严燕 孙子杰 李震宇 朱毅勇 林光华

摘要：农村生态环境保护是落实乡村振兴战略的一项重要工作。然而近几十年来农药与肥料的持续使用已经造成了生态环境污染。以太湖地区化学磷肥减施工作为例，分析了在保证水稻产量前提下减肥增效的可行性，旨在为今后科学施肥、控制面源污染，保护农村生态环境提供理论与实践依据。通过文献中大数据统计结果分析了在肥料定量施用下太湖流域氮、磷肥施用量与水稻产量的关系，通过农户调查总结了目前江苏省水稻种植中施肥量与产量的粗略关系，同时通过在太湖流域的田间定位试验，实地检测了不同磷肥施用量与有机肥替代化学磷肥后对水稻产量的影响。结果表明，氮肥施用量是提高水稻产量的主要因素，而磷肥施用量只要达到P2O5 30 kg/hm2即可保证水稻产量;而农户种植水稻时，施肥量普遍过高，导致肥料的增产效应降低甚至减产。田间定点试验的结果亦表明在太湖流域的磷肥施用量在P2O5 30～50 kg/hm2后水稻产量即可达到高产水平。因此，在太湖流域目前农民普遍施用磷肥量（P2O5 90 kg/hm2）基础上应减少32%的化学磷肥用量，并施用有机肥，不仅保证水稻稳产高产，还能减少农村有机废弃物。在此基础上结合农村生态环境整治的相关政策，必将大力推动农村环境整治，促进乡村振兴。

关键词：农村环境;乡村振兴;减肥增效;长江流域;水稻

中图分类号： S143.2+2  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2021）13-0207-05

乡村振兴战略是促进我国农业农村现代化的重大举措。自2017年党的十九大提出“实施乡村振兴战略”以后，2020年党的十九届五中全会确立了“坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主，守住自然生态安全边界”的方针。2021年4月29日第十三届全国人民代表大会正式通过了《中华人民共和国乡村振兴促进法》，其中第五章“生态保护”明确提出了鼓励和支持节肥、节药、节能等先进的种植养殖技术、加强农业面源污染防治，推进农业投入品减量化等具体要求。以农业生产中肥料施用为例，农民普遍以经验为主，尤其是为了省工省时，盲目增加肥料使用量[1]。因此如何加强养分管理、提出合理的减肥对策，从源头控制污染产生，是改善生态环境，实施乡村振兴的重要环节之一，对建设美丽乡村具有重要的实践意义[2]。

長江流域是我国稻米的主产区，共计有耕地 2 460多万hm2，水稻产量占全国的70%，在国民经济中占有重要地位。2018年中共中央、国务院就明确要求充分发挥长江经济带的优势，以共抓大保护、生态优先、绿色发展为引领。然而自1960年以来，长江流域水体养分负荷已经增加了约8倍，据统计从2006年以来，累计发生了超过400次以上藻华事件[3]。而氮和磷是造成水体富营养化的2个主要养分[4-5]。其中氮在长江流域内的输入量低值达到142～350 kg/km而高值可以达到1 066～3 889 kg/km[6]。相对于氮，目前来自于农田系统的磷已经成为了长江的首要污染物，截至2015年，年度农田磷输出量对长江流域河流总磷输出量的贡献率超过了54%，2018年上半年的长江经济带国控断面测定中发现总磷指标超标的断面占全部超标断面的56%[7]。因此相对于氮肥、磷肥减施的执行已经刻不容缓。江苏省位于长江下游三角洲，在长江经济带的发展中处于龙头地位，其中太湖地区又是中国主要的商品粮基地。因此，笔者在江苏省太湖地区进行了有关磷肥减施增效的调研与定位试验，旨在为水稻生产中肥料减施增效措施的落实提供具体的参考与指导意见。

1 材料与方法

1.1 试验地点及供试材料

本试验从2019年水稻季开始。供试水稻品种为南粳46号。该试验田位于太湖附近的无锡市宜兴禾欣农场（CS2，31°41′N、120°40′E），四季分明，年平均气温15.7 ℃，年平均降水量1 054 mm。试验地肥力中等偏上，土壤类型为南方水稻土。耕层土壤基本理化性质：pH值6.3、有机质16.7 g/kg、全氮1.3 g/kg、速效磷15.8 mg/kg和速效钾 75.6 mg/kg。所用化学肥料分别为尿素（N 46.4%），过磷酸钙（P2O5 12.0% ），氯化钾（K2O 60.0%）。所用有机肥的有机质≥40%，氮磷钾总量≥6%。

