摘 要：为有效应对巢湖流域农业面源污染问题，以农业生产中肥料利用率为切入点，在充分调查的基础上，通过研究庐江、无为、和县、含山、巢湖、肥东、肥西等县（市）近年的肥料试验数据，分析该地区肥料利用现状，找出肥料利用率偏低的原因，为该地区提高肥料利用率提出对策建议。
关键词：巢湖流域；肥料利用率
中图分类号 X524 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）17-0071-04
Analysis and Response measures of Fertilizer Utilization in Chaohu Basin
Peng Hao
（Hefei Agricultural Economic and Technical Supervision and Administration Station，Hefei City230091，China）
Abstract：In order to effectively deal with the problem of surface source pollution in the Chaohu basin，from the perspective of fertilizer utilization in agricultural production based on full investigation. By studying the fertilizer test data of the counties（cities） such as Lujiang，Wuwei，Hexian，Hanshan，Chaohu，Feidong and Feixi in recent years，we analyzed the current situation of fertilizer utilization in the area and found out the reasons for the low utilization of fertilizers. The Response measures and prospects for improving fertilizer utilization in this area are put forward.
Key words：Chaohu basin；Fertilizer utilization
巢湖流域水體污染一度引起各方关注。据2014年环境监测数据显示，巢湖西半湖水质为Ⅴ类，东半湖水质为Ⅳ类。各地纷纷采取措施，加强工业生产污染、城镇生活污水、农村畜牧业污染等防治，并取得一定的成效，然而面对大范围、大区域的的农业面源污染，尤其是农业生产的肥料利用率低而造成的水体污染，仍需进行大量的工作。氮、磷的过量排放依旧是引起巢湖水体富营养化的关键因素。有资料显示，巢湖流域农田径流是主要农业面源污染，占总污染量的33.7%。近年来，随着测土配方施肥等施肥技术的应用，肥料利用率有所提高，但与发达国家肥料利用率水平以及当前污染防治的要求还存在一定差距。为此，研究和提高肥料利用率，在保证作物应有产量基础上，减少化肥用量尤为迫切。
1 提高肥料利用率的意义
过量施用化肥会导致一系列生态环境问题。部分氮肥进入水体和大气，最终流入水体。磷肥易被土壤固定，但长期施用磷肥会造成耕层土壤处于富磷状态，磷素随表层土壤径流，最终也流入水体[1]。氮、磷肥的土壤表面流失不仅会造成江河湖泊水体富营养化，养分渗漏还会导致地下水污染。有调查显示我国一些稻作区地下水中能检测出铵和硝酸盐，而饮用水中硝酸盐浓度高于10mg/L，可能导致婴儿高铁血红蛋白血症和成人胃癌[2]。研究发现，2013年巢湖流域（含舒城县）农田中TN流失量达到3.28万t/a，TP流失量达到0.62万t/a。氮、磷肥流失是造成巢湖水体富营养化和蓝藻爆发的重要原因之一。
