济宁市耕地质量提升和化肥减量增效制约因素及技术途径

李 晶 比拉力·哈依拜尔 李 英 李素珍 姜 振 张 娟

（1.济宁市农业技术推广中心 山东济宁 272000；2.济宁市农业农村局 山东济宁 272000；3.济宁市任城区农业技术推广中心 山东济宁 272400；4.山东省嘉祥县农业技术推广中心 山东嘉祥 272000；5.济宁市兖州区农业技术推广中心 山东济宁 272100）

2023 年中央一号文件指出，“实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动”“强化干旱半干旱耕地、 红黄壤耕地产能提升技术攻关”“加快农业投入品减量增效技术推广应用”。 粮食生产根本在耕地，济宁市将耕地质量保护提升和化肥减量增效两大主线作为巩固和提高粮食生产能力、 保障国家粮食安全的关键举措， 目前已实现 “二十一连丰”， 粮食产量稳定在49 亿kg， 主要粮食作物单位面积产量已处于高位。因济宁地处黄淮海平原与鲁中南山地丘陵区交接地带，地形条件多变、土壤类型多样，加之连年高强度种植， 耕地质量提升和化肥减量增效工作持续高效推进面临较大挑战。 对济宁市耕地质量及化肥减量现状和面临的主要问题展开深入分析， 探寻关键制约因素，有针对性提出对策措施，维持耕地可持续高产、稳产，将成为本市推进新一轮千亿斤粮食产能提升行动的重中之重。

1 制约因素

1.1 耕地质量现状滞后于粮食可持续高产需求

1.1.1 土壤有机质含量不均衡 有机质含量是体现土壤肥力的主要指标之一[1-2]。 济宁处于黄淮海一年两熟区，复种指数高，无倒茬休耕时间，加之多年来重化肥、轻有机肥，常年耕种“卫生田”，导致本市土壤有机质含量普遍偏低。 近几年秸秆还田、有机肥部分替代化肥等技术的大面积推广应用， 本市土壤有机质平均含量呈逐年上升趋势， 但≤15 g/kg 含量的土壤仍有较高占比，基础地力差，维持高产仍主要依靠化学肥料的大量投入。

1.1.2 土壤pH 呈 “东酸西碱” 两极分化趋势 对2006-2020 年耕地质量监测数据进行分析，从土壤酸碱性分级演变趋势看（图1），本市耕地土壤pH 平均值已发生显著改变，全市耕地pH 总体呈现“东酸西碱”的两极分化趋势。2020 年，全市pH（6.5～7.5）中性的耕地面积较2006 年减少了41.82%；碱性和弱碱性耕地面积占比大幅升高， 分别增加了19.61%和21.63%；弱酸性耕地面积占比增加了6.56%，酸性耕地面积占比增加了2.29%，其中出现了中强酸性和强酸性耕地。 土壤理化性状和微生态环境恶化，缓冲性能变差，将导致肥料损失严重[3-5]。

图1 济宁市耕地土壤pH 不同区间占比变化情况

1.1.3 秸秆直接还田技术仍待完善 秸秆还田对于养分循环再利用、减少氮磷流失、培肥土壤具有重要意义[6]。 目前本市采取的措施多是秸秆粉碎后直接覆盖、旋耕或翻压还田，由于配套技术不完善，产生了一些负面效应。 因大量秸秆集中混合在12～15 cm 耕作层内， 未能及时腐解的秸秆可达耕层土壤质量的1.0%~1.5%，不仅导致病虫害加重，还引发土壤松散，结构性变差，造成易透风失墒、冬春冻害死苗严重等一系列问题。

1.1.4 连年旋耕造成的耕层变浅、 犁底层上移问题近些年，在耕作措施上大多采用旋耕，耕深13～15 cm（合理的耕层土壤20~25 cm），造成了耕层变浅、犁底层加厚上移问题，作物根系下扎受阻，耕层土壤蓄水能力变差，水肥气热矛盾加剧。 加之常年大量使用化肥，土壤含盐量不断增加，土壤溶液的渗透势加大，部分地区次生盐渍化问题呈现加重趋势。

1.2 科学施肥技术普及效果不理想

1.2.1 经济作物种植大县施肥强度依然偏高， 氮磷流失严重 本市果园建园时，多遵循“上山下滩，不与粮棉争地”的发展方针，集中分布在泗水、邹城等低山丘陵区，因建园条件差，土壤肥力偏低，维持高产普遍靠肥料大量投入。 以金乡大蒜为代表的蔬菜作物种植生产中，因其经济收益高，农户对高产片面追求，肥料投入量往往是其最佳需肥量的数倍，加之忽视土壤改良与培肥， 形成了化肥用量不断增加与土壤质量不断下降的恶性循环， 也是化肥使用量居高不下的重要原因之一[7-8]。

