化學肥料減施技術研究進展

羅賽男 韓健 張文

摘要 ? ?化學肥料在我國農業發展過程中起著不可替代的作用，但也帶來了環境的污染及一系列農產品質量安全問題。本文綜述了國內外化學肥料減施技術的研究現狀，對我國實施化肥“零增長”行動提出了展望。

關鍵詞 ? ?化肥;減施技術;秸稈還田

中圖分類號 ? ?S146 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）15-0188-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（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，化學肥料為我國農產品的高產、穩產做出了巨大貢獻，但也因長期過量施用，土壤淋溶，導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環境污染、農產品質量安全、保護耕地質量等問題[1]，亟需利用有效的化肥減施增效技術來替代傳統施肥，促進農業升級轉型。2015年初，農業部制定了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，通過“推進精準施肥，調整化肥使用結構，改進施肥方式，有機肥替代化肥”技術路徑，力爭到2020年主要農作物化肥使用量實現零增長[2]。

因此，全面掌握現有國內外化肥減施技術，研究出不同地區、不同農作物最合適的減施技術，對我國實施化肥“零增長”行動，保障食品安全，守護國民健康具有非常重要的意義。本文在綜合分析國內外現有研究成果的基礎上，對化肥減施技術的發展趨勢進行了展望。

1 ? ?國外化肥減施技術研究現狀

化肥施用引發的一系列農業面源污染問題已經受到全球的重視。自20世紀80年代末以來，歐美發達國家開始了相關的研究和治理，30年來已經積累了豐富的經驗[3-5]。目前，發達國家主要采取以下化肥減施措施：一是建立先進的施肥診斷方法，制定不同作物的養分限量標準。比如，德國制定《德國肥料條例》，荷蘭制定《農田養分流失標準》，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布明確規定，美國倡導4R施肥技術。二是充分發揮有機肥替代化肥作用。美國、加拿大、澳大利亞、巴西、歐盟等國家和組織秸稈還田、免耕播種面積已經占到了其農作物面積的50%～80%，部分發達國家甚至達到90%～95%。三是創制新型肥料。歐美日的復合肥料和作物專用肥占據市場主導地位，注重研發與作物養分需求匹配的緩控釋肥料、速溶肥料等新型肥料。四是研發智能機具。由于人少地多、勞動力短缺，農業機械化在美國、日本等國家農業現代化進程中的作用尤為重要。美國研發智能化精準施肥機具，日本研發化肥深施機械，以色列大力發展水肥一體化技術與裝備，大幅度提高肥料利用率[6-10]。

2 ? ?我國化肥減施技術研究現狀

2.1 ? ?施肥新方法

中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所和國際植物營養研究所合作創建了基于產量反應和農學效率，利用現代信息技術研發形成的界面友好、操作簡單的Nutrient Expert養分專家系統。其中產量反應主要是指施肥后作物產量變化，如果作物產量變化越大，代表土壤基礎肥力越低，系統推薦的施肥量則越高;而農學效率是單位作物產量與施肥量的關系。自2009年以來，在我國作物種植區開展了應用NE系統推薦施肥工作。多年、多點、不同氣候區田間試驗結果表明，該方法能夠起到科學減施化肥、提高化肥利用率、穩定作物產量、增加農民收入的作用。徐新朋等[11]通過玉米養分專家系統（Nutrient Expert for Hybrid Maize，NE）發現，NE平衡了肥料用量，顯著降低了氮肥和磷肥施用量，與農民習慣施肥（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，與農民習慣施肥處理（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]通過養分專家系統的農田養分管理技術在小麥玉米農田溫室氣體減排中的應用效果試驗發現，在不降低作物產量的前提下，NE養分管理模式顯著降低了溫室氣體排放量，大幅度提高了農田氮肥偏生產力。與農民習慣施肥處理相比，NE養分管理模式NO排放量在小麥和玉米季分別降低了60.8%和53.7%。而在總的農田溫室氣體排放當量中，NE養分管理模式的溫室氣體排放當量較農民習慣施肥處理（FP）在小麥和玉米季分別降低了40.8%和42.3%。農田溫室氣體排放當量與氮肥偏生產力間有顯著的“線性+平臺”關系，即在一定范圍內溫室氣體排放量隨著氮肥偏生產力的提高而降低。

