江西省稻田化肥减量潜力及技术途径

胡秋萍 吴昌强 黄庆海 叶会财 宋惠洁 胡丹丹

（江西省红壤研究所，江西进贤 331717）

“化肥减量”是粮食作物高产稳产以及确保国家粮食安全的重要保证，因此，探索不同作物及栽培模式的减肥稳产高产技术途径是实施化肥减量战略的前提。本文以江西省广泛种植的双季稻田为对象，概述本省双季稻生产和化肥投入的现状，分析了双季稻田化肥减量的意义及潜力，并结合国内外的相关研究结果以及先进经验，提出相应的建议，以供参考。

1 江西省水稻生产与肥料使用概况

1.1 水稻生产现状江西省是我国水稻生产大省，常年水稻种植面积约3 333 333.3 hm2，占粮食种植总面积的90%，总产量约为1 900万t，约占全省粮食总产量的95%，其中双季稻种植面积常年维持在约2 666 666.6 hm2。江西省是全国最重要的商品粮食生产基地之一，水稻产量的高低直接影响我国的粮食安全。

1.2 肥料投入现状“庄稼一枝花，全靠肥当家”说明了肥料对农作物生长的重要性。近30 a来，我国化肥年使用量从1983年的1 659.8万t，增加到到2013年的5 911.86万t，增加了2.56倍，氮肥使用量从1983年的1 192.53万t增加到2013年的3 080.07万t，增加了1.58倍，远远高于欧美发达地区和国际平均水平。而稻田施用有机肥比例从最初的99.9%降到1990年的37.4%，到2003年甚至降到25%，“重化肥轻有机肥”的施肥方式容易引起农田养分比例失调，不同程度地破坏农田生态、土壤理化性质，严重影响作物高产稳产。

近10 a来，江西省平均每年化肥施用量为344.29万t，耕地平均施用量达1 501.2 kg/hm2。而水稻施肥主要以化肥为主，水田化肥平均年用量为902.8 kg/hm2（纯养分）[1]，其中早、晚两季水稻年平均施用化肥为：纯N 271.4 kg/hm2、P2O598.5 kg/hm2、K2O 81.5 kg/hm2。其中，氮肥用量远远高于朱兆良[2]等提出的150～180 kg/hm2。相关研究表明，肥料对江西省水稻生产的贡献率为48%，其中化肥占36%、有机肥占12%。总体来看，江西省化肥当季利用率仍处于较低水平，其中氮肥平均为33%，磷肥为20%、钾肥为50%，虽然近年来实施化肥零增长战略使得化肥用量减少、利用率有所提高，但化肥施用不科学的局面仍没有彻底改变。

1.3 影响江西省化肥利用率的主要原因与发达省份相比，江西省的水稻产业管理较为粗放，农户水稻经营规模小、生产组织形式松散，化肥利用率低、环境污染风险较大，不利于水稻产业的可持续发展。造成这一现象的原因主要有以下几方面。

第一，有机肥施用比例低，土壤基础地力下降，引起酸化、耕层浅薄等次生障碍。长期的研究发现，水田有机肥和化肥的养分投入比例为50∶50较为合理，高产田投入比例为40∶60，而低产田应提高至60∶40，而江西省有机肥施用量不及肥料投入总量的20%。第二，化肥施用量高，氮磷钾比例不合理。江西省水稻生产偏重于施用氮磷肥，而轻视钾肥，造成水田出现明显的钾亏缺现象，虽然近年来秸秆还田补充了钾素，但总体上水田的钾仍处于亏缺状态。第三，施肥方式粗放。基肥和追肥比例不合理，多数农户施肥采用两次施用基肥和蘖肥的方法，容易导致水稻生长前期氮肥过剩、无效分蘖增多、养分利用率下降。第四，栽培管理模式滞后。粗放的水分管理和栽培播种方式不利于提升化肥的利用率。第五，农民运用新技术新模式的意识薄弱。新技术与新产品难以普及到生产中，如缓释肥、减肥增密技术等提高肥料利用率的新方法都没有在江西省大面积应用。

