灵璧县小麦玉米产量、肥料贡献率及土壤肥力研究

王玉娟

摘要 本文以近年安徽灵壁县测土配方施肥、耕地质量监测点测试区数据和农户田间调查为依据，分析全县小麦玉米产量与土壤肥力的关系，明确肥料对产量的贡献率，在生产中进一步优化各个养分元素配比，改进施肥方法，改善土壤结构，提高土壤肥力，达到化肥减量、不减产量目的。

关键词 小麦；玉米；产量；肥料贡献率；偏生产力 ；土壤肥力；改良措施

中图分类号 S512.1；S513   文献标识码 A

文章编号 1007-7731（2023）11-0028-05

安徽灵璧县是我国重要的商品粮基地之一，常年小麦、玉米播种面积占全县耕地面积80%以上。2022年全县冬小麦播种面积11.5 万hm?，平均单产9 000 kg/hm?，总产103.8 万t；玉米播种面积8.0 万hm?，平均单产6 900 kg/hm?，总产55.2 万t。

灵璧县土壤类型以砂姜黑土类和潮土类为主，约占耕地面积的98.12%。近几年，全县建立长期耕地质量监测点31个，临时田间调查样本点146个，其中白姜土区57个、淤土76个、砂土44个，同时分别在韦集、下楼镇两家专业合作社设立肥料施用监测点各1个。已形成覆盖当地主要耕作制度、土壤类型、生产能力、管理水平、耕地环境等的监测网。监测点设立长期无肥区、常规施肥区、配方施肥测试区（NPK、N、P、K）。根据监测目的不同，监测点地块按大田生产方法划分不同测试区域，测试区周围设置保护行。本文以近年灵壁县测土配方施肥、耕地质量监测点测试区数据和夏秋两季对农户的田间调查为基础，分析全县土壤肥力、作物产量、肥料效应之间的关系，针对存在的问题，提出相应的对策建议，以期为保障粮食安全、实现“藏粮于地”战略提供数据支撑。

1 产量、施肥量与土壤肥力

1.1 产量与土壤基础肥力产量

1.1.1 小麦、玉米产量  2022年，砂姜黑土小麦和玉米平均产量分别为9 300.0、6 750.0 kg/hm?，潮土小麦和玉米平均产量为8 700.0、7 050.0 kg/hm?。白姜土和淤土小麦产量相差不大，分别为9 279.0、9 321.0 kg/hm?，砂土小麦产量最低，为7 537.5 kg/hm?。全县玉米产量相差较大，淤土的产量最高，为6 265.5 kg/hm?，其次为白姜土，为6 058.5 kg/hm?，砂土产量最低，为5 260.5 kg/ hm?。

1.1.2 基础肥力产量  通过无肥区产量判断土壤肥力高低，肥力越高，无肥区产量越高；肥力越低，无肥区产量越低。不施肥时，白姜土平均产量为小麦6 059.4 kg/hm?、玉米4 053.1 kg/hm?，分别占施肥产量的65.3%和66.9%，淤土平均产量为小麦6 263.7 kg/hm?、玉米4 335.3 kg/hm?，分别占施肥产量的67.2%和69.2%，砂土平均产量小麦玉米分别为5 261.5、3 698.6 kg/hm?，分别占施肥产量的69.8%和70.3%。综合来看，砂土综合基础肥力较低，淤土综合肥力较高（表1）。

1.2 施肥量与肥料利用效率

1.2.1 肥料施用量  全县小麦肥料施用大都采用配方肥+尿素，在小麦生长中后期喷施叶面肥方式，平均用量为氮肥（N）250.5 kg/hm?，磷肥（P2O5）127.5 kg/hm?，钾肥（K2O）93.0 kg/hm?。淤土区肥料用量最高，氮肥（N）用量达到268.5 kg/hm?，均处于高用量水平，磷肥（P2O5）用量为138.0 kg/hm?，钾肥（K2O）93.0 kg/hm?；砂土肥料用量最低，氮肥（N）用量为216.0 kg/hm?，磷肥（P2O5）用量为108.0 kg/hm?，3个区小麦季钾肥用量相差不大。