2.2 ? ?有機肥料替代部分化肥

有機肥由于具有豐富的有機養分，養分均衡富含有益微生物菌群，具有改良土壤結構、提高農產品品質，降低肥料成本等優點。何 ?欣等[14]通過化肥減量與有機肥替代對水稻產量與養分利用率的田間小區試驗發現，相比常規施肥，有機肥替代20%總氮施肥不僅可以提高早稻產量，還能提高氮肥的肥料利用率，從而減少農田系統中氮素的流失;陶 ?瑞等[15]通過減少化肥配施有機肥對棉花氮素的吸收試驗發現，相比單施化肥，減少化肥配施有機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%;棉花產量在第3年提高了6.9%～18.5%，其中施用生物有機肥6 000 kg/hm2獲得最高產，籽棉產量為7 578 kg/hm2。賈 ?田等[16]通過辣椒化肥減量配施有機肥試驗發現，辣椒產量與有機肥施用量的增加呈逐漸遞增的趨勢，施有機肥600 kg/hm2的處理，單產達到2 103.81 kg/hm2，顯著高于施化肥的處理。綜合生態效益和經濟效益，以施有機肥600 kg/hm2為最優。

2.3 ? ?秸稈還田模式

我國每年農作物秸稈總量逾6億t，如果全部進行有氧發酵有機肥還田，可替代50%以上的化肥，這對改變土壤生態環境，為作物、有益微生物提供功能性營養具有重要意義[17]。周兵[18]通過秸稈還田與減施鉀肥對雙季稻區水稻產量及土壤養分的影響試驗發現，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量，早稻和晚稻的產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、有機質、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量及土壤理化性狀的影響試驗發現，稻草還田腐熟配施化肥，對提高水稻生長的經濟性狀指標有一定的影響，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;高業根[20]通過稻麥兩熟制秸稈還田水稻肥料減量化技術研究試驗發現，小麥秸稈粉碎全量還田，在減少化學肥料用量情況下，可以有效降低肥料成本，增強肥料利用效率，減少肥料對環境的污染。

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現，施用新型肥料增效劑有助于提高馬鈴薯產量，在減少化學肥料施用量10%，添加新型肥料增效劑的情況下，馬鈴薯產量仍可增產3.98%;在減少肥料施用量20%，添加新型肥料增效劑的情況下，馬鈴薯產量基本和對照持平。同時，該增效劑還對馬鈴薯營養品質的改良和馬鈴薯中蛋白質和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現，與普通復合肥（西洋復合肥）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束時間分別提前6～12 d和22～46 d，縮短磷素快速增長持續期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追肥對馬鈴薯產量影響對比研究試驗發現，追施尿素液肥后馬鈴薯產量顯著提高，平均增產10 417.5 kg/hm2，較傳統追施普通尿素產量、商品薯重、小薯重等都明顯增加。

3 ? ?結語

與發達國家相比，我國在化肥減施技術上的差距主要體現在以下方面：肥料限量標準缺乏，推薦施肥實現困難;仍以化學肥料為主，有機替代不足;肥料自主研發不足，創新產品少。由于不同地域、不同品種的差異性較大，加上傳統肥料的使用便捷性，短期內實現化肥零增長的難度仍較大。為切實做好化肥減施，力爭到2020年主要農作物化肥使用量實現零增長，應做好以下幾個方面工作：一是擴大試驗示范區，對較成熟的化肥減施方法進行推廣[25];二是提高農戶對環境保護的意識，加大有機肥替代化肥的利用率;三是繼續加大秸稈還田模式的使用;四是鼓勵自主新型肥料的開發;五是加強農戶、種植大戶與農業企業的交流合作，有針對性地進行新型肥料的開發。

4 ? ?參考文獻

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