文献类型： 获奖成果

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获奖名称： 科技进步奖

获奖等级： 二等奖

关键词： 技术;施肥;四川;粮油;技术研究;测土配方施肥技术;粮油作物;作物;测土;配方施肥;测土配方;研究与应用;测土配方施肥;研究;施肥技术;配方

第一完成单位： 四川省土壤肥料与生态建设站

获奖时间： 2012

摘要： 　　一、项目来源 　　本项目由农业部和财政部按照《测土配方施肥试点补贴资金管理暂行办法》（财农[2005]101号）要求，设立的专项资金鼓励和支持农民科学施肥，提高肥料使用效率，促进农民节本增收，减少农业面源污染。项目依据为：川农业[2005]119号、川农业[2006]59号、川农业[2006]93号、川农业[2007]32号、川农业[2007]50号、川农业[2008]69号、川农业[2008]70号、川农业[2009]171号、川农业[2009]177号、川农业[2010]108号、川农业[2010]109号、川农业[2011]130号。 　　二、应用领域和技术原理 　　项目针对我省地形地貌复杂、气候条件差别大、土壤类型繁多、农村劳动力缺乏、人均耕地面积小、各地农业生产水平和生产形式存在较大差异等特点，综合运用现代农业科技成果和系统工程原理，根据土壤供肥性能、作物需肥规律与肥料效应，在合理施用有机肥的基础上，提出氮、磷、钾及中微量元素等肥料的适宜用量和比例，以及相应的施肥技术，以满足作物均衡吸收各种营养，维持土壤肥力水平，减少养分流失和对环境的污染，达到高产、优质和高效的目的。通过“多模式结合、多手段并举”的技术推广服务措施，实现测土配方施肥技术在我省主要粮油作物生产上的大范围转化应用。 　　技术路线：野外调查→采样测试→田间试验→数据库建设→信息系统建立→土壤养分丰缺状况评价和作物施肥指标体系→配方设计→宣传培训→示范推广→效果调查与反馈。 　　三、性能指标 　　一是系统研究并揭示了四川全省主要农耕土壤主要理化性状的时、空分布规律及其变化趋势。累计野外采集、分析测试土壤样品和植株样品77.35万个，分析化验458.34万项次，其中省控骨干样品20034个，分析化验28.45万项次，并按不同土壤类型、种植制度、生态区域对土壤理化性状进行了对比分析。结果表明：全省土壤酸化趋势明显，25年间酸性土壤pH平均下降0.8，酸性和微酸性土壤比例增加了20.6﹪，以川南地区和成都平原区最为明显；总体肥力水平中等，其中氮素含量已处于中高含量水平，但仍有24.21﹪的土壤全氮含量小于1g/kg；有机质和有效磷含量虽有提高，但中低含量水平的比例仍然很大，仍有42.3﹪的土壤有机质小于20.0g/kg，以川中丘陵区最集中。有44.9﹪的土壤有效磷含量低于10mg/kg，以盆周山区缺磷比例最大；速效钾含量整体已属于较缺乏水平，土壤缺钾范围有进一步扩大的趋势，含量小于50mg/kg的比例由5.5﹪增加到18.4﹪，以成都平原区缺钾比例最大。土壤微量元素中有效锌的积累不容忽视，已有64.5﹪的土壤有效锌含量高于1mg/kg，大于3mg/kg的已达16.08﹪，仅9.48﹪的土壤缺锌；土壤缺硼、钼面积仍较大，分别占耕地面积的89.15﹪和52.49﹪；缺锰土壤以成都平原区最集中，占该区域的15﹪。 　　二是全面开展了四川全省农户施肥调查、问题研究与评估。