2014—2018年河南省冬小麦施肥现状及增产潜力评价

王改革 任宁 汪洋 叶优良 黄玉芳

摘要：旨在為河南省不同区域小麦养分优化管理提供合理解决方案。调研采用实地问卷调查的方法，选择2014—2018年河南省具有代表性的县域作为调查地点，共得到7485份有效调查问卷，调查内容包括小麦产量、施肥习惯、施肥量、施肥种类、施肥方式等。河南省小麦产量在4500.00～10500.00 kg/hm2，氮肥投入量变化范围在0.00～939.08 kg/hm2，平均氮肥偏生产力、增产潜力分别为57.59 kg/kg和39.39%。磷肥投入量变化范围在0.00～455.40 kg/hm2，平均磷肥偏生产力、增产潜力为115.40 kg/kg和44.63%。钾肥投入量变化范围在0.00～337.50 kg/hm2、平均钾肥偏生产力、增产潜力为93.06 kg/kg和43.90%。2014—2018年，河南省小麦年际间产量表现不稳定，不合理施肥比例逐年下降，肥料偏生产力呈现递增趋势。应当根据当地土壤肥力适当减少氮肥的投入量，降低基追比，增施磷钾肥后小麦将有40%～45%的增产潜力。

关键词：河南；小麦；施肥；调查问卷；增产潜力

中图分类号：F327文献标志码：A论文编号：cjas2020-0123

Winter Wheat in Henan Province： An Evaluation of Fertilization Status and Yield Increase Potential in 2014—2018

WANG Gaige1， REN Ning2， WANG Yang2， YE Youliang2， HUANG Yufang2

（1Luohe Academy of Agricultural Sciences， Luohe 462300， Henan， China； 2College of Resources and Environment， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， Henan， China）

Abstract： The aim is to provide rational solution for the optimal management of wheat nutrients in different areas in Henan Province. Field questionnaires are used in this study， and the representative counties in Henan Province were chosen as the survey sites in 2014-2018. 7485 effective questionnaires were obtained， covering the aspects of wheat yield， fertilization habits， fertilization amounts， fertilization types， fertilization ways and etc. The yield of wheat in Henan ranged from 4500.00 kg/hm2to 10500.00 kg/hm2， and the nitrogen fertilizer input varied from 0.00 kg/hm2to 939.08 kg/hm2； the average partial fertilizer productivity （PFP） and yield increase potential was 57.59 kg/kg and 39.39%， respectively. The phosphate fertilizer input varied from 0.00 kg/hm2to 455.40 kg/hm2； the average PFP and yield increase potential was 115.40 kg/kg and 44.63% ， respectively. The potassium fertilizer input varied from 0.00 kg/hm2to 377.50 kg/hm2； the average PFP and yield increase potential was 93.06 kg/kg and 43.90%， respectively. From 2014 to 2018， the inter-annual yield of wheat in Henan Province was unstable， the proportion of unreasonable fertilization decreased year by year， and the partial fertilizer productivity showed an increasing trend. Wheat planting in Henan Province should reduce the input of nitrogen fertilizer appropriately according to local soil fertility， reduce the ratio of base fertilizer to topdressing and increase the application of phosphorus and potassium fertilizer， and the yield increase of wheat will be 40%-45%.

Keywords： Henan； wheat； fertilization； questionnaire survey； yield increase potential

0引言

粮食高效生产关系国计民生[1]，是满足人口增长和人类生产的基础。中国以世界耕地面积的7%养活了全球22%的人口[2]，而随着农业技术的增加和技术水平的提高，粮食作物产量的增长速率[3]和肥料施用的贡献率却陷入瓶颈，无法满足日益增加人均粮食需求[4]。化肥是粮食增产的关键因素[5]，对作物的产量和品质至关重要，采用合理的施肥方案是提高粮食生产和保护生态环境的重要技术[6]。小麦是中国重要的粮食作物[3]，了解、把控粮食作物主产区的小麦种植规模及产量对高质量发展农业、实现农村经济高质量发展有着重要的意义，更是满足粮食主产区自身种植结构的调整和发展的内在需求[7]。

