0 引言

【研究意义】我国占世界7%的耕地面积而消耗了全球近1/3的化肥[1]，化肥过量使用产生一系列的环境问题，如大气、水体、土壤污染，破坏生态环境[2-3]。陕西是农业大省，2017年小麦、玉米和水稻的播种面积分别占粮食作物的35%、38%和4%[4]。农户是粮食作物生产的主体，由于大多数农户存在“多投入多产出”的观点，通常导致化肥投入过量、养分利用率不高[5]。因此，理解农户的施肥行为是采取科学施肥措施，进而提高肥料利用率、保护生态环境的重要前提。【前人研究进展】2002—2015年，我国三大粮食作物过量施肥程度介于33%—43%[6]，全国粮食主产区氮肥利用率＜30%的样本占总样本的60%以上[7]，肥料大多未经作物吸收而残留在土壤或进入大气、水体，严重影响生态系统动态平衡[8]。农户是耕地管理的主体，全球25亿小农户在管理着60%的耕地的同时，也显著影响着粮食生产、资源消耗和生态平衡[9]。农户养分管理主要依据经验，2006—2013年在渭北旱塬的调研结果显示小麦氮磷钾肥用量分别介于102—268 kg N·hm-2、57—167 kg P2O5·hm-2和0—74 kg K2O·hm-2[10]，肥料用量差异很大，施肥不合理现象普遍发生。近年来，由于施肥技术、肥料价格、栽培制度等变化，农户的施肥情况也应发生一定改变。进行大规模的农户调研是理解区域尺度施肥现状的基础，是指导农户合理施肥的关键，是评价施肥综合效益的基本，为此2018年在陕西省各县（市、区）组织了大范围的入户调研。活性氮是氮循环过程中重要一环，大量活性氮损失到大气、陆地和水生生态系统中会影响其生产力、功能和生物多样性[11]。而氮肥是活性氮损失的基础物质，施氮量与活性氮损失呈正相关关系[12]。例如，当氮肥用量为148 kg N·hm-2时，活性氮损失为33.6 kg N·hm-2，而当氮肥用量为279 kg N·hm-2时，活性氮损失量增加到84.9 kg N·hm-2[13]。以往研究的环境代价评估大多集中在田间定位试验，而对基于农户调研评价省域尺度上粮食作物生产的环境代价及减排潜力的研究较少。经济效益关系着农户的生计，是决策前必须考虑的核心指标，不同作物的经济效益由于投入与产出不同而差异较大。1990年以来，我国粮食作物的总成本由于土地和生产成本的增加而增加，水稻一直高于大致相当的小麦和玉米，三者经济效益表现出周期性波动[14]。投入成本中，全国小麦、玉米和水稻的平均肥料费为2 191 元/hm2，占总成本的14%，而陕西省的肥料费较小，分别为1 686、1 846和1 657 元/hm2，占总成本的11%、10%和7%[15]。此外，生产资料与产品市场价格的变动也影响农户的经济收入。2012—2017年间，尽管小麦单价上涨7.6%（0.17 元/kg），但机械作业费、人工成本等的上涨抵消了小麦价格上涨，导致农户经济效益下降[15]。【本研究切入点】目前进行的大多数农户调研评价主要集中在特定区域单一作物，而对省域尺度主要粮食作物的生产情况关心较少。此外，面向三大粮食作物和氮磷钾三大肥料元素进行实际调研，基于产量分析其节肥节本增效潜力，对精准施肥、资源高效和生态环境友好具有重要意义。【拟解决的关键问题】本研究利用2018年在陕西省组织的大规模实地调研，通过对现阶段农户主要粮食作物生产的产量与施肥状况、减肥潜力、环境代价与经济效益评价分析，以期更准确地理解农户生产行为并为节本增收增效和农业可持续发展提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 调研区域概况

陕西省位于我国西北部，南北长880 km、东西宽160—490 km，耕地面积301万hm2。气候差异大，由北向南渐次过渡为温带、暖温带和北亚热带，整体属大陆季风性气候。年平均气温介于8—16℃，年平均降水量介于275—1 270 mm，主要集中在7—9月份。

1.2 农户调研

2018年10—12月在陕西省各县（市、区）对当地种植面积666.7 hm2以上的作物以入户形式开展面对面调研。每县每种作物选择10个种植经验丰富，代表性强的典型农户进行调研，一户一表。调研问卷的指标包括作物类型、产量、户种植面积、当年销售价格、肥料类型、肥料用量、养分含量、施肥时期等。此次调研获得的有效问卷共计2 156份，包括农产品有粮食作物（小麦、玉米、水稻、荞麦、穈子、高粱）、油料、蔬菜、烤烟等，经济作物有茶、桑、果、中药材等。本研究以三大粮食作物为研究对象，样本量分别为：小麦312份、玉米514份、水稻150份，共计976份，调研样本分布见图1。

文章来源：《陕西水利》 网址: http://www.sxslzz.cn/qikandaodu/2021/0125/660.html