全县玉米肥料施用大都采用专用肥+尿素，平均用量为氮肥（N）297.0 kg/hm?，磷肥（P2O5）45.0 kg/hm?，钾肥（K2O）60.0 kg/hm?。3个地区中，氮肥施用量差异较大，淤土区用量稍高，为348.0 kg/hm?。总体来说，淤土区化肥投入量过高，以氮投入量高为主（表2）。

1.2.2 肥料贡献率  肥料贡献率是指因肥料施用所增加的产量占总产量的百分比[（施肥区产量-无肥区产量）/施肥区产量×100]。肥料贡献率（FCR）即肥料对作物产量的贡献率，是把不施肥处理的产量视为土壤（地力）对产量的贡献，以其为基准进行计算，是反映年投入肥料的生产能力的指标[1]。淤土区肥料贡献率平均为小麦32.8%、玉米30.8%、白姜土区小麦玉米肥料贡献率较高，分别为34.7%和33.1%；砂土区小麦玉米肥料贡献率均较低，分别为30.2%和29.7%，比较高区域总体肥料贡献率低4.5和3.4个百分点。据联合国粮农组织（FAO）的数据统计，化肥的增产作用占到农作物产量的50%，我国全国化肥试验网试验统计，施用化肥对我国粮食产量的贡献率为40.8%[2]。这3个区域的肥料贡献率均低于全国统计水平。

肥料偏生产力（PFP）是指施用某一特定肥料下的作物产量与施肥量的比值。计算公式：PFP=Y/F，PFP是指肥料偏生产力，单位为kg/kg，Y是指施用某一特定肥料作物的产量，单位为kg/hm?，F是指特定肥料纯养分（是指N、P2O5和K2O）的投入量，单位为kg/hm?[3]。它是反映当地土壤基础养分水平和化肥施用量综合效应的重要指标。Dobermann[4]就粮食作物的利用率做过详细的综述，认为粮食作物氮肥效率目标值在下述范围内比较适宜，即氮肥偏生产力为40～70 kg/kg。灵璧县小麦玉米的氮生产力总体水平偏低，养分偏生产力中，小麦氮肥偏生产力白姜土最高，为38.9 kg/kg，淤土次之，为34.5 kg/kg，砂土最低，为33.7 kg/kg；玉米氮肥偏生产力中，3个区域分別为21.2、22.0、19.2 kg/kg。小麦与玉米磷肥偏生产力中差异较大，白姜土最高，分别为77.5和123.5 kg/kg，其次为淤土和砂土，分别为64.3和114.4 kg/kg，64.4和100.2 kg/kg。钾肥偏生产力小麦玉米差异不大，淤土最高，为97.0和116.1 kg/kg，其次为白姜土和砂土，分别为94.3和104.6 kg/kg，79.2和77.9 kg/kg。综上，全县氮肥偏生产力较低，钾肥偏生产力较为适宜（表3～4）。

1.3 耕层土壤肥力现状

1.3.1 土壤物理指标  土壤耕层物理指标包括耕层厚度、土壤紧实度、田间持水量、土壤容重、总孔隙度、0.25 mm团聚体等多个指标。其中耕层厚度、土壤容重、土壤质地是影响土壤肥力的重要因子。

1.3.1.1 耕层厚度  耕作层是指由长期耕作形成的土壤表层，养分含量比较丰富，作物根系最为密集。耕层厚度受农事活动和外界自然因素影响很大，与当地的耕作方式有直接的关系。依据适宜作物生长的耕层厚度为20 cm以上作为评价标准，灵壁县耕地耕层厚度平均为17.8 cm，76.3%样本点土壤耕层较浅。砂土耕层厚度最大，为20.3 cm，其次为白姜土，平均耕层厚度18.9 cm。淤土最低，耕层厚度为16.7 cm。耕层厚度15.0～20.0 cm、20.0～25.0 cm和>25.0 cm样点分布比例分别为59.9%，20.9%和2.8%。砂土耕层厚度较为适宜（表5～6）。

1.3.1.2 耕层土壤容重  全县土壤容重各区差异较大，容重由大到小分别为淤土1.41 g/cm3、白姜土1.38 g/cm3，砂土1.17 g/cm3。依据适宜作物生长的土壤容重为1.10～1.35 g/cm3[5]，有75.1%样本点土壤容重大于1.35 g/cm3，反映出土壤板结现象较为严重。

