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乐白家单位播种面积的化肥用量为341kg/ha,农作物

2020-01-06 00:21

乐白家 1

为全面推广“沃土”科学技术,提升科学施肥水平,提高土壤肥力、耕地综合生产能力和肥料利用率,促进粮食增产、农业增效、农民增收和节能减排,推进生态农业的发展,对景洪市发展生态农业与施肥进行了专题调研,现将有关情况汇报如下:

——访中国农业大学资源与环境学院教授刘学军 化肥是现代农业的物质基础、是粮食的“粮食”,我国化肥产量和用量从1950年的不到5万吨/年升至2009年的5000多万吨/年,增幅超过1000倍,在保障国家粮食安全方面起到了不可替代的作用。但另一方面,由于部分地区施肥不当化肥带来了局部生态环境污染加剧等问题,成为我国经济和农业发展的制约因素。因此,如何科学评价化肥与农业的关系,或者说如何辩证看待化肥特别是氮肥在农业中的增产作用与生态环境效应,已经成为关系到我国农业与环境可持续发展的一个重大问题。 记者:有数据显示,全球40%以上人口依赖于化肥提供的粮食,而中国化肥的增产贡献高于世界平均水平40%。假如不使用化肥,将会是什么情况? 刘学军:建国以来,我国粮食生产取得了巨大成就,创造了世界的奇迹——以世界7%的耕地养活全世界22%的人口,其主要贡献来自化肥。从1961年到2009年,我国粮食作物的总产从1.1亿吨增至5.3亿吨,同一时期单产从年均1.2吨/公顷增加到5.6吨/公顷,增加了3.7倍,而收获面积基本不变。从1961年到2007年,蔬菜、水果的收获面积分别增加了3.2倍和16倍,单产增加了近1倍、总产增加了6.7倍和30倍。我国作物单产增加主要依靠农业化学品投入尤其是化肥投入的增加,化肥已经普及到全国所有农业区,保障了全国农业大面积增产。假设不使用化肥,全国粮食产量可能只能维持在年均2.5亿吨,而施用化肥的粮食产量在5亿吨左右,那么化肥增产的粮食能养活全国约一半的人口,化肥的增产贡献甚至高于世界平均水平40%。由此可见,没有化肥的投入就不可能有我国的粮食安全。 记者:化肥的增产作用如此明显,那么化肥的投入与作物增产之间是否存在正比关系? 刘学军:通过比较国家粮食产量和氮肥的有关统计资料,我们发现二者并非呈线性关系。国家统计局数据表明,2009年我国化肥用量达到5404.4万吨,单位播种面积的化肥用量为341kg/ha,比1961年的0.5kg/ha增加670倍。由此可见,作物产量增幅要远远小于化肥用量的增幅,化肥的农业增产效应随着化肥用量的增加呈下降趋势,例如:每千克氮肥投入增产的粮食从1961年的300kg以上降低到20世纪90年代初的30kg,近些年更下降到20kg以下。中国农业大学资源与环境学院张福锁教授等人对我国氮肥农学效率的研究表明,目前每千克氮肥投入当年净增产的水稻、小麦、玉米已经分别从上世纪80年代的20kg左右下降到21世纪初的10.4kg、8.0kg和9.8kg;磷肥、钾肥的增产效率也呈现类似的下降趋势。 此外,我国化肥的农业增产效应区域性差异很大。在地形、土壤、灌溉等自然条件良好的农业主产区,化肥增产效率较高,而且随着农业综合措施的进步,近两年化肥的增产效率呈现上升趋势。 自从1993年实施菜篮子工程以来,我国种植业产业结构发生了翻天覆地的变化。粮食播种面积波动式下降,而蔬菜和果树种植面积不断增加,到2008年,蔬菜播种面积占全国总播种面积的12%,而果园达到7%。