导 语: 我国农作物总播种面积 20% 的集约化作物生产中,每年由于氮肥的不合理使用损失的氮可近 300 万吨,占我国氮化肥总用量(2200 余万吨)的 13% 左右。
    近年来,我国土壤污染问题频发。从广东、湖南等地发现的镉超标“毒大米”,到江苏常州的“毒地”,各地土壤污染事件时有发生,由此引发的食品安全问题更是成为公众关注的焦点。公众不断呼吁保障农产品安全的相关措施,加强土地污染治理、限制肥料、农药等使用的呼声越发高涨。
肥料不是土地污染的罪魁祸首:
    肥料并不是土地污染、土地退化的“元凶”,带着偏见评判往往矫枉过正。造成一系列问题的原因是由于肥料的不合理使用,单就肥料本身而言,它对农产品安全和农业可持续发展具有十分重要的意义。肥料是作物的“粮食”,是农业生产的重要保证。据世界粮农组织统计,肥料对产量贡献率 40%-50%。我国人多地少,想满足日益增长的人口对农产品的需求,化肥必不可少。预计至 2030 年,我国肥料的需求量将突破 6000 万吨。
    土地退化不是我国独有的现象,全世界土壤都在退化,但我国的耕地质量退化情况尤为严重。造成土壤退化的一个重要原因是肥料的不合理使用。不合理使用化肥会对生态造成极大破坏,化肥在蔬菜、水果、花卉等作物上过量使用导致我国最好的农田土壤健康功能的衰退和生产性能的下降 , 连续种植 6-8 年后不得不客土以维持产量,对地力的消耗极大。目前我国一季作物施氮量可达 600-3000 公斤 / 公顷。
    肥料的不合理使用会使土地养分供应失衡,导致作物病害加剧、农残超标严重危害了农产品的市场竞争力和安全。我国占作物总播种面积20% 的集约化作物生产中,每年由于氮肥的不合理使用损失的氮可近 300 万吨,占我国氮化肥总用量(2200 余万吨)的 13% 左右。大量氮肥不合理使用导致农田肥营养化,间接导致了水体的肥营养化,农田氮素流失对水体氮污染的贡献率达 20% 以上。以太湖地区为例,在上个世纪七十年代时,肥营养化 30%。到了八十年代时达到60%,到了九十年代的时候接近 85%,现在 90% 了。总而言之,合理施肥,不仅是我国食品安全的需求,也是我国的生态的需求。
提升土地质量在第一位:
    我国土地资源相对紧张,其中肥力低下、难以农林牧利用的土壤,占土地总面积的 1/4。耕地中的中低产耕地面积很大,占耕地面积的2/3。我国耕地质量存在很多问题,其中一个问题是有机质含量低,耕地土壤有机质含量低于 1%的面积达耕地总面积的 26%。我国耕地平均有机质含量只有欧洲土壤二分之一到三分之一。全国由于合理施肥,有机质含量在增加,其中四分之三耕地在增加,四分之一耕地在减少,减少的区域分布在东北和西南地区。东南沿海地区施肥量太高,但是西北地区施肥量不够。土壤养分有增有减,呈现为非均衡化。第二次土壤普查以来,全国土壤有效磷增加趋势较为明显;土壤全氮及速效钾含量稍有所增加,但区域间差别明显,如西北区有效磷含量下降、西南区全氮含量下降。
    我国耕地存在的另一个重要问题是耕地退化严重,酸化凸显。我国障碍农田比例高,酸性土、盐碱土等占耕地 60% 以上。以成都平原为例,在2008 年时,土地大部分是中性,现在土地偏酸性,PH 平均二十年期间下降 0.5 到 1 个单位。自然界在酸化过程中,下降 1 个单位需要 2.9 万年;人类活动导致的酸化,PH 下降一个单位只需要二、三年。
    我国耕地质量需要保护,针对我国现有耕地质量状况,应以农田、农艺措施为主,以“提、增、改、防、节”为技术途径:“提”- 提高水肥资源利用率;“增”- 增加土壤有机质;“改”- 改良土壤障碍因子;“防”- 防止土壤退化与污染;“节”- 即节约肥料、灌溉水用量。
    针对不同区域的耕地质量的不同状况,分 8大区域实施五大技术措施、十二种技术模式:
1. 土壤改良(3 种技术模式) :酸化土壤改良、盐碱土壤改良和保护性耕作;
2. 地力培肥(4 种技术模式):秸秆还田、种植绿肥、增施有机肥、大豆接种根瘤菌;
3. 养分平衡(1 种技术模式):测土配方施肥集成技术;
4. 农田节水(3 种技术模式):水肥一体化、集雨补灌、地膜覆盖;
5. 耕地修复(1 种技术模式):重金属钝化阻控技术。
有机肥与农业可持续发展
    有机肥能提高土壤中的有机质含量,是解决土壤问题的一个重要手段,也是农业可持续发展的重要保障。有机质提升能防治土壤酸化,增加固碳效果达到增产的目的。
    有机质能防治土壤酸化,实现增产。祁阳红壤肥力监测试验(QYSY01)是针对化肥、有机肥使用对土壤影响的一项历时多年的试验。该试验从 1990 年开始,同一地块划分为区域,进行不施肥、施单一化肥和混合施肥的不同测试。经过 24 年的对土壤有机质含量的测定,可得知不同的施肥处理对有机质影响很大。其中施用化肥最主要的是 PH 影响,施肥导致酸化的作用。施氮肥,不管是单一使用还是混合使用,都会导致PH 值下降。在施用有机肥后,土壤酸性能得到改善或停止酸化。
不合理施肥尤其是氮肥会加速土壤酸化,红壤上每季使用 150 千克 / 公顷,12 年后,土壤 PH从 5.7 降低到 4.2,成为不毛之地。对很多地区,特别是南方红壤地区,施有机肥可以保证粮食作物产量是高产稳产。中国农田普遍酸化,酸化的主要原因是用氮肥引起的。通过试验,得知凡是由氮肥引起的土壤酸化,防治方法较为简单,给土壤施有机肥便能解决。
    有机质的提升会增加固碳效果,实现增产。我国粮食主产区,粮食单产水平与耕地土壤有机质水平密切相关。针对我国的土壤肥力的相关实验很多,国家黄土肥力长期试验(小麦 - 玉米轮作)、公主岭黑土(玉米连作)长期试验等,都可以反映出我国土壤肥力(包括养分,产量,PH值等)在近三十年是如何演变的。《中国土壤肥力》一书针对我国农田在不同施肥下的变化表现进行了全面的统计和清晰的表述。
作物产量与土壤有机质之间呈正相关关系,土壤有机碳是提升粮食产量的重要因素。不同区域土壤,要采取不一样的施肥措施。我国从北到南,化肥配施有机肥及增量的土壤有机碳提升效应随温度的升高和降水加大。在哈尔滨黑土实验区,不施肥种植会导致有机含量下降,混合施肥时土壤有机质基本持平。红壤中不施肥时有机质含量缓慢上升,加入有机肥有机质含量快速上升。经过大量试验统计显示,北方旱区,0.1% 的有机质相当于 0.3-0.5 吨 / 百米平方的粮食生产地力;而南方稻区 0.1% 的有机质相当于 0.6 ~ 0.8吨 / 百米平方的粮食生产地力。平均下来,土壤有机质提高 0.1%,粮食产量的稳产性提高 10%左右。
    通过长期实验得出结果,每公顷增加一克有机碳,粮食产量会有所增加。有机质每公斤提升一克碳,全国平均粮食增产育肥 800 多公斤,水稻种植区增产 350 公斤。根据区域的不同,粮食增产的效果也不同。在北方地区(华北、西北、东北),每公顷提升一克碳可以增产粮食一千公斤,折合一亩地增产六七十公斤。南方地区作为水稻主产区,每公顷提升一克碳可以增产 350 公斤水稻。在全国范围内的现有生产水平下,土壤有机质每提升 1 克碳 / 千克,北方玉米平均增产988 千克 / 公顷 ,小麦平均增产 957 千克 / 公顷;南方玉米增产 596 千克 / 公顷,小麦增产 192 千克 / 公顷;水稻增产 350 千克 / 公顷。
    土壤有机质提升也显著改善作物的稳产性,土壤有机质碳含量每提升 1 g /kg,玉米、小麦的产量可持续性指数提高 5% 左右,而变异系数下降5-8 个百分点,有机质提升对水稻稳产性影响不明显。
    我国人多地少,耕地品质不高,保障国家粮食安全、人民农产品安全必然要走可持续发展的农业发展模式。肥料是一柄双刃剑,不合理施肥会导致土壤问题,但是合理施肥会使土壤地力得到保持和提升。注重耕地质量提升(培肥)- 施肥技术相协调,高度重视新型肥料研制与利用,我国农业必然走向辉煌。