2 化肥减量的意义

2.1 “化肥减量”已上升为国家战略2015年中央一号文件明确指出：做强农业必须尽快从主要追求产量和依赖资源消耗的粗放经营，转到数量质量效益并重、注重提高竞争力、注重农业科技创新、注重可持续的集约发展上来，走产出高效、产品安全、资源节约以及环境友好的现代农业发展道路。党中央已经把“减肥减药”提升到国家战略层面，并开展相关机理、技术模式的研究和推广应用。

2.2 保证农产品质量安全的重要措施化肥的过量投入不仅造成资源浪费，还引起农产品品质下降，影响食品安全。在当前国家高度重视食品安全的背景下，减少化肥投入、提高农产品品质将成为未来农业发展的趋势。

2.3 缓解环境压力江西省在水稻施肥过程存在严重的重氮磷肥、轻钾肥的现象。化肥的过量使用，尤其是氮、磷肥施用不当容易造成土壤酸化、板结，使土壤肥力下降，影响农业的可持续发展。而过多的氮磷肥投入将随着地表径流和渗漏进入自然水体，形成巨大的面源污染源。因此，化肥减量对缓解农业面源污染、减轻自然水体富营养化具有重要的意义。

3 江西省双季稻田化肥减量潜力分析

近年来，我国科研工作者对通过降低化肥用量来实现农业节本、增效做了大量研究。主要措施有：施用有机肥培肥地力；通过施用过氧化钙和过氧化尿素、微纳气泡水灌溉等根际增氧措施，改善土壤氧化还原环境，促进作物根系呼吸、生长及其对养分的吸收；使用缓释肥代替传统化肥、配施脲酶抑制剂、双氰胺等，延缓肥效的释放过程，降低养分损失；改善耕作种植模式，合理密植，充分利用光温水肥等资源。上述措施都可以在保持高产的前提下，减少化肥投入。不同措施的减肥潜力分析如下。

3.1 施用有机肥对化肥减量的贡献有机肥是重要的农业生产资源，合理利用有机肥对改善土壤环境、培肥地力、提高作物产量和品质具有重要作用。江西省红壤研究所基于长达30 a的研究发现，短期内化肥配施和有机无机肥配施对作物产量和耕地质量的影响没有明显差异，但连续施用8～10 a，有机肥培肥增产的作用日益显现，产量高于施用等量化肥的农田，且作物抗外界干扰能力强，产量稳定性高。连续配施有机肥30 a后，双季稻田水稻年产量比单独化肥配施高6.79 t/hm2，土壤有机碳含量高3.6 g/kg，配施有机肥的培肥增产作用显著。因此，配施有机肥仍然是提升地力、维持高产稳产的重要保证，有机肥在提高耕地质量与保障作物持续高产方面具有化肥不能替代的重要作用。以绿肥（紫云英）、畜禽粪便（猪粪）和秸秆（水稻秸秆）等南方3种主要的有机肥源为对象，定位研究发现，双季稻田连续单季施用有机肥替代化肥比例可达20%，连续双季都施有机肥替代化肥比例可达30%～40%，且水稻的产量稳定性高

3.2 根际增氧对化肥减量潜力的贡献水稻根系对氮素的吸收是耗能的主动运输模式，而水稻需水需氧的特异性矛盾，使得水稻根系常处于缺氧状态，不利于根系生长，并限制了根系吸收氮素的效率，因此，改善根际氧环境也是促进水稻根系生长、形态功能建成及其对氮素利用的重要手段。当前较为有效的根际增氧方式有：施用过氧化钙、过氧化尿素、微纳气泡水灌溉等。余喜初[3]和胡志华[4]等的研究表明施用过氧化钙能显著促进水稻增产，在同等投入情况下提高了水稻对氮素等营养的利用率，间接地达到了化肥减量的目的。