肥料的生产和使用也会对大气产生污染。肥料生产和运输过程中以碳为直接或间接原料或燃料，排放温室气体。以氮肥为例，2013年巢湖流域（包含舒城县）氮肥年用量约（折纯）20.51万t，相当于尿素44.59万t，按每吨尿素原料和燃料用标准煤约1.5～1.8t计算，需要消耗标准煤66.89～80.27万t。此外，由于反硝化作用释放出温室气体氧化亚氮（N2O），可能导致全球气候变暖。1分子的N2O导致气候变暖的效应与310分子的CO2相当，大气中氧化亚氮（N2O）的浓度正以每年0.25%的速率递增[2]。
肥料在农业生产中举足轻重，对农作物增产作用达30%～50%，同时化肥投入比重也很大，约占整个农业生产总投入（种子、肥料、农药、机械、排灌等）的50%以上，由此可见，在提高肥料利用率，保证作物应有产量的基础上，减少化肥施用量，科学施用化肥，对农业生产和环境保护都具有重要的意义。
2 巢湖流域历年肥料施用总体情况
2.1 年耕地平均化肥用量（折纯） 巢湖流域于上世纪50年代后期开始应用化学氮肥，60年代到70年代中期开始应用化学磷肥，70年代中后期化学氮、磷肥逐渐占肥料投入主导地位，80年代初开始推广钾肥。自上世纪80年代化肥施用量开始大幅增加，1980年年耕地平均化肥用量约为225kg/hm2，1987年约300kg/hm2，1995年达到约535kg/hm2，2003—2010年逐渐达到顶峰930～950kg/hm2。随后总体开始呈现下降趋势。2013年该区域年化肥使用总量37.32万t，涉及耕地面积约43.73万hm2，年耕地平均化肥用量854kg/hm2，高于全省平均水平809kg/hm2[3]；2015年约890kg/hm2，2016年约839kg/hm2，到2017年约782kg/hm2（2014年安徽省公布第2次土地调查数据，由于纠正了过去错误的统计方法，各地耕地面积数字变化较大。为使得数据具有可比性，此处以2013年耕地面积为基数，并根据耕地历年变化趋势，估算2014年以后耕地面积），但化肥投入量仍然很高。
2.2 农作物播种面积平均施用量（折纯） 2013年该区域农作物播种面积平均用量约417kg/hm2，到2016年有所下降，约为396kg/hm2。其中2013年合肥市农作物播种面积平均用量424kg/hm2，高于同期378kg/hm2的全省农作物播种面积平均用量[3]，2014年约为421kg/hm2，到2016年下降为369kg/hm2，与全省平均水平367kg/hm2基本持平。巢湖流域农作物播种面积平均施用量总体呈逐年下降趋势，但仍然远高于国际公认化肥施用安全上限225kg/hm2[3]。
3 肥料利用水平
3.1 肥料当季利用率 肥料利用率（养分吸收率）（RE）是指施用的肥料养分被作物吸收的百分数，肥料利用率包括当季利用率和累计利用率，这里是指当季利用率。计算公式：RE（%）=（U1-U0）/F。（RE为肥料利用率；U1、U0分别为施肥区与缺素区作物吸收的养分量F为肥料养分（N、P2O5、K2O）投入量。）
对该地区近年来一季稻、早稻、晚稻、小麦、油菜、棉花等肥料试验统计分析，得出相关作物当地习惯施肥处理氮、磷、钾肥料利用率总体情况（见表1）。从表1可以看出，该地区氮肥平均利用率较低，远低于国外发达国家氮肥50%～80%，钾肥平均利用率也处于较低水平。一季稻氮肥平均利用率低于早稻、晚稻利用率，这可能是因为一季稻多为杂交水稻，前期为促进其分蘖，氮肥投入较双季稻多。
一季稻地区氮肥施用量大，土壤氮素積累，氮素当季利用率偏低。棉花肥料利用率偏低，可能是农民习惯施肥量较大造成。但同时合理施肥使用，肥料利用率可以达到较高水平。
