我国北方麦区小麦生产的化肥、农药和灌溉水使用现状及其减用潜力

【目的】化学品和灌溉水资源的不合理使用是限制小麦生产的重要因子。本研究旨在查明我国北方麦区小麦生产化肥、农药和灌溉水使用现状及其减施潜力,并尝试阐述农田经营规模对小麦生产的影响,为小麦可持续生产提供参考依据。【方法】于2018—2019年在我国北方七省开展的大范围小麦生产中化肥、农药和灌溉水使用现状,基于小麦产量形成的养分需求评估北方麦区的化肥减施潜力、基于标准推荐用药量评估农药减施潜力、基于Penman-Monteith估算节水潜力,并尝试分析农田经营规模对小麦产量、化肥和灌溉水投入成本的影响。【结果】各麦区产量间差异较大,春麦区、汾渭平原灌区、黄土高原旱地和绿洲灌区平均产量分别为3.0、7.6、4.7和7.4 t·hm^-2。春麦区氮磷钾用量分别为87 kg N·hm^-2、91 kg P₂O₅·hm^-2和1 kg K₂O·hm^-2,汾渭平原灌区氮磷钾用量分别为280 kg N·hm^-2、133 kg P₂O₅·hm^-2和1 kg K₂O·hm^-2,黄土高原旱地氮磷钾用量分别为178 kg N·hm^-2、117 kg P₂O₅·hm^-2和25 kg K₂O·hm^-2,绿洲灌区氮磷钾用量分别为225 kg N·hm^-2、168 kg P₂O₅·hm^-2和15 kg K₂O·hm^-2。氮磷肥用量偏高,钾肥用量不足普遍存在。汾渭平原灌区的氮、磷肥减施潜力分别为25%和40%,黄土高原旱地的氮、磷肥减施潜力分别为24%和57%,春麦区和绿洲灌区的磷肥减施潜力分别为65%和54%。不同麦区农药喷施的次数差异较大。春麦区、汾渭平原灌区、黄土高原旱地和绿洲灌区的平均喷药次数分别为1.8、1.4、1.6和1.6次。春麦区、汾渭平原灌区、黄土高原旱地和绿洲灌区的减药潜力分别为40%—70%、54%—83%、40%—65%和50%—83%。施用农药的种类为杀虫杀菌剂和除草剂,杀虫杀菌剂的施用频次较高,占比为73%。杀虫杀菌剂中吡虫啉和三唑酮的用药频次较高,在杀虫杀菌剂中占比分别为32%和12%,除草剂中苯磺隆、2,4-D丁酯和二甲四氯钠用药频次较高,在除草剂中占比分别为48%、15%和19%。调研农户小麦生产的灌水次数多为2—4次,汾渭平原灌区灌溉次数较少,为2.2次,均采用河水灌溉;绿洲灌区灌溉次数最多,为3.5次,均采用井水灌溉。汾渭平原灌区和绿洲灌区的节水潜力分别为14%和42%。各麦区中小规模经营占比最大,经营碎片化现象明显。相对于农田小规模经营,大规模经营在增产7%—36%的同时可使肥料和灌溉成本降低17%—19%。【结论】本研究查明了我国北方麦区小麦产量及其生产过程中的化肥、农药和灌溉水使用现状,发现不同农户、不同区域间的用量存在较大变异,同时具有较大的减用潜力;并与农田经营规模结合,发现农田适度规模经营能在增产的同时减少投入成本,这为我国北方麦区优化经营规模提供参考。     

陕西省小农户作物生产的减肥潜力及经济效益评价

【目的】小农户在农业生产中投入的生产资料普遍过高,随种植业结构演变,肥料投入也势必会发生变化。明确小农户经营模式下粮食、油料和经济作物的施肥现状和经济效益,能为小农户作物生产的养分管理、肥料减施和经济效益提高提供参考。【方法】2018年对陕西省的主要农作物生产情况进行问卷调查,以粮食（小麦、玉米、水稻、谷子、马铃薯）、油料（油菜、大豆）、经济（苹果、西红柿、烤烟）作物为研究对象,共获得1 709份调研问卷。基于此调研结果,以产量水平为分类依据,分析小农户的施肥现状、减肥潜力和经济效益。【结果】小麦、玉米、水稻、谷子和马铃薯的平均产量分别为4.6、7.3、8.3、3.7和19.8 t·hm^-2,氮肥用量分别为177、247、186、255和209 kg N·hm^-2,磷肥用量分别为102、103、88、142和125 kg P₂O₅·hm^-2,钾肥用量分别为37、47、64、53和110 kg K₂O·hm^-2。油菜和大豆的平均产量分别为2.4和2.7 t·hm^-2,氮肥用量分别为156和99 kg N·hm^-2,磷肥用量分别为80和63 kg P₂O₅·hm^-2,钾肥用量分别为56和26 kg K₂O·hm^-2。苹果、西红柿和烤烟的平均产量分别为23.8、93.5和2.7 t·hm^-2,氮肥用量分别为731、471和108 kg N·hm^-2,磷肥用量分别为482、387和118 kg P₂O₅·hm^-2,钾肥用量分别为535、447和132 kg K₂O·hm^-2。对大多数作物,氮磷肥普遍过量施用、钾肥施用过量与不足并存。粮食作物氮磷钾减肥潜力分别为28%—60%、52%—66%和11%—51%。油料作物油菜可减少氮磷钾肥料用量33%、37%和46%,然而大豆需增加磷钾肥用量11%、28%。苹果和西红柿等高产经济作物的氮磷钾减肥潜力分别为41%—67%、65%—70%和49%—64%。烤烟生产需减少磷肥53%,然而中、高产农户氮肥施用不足,分别需增施22%、11%。复合肥和单质肥是作物氮素的主要来源,复合肥是作物磷钾的主要来源。氮以基施为主、追施为辅,磷钾肥几乎全部作为基肥一次施用,鲜有追施。粮食、油料和经济作物的平均净经济效益分别0.44×10⁴—1.63×10⁴、0.75×10⁴—0.84×10⁴和4.19×10⁴—15.05×10⁴元/hm²,肥料占总投入比例分别为31%—52%、57%—59%和48%—65%。苹果、西红柿等高产经济作物的净经济效益远高于粮食和油料作物,成为小农户经营者的首选。然而,在经济作物生产中过量的肥料施用产生了巨大的环境风险。【结论】低中产组小农户是化肥减量和收益提升的主要对象,苹果、西红柿等经济作物的净经济效益高,但单位面积施肥量大、减肥潜力大。值得注意的是,农作物生产中也存在施肥不足的现象,例如大豆和烤烟。由此可见,小农户作物生产的肥料管理变异大,提高小农户的肥料管理水平有利于增加作物产量和经济效益、助力农业可持续发展。