采用随机取点方法，对农户施肥情况进行面对面调查，共调查农户96440户，调查田块总面积近17万亩，获取调查数据115.68万项次。通过调查统计，全省耕地的化肥施用量为33.5kg/亩（折纯），其中N、P2O5、K2O用量分别为19.4kg/亩、8.4kg/亩和5.6kg/亩，施用比例为1：0.43：0.29，有机肥施用量为1060kg/亩（实物量），有机肥与化肥纯养分比为1：4.25，肥料成本平均为170.3元/亩，复混肥与单质肥施用样本比为0.9：1，施用中微量元素的田块仅占4.01﹪。全省总体氮肥和磷肥施用水平偏高，钾肥施用水平偏低，化肥整体施用量水平偏高，忽视中微量元素的施用，在农村劳动力日趋缺乏的情况下，农民在施肥方法上有向简单发展的趋势；不同区域间，成都平原区施肥水平最高（44.3kg/亩），氮磷钾比例中磷、钾比例尤其是钾肥比例明显高于其他区域，复混肥料使用较为普及；川中丘陵区整体施肥水平较低，其磷肥和钾肥的施用量偏低，全省施用中微量元素的田块有67﹪集中在该区域；盆周山地区施肥结构不够合理，磷肥和钾肥施用水平极低，而氮肥施用量过高；川西南山地区偏氮少钾的现象严重；川西北高原区化肥整体施用量极少，几乎不施钾肥；不同作物间，水稻、小麦、玉米、油菜化肥施用量分别为19.2kg/亩、17.4kg/亩、20.3kg/亩和16.9kg/亩，其中玉米的磷钾肥所占比例（N：P2O5：K2O为1：0.34：0.15）较低，氮肥基肥比例（15﹪）最低，而小麦氮肥追肥比例（39﹪）最低。 　　三是系统研究了主要粮油作物的肥料效应和利用率。设置田间试验12892个，其中“3414”试验、肥料配比、肥料运筹试验4813个，对比示范、效果验证试验8079个。通过对2373个“3414”田间肥效试验进行统计分析，四川省水稻、玉米、小麦和油菜土壤基础供肥能力分别为70.58﹪、60.00﹪、54.48﹪和45.92﹪，百千克籽粒养分需求量分别为1.96kg N、2.59kg N、2.77kg N和5.73kg N，0.85kg P2O5、1.02kg P2O5、1.13kg P2O5和2.16kg P2O5，2.9kg K2O、2.51kg K2O、2.7kg K2O和7.86kg K2O；氮磷钾配施的肥料贡献率分别为29.0﹪、39.0﹪、45.2﹪和53.6﹪，农学利用率分别为8.5kg/kg、7.3kg/kg、8kg/kg和4.5kg/kg，氮肥利用率分别为33.4﹪、32.1﹪、44.3﹪和46.0﹪，磷肥利用率分别为21.1﹪、18.5﹪、17.7﹪和20.3﹪，钾肥利用率分别为40.5﹪、39.5﹪、41.3﹪和44.4﹪。全省4种主要作物仍然是氮肥的增产效果最好，其次是磷肥，钾肥最低；除玉米的磷、钾肥利用率外，肥料利用率随肥料用量和土壤供肥能力的提高而呈下降的趋势。不同生态区间作物的肥料效应和肥料利用效率差异较大。 　　四是建立了四川分生态区主要粮油作物土壤养分丰缺指标体系和施肥指标体系。根据田间肥效试验与土壤养分检测结果，采用养分丰缺指标法，以不同相对产量划分土壤养分分级指标。分别将四大区域（除川西北高原区外）的四大粮油作物土壤碱解氮、有效磷和速效钾划分为低、较低、中、较高和高5级。各等级范围内的速效养分含量相对第二次土壤普查划分标准发生了较大变化，每个等级碱解氮含量相对原有等级含量均大幅度提高，有效磷变化不大，速效钾下降幅度较大；采用肥料效应函数法，分别以三元二次、二元二次和一元二次模型对各试验点施肥量与产量关系进行模拟，根据散点图趋势和模型拟合决定系数选择最优模型，并计算最佳施肥量。