从1981年起，15年内中国粮食单产增加了73%[8]，25年内中国氮肥用量增加了1.52倍、小麦种植面积却由2884.4万hm2降低到了2414.1万hm2[6]。河南省、山东省是中国重要的粮食主产区，是中国粮食的重要来源[9]，一方面满足了自身经济发展的需要，同时更是提高农业国内国际竞争力的关键。新中国成立后，河南省小麦种植面积、单产等整体呈增加趋势，但随时间的递进增产幅度降低、增产速度相对比较缓慢[10]。由于气候变暖和种植习惯的改变小麦经济效益逐渐下降，这些将对河南省及全国的粮食安全[11]生产产生较大的威胁。改革开放以来，河南省农业氮肥消费量增加[12]了4.6倍，复合肥料消费量增加了294.9×104t，肥料种类施用的巨大改变与河南省的农业政策、种植结构、种植习惯等有着密不可分的关系[13]。

过量施肥、不平衡施肥、肥料利用率低等施肥现象造成的资源浪费[14]和农业面源污染等[15]问题日益严重。不同地区小麦产量和肥料利用率差异较大，华北地区小麦生产中化肥施用投入的氮肥量为281kg/hm2[16]，河南省小麦施氮、磷、钾量平均分别为198、121、50.4 kg/hm2[17]，河南新乡市的小麦氮肥投入量为230 kg/hm2、施磷量高达159 kg/hm2[18]，驻马店市小麦氮肥投入量為228kg/hm2[19]，三门峡市渑池县小麦施磷量达110kg/hm2[20]，河南省小麦肥料施用不平衡，施肥量高低不一，造成不同区域产量差距较大。通过合理的施肥方案，河南省小麦产区在现有产量基础上实现增产15%～30%[21]，小麦平均目标产量[21]可达8160 kg/hm2，平均每年分别有42万t的节氮潜力、8.8万t节磷潜力、5.31万t节钾潜力[12]。近年来关于河南省农户施肥趋势和肥料变化趋势的研究鲜有报道，本研究选择河南省典型区域进行小麦施肥问卷调研，通过农户施肥现状的系统调查，拟从施肥量、施肥比例、施肥时期等方面对小麦肥料施入问题以及小麦高产区的节肥潜力进行深入剖析，为河南省不同区域小麦养分优化管理提供合理解决方案。

1材料与方法

1.1调查区域概况

河南省位于110°21′—116°39′E，31°23′—36°22′N，地处中国黄淮海平原区域，横跨黄、淮、海、长江四大水系，耕地面积达687.1万hm2，是中国重要的粮食主产区，气候是典型的大陆性季风气候，年均降水量为800 mm左右[15]。

1.2调查数据来源及方法

本研究采用随机抽样调查的方法，调查时间为2014—2018年涵盖5个冬小麦生长季，调查选择在河南省17个省辖市、85个县等中具有代表性的42个市县，每个市县随机抽取15～20个村庄，每个村抽取10～ 15小麦种植户为调查对象，于小麦收获后调查小麦产量、基肥、追肥的肥料品种、施肥量、施肥方法等，共得到7485份有效问卷。

本研究引用了国家统计局河南调查总队《河南省国民经济和发展统计公报》中2014—2018年河南省小麦种植面积和产量等数据[22]。本研究中肥料用量均以纯量计算，化肥折纯根据化肥的种类及品牌标注含量进行计算[23]。

1.3数据处理方法

本研究采用Excel 2007对数据进行整理，应用Excel 2007和Origin 2016软件进行作图，用SPSS 20.0进行统计分析，并用Duncan（D）法检验法在P≤0.05水平上的差异显著性。

2结果与分析

2.1河南省调查农户小麦产量水平

依据产量水平差异将河南省小麦划分为6个等级产量水平，其中小于等于4500 kg/hm2的地区占4.97%～ 18.50%，4500～6000 kg/hm2的地区占27.89%～47.58%，6000.00～7500.00 kg/hm2的地区占28.19%～51.15%，7500.00～9000.00 kg/hm2的地区占1.86% ～15.28%，9000.00～10500.00 kg/hm2的地区占0%～2.37%，高于10500.00 kg/hm2的地区占0%～2.97%（图1）。