3.2 肥料农学效率和肥料偏生产力 作物氮肥农学效率在3.14～15.93kg/kg，处于较低水平，远远低于发达国家20～25kg/kg水平，说明单位肥料投入对作物增产贡献率不大，尤其在棉花氮、磷、钾农学效率上表现得较为明显。可能与长期肥料过量投入，土壤中养分积累，养分供给率较大，肥料增产效益降低有关。同时氮肥偏生产力都低于40～70kg/kg适宜范围值，表明单位氮肥投入对作物产量的贡献率较单位磷、钾肥投入对产量贡献率低。纵向来看，本地区上世纪80年代氮肥农学效率约100kg/kg，目前已经下降至3.14～15.93kg/kg，下降了84.07%～96.86%。
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。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。计算公式：PFP=Y/F（PFP是指肥料偏生产力，Y是指施用某一特定肥料作物的产量，F是指特定肥料纯养分的投入量）。
从耕地地力贡献率来看（见表3），本区域土壤速效养分对作物生长的贡献率较高，平均达到55.82%。从侧面说明，过量的化肥施入土壤中，肥料当季利用率不高，是农业面源污染的重要源头。
4 肥料利用率偏低的原因分析
4.1 氮磷钾肥料施用不平衡 从施肥水平调查来看，随着测土配方施肥项目的实施，该区域N∶P2O5∶K2O养分投入比列从2005年的1∶0.31∶0.32，2009年的1∶0.35∶0.55，到2013年的1∶0.53∶0.48，氮磷钾施投入有较大改善。但施肥不平衡的现象仍存在，尤其是施肥精细化程度还有待提高。部分地区仍然存在氮肥施用过量，磷肥施肥水平偏高，钾肥施用水平下降的情况，今后仍应坚持减氮、控磷、稳钾这一施肥原则。
4.2 施肥不够精准 肥料利用率和作物品种、施肥时期都有很大关系。摸清不同作物和品种需肥规律，根据作物需肥的规律，选择合适的时机，做到精准施肥尤为重要。农民虽然不再采取以往“一炮轰”的施肥方式，但仍然存在作物生长期各阶段肥料运筹和分配不合理情况，尤其是没有结合具体作物和苗情及时补充肥料，没有做到精准施肥。阶段性过量施肥，会造成肥料流失，肥料利用率降低，同时对作物生长也不利。
4.3 施肥位置不合理 追肥表施、撒施，易造成氮肥挥发、流失，肥料利用率不高，同时作物根系很难及时得到养分补充。尤其是近年来作物直播等粗放式耕种方式应用面积逐渐增加，肥料施用过于分散，养分移动速率慢，肥料利用率极低，养分流失严重。
4.4 肥料施用结构不合理 从肥料结构来看，农民以氮、磷、钾大量元素肥料为主，很少有施用中微量元素习惯。根据“最小养分律学说”理论，作物缺少某种养分，会抑制其它养分吸收，使养分利用率偏低。此外农民长期偏施化肥，不施有机肥，土壤有机质减少，土壤保肥、固肥的能力降低，肥料流失迅速，不利于作物的持续增产，同时化肥肥效得不到充分发挥，肥料利用率降低。
4.5 施用肥料品种单一 传统施肥观念阻碍新型肥料推广。农民受传统施肥观念影响，施用肥料品种局限于常规化学肥料，对叶面肥、商品有机肥、有机无机复混肥料、缓释/控施肥料等新型肥料接受程度不高。新型肥料得不到有效推广，肥料利用现状难以得到大规模改善。
5 提高肥料利用率的对策
5.1 优化测土配方施肥技术，发展精准施肥 随着土地集中、农田整治、农业机械化和地理信息系统（GIS）的发展，继续深化测土配方施肥技术服务，丰富和完善测土配方施肥数据库，不断优化肥料配方，提升测土配方施肥信息化服务，向农民提供适时、准确的施肥信息服务，发展精准施肥是提高肥料利用率的重要手段。有研究表明水稻精确施肥比常规施肥肥料利用率提高7.8个百分点[4]。