1.3.1.3 耕层土壤质地  耕层土壤质地以中壤最适宜农作物生产。177个监测点中有44个监测点土壤质地为砂壤，占比为24.8%；重壤57个点，占比32.2%；黏土76个点，占比42.9%。砂土土壤疏松，粒径较粗，土壤疏松。淤土和白姜土粒粒径相对较细，土壤黏重。

1.3.2 土壤化学指标  2022年灵壁县土壤中有机质、全氮、有效磷、速效钾等指标养分含量整体有所提升。土壤中部分微量元素含量较低，砂姜黑土土壤酸化现象突出。

1.3.2.1 土壤中常规养分含量  白姜土pH平均6.2，有机质23.1 g/kg，全氮1.35 g/kg，碱解氮110.0 mg/kg，有效磷34.3 mg/kg，速效钾146 mg/kg，缓效钾510.0 mg/kg。淤土pH平均8.1，有机质32.2 g/kg，全氮2.00 g/kg，碱解氮105.0 mg/kg，有效磷16.8 mg/kg，速效钾382.0 mg/kg，缓效钾1 034.0 mg/kg。砂土pH平均8.2，有机质20.3 g/kg，全氮1.41 g/kg，碱解氮110.0 mg/kg，有效磷15.2 mg/kg，速效钾154 mg/kg，缓效钾866.0 mg/kg。

依据第二次土壤普查养分分级标准评价，白姜土、淤土、砂土土壤中有机质、有效磷、速效钾养分因子，达到中等以上水平[5]（表7）。

1.3.2.2 土壤中部分微量元素含量  灵壁县土壤有效锌含量在0.24～7.23 mg/kg，平均含量为0.89 mg/kg，缺乏面积占55.62%；有效硼含量在0.23～0.82 mg/kg，平均含量0.48 mg/kg，缺乏面积占64.40%；土壤有效钼、铁、锰、铜缺乏面积只占5.00%，因此，在生产中要对敏感农作物制定针对性措施，避免缺素症状出现（表8）。

2 存在的问题

2.1 灵壁县土壤肥力质量状况变化

依据中华人民共和国《耕地质量等级》GB/T33469—2016国家标准和《耕地质量调查监测与评价办法》（农业部令2016年第2号），2022年灵壁县耕地质量等级由2021年5.06等提升到5.01等，提高0.05个质量等级。统计2011—2021年灵壁县土壤有机质、有效磷、速效钾含量变化，与第二次土壤普查相比增加明显，这与测土配方施肥，秸秆还田、增施有机肥、耕作方式等技术提高有关（表9）。

2.2 氮肥用量偏高，氮偏生产力与目标范围差异较大

据安徽省主要作物化肥施用定额制参考指标（N用量225 kg/hm?），全县氮肥施用量偏高，小麦、玉米氮肥用量均超过这一标准（除部分砂土外）。较高的肥料用量造成低肥料利用效率，砂土区小麦玉米氮肥偏生产力分别为33.7、19.2 kg/kg，与国际公认谷物生产偏生产力的目标范围（40.0～70.0 kg/kg）有很大差距。

2.3 灵壁县不同区域土壤肥力水平差异明显

全县土壤pH平均为7.8，以弱碱性为主，而白姜土土壤pH平均为6.2，砂姜黑土区域酸化现象已显现；淤土、白姜土有机质含量较高，砂土有机质含量较低。砂土有效磷平均为12.2 mg/kg，淤土有效磷平均为16.8 mg/kg，淤土和砂土区有效磷处于中等水平，应改进施肥方法，提高磷肥利用效率；淤土速效钾平均为382 mg/kg，生产上可以控制钾肥施用量。

2.4 土壤耕层厚度偏浅，作物根系下扎困难

全县土壤耕层厚度平均为17.8 cm，76.3%样本点土壤耕层较浅，有75.1%样本点土壤容重大于1.35 g/cm3，反映出土壤板结现象严重，影响作物根系延伸，阻碍作物对营养物质的吸收。

