羅賽男 韓健 張文

摘要 ? ?化學(xué)肥料在我國農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中起著不可替代的作用，但也帶來了環(huán)境的污染及一系列農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題。本文綜述了國內(nèi)外化學(xué)肥料減施技術(shù)的研究現(xiàn)狀，對我國實施化肥“零增長”行動提出了展望。

關(guān)鍵詞 ? ?化肥;減施技術(shù);秸稈還田

中圖分類號 ? ?S146 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）15-0188-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Abstract ? ?Fertilizer plays an irreplaceable role in the agricultural development of China， but it is also bring some environmental pollution and a series of agricultural products′ quality and safety problems. This paper summarized the research progress of chemical fertilizer reduction technique in abroad and domestic， and also put forward to the prospect of implementing the "zero growth" in chemical fertilizer in China.

Key words ? ?fertilizer; reduction technique; straw reuse

一直以來，化學(xué)肥料為我國農(nóng)產(chǎn)品的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)做出了巨大貢獻(xiàn)，但也因長期過量施用，土壤淋溶，導(dǎo)致肥料利用效率偏低和地下水污染等一系列問題。圍繞解決我國化肥過量施用帶來的生態(tài)環(huán)境污染、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、保護(hù)耕地質(zhì)量等問題[1]，亟需利用有效的化肥減施增效技術(shù)來替代傳統(tǒng)施肥，促進(jìn)農(nóng)業(yè)升級轉(zhuǎn)型。2015年初，農(nóng)業(yè)部制定了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，通過“推進(jìn)精準(zhǔn)施肥，調(diào)整化肥使用結(jié)構(gòu)，改進(jìn)施肥方式，有機(jī)肥替代化肥”技術(shù)路徑，力爭到2020年主要農(nóng)作物化肥使用量實現(xiàn)零增長[2]。

因此，全面掌握現(xiàn)有國內(nèi)外化肥減施技術(shù)，研究出不同地區(qū)、不同農(nóng)作物最合適的減施技術(shù)，對我國實施化肥“零增長”行動，保障食品安全，守護(hù)國民健康具有非常重要的意義。本文在綜合分析國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，對化肥減施技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

1 ? ?國外化肥減施技術(shù)研究現(xiàn)狀

化肥施用引發(fā)的一系列農(nóng)業(yè)面源污染問題已經(jīng)受到全球的重視。自20世紀(jì)80年代末以來，歐美發(fā)達(dá)國家開始了相關(guān)的研究和治理，30年來已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗[3-5]。目前，發(fā)達(dá)國家主要采取以下化肥減施措施：一是建立先進(jìn)的施肥診斷方法，制定不同作物的養(yǎng)分限量標(biāo)準(zhǔn)。比如，德國制定《德國肥料條例》，荷蘭制定《農(nóng)田養(yǎng)分流失標(biāo)準(zhǔn)》，法國則針對不同作物制定不同肥料禁用時間，加拿大制定《肥料法令》和《肥料管理條例》，丹麥針對不同土壤和不同耕作方式下的氮肥最大施用量發(fā)布明確規(guī)定，美國倡導(dǎo)4R施肥技術(shù)。二是充分發(fā)揮有機(jī)肥替代化肥作用。美國、加拿大、澳大利亞、巴西、歐盟等國家和組織秸稈還田、免耕播種面積已經(jīng)占到了其農(nóng)作物面積的50%～80%，部分發(fā)達(dá)國家甚至達(dá)到90%～95%。三是創(chuàng)制新型肥料。歐美日的復(fù)合肥料和作物專用肥占據(jù)市場主導(dǎo)地位，注重研發(fā)與作物養(yǎng)分需求匹配的緩控釋肥料、速溶肥料等新型肥料。四是研發(fā)智能機(jī)具。由于人少地多、勞動力短缺，農(nóng)業(yè)機(jī)械化在美國、日本等國家農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中的作用尤為重要。美國研發(fā)智能化精準(zhǔn)施肥機(jī)具，日本研發(fā)化肥深施機(jī)械，以色列大力發(fā)展水肥一體化技術(shù)與裝備，大幅度提高肥料利用率[6-10]。