7485份农户调查问卷结果显示，河南省小麦年际间产量波动较大，不同产量水平年际间的变异系数差别较小，其中小于4500 kg/hm2的产量变异系数范围为 0.11～0.36，2014年变异系数最大；产量在4500～ 6000 kg/hm2年际间的变异系数较小、集中在0.06～ 0.08，6000.00～7500.00 kg/hm2年际间产量变异系数均为0.06，7500.00～9000.00 kg/hm2产量变异系数为0.04～ 0.06，9000.00～10500.00 kg/hm2产量变异系数为0～ 0.05，高于10500.00 kg/hm2产量年际间的变异系数为0～0.05，高产地区占最小但变异最为稳定。

2.2河南省调查农户小麦施肥方式状况

河南省小麦施肥的肥料品种包含有机肥和化肥两大类，其中化肥包含有尿素、磷酸二铵、过磷酸钙、氯化钾、硫酸钾、复合（混）肥。图2表明，2014—2018年小麦生育期内，河南省肥料施用品种和施用方式差异较大。河南省以“一炮轰”施肥模式为主，随着年际的递进追肥的区域比例逐年增加，且追肥多施用单质肥；基肥中以施用复合肥为主，随着年际的递进总体呈现递增趋势。调研中，2014年不追肥比例最多，有1548户，占调查农户比例最高为95.91%，2017年不追肥农户只有55户、占比最低为3.73%。

2.3河南省小麦化肥氮磷钾养分投入量与投入比例

2014—2018年河南省平均氮肥投入量分别是155.04、216.62、156.29、167.71、184.00 kg/hm2，其中2015年的化学氮肥平均投入量最高（图3）。不同年份际间，化肥中氮肥的平均投入量表现为2015年>2018年>2017年>2016年>2014年。2014—2018年河南省平均磷肥投入量分别是36.98、74.40、94.23、104.13、77.13 kg/hm2，随年际的递进份的增加磷肥投入量有增长趋势，2017年的磷肥平均投入量达到最高。2014—2018年河南省平均钾肥投入量分别是27.84、62.41、50.74、59.00、42.98 kg/hm2，2015年的钾肥平均投入量最高、2018年的钾肥平均投入量较低。

河南省小麦生育期内，对氮肥投入较多过量、磷肥和钾肥投入较少。2014年氮、磷和钾肥的投入差异达到最大，随年际的递进氮肥与磷、钾肥的投入量差异逐渐减小，2017年河南省养分投入比例1：0.6：0.5，较为均衡（表2）。

2.4河南省小麦种植肥料偏生產力

2014—2018年5年的平均肥料偏生产力分别为50.24、84.40、97.91 kg/kg。5年间河南省小麦氮肥偏生产力主要集中在20～60 kg/kg之间，氮肥平均偏生产力分别为36.72、49.58、50.81、59.24、54.87 kg/kg，随着年份的增加整体呈递增趋势；2016年氮肥平均肥料偏生产力最低为3.74 kg/kg，2018年氮肥偏生产力最大为777.78 kg/kg。5年间河南省磷肥平均偏生产力分别为71.44、67.90、82.59、95.20、104.89 kg/kg，整体呈递增趋势。5年间河南省钾肥平均偏生产力分别为79.03、71.79、129.40、116.26、93.06 kg/kg，2016年钾肥平均偏生产力远高于其他年份。

2.5河南省小麦增产潜力分析

表4显示了氮磷钾3个肥料因子与产量间的相关关系，不同年份氮、磷、钾肥料因子对小麦产量都有一定的影响，5年来氮肥对产量的影响较大，其中边界线拟合最高产量分别为：13942.85、13946.34、10306.76、10227.52、10788.49 kg/hm2，均远远高于河南省平均产量和调查农户平均产量。

肥料投入造成的产量差比率，反映了不同肥料品种对小麦产量的限制程度。5年来，不同肥料品种在不同农户之间的产量差比率变化较大（图4）。氮肥的平均产量差比率变化范围为27.24%～54.98%、磷肥为34.23%～69.54%、钾肥为33.39%～54.96%。氮肥的平均产量差主要集中在54.98%、27.24%、31.95%、37.33%、45.46%，氮肥造成的产量差比率在农户之间差异较大，磷、钾肥相对较为集中，说明在小麦生产过程中，农户对氮肥的投入较为重视、对磷肥和钾肥的施用量较小。