3 改良措施

3.1 加大投入品的研发、推广力度，优化氮、磷、钾配比

宣传引导生产厂家进行肥料产品优化升级，按需配肥，实现肥料的“私人订制”，在农户中大力推广缓控释肥、无机有机复混肥及功能性肥料的应用，提高配方肥、专用肥施用比例，减少不合理养分投入，促进养分的吸收利用。針对不同作物对部分中量和微量元素敏感性，补充硼、锌、钼等微量元素，减轻缺素症状发生的程度。

3.2 智慧精准施肥，助力化肥减量增效

农户关注灵璧县农业农村局公众号，通过智慧施肥平台，查找自已所在村地块的土壤类型、养分含量、土壤肥力等级等，分区域、分作物、分农时制定科学施肥指导意见，引导农户把施肥量控制在合理区间。持续推进肥料“三新”技术运用，不断提高农作物化肥利用率，达到化肥减量，不减产量目的。

3.3 分区域推广深松深耕作业，培肥地力

以砂姜黑土为主的南部地区，易发生干旱或涝渍，统筹推进水肥一体化和高标准农田建设，继续深入开展测土配方施肥，增施有机肥或适量秸秆还田，加大花生、大豆的种植面积，用地养地相结合，逐渐提高土壤有机质含量，培肥改良土壤。由于多年旋耕造成土壤耕层较浅，大力推广土壤深松深耕作业，要求深耕深度在30 cm左右，隔5年进行1次，这样可以有效打破犁底层，增加土壤耕层厚度，改善土壤通透性，增强耕地保肥保水能力。

以淤土、两合土、砂土等土种为主的北部地区，其中淤土、两合土土壤肥力较高，实施按需施肥，按时施肥，既要避免过量施肥更要避免盲目减肥。利用高标农田，发展高效节水灌溉，小麦玉米可以采取配方肥（N-P-K）24-14-6或25-12-6，补施硼、锌或喷施叶面肥等；砂土土壤保肥能力较弱，采用改进传统的表施、撒施、大水冲施等施肥方式，推广应用种肥同播、叶面喷肥、水肥一体化等高效施肥方法。

以山红土、棕壤为主的低山、残丘区，坡上部土层薄，质地粗，养分缺乏，坡下土层较厚，可以采取横坡聚垄耕作方式，截留降水，减缓地表径流[6]。推广作物行间或林间秸秆覆盖，增施有机肥，实行轮作免耕耕作制度，坡度大的耕地可以发展果木业。

3.4 加强耕地质量和土壤墒情监测工作

土壤肥力和土壤墒情密不可分、相互配合，让土地更健康。对作物产量、施肥水平、施肥方法、灌溉能力、空白对照与施肥效果及土壤养分含量变化等内容进行长期定位监测，查清土壤肥力现状与演变趋势及施肥方式对产量的影响，为指导农户科学施肥，纠正存在不合理用肥、氮肥用量较高等问题提供基础数据。目前，灵壁县已安装12台全自动墒情监测点，通过农业数字化平台，可以时时查询墒情监测点不同土层温度、湿度和降雨量等数据，有利于掌握农作物关键需水期和最佳灌水量，以最少的灌水量满足农作物的高产需求，达到以水调肥，节水、增产和增收目的。

参考文献

[1] 王伟妮，鲁剑巍，李银水，等. 当前生产条件下不同作物施肥效果和肥料贡献率研究[J]. 中国农业科学，2010，43（19）：3997-4007.

[2] 石元亮，王玲利，刘世彬，等. 中国化学肥科发展及其对农业的作用[J]. 土壤学报，2008，45（5）：852.

[3] 张富锁，王激清，张为峰，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）：916-917.

[4] DOBERMANN A. Nitrogen use efficiency-stdte of the art[C]//Paper of the I FA Intermational Workshop on Enhancel-Efficiency Fertilizers Frankfart. Germany. 2005.

[5] 國家环境保护局，国家技术监督局.土壤环境质量标准：GB15618—1995[S]. 北京：中国标准出版社，2010.

[6] 夏建国，魏朝富，朱钟麟，等. 中国中低产田土改造研究综述[J]. 中国农学通报，2005，21（4）：212-217，240.

（责编：何 艳）