2 ? ?我國化肥減施技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1 ? ?施肥新方法

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所和國際植物營養(yǎng)研究所合作創(chuàng)建了基于產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率，利用現(xiàn)代信息技術(shù)研發(fā)形成的界面友好、操作簡單的Nutrient Expert養(yǎng)分專家系統(tǒng)。其中產(chǎn)量反應(yīng)主要是指施肥后作物產(chǎn)量變化，如果作物產(chǎn)量變化越大，代表土壤基礎(chǔ)肥力越低，系統(tǒng)推薦的施肥量則越高;而農(nóng)學(xué)效率是單位作物產(chǎn)量與施肥量的關(guān)系。自2009年以來，在我國作物種植區(qū)開展了應(yīng)用NE系統(tǒng)推薦施肥工作。多年、多點、不同氣候區(qū)田間試驗結(jié)果表明，該方法能夠起到科學(xué)減施化肥、提高化肥利用率、穩(wěn)定作物產(chǎn)量、增加農(nóng)民收入的作用。徐新朋等[11]通過玉米養(yǎng)分專家系統(tǒng)（Nutrient Expert for Hybrid Maize，NE）發(fā)現(xiàn)，NE平衡了肥料用量，顯著降低了氮肥和磷肥施用量，與農(nóng)民習(xí)慣施肥（FP）相比分別降低了43.5 kg/hm2（P<0.001）和23.6 kg/hm2（P<0.001），降幅分別達(dá)到了21.0%和27.0%，但增加了鉀肥用量（8.3 kg/hm2，P=0.001）;侯云鵬等[12]通過NE推薦施肥，與農(nóng)民習(xí)慣施肥處理（FP）相比，在減施氮肥52.1～79.2 kg/hm2（25.8%～33.4%）、磷肥50.1～61.4 kg/hm2（46.9%～52.7%）、鉀肥22.7～28.7 kg/hm2（24.9%～30.2%）的情況下，NE推薦施肥處理（OPT）增產(chǎn)167～551 kg/hm2、增收963～2 022元/hm2，氮吸收量提高3.2～12.8 kg/hm2，磷吸收量提高0.7～2.1 kg/hm2，鉀吸收量提高5.3～7.2 kg/hm2，肥料利用效率提高13.7～19.6個百分點。孫彥銘等[13]通過養(yǎng)分專家系統(tǒng)的農(nóng)田養(yǎng)分管理技術(shù)在小麥玉米農(nóng)田溫室氣體減排中的應(yīng)用效果試驗發(fā)現(xiàn)，在不降低作物產(chǎn)量的前提下，NE養(yǎng)分管理模式顯著降低了溫室氣體排放量，大幅度提高了農(nóng)田氮肥偏生產(chǎn)力。與農(nóng)民習(xí)慣施肥處理相比，NE養(yǎng)分管理模式NO排放量在小麥和玉米季分別降低了60.8%和53.7%。而在總的農(nóng)田溫室氣體排放當(dāng)量中，NE養(yǎng)分管理模式的溫室氣體排放當(dāng)量較農(nóng)民習(xí)慣施肥處理（FP）在小麥和玉米季分別降低了40.8%和42.3%。農(nóng)田溫室氣體排放當(dāng)量與氮肥偏生產(chǎn)力間有顯著的“線性+平臺”關(guān)系，即在一定范圍內(nèi)溫室氣體排放量隨著氮肥偏生產(chǎn)力的提高而降低。

2.2 ? ?有機(jī)肥料替代部分化肥

有機(jī)肥由于具有豐富的有機(jī)養(yǎng)分，養(yǎng)分均衡富含有益微生物菌群，具有改良土壤結(jié)構(gòu)、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，降低肥料成本等優(yōu)點。何 ?欣等[14]通過化肥減量與有機(jī)肥替代對水稻產(chǎn)量與養(yǎng)分利用率的田間小區(qū)試驗發(fā)現(xiàn)，相比常規(guī)施肥，有機(jī)肥替代20%總氮施肥不僅可以提高早稻產(chǎn)量，還能提高氮肥的肥料利用率，從而減少農(nóng)田系統(tǒng)中氮素的流失;陶 ?瑞等[15]通過減少化肥配施有機(jī)肥對棉花氮素的吸收試驗發(fā)現(xiàn)，相比單施化肥，減少化肥配施有機(jī)肥各處理生物量在蕾期、鈴期和吐絮期分別增加30.0%～43.0%、16.8%～35.1%和18.5%～38.8%;棉花產(chǎn)量在第3年提高了6.9%～18.5%，其中施用生物有機(jī)肥6 000 kg/hm2獲得最高產(chǎn)，籽棉產(chǎn)量為7 578 kg/hm2。賈 ?田等[16]通過辣椒化肥減量配施有機(jī)肥試驗發(fā)現(xiàn)，辣椒產(chǎn)量與有機(jī)肥施用量的增加呈逐漸遞增的趨勢，施有機(jī)肥600 kg/hm2的處理，單產(chǎn)達(dá)到2 103.81 kg/hm2，顯著高于施化肥的處理。綜合生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，以施有機(jī)肥600 kg/hm2為最優(yōu)。