1.2 试验设计

试验分为磷肥施用量梯度试验和磷肥减施增效试验2部分。磷肥梯度试验共设置4个处理，以P2O5计：P0（0 kg/hm2）、P50（50 kg/hm2）、P100（100 kg/hm2）、P150（150 kg/hm2）。磷肥减施增效试验设4个处理：对照不施用磷肥、农户传统施肥（90 kg/hm2）、农户传统施肥减磷20%、有机替代减磷36%。每个处理重复4次，各小区采用随机区组排列，每小区面积为35 m2（7 m×5 m），小区之间打梗，50 cm宽，覆盖农膜以防止串水串肥，试验区外设置保护行。

1.3 田间管理

水稻在5月20日播种，育秧25 d后，6月15日进行人工移栽，按照25 cm×18 cm的株行距进行栽种，每穴3株，种植密度为22.2万穴/hm2。各处理的氮肥（以纯N计）和钾肥（以纯K2O计）施用量相同，分别为纯N 300 kg/hm2和K2O 90 kg/hm2;氮肥分别作基肥、分蘖肥和穗肥分3次施入，比例为 4 ∶ 3 ∶ 3;磷、钾肥作基肥在水稻栽种的前2 d一次性施入土壤，分蘖肥在基肥施用15 d后施用，穗肥在水稻抽穗前的幼穗分化期施用。

1.4 测产

在水稻收获时，在采样区随机找4个点，每点测定5穴的有效穗数，采样后烘干，测定产量构成因素指标，并测定籽粒与秸秆质量与磷含量，计算收获后带走的磷。水稻产量实测的方法每小区单独收获，脱粒后将稻谷晾晒至标准水分20%以下，除去杂物后称质量。

2 结果与分析

2.1 肥料试验中施肥量与水稻产量之间的关系分析

由于肥料对作物的增产作用是毋用置疑的，因此如何在产量与施肥量之间取得平衡，是我们实现减肥增效的科学依据。首先，基于文獻统计[8-21]，对近十几年来太湖流域开展的各种施肥研究结果进行汇总，在不考虑其他因素情况下，分析了水稻产量与氮肥或磷肥用量之间的关系。从图1可以看出，水稻产量与氮肥施用之间呈正相关性，产量随氮肥施用量增加而增加。而水稻产量与磷肥的施用之间却不是线性相关关系，不施磷肥确实降低产量，但是只要施用磷肥（在用量达到P2O5 30 kg/hm2 后），无论施磷量增加多少，水稻产量基本上维持在同一水平（图2）。甚至，还有研究发现，在太湖流域的宜兴、常熟等地，稻季连续7年不施磷肥的条件下产量不变[22]。因此，在水稻生产上将磷肥控制在一个低的施用水平上应该是可行的。

2.2 农户施肥量与水稻产量的调查结果分析

但是，农户的施肥现状究竟是一种什么情况？为此笔者在江苏省对750多家农户进行了调研[23]，汇总了农民汇报的氮、磷肥的施用量与水稻产量。结果（图3、图4）发现，无论是施氮量还是施磷量与水稻产量之间的都没有显著的增产关系。而且农民的施氮量集中在200～400 kg/hm2的用量范围，而且更倾向于施用更多的氮肥300～400 kg/hm2（图3），这说明在大多数农村农事生产中施氮量已经超过了正常使用量，但是，从产量分布上来看，即使多施了氮肥，最高产量都没有超过200 kg/hm2施氮量所取得的产量上限。从理论上讲，氮肥是促进作物增产的第一要素，但农民多施氮肥并未进一步使水稻增产。在排除了品种带来的差异之外，主要还是农民粗放式管理导致氮肥损耗。由于氮肥的损失有很大一部分是由于未施入土壤深层而导致氨气挥发，因此改变氮肥的施用方式是控制氮肥无效损失的关键。磷肥施用量与产量的关系中也能看出，只要施用磷肥，即使量很低，其效果与大量施用磷肥一样（图4）。这个结果再次证明了，农民在施肥用量上非常随意，必须进行管理上的干预和引导，尤其是对于磷肥而言，完全是可以做到减量使用，否则对环境的风险会日益增加。