3.3 施用缓释肥的减肥潜力水稻是典型的喜铵类作物，在根际氧气充足时更加倾向于吸收铵态氮，然而铵态氮容易挥发，不利于提升氮肥利用率。江西省氮肥施用主要以尿素为主，通过施用脲酶抑制剂、包膜尿素等，可显著降低脲酶活性，降低尿素到铵态氮的转化速率以便于水稻根系的充分吸收，并降低铵的挥发量，进而提高氮肥利用率及水稻产量，现有研究数据表明，氮肥减少15%+1%脲酶抑制剂，以及氮肥减少10%+配施40%的缓释氮肥可以保证水稻不减产。

3.4 水稻改善耕作栽培模式的减肥潜力合理的灌溉方式和栽插方式也可以在减少化肥投入的前提下，保持水稻高产。

4 江西省双季稻田化肥减量水稻稳产高产的技术建议

4.1 加快研究完善双季稻栽培模式下有机肥周年管理模式针对双季稻栽培模式，相关部门应以秸秆、畜禽粪便、绿肥等南方主要有机肥源为对象，研究构建适宜不同肥力水平的双季稻田有机肥周年组合方式及用量用法，并制定配套的水肥、耕作、栽培等管理技术模式。

4.2 制定有机肥使用补贴政策，带动农民多用有机肥目前，我国有机肥补贴政策推广较好的省份有山东、江苏、浙江、上海等省市，其中山东省自2008年来对有机肥施用的补贴政策为省财政补贴100～300元/t，示范县、市依托现代农业项目补贴300元/t，县财政增加190元的补贴。江苏省为省级和地方财政各补贴200元/t，此外，还对绿肥种植实行“以奖代补”的政策，按60元/667 m2的标准补贴给农户。浙江省的补贴政策为，对欠发达的地区按200元/t的标准补贴，其他地区均为150/t。这些政策对完善江西省有机肥补贴政策，带动农民施用有机肥，提高江西省有机肥施用比例具有很大的参考价值。

4.3 扶持本省有机肥生产厂家，保障有机肥的供应量江西省绿色农业种植面积大约20万hm2，两季用量3 t/hm2，全年需要有机肥120万t，此外，江西省还有其他耕地面积约200万hm2，有机肥施用150 kg/hm2，江西省每年对有机肥的总需求量在150万t。目前，江西省有有机肥生产企业10家，设计生产能力为16.4万t，实际生产4.1万t，其中，精制有机肥厂3个，年产1.4万t，有机无机复混肥厂6个，年产1.7万t，生物有机肥厂1个，年产量1万t，远不能满足江西省农业生产对有机肥的需求。

4.4 加强宣传教育、带动有机肥的科学应用当前双季稻有机肥管理中存在“秸秆还田就不再使用其他有机肥”“鲜猪粪含有重金属和抗生素不能直接农用”等误解，应加强相关知识的宣传培训，纠正错误认识，使人们科学高效地施用有机肥。

4.5 加强配施缓释肥、根际增氧及养分转化过程调控等新型化肥减量技术和产品的研究与示范应用配施脲酶抑制剂、过氧化钙（脲）和用缓控释肥替代普通化肥等均能在一定程度上实现减肥不减产的目标，但仍需要完善其在大田生产中的配套技术模式。此外，加强对新型包衣制剂的研发与研制，实现肥效释放速度的可控性与准确性也将成为今后研究的重点。同时，对成熟的技术和产品应依托各级农技部门加快推广利用，真正服务于产业发展。

4.6 鼓励土地流转、以大户和规模经营带动减肥技术的广泛应用大户和规模经营将成为未来农业发展的趋势，也是农业新技术推广应用的主要对象。当地政府应鼓励土地流转，并将相应的有机肥补贴政策和成熟的技术产品优先补贴和无偿提供给规模经营业主，带动减肥技术的广泛应用。