2.3 ? ?秸稈還田模式

我國每年農(nóng)作物秸稈總量逾6億t，如果全部進(jìn)行有氧發(fā)酵有機(jī)肥還田，可替代50%以上的化肥，這對改變土壤生態(tài)環(huán)境，為作物、有益微生物提供功能性營養(yǎng)具有重要意義[17]。周兵[18]通過秸稈還田與減施鉀肥對雙季稻區(qū)水稻產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響試驗發(fā)現(xiàn)，在實施秸稈還田的同時適量減施10%的鉀肥可以提高水稻產(chǎn)量，早稻和晚稻的產(chǎn)量分別較單施化肥處理增加了97.5、106.5 kg/hm2，增幅分別為1.4%和0.7%。同時減施鉀肥的CEC、有機(jī)質(zhì)、全氮較單施化肥提高0.7 cmol/kg、1.2 g/kg和0.07 g/kg，在一定程度上提高土壤肥力;叢艷靜等[19]通過稻草還田腐熟與化肥配施對晚稻產(chǎn)量及土壤理化性狀的影響試驗發(fā)現(xiàn)，稻草還田腐熟配施化肥，對提高水稻生長的經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)有一定的影響，建議還田干稻草4 500 kg/hm2，氮、磷肥用量減少10%，鉀肥用量減少10%～20%為宜;高業(yè)根[20]通過稻麥兩熟制秸稈還田水稻肥料減量化技術(shù)研究試驗發(fā)現(xiàn)，小麥秸稈粉碎全量還田，在減少化學(xué)肥料用量情況下，可以有效降低肥料成本，增強(qiáng)肥料利用效率，減少肥料對環(huán)境的污染。

2.4 ? ?新型高效肥料

目前，我國新型肥料主要包括緩控釋肥、水溶肥、有機(jī)肥、生物肥、功能性肥劑和中微量元素肥等[21]。董彥旭等[22]通過新型肥料增效劑對馬鈴薯肥料減施增效作用研究發(fā)現(xiàn)，施用新型肥料增效劑有助于提高馬鈴薯產(chǎn)量，在減少化學(xué)肥料施用量10%，添加新型肥料增效劑的情況下，馬鈴薯產(chǎn)量仍可增產(chǎn)3.98%;在減少肥料施用量20%，添加新型肥料增效劑的情況下，馬鈴薯產(chǎn)量基本和對照持平。同時，該增效劑還對馬鈴薯營養(yǎng)品質(zhì)的改良和馬鈴薯中蛋白質(zhì)和VC含量的增加起到積極作用。張 ?萌等[23]對辣椒與新型肥料利用的試驗發(fā)現(xiàn)，與普通復(fù)合肥（西洋復(fù)合肥）相比，施用新型肥料可使辣椒磷素吸收提前，磷素積累快速增長開始時間和結(jié)束時間分別提前6～12 d和22～46 d，縮短磷素快速增長持續(xù)期10～33 d;新型肥料可使辣椒鉀素積累明顯滯后，以包膜型緩釋肥的滯后時間最長，辣椒花后鉀素積累效果最為明顯;陳磊[24]通過新型尿素液肥與傳統(tǒng)追肥對馬鈴薯產(chǎn)量影響對比研究試驗發(fā)現(xiàn)，追施尿素液肥后馬鈴薯產(chǎn)量顯著提高，平均增產(chǎn)10 417.5 kg/hm2，較傳統(tǒng)追施普通尿素產(chǎn)量、商品薯重、小薯重等都明顯增加。

3 ? ?結(jié)語

與發(fā)達(dá)國家相比，我國在化肥減施技術(shù)上的差距主要體現(xiàn)在以下方面：肥料限量標(biāo)準(zhǔn)缺乏，推薦施肥實現(xiàn)困難;仍以化學(xué)肥料為主，有機(jī)替代不足;肥料自主研發(fā)不足，創(chuàng)新產(chǎn)品少。由于不同地域、不同品種的差異性較大，加上傳統(tǒng)肥料的使用便捷性，短期內(nèi)實現(xiàn)化肥零增長的難度仍較大。為切實做好化肥減施，力爭到2020年主要農(nóng)作物化肥使用量實現(xiàn)零增長，應(yīng)做好以下幾個方面工作：一是擴(kuò)大試驗示范區(qū)，對較成熟的化肥減施方法進(jìn)行推廣[25];二是提高農(nóng)戶對環(huán)境保護(hù)的意識，加大有機(jī)肥替代化肥的利用率;三是繼續(xù)加大秸稈還田模式的使用;四是鼓勵自主新型肥料的開發(fā);五是加強(qiáng)農(nóng)戶、種植大戶與農(nóng)業(yè)企業(yè)的交流合作，有針對性地進(jìn)行新型肥料的開發(fā)。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

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