1月11日,为深入贯彻落实党中央、国务院提出的实施科技创新发展战略,进一步探讨我国肥料产业科技发展新方向,加快推动我国肥料产业的科技创新步伐,搭建政、产、学、研、推、资、媒多方面交流合作平台,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所和中国农村科技杂志社携手金正大生态工程集团股份有限公司、双赢集团生态科技有限公司、河北根力多生物科技股份有限公司、威海市世代海洋生物科技有限公司等企业在国家会议中心联合举办首届中国肥料产业科技发展高峰论坛。

肥料工业是化学工业和国民经济的重要产业之一,我国肥料工业经过60多年的大力发展,已经形成了一整套完整的工业体系,对于保障我国农业稳产、高产,促进农民增收减支起到重要作用。目前,我国化肥工业产能、产量和消费量均处世界第一,每年的化肥投入高达3000亿元,但由于受我国耕地面积减少、城镇化发展迅速、环境污染、农产品安全及行业竞争问题等影响,致使肥料产业发展面临着多重危机和挑战。首届中国肥料产业科技发展高峰论坛邀请了行业内肥料产业权威专家和企业代表共同探讨了我国肥料产业发展面临的困境和对策。

本次论坛主题为:“肥料产业.凝聚合力.协同创新”。旨为搭建多方面协同创新发展平台,特别是产学研推相结合。金正大生态工程集团股份有限公司是我国具有代表性的创新型企业,并建有国家缓控释肥工程技术研究中心、复合肥料国家工程研究中心等,通过与科技部、农业部等相关部委联合建设国家级研发平台,与中国农业科学院、美国佛罗里达大学等国内外科研院校建立长期技术合作关系,共同致力于新型肥料在国内外的研究与推广应用。