由于水果和蔬菜的附加值高,农户往往不惜资源投入,资源浪费严重。例如:大棚蔬菜每年投入的化肥和有机肥纯养分是粮田投入量的10~20倍,远远超过蔬菜自身的需要。大面积种植蔬菜是全国化肥肥料效率不断下降的主要因素。 记者:针对我国化肥利用率低的问题,目前有没有较好的对策? 刘学军:据统计,目前我国农田氮、磷、钾化肥养分利用率平均仅为27.5%、11.3%和31.3%,表明我国化肥使用的优化空间很大。在如何优化氮肥管理、提高氮素利用效率方面,国内许多土壤肥料工作者进行了一些有益的探索。 中国科学院南京土壤所朱兆良院士针对中国人多地少的国情,较早提出“平均适宜施氮量”的方法,并首先在江苏太湖获得成功。太湖地区试验证明,水稻氮肥投入总量控制在180~225kg/ha,可保证现有产量,而氮肥用量比农民传统用量平均少1/4~1/3。中国农业大学张福锁、陈新平教授等则提出氮肥实时监测、磷钾肥衡量监控的养分资源综合管理策略,他们在华北平原进行的264个田间试验结果表明,利用养分资源综合管理技术可以把小麦、玉米氮肥用量控制到150~180kg/ha,比农民施肥量降低30%以上,而产量可以增长5%~10%。1998~2005年,中国农业大学在北京进行的121个露地蔬菜试验研究证明,在获得与农民相同产量的基础上,通过水肥一体化综合管理技术可把氮肥用量降低到100~260kg/ha,比农户用量下降151~183kg/ha,节氮23%。 记者:要真正实现化肥的增产增效应从哪些方面入手?有何技术手段? 刘学军:要实现化肥增产增效在战略上应从以下几个方面入手: 一是发展和应用总量控制、分期调控的氮肥管理技术。我国农户经营规模小、土地分散的特点决定了过于复杂和精确的施肥技术的可操作性差,经济上也不划算。中国农业大学在氮素实时监控技术基础上发展的总量控制、分期调控的氮肥综合管理技术,把作物全生育期氮素总量与关键生育期氮素调控结合起来,有效地解决了科学性与实用性的矛盾。 二是以“大配方,小调整”策略调整肥料产品结构,实现贴近农业需求的化肥技术改造与升级。具体的说,就是利用全国测土配方施肥技术成果,采用“大配方,小调整”策略大幅度调整肥料产品结构,使先进的施肥技术物化,并通过产、学、研与推广的结合,使技术人员、肥料经销商和广大农民实实在在用上这些技术。 三是加大测土配方施肥技术推广力度,彻底改变传统施肥观念。全国测土配方施肥项目开展5年来,通过大量的土壤测试,对我国农田养分状况有了新的认识。大量的田间试验和示范已基本明确了我国土壤肥力和主要作物的肥料效应,创新了一大批施肥技术和推广模式。从2009年农业部提供的3000多个田间试验结果看,小麦、玉米和水稻等粮食作物测土配方施肥比农民常规施肥增产450kg/ha以上,每千克养分增产量1.5kg以上,比常规施氮量减少30kg/ha左右,氮肥利用率提高10个百分点以上。2009年3月农业部测土配方施肥技术专家组对6个省1152个农户的随机抽样调研结果表明,项目区农户明显增产,粮食作物平均增产5.5%。 记者:化肥在保证粮食安全方面的功劳人所共知,但如果化肥施用不当也将不可避免地带来一系列的生态环境问题。能介绍一下这方面的情况吗? 刘学军:化肥在我国农业增产中的作用很大,其功劳是第一位的,完全可以说没有化肥的投入就没有现代农业生产、也不可能解决我国目前的粮食安全问题。化肥的环境代价主要体现在不合理地过量施肥,尤其是氮肥的过量使用造成氮素连锁效应。氮素连锁效应是引起水体氮素污染、大气中氮素痕量气体及颗粒物浓度升高、氮素沉降和酸雨加剧等的主要原因。