每个等级推荐施肥量符合各生态区生产实际，明确并推行了减氮、稳磷、增钾、补微的施肥新措施。 　　五是开展主要粮油作物施肥分区技术研究，发布了不同生态区主要粮油作物区域配方。根据作物需肥规律以及各区域土壤养分供应能力、肥料效应、施肥现状、肥料成本和高产高效优质栽培技术，以养分平衡法和肥料效应函数法，结合区域平均适宜施氮量法推荐氮肥施用，根据养分丰缺指标和目标产量推荐磷、钾肥施用，提出了不同生态区4种粮油作物的最佳施肥量、施肥品种、施肥时期和施肥方法。各区域用氮量比习惯施肥最高减少2.6kg/亩，而钾肥比习惯施肥最高增加2.5kg/亩。发布了省级区域性配方17个和县级配方980个，生产配方肥780万吨；针对不同生态区的具体情况，提出了区域施肥指导原则。如针对成都平原区土壤氮、磷养分丰富、钾素缺乏、基础供肥能力较高、肥料效应低以及施肥水平较高等特点，提出“减氮、控磷、补钾，配施有机肥，油菜补硼、小麦补锰”的施肥原则；针对川中丘陵区土壤养分含量总体较低、速效钾含量较高、肥料效应较高以及施肥水平较低等特点，提出“稳氮、增磷、补钾(遂宁组和蓬莱镇组母质可少施钾肥)，增施有机肥，有针对性施用硼肥、锌肥”的施肥原则。 　　六是研发了测土配方施肥专家咨询系统。综合运用“3S”技术，应用肥料效应函数法和丰缺指标法，开发了“基于3S技术的村级农田施肥专家系统”，并取得了国家版权局计算机软件著作权登记证书，通过该系统能够进行地块级的农田信息、推荐施肥、农作物病虫害诊断、作物营养元素失调诊断以及各项政策法规和安全常识等知识的查询；采用ArcGIS二次开发组件和ASP.NET软件，以SQL Server为后台数据库，把作物区域平均适宜施氮量法与养分平衡法及肥料函数效应法结合起来，利用肥料田间试验结果和专家经验知识综合集成，开发了“基于网络客户端的区域作物推荐施肥专家系统”。为推动测土配方施肥技术进村入户，配方肥到田，充分利用已有的大量基础数据指导当地农业生产提供技术支持。 　　七是研究了成果推广应用模式和工作运行机制。从四川农业、农村和农民的实际情况出发，在分析和总结常规成果推广应用模式的优势和不足的基础上，改进建立了示范推广工作机制，包括整合行政资源形成部门联动机制、整合技术资源形成“三农”（农业推广、农业科研、农业教学）互动机制、整合农业项目形成示范带动机制、引入绩效考核形成政府推动机制。探索创新出“网上平台，网下实体”现代连锁配送服务、“测、配、产、供、施”一条龙服务、“配肥站”个性化配肥服务、“合作社”统配统供服务、政府主导合力推进等技术入户到田模式。其中，配方肥“网上平台、网下实体”的现代连锁配送服务、“测、配、产、供、施”一条龙服务等整建制测土配方施肥技术入户到田模式为全省主推模式。 　　四、与国内外同类技术比较 　　1．本成果对四川省耕地土壤主要理化性状时、空分布规律及长时间(20年以上)跨度动态变化趋势的系统研究，在国内尚属首次。 　　2．本成果对四川省大样本施肥调查、问题研究与评估，查新报告表明，四川省政府信息公开网(2010)发布了本成果完成单位在四川省开展了45个县1.6万农户施肥信息调查，其它未见开展了四川省大样本施肥调查（施肥数量、施肥结构、施肥品种、施肥时期）、问题研究与评估的文献报道。 　　3．查新报告表明，国内对农作物肥料效应及利用率的研究相对较分散、零星、不系统。