根据2020 年济宁统计年鉴[9]数据，参照《全国农田面源污染排放系数手册》[10]， 进行了全市农田氮磷流失量概算，在经济作物（蔬菜和食用菌）播种面积占全市农作物总播种面积25.69%的前提下， 因蔬菜（已排除部分食用菌播种面积）种植产生的总氮流失量占比高达55.50%。 以经济作物播种面积占比高达全县总播种面积的71.08%的金乡县为例， 县域农作物播种面积仅占全市播种面积的12.94%，2020 年化肥使用量占全市化肥总使用量的17.86%， 总氮流失量占全市总氮流失量的22.35%。

1.2.2 精准施肥提高化肥利用率存在一定困境 结合水文水利条件和种植模式， 济宁可划分为4 个土区：东部低山丘陵区、中部山前倾斜平原区、湖西黄泛平原潮土区、 南部湖沼平原区， 不同区域土壤属性、 养分特征及演变规律、 种植模式均存在较大差异。 其中，受立地条件变化、农业生产影响较大的土壤类型，如西南矿区塌陷地次生盐渍化土壤、呈插花状分布的棕壤和褐土， 对其分布现状及养分特征进行精准评估存在较大困难。 而高化肥利用率的实现，需要根据作物需肥规律、土壤养分状况准确测定，精准施肥从理论到实践依然任重而道远。

农户的传统生产经验仍是确定化肥使用量的重要影响因素。 因农业种植人员老龄化普遍，对新技术的理解和接受度不强， 纯技术理论层面的技术培训推广效果不理想。 目前农户即使接受了科学施肥技术的培训， 在具体操作中也很难得到配套的技术服务，因此技术到位率仍不理想[11]。 不合理的化肥使用另一方面源自于粗放型施肥方式， 一次性过量使用基肥， 以及大部分散户仍保持撒施和冲施的追肥方法，是导致化肥过量及氮磷大量流失的重要原因。 作物专用控缓释肥及种肥同播等科学施肥技术的应用目前主要集中在种植大户。

农业技术推广体系完善任重道远。 基层农技推广队伍弱化现象普遍，老龄化、任务重、待遇提升空间受限、专业能力差异大，需进一步引导。 田间指导、技术培训、物资补贴等环节仍存在资金不足问题。

1.2.3 有机肥大面积应用成本偏高， 缺乏完善的风险控制措施 有机肥生产、使用成本偏高，粮食作物大面积推广应用受限。 有机肥生产过程中，秸秆类植物源原料因体积大，收集与运输成本高，制作费时，养分含量低，运输和施用不便，尤其大规模的农业生产，使用成本偏高。 收益较低的小麦、玉米等粮食作物，有机肥部分替代化肥技术的应用率偏低，目前仍主要集中在经济收益较高的果树、蔬菜等经济作物。缺乏适用于不同地域的有机肥生产技术及质量控制标准。 以畜禽粪便为主要原料的有机肥生产过程中，不仅应注意其中的抗生素、重金属富集问题，pH 和盐分含量高等问题也应引起足够重视[12-13]。 本市金乡、嘉祥、梁山县位于黄泛冲积平原潮土区，土壤pH 呈弱碱性，易发生次生盐渍化。 如不加以规范引导，连年施入大量含盐量偏高的有机肥， 易导致次生盐渍化现象加重。

缺乏明确的有机肥施用技术规范。 目前有机肥部分替代化肥技术推广过程中， 对有机肥养分施入量进行量化存在一定困难， 且缺乏针对不同土壤和不同种植模式的有机肥施用技术规范， 易导致农户出现大量盲目施用有机肥现象， 如不能及时被作物吸收，通过灌溉或降雨，富集的氮磷大量流失，都会加剧农业面源污染[14]。

2 济宁耕地质量提升及化肥减量增效技术途径

2.1 耕地质量提升关键环节

2.1.1 以第3 次土壤普查为契机，摸清耕地质量现状作物产量潜力和水肥调控作用的持续稳定发挥，依赖于良好的土壤条件。针对本市耕地土壤pH 两极分化趋势，将依托“三普”结果，精准探明本市不同土壤类型，尤其呈插花状分布的棕壤和褐土、西南矿区塌陷区次生盐渍化土壤等分布现状、 养分现状及演变特征。

2.1.2 建立区域性耕地质量提升技术体系 针对鲁中南低山丘陵地区中低产田土层薄、地力差、土壤障碍类型多， 鲁西南平原地区次生盐渍化影响耕地质量等突出问题，开展瘠薄耕地改良与产能提升、肥沃耕层构建、土壤生物功能强化、次生盐渍化土壤阻滞春季返盐等适用技术研究，构建轻简化、低成本、可实现大面积推广应用的区域性耕地质量提升技术体系，实现耕地生产能力的持续增强。

2.1.3 重视土壤微生态环境的修复与改良 因本市处于黄淮海一年两熟区，复种指数高，无倒茬间隔时间，加之“重施基肥”“高产必须多施肥”的传统施肥习惯， 连年过量施肥， 导致大部分耕地土壤微生态环境也呈变劣趋势。 针对本市不同土壤类型和种植模式， 筛选匹配性好、 性状优良的微生物菌株， 构建功能齐全的多功能组合菌群， 可实现快速改善根际生态环境的区域性专用微生物肥料仍需加大研发力度。 不同种类微生物菌剂和有机肥、 化学肥料等的最佳施用比例及高效施肥方法等也需进一步研究试验。