对于中国一些地区存在的大量施用化肥、片面追求粮食高产以及化肥不合理使用导致生态环境代价增加等问题应该引起我们的高度重视。新近欧洲氮项目的结果表明,在欧盟主要成员国由于氮素损失导致的生态环境代价高达700~1400亿欧元。我国的氮评估工作尚未结束,初步估计这方面的代价不会低于欧盟国家。 目前,农业已成为温室气体的重要排放源,过量使用氮磷肥所导致的土壤剖面中硝酸盐累积、耕层土壤有效磷富集以及与此相关的土壤酸化、水体污染和富营养化等报道日益增多,氮肥不合理使用导致氨挥发、氧化亚氮和氮氧化物等痕量气体排放引起的氮素沉降增加与酸雨危害等问题也已经成为影响我国农业和环境可持续发展的制约因素。 土壤是农业的基础,不合理施用化肥可导致土壤质量下降和污染的发生,从而直接威胁农业的可持续发展。同时,过量施用氮肥或者偏施氮肥会导致土壤中硝酸盐大量累积和向下淋溶,成为水体尤其是浅层地下水的重要污染源。全国污染源普查结果发现,农业是总氮、总磷排放的主要来源,其排放量分别占全国排放总量的57.2%和67.4%。此外,关于氮肥不合理使用导致的NH3、NOx和N2O等农田痕量气体排放,也越来越引起人们的关注。 记者:既要保证农业的增产,又要兼顾生态环境效益,您认为化肥产业在未来发展中如何才能做到这两点? 刘学军:今后我们应该在农业高产高效的目标下通过多学科合作优化肥料的管理、进一步提高化肥的增产贡献,而通过养分资源综合管理技术结合测土配方施肥的国家行动是提高我国肥料利用率、降低生态风险和环境代价的根本途径。 就整体而言,氮肥、磷肥用量应逐步下调、回归至理性水平,钾肥维持稳定或略有增长。国家应加强化肥生产、使用和国际市场等方面的中长期预测预报的研究工作,加强肥料立法、逐步减少化肥的补贴,既避免化肥企业的大起大落,又要有前瞻性地适当发展一些有市场前景的新型肥料,如包膜控释肥、专用复混肥等。 今后5~10年内,我国化肥企业应该在保持现有产量的前提下大力提升肥料产品质量,并且更多地关注农化服务,培养一支较为专业的农化服务队伍,有效地为农民提供如何合理施肥的科学知识和试验示范基地,并与各类农村专业化合作组织建立长期合作的关系,同时为农民提供合格的肥料产品和优质的售后服务。 从更长远的未来分析,化肥的高浓化、复合化、液体化和多功能化是国际上的发展大趋势,我国在发展高浓度单质肥料和复混肥的同时,也应针对国情适当保留一些相对廉价、养分浓度相对较低的肥料产品比如碳酸氢铵、过磷酸钙等,以适用一些地区农民的经济状况和特定作物的养分需要。 作为中科院重要方向性项目水土资源和养分的高效持续利用的研究内容之一,由离子束生物重点实验室研发的新型控缓释化肥——控失型复合肥2008年秋季试验示范在我国小麦主产区黄淮海平原的河南、山东、河北和安徽四省9个地市顺利实施。项目组对河南、山东和安徽三省4个试验示范现场进行了考察,发现小麦控失型控缓释化肥全部基施和减量基施均较习惯施肥生长旺盛、增产趋势明显。图为施用控失肥的田间对照。 2001~2010年我国粮食产量和化肥消费量 年度 粮食产量化肥消费量 农用化肥产量 2001 45246 4254 3383 2002 45706 4339 3791 2003 43070 4412 3881 2004 46947 4637 4805 2005 48402 4766 5178 2006 49804 4928 5345 2007 50160 5108 5825 2008 52871 5239 6028 2009 53082 5404 6385 2010 54641 5545 6741