3讨论

小麦的产量受气候、品种以及栽培措施等条件多方面因素的影响，不同地块间施肥差异显著、变异系数大[27]。本次调研结果表明，河南省小麦产量水平差异较大，这与水肥的利用有关[28]，这与前人研究结果一致。2007年[29]河南省平均单产为5717 kg/hm2，调查期间各年的平均单产均高于2007年历史记录且与最高产量之间差距较大，5年间小麦产量主要集中在4500～7500 kg/hm2。土地流转促成的规模化经营可提高作物的生产效率、经济效益，增加节肥潜力[30]。5年来，随河南种植结构持续调整、优化区域布局，落实“一控两减三增产”高质量农业发展目标等任务的推进[31]，农户间产量差异逐渐减小、高产和超高产的小麦比例不断增加，说明河南省小麦的增产潜力逐渐显现出来。

边界线研究结果表明，近5年来河南省小麦3种肥料的产量差均呈显著的下降趋势，氮、磷、钾平均产量差比率分别为39.39%、44.63%、43.90%，这与单质肥料消费量增速变缓和、复合肥消费用量急剧增长有关[32]。河南省通过推广测土配方施肥技术，缓解了不合理和过量施肥的问题[33]，河南省小麦“一炮轰”施肥模式逐渐减少，肥料品种投入种类逐渐丰富，养分含量平衡度得到改善。河南省小麦施肥的品种较为单一，主要是单质肥和复合肥，有机肥施用较少。河南省粮食转化增值率下降[34]和农村畜牧禁养区域[35]的划定，是小农户种植积极性下降和不施用农家肥的主要原因。农户作为经营耕地的主体，对耕地投入的积极性取决于作物的比较经济效益[36]，肥料种类的价格差异是农户选择施肥品种的重要因素[37]，通过改善农户施肥配比、适度加大钾肥的投入[29]，河南省小麦种植将仍有更大增产潜力。

本研究结果表明，5年来氮肥和磷肥的肥料平均偏生产力增加了49.43%、362%，随着年份的增加，氮、磷肥的平均肥料偏生产力逐渐提高、钾肥的肥料偏生产力未达到显著变化。目前农村人口老龄化、乡村空心村现象较为严重，农村劳动力呈现快速下降趋势[38]，解决劳动力严重短缺的问题是实现粮食作物科学管理的前提。一方面，利用土地流转对种植大户进行测土配方施肥等农业技术专业培训[39]，提高家庭农场和农业种植合作社种植积极性[40]是保障河南省粮食作物高效生产的重要前提；另一方面，政府、企业、种植大户联合[31]形成的智能配肥系统可有效解决测土配方施肥技术“大配方、小调整”[41]、“用最后一公里”等推广应用的限制问题[42]，对不同地块养分供需不匹配问题[43]的解决有重大意义。同时，政府加大对粮食作物生产的补贴，是减少农户种植生产投入经济压力的直接手段，建立“配方肥专项补助项目”对全省进一步推进测土配方施肥技术有着重要实践意义，对河南省生态友好型农业发展的目标有着重要的推进作用[44]。

4结论

调查结果表明，河南省年际间产量差异大，5年间小麦生产中平均产量为6309.51kg/hm2。产量差结果表明，河南省小麦产量具有较大的增产潜力，最高拟合产量与平均产量之间差异较大，拟合产量最高为19393.90 kg/hm2，与理论最佳产量施肥量相比，存在氮肥用量过高、一次性施肥、磷钾肥施用不足的现象，应根据当地土壤肥力适当减少氮肥的投入量，降低基追比，增施磷钾肥后平均将有40%～45%的增产潜力。河南省小麦生产不施肥比例逐年下降，由2014年的13.75%下降到2018年的2.20%，小麦施肥结构上施肥趋向于复合化，磷、钾肥的施用比例增加，“一炮轰”施肥模式比例逐渐减少。肥料偏生产力整体均呈升高趋势，不合理施肥问题有所下降。

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