2.2 化肥减量关键环节

2.2.1 坚持有机肥与化肥配合使用 土壤有机质的含量和组成， 影响土壤团粒结构、 微生物种群与活性、土壤保肥能力和缓冲性，对农作物生长和产量具有决定作用，被认为是土壤质量和功能的核心[1-2]。 施用有机肥可以快速、有效提高土壤有机质含量，培肥土壤。 在使用有机肥料的基础上， 配合施用化学肥料，是实现用地与养地相结合、保障农作物可持续高产的一项行之有效的培肥措施。 即使目前化肥工业和化肥施肥水平都有了较大提高， 有机肥料与化学肥料配合施用的原则依然不变[15]。

2.2.2 “大配方，小调整”区域性施肥技术将依然是化肥减量的主推技术之一 充分利用“三普”成果，明确不同区域养分含量现状，并分析其演变规律，精准更新施肥配方， 优化集成周年培肥套餐或全程解决方案，最终实现养分供应与作物需求、土壤属性的高度匹配，通过减少不必要肥料的投入量，减少肥料使用和氮磷流失量。

2.2.3 继续深入探索以大蒜为代表的果、 菜园艺作物化肥减量增效路径 我国长期侧重于粮食作物高效施肥技术的研究，对果树、蔬菜等经济作物施肥技术的研究和创新相对滞后，远远不能满足生产需求，致使经济作物田间技术指导跟不上，水、肥资源盲目投入现象十分普遍。 以金乡大蒜为例，特有的覆膜栽培方式，导致翌年返青期追肥方式受限。 农户为追求高产，依然多采取“一炮轰”的施肥方式，后期不再追肥，或采取大水漫灌追肥等粗放式肥水管理，导致土壤质量加速退化、肥料损失严重[7-8]。 化肥用量不断增加与土壤质量逐年下降的恶性循环， 已成为老蒜区不能单纯依靠化肥投入获得大蒜高产的重要原因之一。 转变传统施肥方式，降低基肥投入量，注重科学追肥，可有效调减化肥施用量。

2.2.4 控缓释肥等新型肥料应用 与习惯施肥相比，施用控缓释肥可有效控制养分释放特性，解决种植过程中传统施肥方式造成的前期高肥环境、 后期普遍脱肥等与作物养分需求规律不匹配问题。 还可提高土壤中细菌、放线菌数量和微生物数量，减少真菌数量，降低真菌性病害发病率，并通过增强土壤酶活性，进一步提高土壤速效养分含量。 不同种类作物区域性专用缓控释肥研发及配套施用技术的完善，一次性施肥替代多次施肥实现养分均衡供应， 将是改变目前化学肥料利用率偏低等问题的重要途径。

2.2.5 水肥一体化等新型技术推广 随着水肥一体化施用技术及水溶性专用肥、 液体配肥等先进生产方式的逐渐普及， 大田作物水肥精准调控并大面积推广使用已成为现实。 因水肥一体化技术刚刚起步，缺乏与区域性特色种植模式相匹配的水分、 养分管理参数和设备维护等管理技术， 成为水肥一体化技术大面积推广应用的重要限制因素。 因此，与本市区域性气候特征、土壤属性、种植模式相匹配的，低成本、 轻简易操作的水肥一体化设备研发和配套技术的集成优化， 将是实现水肥一体化大面积推广的关键因素[7]。

2.2.6 强化养分循环再利用 建立与种植模式、土壤属性相匹配的秸秆差异化、无害化、全量直接还田技术体系。 针对本市梁山、金乡、嘉祥、鱼台四县及任城、 汶上西部边缘乡镇等潮土分布集中区域普遍存在的春季返盐现象，重点研究、推广使用注入式秸秆还田机，将秸秆一次性深埋还田，秸秆埋深20～25 cm，可有效阻滞翌年春季次生盐渍化土壤盐分表层集聚，提高耕层土壤有机质和养分含量，同时解决秸秆粉碎后浅耕还田存在的一系列弊端。 其余地区推广秸秆粉碎后旋耕混埋还田、覆盖还田等快腐技术。 实现秸秆全量直接还田与农艺措施、 生物工程的有机结合， 解决秸秆还田量过大导致作物病虫害加重等负面影响。

依托泗水县、 梁山县绿色种养循环农业试点项目的带动示范， 强化化肥减量与有机废弃物循环利用的结合。 探索养殖与种植土地消纳科学匹配路径，重点示范、 推广畜禽粪便和作物秸秆等低成本堆沤肥的生产技术。 构建与地域特征相匹配的粮食作物有机肥替代化肥技术，消除风险隐患，通过强化化肥减量与有机废弃物循环利用的结合， 将有机废弃物变成700 多万亩耕地的营养物质， 这是实现单位面积化肥使用强度下降的有效路径。