本成果首次对四川省174个县市土壤供肥能力、主要粮油作物肥料效应（增产量、增产率、肥料贡献率、肥料农学利用效率）、肥料利用率开展研究，其试验示范规模目前在全国居于首位，并提出不同作物单位产量的养分需求量。 　　4．国内近年来在土壤养分丰缺指标体系和施肥指标体系建立方面已开展了很多研究工作。本成果建立了四川分区（成都平原区、川中丘陵区、盆周山区和川西南山地区）土壤养分丰缺指标体系和施肥指标体系，按不同农业生态区特点和生产潜力分区，因土、因作物指导作物施肥，具有特色和创新性。 　　5．国内各省市都在开发基于3S技术的农田施肥专家系统，并开始在生产中应用。本成果合作单位四川农业大学开发出“基于3S技术的村级农田示范专家系统”取得了国家版权局计算机软件著作权登记证书，并在成都市应用；本成果合作单位四川省农业科学院土壤肥料研究所研发出区域作物推荐施肥专家系统(把朱兆良院士提出的作物区域平均适宜施氮量法应用于作物推荐施肥专家系统)，并在四川射洪等县市应用；这些都有别于目前国内开发出的一般作物推荐施肥专家系统。 　　6．本成果在测土和农田肥效试验的基础上，经过几年的摸索和经验总结，打破了农作物推荐施肥以县市行政区为单元的界限，以土壤和农业生态区域为测土配方施肥单元，提出作物推荐施肥方案，组织肥料企业生产指定地区、土壤和作物配方肥，既保证了配方肥具有很强的针对性，又保证了配方肥的生产规模和产品质量，能在大面积推广配方肥，其使用效果更好。 　　7．本成果通过县市政府建设配方施肥示范样板，培养配方施肥示范农户，筛选配方肥销售门市，认定配方肥定点生产企业。建立了“四动”工作机制，即：整合行政资源，形成部门联动机制；整合技术资源，形成农科教合作机制；整合农业项目，形成示范带动机制；引入绩效考核，形成政府推动机制。探索创新出“五大”配方肥推广应用，即：“连锁店”配送服务模式；测、配、产、供、施“一条龙”服务模式；“配肥站”个性化配肥服务模式；“合作社”统配统供服务模式和政府主导合力推进模式。其中，“测、配、产、供、施”一条龙服务、配方肥“网上平台、网下实体”的现代连锁配送服务等测土配方施肥整建制（整村、整乡、整县、整市）推进模式，为国内首创。 　　五、成果的创造性、先进性 　　1.率先将取土化验、研制配方、肥料生产、肥料供应、施肥技术指导相结合，政府、企业、农户、科研、技术推广相结合，“三农”问题相结合，对科学施肥的系统工程进行了系统创新和系统应用。为国家农业部、财政部立项测土配方施肥补贴项目奠定了理论和技术基础。 　　2.系统研究并揭示了四川全省主要农耕土壤主要理化性状时、空分布规律及其变化趋势，发现了近20年来土壤有机质、磷含量呈上升趋势，土壤缺钾和酸化程度加剧，硼、钼仍有大面积缺乏，首次发布了土壤有效锌累积的风险预警。 　　3.首次全面开展了四川全省农户施肥现状、问题研究与评估，发现普遍存在偏施氮、磷肥，少施钾肥，忽视中、微量元素肥料的现象，发现在农村劳动力日趋缺乏的情况下，农民在施肥方法上有简省化趋势。 　　4.首次全面系统研究了四川不同生态区主要粮油作物土壤基础供肥能力、肥料效应和利用效率，揭示了四川不同农业生态区主要农作物都随土壤肥力、作物产量目标和施肥水平的增高而降低这一趋势，首次提出四川不同农业生态区主要粮油作物单位产量的养分需求量。 　　5.根据土壤供肥性能、作物需肥规律和肥料效应，建立了四川不同农业生态区主要粮油作物的土壤养分丰缺指标体系和高产高效施肥指标体系。 　　