2.3 磷肥梯度试验与减磷增效试验中施肥量与水稻产量之间的关系

为了进一步明确磷肥减施对水稻生产及其产量构成上的影响，2019年在太湖流域的宜兴地区进行了磷肥减施田间试验[24]。试验主要设如下处理：（1）农民常规施肥;（2）减磷20%;（3）减磷20%的基础上用有机肥替代化肥磷肥。同时，也设定了不同磷肥施用量的田间试验，与上述研究进行比对。结果表明，在磷肥施用量达到P2O5 50 kg/hm2时，磷肥的增产效果其实已经达到峰值，再继续增加磷肥用量，总体上并不能显著促进水稻产量的提高（表1）。从中还可以看出，磷肥的作用主要是增加了有效穗数，即促进了水稻分蘖，从而增加其籽粒产量。而农民目前的磷肥施用量普遍达到P2O5 90 kg/hm2，因此磷肥减施20%，以及有机肥替代化学磷肥都不会影响稻谷产量。另外，在华中地区的水稻种植中，通过秸秆还田，也能减少化学磷肥施用，并保证水稻产量[26]。这些试验结果都说明，目前最好是通过有机物料的施用来减少大量化学磷肥的投入，这不仅能够补充作物所需要的磷营养，同时还能将农村中的有机废弃物进行资源化再利用，这是今后化肥减施增效的重要措施，需要在农村进行推广。

3 结论与讨论

通过对由农业院校或农业科研院所开展的肥料试验的总结，发现在精确控制化肥施用量的情况下，无论是氮肥还是磷肥都能促进水稻产量（图1、图2），尤其是氮肥的增产效果非常显著（图1），而磷肥的施用量只需要达到一定水平（P2O5达到 30 kg/hm2）就能促进水稻的产量（图2），继续增施磷肥并不能进一步显著地提高水稻产量。还有研究认为在一定年限内完全不施磷肥，也可以保证水稻产量[22]。从我们在太湖流域开展的定位试验结果来看，也证实了水稻生产过程中，可以在目前农民的施用水平上减少20%～36%的磷肥用量，不仅完全保证水稻产量（表1），而且还可以显著降低磷在土壤中的盈余量，并且通过有机肥的施用还可以进一步减少化学磷肥的施用量，同时减少磷在土壤中的盈余（表2），因此可以逐年降低磷在土壤中的积累，并对农村有机废弃物进行资源化利用，对减少环境污染具有一举多得的效果。因此，目前太湖流域水稻栽培中完全可以实施上述措施，以减少化学磷肥带来的环境污染风险。

从操作上来讲，通过加强田间管理水平来提高肥料利用率、减少化肥施用也是完全可行的[26-28]。但是，针对农户实际生产而言，这意味着要花更多的时间和劳动，因此农民在施肥过程中管理粗放，导致了肥料的浪费和污染，而且还不能显著提高产量（图3、图4）。如何执行肥料减施这项措施是当前农村环境整治的一个重要工作。

究其原因，在于一方面农民自身并没有意识到施肥对环境产生的重大影响。许多人认为保护环境是政府的责任，村民自愿、主动参与环境保护的意识不够。因此造成化肥农药的大量使用，农村有机废弃物，如家禽粪便及生活垃圾的随意处置，导致农村生态环境无法走上良性的轨道，农村环境治理体系和治理能力依然薄弱[2]。基于此，本研究进一步提出完善农村环境治理的几点对策建议：

在社会转型背景下，农村集体行动力减弱，因此，健全农村环境制度体系，为农村环境治理提供制度保障，培养主体的参与意识及公共责任意识，调动村民参与环境治理的自觉性，是推进肥料减施的重要保证，也是促进农村环境治理的现代化转型必要条件。农民不仅是农村生态环境恶化的受害者，同时也是生态环境治理的主力军。为此，首先，及时以多种方式向农民宣传国家环保政策法规，加强宣传农村环境污染的危害，引导农民科学施肥，增强村民的主体意识，调动大家环境保护的积极性和主动性。其次，深入开展绿色乡村、节能环保社区等系列创建活动，引导和激励农民培养绿色的生产方式。并通过农业科研院所和高校与当地农技部分一起引导他们学习和掌握农业生产的新技术与新知识，完成绿色农业的升级与改造[29]。再次，制定奖惩措施。在农村有必要实施奖励和惩戒等多重举措，鼓励农民减少化肥施用，并合理补偿部分产量损失，而对于破坏环境的村民，给予惩罚，以此约束农民自觉减少环境污染行为。最后，值得一提的是，由于不同水稻品种之间也存在对肥料利用率的差异[30-31]，因此还可以通过引进养分高效吸收的品种来提高对养分的吸收利用[32]，从而进一步减少施肥量。

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