导 读

农业体系在提高粮食产量的同时也要重视土壤质量和肥力状况。一旦粮食产量达到要求,就要更加重视农业体系的其他方面,例如对水和空气的影响,对生物多样性的影响以及对人类生活和健康的影响,还有就是生态和农艺流程。

景洪市是全国第二大黑土区,可利用土地总面积6867.11平方公里,已利用土地面积6763.24平方公里,占总面积的98.5%;未利用土地仅103.87平方公里,占总面积的1.5%。2013年全年农作物播种总面积44.53万亩,橡胶种植面积194.6万亩,茶叶25.38万亩,水果17.03万亩,咖啡6.65万亩,坚果1.08万亩,据统计全年农业化肥总用量为12.43万吨,其中氮肥2.3万吨,磷肥1.1万吨,钾肥1.04万吨,复合肥8万吨,折纯氮肥用量1.61万吨,磷用量2.074万吨.钾用量1.187万吨,。化肥的大量投入对景洪农业的增产,农民的增收起到了不可替代的作用,但也出现了肥料施用不合理,化肥利用率低,对农业生态环境造成不同程度的污染等不容忽视的问题,尤其是要实现“全力打造景洪生态产业集群,发挥好引领示范作用”的目标任务,科学施肥是实现生态农业可持续发展、农民增收必不可少的手段之一。

文/P.M.Vitousek,R.Naylor,T.Crews等 杨志华翻译

一、当前景洪市生态农业施肥中存在的问题

农作物的生长消耗了农业土壤中氮、磷等养分,此外为了保证农业生产也需要不断补充养分。农田施肥是给农作物供应养分的主要途径,但这种方式使得进入地球生物圈的氮、磷含量成倍增加。

化肥投入结构不合理,施肥量不平衡。

虽然这种投入可以保持全球农作物产量满足人口增长的需求,而且能够加速农村经济发展。

景洪市的土壤含量状况为:土壤酸性至微酸性,有机质含量中等,碱解氮含量丰富,有效磷含量缺乏,速效钾含量低。2013年全市氮、磷、钾肥料投入比例为1:1.3:0.75,而合理的施入比例应1:0.45:0.45。化肥施用量不平衡,某些地区盲目施肥现象严重。主要表现在:同一地作物施肥用量和施肥时间上的模式化,出现农户在肥料投入量、品种、施肥方法等方面较接近。在经济条件好一点的区域和一些农业大户施肥量有总体上升趋势,尤其是短期冬季作物、香蕉、大棚蔬菜等高效经济作物大量滥施肥料现象比较普遍。

但是,农业的肥料污染使我们付出了惨重的环境代价,这其中包括水质的下降,海洋生态系统的富营养化,光化学烟雾的威胁,以及二氧化碳造成的全球温室效应的加剧。

农产品品质下降,农业生态环境污染

我们通过对不同农业系统的分析可以找到农业营养失衡问题的解决方法。现就以下三者为例:

虽然,施肥对农业生产产生的积极效应应充分肯定,但施肥不当对环境保护造成的负面影响也不能低估。农业施肥投入数量最大的三大元素是氮、磷、钾,有机肥料中所含的植物养分经微生物分解最终大多以氮、磷、钾离子状态为作物利用。在这三种主要元素中,对环境影响最大的是氮和磷。氮在农业生产和环境影响中是最活跃的元素,它既是作物增产的主要元素,又对空气、水体、地下水等方面的污染有重要影响。各种含氮肥料施入土壤后都会转化为铵态氮或硝态氮。铵离子能被土壤胶体吸附,造成损失的主要是氨的挥发;硝酸根离子则不被土壤胶体吸附,溶于水随土壤溶液而移动流失;当土壤积水通气不良时,经反硝化细菌作用将NO3-还原为NO、N2O、N2,也散发于大气中。同时可能产生亚硝酸盐,这是一种致癌有毒物质。因此施肥过多或施肥不当,不仅肥料损失利用率低,而且还会造成对空气、水源及食物的有害影响。磷在土壤中易被土壤吸附与固定,移动性小。由于磷肥是以磷矿石为原料,磷矿除富含P2O5外,还含有其他数量不等的污染元素,其中主要是氟和镉的污染,对人体毒性大。随着磷肥使用量的增加,这些有毒伴随物质会在土壤中积累,一旦进入生物链,将对人的健康和养殖业等的发展造成潜在的危害。人畜排泄物80%~90%的磷来自于粪便中,易溶于水,如管理不当也会造成磷的淋失和流失,使水体富营养化。富营养化是指营养物质的富集过程及所引起的后果,它是一种自然过程,但人类活动会加速此过程,即人为富营养化。引起富营养化起关键作用的元素是氮和磷,一般认为水体含磷量大于0.01mg/L、含氮量大于0.3mg/L,并产生恶臭、着色和死鱼现象,即是水体富营养作用产生的影响。水体中氮、磷等营养物质的来源有多种途径,如城市生活污水,施肥不当以及地表、地下径流水中沉积物的溶出等。但在以农为主的水域,施肥则是加速此过程的重要因素。如上所述,施肥对农田地表径流,以及营养物质通过土壤淋溶、渗漏进入地下径流等,都可以增加氮、磷养分的含量,使水体富营养化,导致水生植物如某些藻类急剧过量增长以及死亡以后腐烂分解,耗去水中溶解的氧,使水体脱氧,引起鱼、贝等动物大量窒息死亡,还使水体着色,并发生恶臭。化肥对土壤环境的污染,不仅难以保证食物供给的有效性和安全性,而且危及其他养殖业等,破坏资源环境的持续性,使资源难以合理和永续利用。同时,大量的使用化肥造成了土壤板结,地力下降,农产品受到严重污染,质量逐步下降,果不香、菜不鲜是人所知。近几年来,随着化肥用量的逐年增加,农产品品质呈下降趋势。江、河、湖富营养化不断上升。

乐白家,肯尼亚西部的低投入玉米农业体系,中国华北地区的高投入小麦和玉米的复作物体系,以及美国中西部的玉米-大豆循环作物体系。

有机肥投入逐年下降,作物秸秆利用率降低

与世界其他地区不同,撒哈拉以南非洲地区的玉米产量多年没有明显增长,而且有2.5亿人口处于长期的食物缺乏状态。大多数地区的农业养分投入并不能满足对土壤中养分流失的补充。

在农业生产中,化学肥料施用过多,有机肥施用量不足的现象很普遍,氮、磷含量过高,钾和中微量元素肥料缺乏,土壤酸化,土壤肥力失调渐渐严重。化肥用量的增加,不仅使土壤肥力失调,而且还增加了农产品的生产成本,破坏了生态环境。有机肥含有许多植物生长所需的营养,它的成份包括大量元素性的碳、氮、磷、钾、钠、钙、硫、镁;微量元素性的铁、锰、锌、铜及其它大量的微生物。土壤里的肥力是建立在腐殖质的含量上,有机肥就是用来补充腐殖质最主要的要素。增施肥有机肥,不但能提高化肥的利用率,减少施肥量,而且还能有效地预防病害的发生,减少打药次数,是生产绿色产品的好肥料。至今,我市很多地区一直存在重视化肥轻视有机肥的现象,有机肥的施用量呈逐年下降的趋势,个别地方还存在不施有机肥的“卫生田”,特别是我们“傣民族”,认为田地里施人畜粪便不卫生,会造成污染,不少地方还存在不施有机肥的“卫生田”。大量人畜禽粪便,城市生活垃圾,水稻、玉米、香蕉等秸秆浪费普遍,造成水源和环境污染,破坏了生态环境。

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