，而且也并非土壤肥力水平越高施肥量越大，相反具有减少趋势。夏玉米最高产量施氮量为245.7 kg/hm2，变异系数为7.9%，最高产量施氮量以中下产田最高，为264 kg/hm2，以高产田最低，为216 kg/hm2；最高产量施磷量为252.6 kg/hm2，变异系数为20%，不仅变异系数较大，而且最高产量施磷量低肥力土壤施磷量较高，高肥力土壤则较小，表明不同肥力夏玉米的氮磷施用比例具有较大差异。我国区域作物配方肥在应用中，不同产量水平的土壤配方相同，即氮磷钾比例相同，而施肥量则是基础产量高的多施，基础产量低的少施，显然不符合土壤施肥规律。此外，我国多数地区土壤速效钾含量高达200 mg/kg，多数粮食作物施钾肥并不具有增产效果，而在这些区域应用三元素肥料，必然会形成肥料浪费和减产。

表3 不同肥力下的土壤小麦、玉米最高产量施肥量kg/hm2

2.3 配方肥养分比例与追肥

所谓配方肥配方，指的是一定养分含量下的氮磷钾配合比例，而配方肥中养分比例的作用是调整作物苗期土壤养分供应符合作物的吸肥比例要求[12-13]。由于作物施肥的基本目的就是要消除土壤中的一些养分最小因子，以达高产的目的，因此，作物施肥针对的是土壤，调整土壤养分供应的施肥期应该是苗期，而非不同生育时期。事实上土壤供肥和作物吸肥是一个连续过程，通过施肥手段使作物苗期土壤养分最小因子得到调整后，作物就可发挥其主动吸收功能而保持对土壤养分的均衡吸收，作物施肥不可能、也没有必要对作物各个生育时期的土壤养分供应比例进行调整。我国作物区域大配方则以生态区确定配方，其实就是把生态区看成施肥调整的对象或依据，至少是把同一生态区的土壤养分最小因子看成是完全单一的一种情况。而配方肥作基肥施用，小麦、玉米分别在起身至拔节、大喇叭口依基础地力产量水平进行追施尿素，其目的就是要达到调整作物不同生育时期土壤氮磷钾养分供应比例。显然，如果作物施肥是调整作物不同生育时期的土壤养分供应状况，仅仅调整苗期和一个追肥期是远远不够的，而且也缺乏确定追肥量和土壤目标养分供应比例的依据。事实上追施尿素不仅破坏了作物苗期的土壤养分供应比例，同时追施尿素也不可能使所有土壤供肥完全符合作物该时期的吸肥比例要求。区域大配方实施方案中，东北半湿润春玉米区基追结合施肥方案推荐配方为15-18-12（N-P2O5-K2O，%），而一次性施肥方案推荐配方为29-13-10（N-P2O5-K2O，%），可以看出，一次性施肥与基追结合推荐配方的主要不同就是加大了配方的氮含量，显然施肥比例在2种配方中不具相同的施肥学意义，前者是要满足不同生育时期作物对养分量的需求，加大氮含量和追施氮肥具有相同的作用，即施肥的作用与配方的比例无关，后者则是想调整不同生育时期土壤养分的供应比例符合作物的吸肥比例要求。

3 结论与讨论

在土壤种植作物存在氮高磷低、磷低氮高等土壤养分类型和最佳施肥比例以前，施肥的目的就是消除土壤养分限制因子而恢复耗损了的大田作物产量。土壤养分类型和最佳施肥比例规律的发现，表明施肥比例是和施肥量同等重要的施肥因素，施肥的目的也不再仅仅是单纯地提高土壤养分最小因子的供应水平，而是要同时调整作物苗期土壤养分供应由不平衡供应转化为均衡供应或保持土壤原有供肥的均衡性[14-15]。土壤养分类型与施肥比例规律的发现，也使得复混肥的生产应用成为可能和现实。但我国推广应用的区域作物大配方，在生产应用中以区域确定配方，在加大配方中氮含量后就可在播种前一次性施用，配方肥在配方氮含量小的情况下，小麦、玉米必须配合起身到拔节、大喇叭口期追施尿素应用，可见，配方肥配方并非针对土壤养分类型确定，区域大配方也无施肥比例和比例作用期的概念。此外，我国多数区域土壤速效钾含量高达200 mg/kg，对于多数作物施钾并不具有增产效果，而区域大配方普遍应用氮磷钾三元素肥料，无疑会形成肥料浪费和减产。虽说区域大配方是13万多个田间肥料试验与分析的结果，但由于现行田间函数效应法是在未发现施肥比例是施肥因素情况下制定的试验田间方法，试验并不遵从单一差异原则，因此，以田间函数效应法确定的作物最高产量氮磷钾施肥量的比例并非试验土壤种植作物的最佳施肥比例[1]。事实上，即使以此确定的比例是最佳施肥比例，但用区域土壤试验平均值来指导区域施肥，无疑也难以脱离施肥的盲目性。

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Problems about the Formulation of Fertilizer and Its Application in the Main Crop Regions of China

REN Qing-ya1，CHU Yan-chao2，CHU Qing-he1，LYU Kai1
（1.Institute of Agricultural Resources and Economy，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030006，China；2.Yuncheng Agricultural College，Shanxi Agricultural University，Yuncheng044000，China）

China restarted the implementation of the soil testing formulation of fertilizer subsidies in 2005,which covered2498 counties（fields,units）with 7.1 billion yuan investment.The Ministry of Agriculture proposed the promotion of the regional big formulation in the whole country in 2012 through the soil testing and the arrangement of the field fertilizer efficiency test,which symbolized China's crop fertilization had been changed from soil testing into regional determination.To explore problems about the reality of fertilizer and its application,this article analysed the relationship between regional nutrient status and the big formulation and problems about the basic production determine the amount of fertilizer according to existing research data in China.The result showed that the regional soil nutrient in China existed multiple combination types,therefore,regional formulation was lack for pertinence.Moreover,the formulation fertilizer application amount which determined by basic yield was also not consistent with the existing research results,and regional formula fertilizer was not out of the category of blind fertilization.

formulation fertilization;regional big formulation;soil nutrient type;fertilizer yield

S147.2

A

1002-2481（2016）02-0199-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.02.19

2015-10-13

山西省财政支农项目（2014NYST-02）

任庆亚（1982-），男，山西太原人，助理研究员，主要从事农学、土壤及农业信息化研究工作。