5.2 加快科技应用，提高肥料适时供给能力 一是对不同作物开展肥料运筹试验，了解作物需肥规律、土壤供肥能力，提升肥料适时供给技术水平。二是开发和运用先进营养元素诊断仪器，提高作物营养元素快速诊断水平，指导科学施肥。有试验显示运用叶绿素仪等实施的实时氮肥管理和实地氮肥管理模式，较农民习惯施肥降低肥料投入38.7%～41.3%，提高产量2.5%～3.5%，提高氮肥利用率34.0%～39.5%[5]。
5.3 大力推广新型肥料，研究开发智能肥料 加大中微量元素肥料、叶面肥、有机无机复混肥料、缓控施肥料等新型肥料推广力度，研究开发新型智能肥料。中微量元素肥料，补足土壤养分短板，促进作物对大量元素肥料吸收利用，有效提高肥料利用率，根外喷施叶面，肥料利用率为施入土壤肥料利用率6～20倍。有机无机复混肥料含有有益菌、有机质和草炭，能够起到固氮、解磷、解钾的作用，促进作物对氮、磷、钾的吸收，有利于提高氮磷钾利用率。
缓控释肥是近年来研究推广的1种新型肥料，通过给肥料包膜、添加稳定剂等先进技术，使其根据作物不同生长阶段对营养的需求而缓慢释放，提高肥料利用率。有资料显示控释肥可提高肥料利用率10～30个百分点。随着包膜的污染问题、养分释放速率控制问题得解决，未来缓/控释肥能够根据作物需肥规律调整养分释放速率，真正实现智能肥料。
5.4 推广科学的水肥管理模式
5.4.1 推廣水肥一体化技术 水肥一体化技术是1种通过可控管道系统供水、供肥的精确水肥管理技术。该技术根据作物需肥规律、土壤环境和养分含量状况，选择合适水肥配方比例，通过管道和滴头滴灌，定时、定量地将水分和养分均匀浸润在作物根系发育生长区域，满足作物水肥需求。有资料显示，以色列水肥一体化管理模式相比传统施肥模式，肥料利用率可达75%以上，甚至可以达到90%。
5.4.2 推广化肥深施技术 水田全层施肥，旱地深施覆土，都是提高肥料利用率有效施肥模式。有研究发现，碳铵深施覆土时利用率可提高到40%左右，而表施仅为25%左右，尿素深施利用率可达到40%～60%，表施则只有30%左右。
5.4.3 发展无土立体栽培 无土栽培技术可以根据不同作物的生长发育需要进行温、水、光、肥、气等的精确调节与控制，实行立体栽培，工厂化生产。无土栽培依靠提供营养液代替传统的农业施肥技术，可以实现养分回收再利用，肥料利用率较高，肥料利用率可达90%～95%以上。从环保角度来看，加大投入，鼓励引导农民在主要河流两岸，尤其巢湖周边规模化发展园艺或经济作物无土栽培种植，是一种好的选择。
5.5 加强平衡施肥技术的应用推广 （1）无机有机肥配合施用，减少化肥投入，减少氮素挥发损失，提高氮肥利用率[6]。试验表明：有机无机肥配合施用氮肥利用率为34.9%，高于单施化肥的33.2%。（2）推广秸秆还田技术，秸秆还田使秸秆养分有效归还，减少化肥投入，提高化学肥料利用率。（3）大量元素肥料与中微量原素肥料配合施用，合理配合使用中微量元素，可以有效提高氮磷钾肥料利用率。据试验，大量元素肥料配施微量元素肥料，肥料利用率提高20～35个百分点，有研究表明，施硫肥可促进氮、磷养分吸收，氮肥利用率提高4～40百分点，磷肥利用率提高5～11百分点。
参考文献
[1]李可芳.磷肥的使用与农业面源污染[B].环境科学与技术，2004，27（8）：189-190.
[2]彭少兵.提高中国稻田氮肥利用率的研究策略.中国农业科学，2002，35（9）：1095-1103.
[3]徐国建.推进科学施用化肥实现施用量零增长[A]，安徽农学通报，2016，22（01）：1-3
[4]陆兴伦，伍勤忠.广西推广智能化精准施肥技术[M].北京：中国农技推广，2004，（1）：6-7.
[5]刘立军.实地氮肥管理提高水稻氮肥利用效率.作物学报，2006，32（7）：987-994.
[6]李菊梅.有机肥无机肥配施对稻田氨挥发和水稻产量的影响[A].植物营养与肥料学报，2005，11（1）：51-56。
（责编：王慧晴）