6.建立了县域耕地质量空间数据库和测土配方施肥信息系统，研发了“基于3S技术的村级农田施肥专家系统”，并取得国家计算机软件著作权登记证书。率先开发了“基于网络客户端的区域作物推荐施肥专家系统”。 　　7. 提出了四川五大区域不同肥力土壤作物推荐施肥量和分区施肥技术，每年定期发布了全省不同区域主要粮油作物主推配方和科学施肥指导意见。 　　8.创新建立了“测、配、产、供、施”一条龙服务、“四个一（一体化服务、一袋子肥料、一小块区域、一站式供肥）”模式、配方肥“网上平台、网下实体”的现代连锁配送服务等测土配方施肥技术入户到田模式，富有成效地解决了科学施肥技术推广“最后一公里”问题，被农业部誉为“四川经验”在全国推广，在全国起到了引领和推动作用。 　　六、作用意义 　　1.经济效益。2005年～2011年，全省在水稻、小麦、油菜、玉米主要粮油作物上推广配方肥16721万亩，其中水稻7453万亩、小麦3102万亩、玉米3432万亩、油菜2734万亩，平均每亩增产分别为32.7kg (6.4﹪)、19.4kg (7.1﹪)、10.8kg (7.6﹪)和25.9 kg (7.1﹪)。全省新增纯收益810，471.2万元，节肥纯收益84，207.0万元，合计894，678.2万元。按单位规模新增纯收益缩值系数和推广规模缩值系数分别为0.7和0.9计算，全省总经济效益587，644.7万元，年经济效益83，949.2万元，推广投资年均纯收益率1：2.17。为全省粮食生产实现“五连增”，油菜生产实现“十连增”，产量水平连创历史新高发挥了重要作用。 　　2.社会效益。 　　一是推动了全国测土配方施肥项目的立项和全面实施。国家财政部和农业部在实地调研四川测土配方施肥试点区域、典型企业的基础上，发布了《测土配方施肥试点补贴资金管理暂行办法》（财农[2005]101号），设立专项资金鼓励和支持农民科学施肥，测土配方施肥工作在全国范围内得以全面实施，为我国土肥事业的发展做出了重大贡献。 　　二是四川的主要做法被农财两部归纳为“测－配－产－供－施”五大环节作为测土配方施肥的核心技术环节在全国范围内得以推广应用，对科学施肥的系统工程进行了系统创新和系统应用。 　　三是转变了施肥观念。盲目施氮肥的现象减少，氮磷钾配合施用的逐渐增多，配方肥、专用复混肥已深受农民欢迎。四是施肥结构明显优化。通过测土配方施肥，全省主要农作物肥料施用结构明显优化，复混肥与单质肥比例由2005年的0.7：1提高到2010年的1：1，N：P2O5：K2O施肥结构由1：0.39：0.25调整为1：0.38：0.34，施肥结构明显改善，同时，在引导肥料生产企业积极调整肥料结构方面也起到了积极地作用。五是提升了服务能力。各项目县建立和完善了土肥化验室，全省土肥化验室面积扩大到2万平方米，购置仪器设备1300余台(套)，经过省上统一岗位培训的化验人员达到500余人。取得国家计算机软件著作权登记证书1项，主编专著4部，发表论文52篇，颁布地方标准12个，培养肥料配方师266名。 　　3.生态效益。 　　一是节能减排效果明显。据调查统计，测土配方施肥示范区每亩减少不合理施肥量1～2公斤（折纯），七年全省累计减少不合理施肥19.6万吨，相当于节约燃煤55万吨、减少二氧化碳排放量164万多吨，节能减排效果非常明显。 　　二是肥料当季利用率提高。与农民习惯施肥相比，水稻、玉米、小麦和油菜氮肥利用率平均提高9.9﹪、7.7﹪、10.6﹪和13. 9﹪，磷肥利用率平均提高5.0﹪、4.8﹪、5.2﹪和6.3﹪，钾肥利用率在小麦、油菜上提高了2.7﹪和9.3﹪。 　　七、推广应用的范围、条件和前景以及存在的问题和改进意见 　　1.推广应用的范围、条件和前景 　　测土配方施肥技术成果有着很大的推广应用前景，主要原因表现在以下几个方面。一是粮食安全对科学施肥提出了新要求。保持粮食生产稳定增长，确保国家粮食安全，是我国当前和今后一个时期的战略任务。据国务院粮食安全纲要，粮食需求量2010年达到10500亿斤，2020年达到10900亿斤。粮食需求刚性增长，资源约束日益趋紧，化肥效应呈递减趋势，迫切需要我们转变发展方式，采取切实可行措施，进一步提高肥料利用率和土地产出率。从测土配方施肥技术应用效益可以看出，该研究成果在提高粮食单产方面发挥着极为重要的作用，主要粮油作物单产增幅在5～8﹪。因此，测土配方施肥将作为促进粮食生产稳定发展、保证国家粮食安全、保障农产品有效供给的一项战略性举措和德政工程，长期坚持，大力推广。二是节能减排对科学施肥带来新压力。2020年前我国单位GDP二氧化碳排放量较2005年要减少40﹪～45﹪。目前，我国农业增加值占GDP11.3﹪，农业温室气体排放占15﹪～17﹪，高于全球平均数10﹪～12﹪的指标，发展低碳农业已是大势所趋。据研究表明，少施1公斤氮肥大约相当于减少二氧化碳排放量6～8公斤。开展测土配方施肥，减少不合理过量施肥，是转变农业发展方式、促进节能减排的必然选择，这一要求在“十二五”期间将越来越迫切。三是从四川省省情来看，人多地少，农业复种指数高，施肥量大，农民施肥水平低，本项目研究成果不仅提出了科学施肥的指标和技术，同时，在技术推广和配方肥推广应用上，探索创新了系列行之有效的推广应用模式，针对性强，农民容易接受，切实解决了技术服务“最后一公里”问题，因而技术成果具有很大的推广应用前景。 　　2.存在的问题与建议 　　测土配方施肥技术推广应用虽然取得了初步成效，但施肥水平的提高和　农民施肥观念的转变是一个长期的过程，本项目成果推广应用在以下方面仍存在一些问题和需要完善。 　　一是在资金投入方面。测土配方施肥涉及面广，技术环节多，尤其是测土、配方、宣传培训等工作内容公益性强，需要政府财政资金投入。加上由于土壤理化性状的变化、种植水平的提高、种植制度的改变，已建立的施肥指标体系、配方信息需要不断的完善，需要持续投入保障该项工作持续发展。因此建议财政资金设立专项，加大资金投入力度，促进成果的长期推广应用。 　　二是成果推广应用方面。目前，测土配方施肥技术推广主要为两种形式， 　　一是以“配方施肥建议卡”形式发放给农民，农民按卡购肥、用肥， 　　二是农民直接施用专用配方肥，将成果物化为“一袋子”肥料。前者覆盖面广，操作简单，但实施效果不理想，后者技术到位高，实施效果好，但需要肥料企业积极参与。目前后者占整个技术推广面积比例较小，针对当前农村农业生产分散、种田农民素质不高等实际情况，建议进一步加大对企业参与测土配方施肥的政策扶持和政策优惠，提高企业参与测土配方施肥的积极性。 　　三是技术覆盖范围方面。目前测土配方施肥技术研究主要在大田作物上，对提高大田作物施肥水平起到了明显的作用。蔬菜、水果等经济作物施肥指标体系仍未完全建立，该类作物施肥量大，过量施肥现象突出，建议进一步加大对蔬菜、水果等经济作物测土配方施肥技术研发，扩大测土配方施肥技术覆盖范围。