化肥、有機肥和生物肥的再認識

徐興家，于廣武，李佃通，李曉冰，何長興，鄭連舉，趙景坤

（1. 中國化工企業管理協會，北京 100101；2. 中國科學院東北地理與農業生態研究所，黑龍江 哈爾濱 150040；3. 黑龍江和澤生物科技有限公司，黑龍江 哈爾濱 150001；4. 黑龍江中農潤森農業科技有限公司，黑龍江 哈爾濱 150001；5. 黑龍江奧格瑞農業科技發展有限公司，黑龍江 哈爾濱 150081；6. 黑龍江省五常市農業技術推廣中心，黑龍江 五常150008；7. 哈爾濱舜泰生物科技有限公司，黑龍江 哈爾濱 150041）

化肥是農業生產過程中非常重要的生產資料，自化肥出現以來，極大地保證了世界的糧食安全?；实拇罅渴褂靡矔硪欢ǖ呢撁孀饔萌缢w富營養化等生態問題?；蕦r業生產有方方面面的作用，但是現在有些人談到化肥就害怕，甚至把化肥妖魔化，認為化肥是造成環境污染的“罪魁禍首”，化肥的使用是“果不香、瓜不甜”，果菜不鮮、易腐爛，鎘大米、毒豆角等問題的“元兇”，認為“減肥增效”就是全盤否定化肥。全面地認識肥料，特別是化肥在我國現代農業可持續發展中的重要作用及不可完全替代性，是實現農業可持續發展戰略的重要基礎。筆者根據目前社會上對生態農業，新型肥料，土壤污染改良、修復中的一些問題和誤區，談談化肥、有機肥和生物肥的作用及存在的問題，并就我國肥料產業發展提出建議［1-2］。

1 正確認識化肥

1.1 化肥對農作物增產功不可沒

1840 年德國學者李比希創立了“植物礦物質營養學說”，從此農業開始施用化肥，從1952—1994 年短短的42 年中，水稻、小麥單產的年平均增長速率分別上升了2.1%和3.7%。德國科學家回答美國科學家關于歐洲糧食增產原因的答案是：化肥的貢獻占50%，作物品種占30%，其他管理措施占20%。國內外多年的調查數據也充分證實了化肥在農作物增產中作出的重大貢獻。1981—1983年，我國化肥試驗網開展5 000 多個田間試驗，結果表明化肥在不同農作物增產過程中的貢獻率為水稻40.8%、甜菜44.2%、玉米46.1%、棉花48.6%、小麥56.6%、油菜64.5%；1989 年聯合國糧農組織（FAO）對1961—1986 年世界各地化肥試驗結果的數據統計表明，化肥對農作物增產的平均貢獻率達51.4%；1990年我國化肥試驗網對70個5年以上定位試驗結果統計表明，化肥在農作物增產中的貢獻率為53%［3-4］。

1.2 化肥的使用提高了土壤肥力

糧食安全是我國農業可持續發展的重中之重，而耕地質量更是糧食安全的基本保障。英國洛桑試驗站連續178年的肥料試驗，驗證了施肥是糧食增產的重要因素，同時也驗證了長期施用化肥對土壤結構、土壤有機質等并無不良影響。我國肥料長期定位試驗結果也證實了以上觀點。施用化肥可提高土壤養分，促進植株繁茂，增加地表覆蓋，減少水土流失，促進作物根系生長和養分吸收，減少養分下滲。新中國成立前耕地養分主要取決于土壤礦物含量，絕大部分土壤存在不同程度的缺乏養分現象。例如，全國第二次土壤普查數據顯示，我國土壤w（有效磷）平均僅為7.4 mg/kg，相對較低。改革開放以來，我國土壤長期施用磷酸二銨（w（P2O5）46%、w（N）18%、w（總養分）64%），土壤w（有效磷）上升到23 mg/kg［5-7］。

1.3 化肥施用存在的問題

改革開放以來，由于農業生產單純強調高產，我國化肥投入量大幅度增加，造成化肥施用過量，特別是經濟發達的東南諸省平均單位面積施肥量超過國外安全上限4倍以上。大量依賴化肥投入的所謂現代農業，不僅造成資源浪費，而且加劇了我國能源短缺。同時我國化肥施用時營養元素間配比不合理，過分強調施用磷酸二銨、尿素等高濃度化肥。不合理施用化肥造成肥料利用率低，土壤出現磷嚴重過剩、酸化、營養失衡和板結等問題，影響農作物品質，危害人類健康。

我國化肥的當季利用率不高，氮平均利用率為30%～35%，磷平均利用率為10%～20%，鉀平均利用率為35%～50%，當季化肥平均利用率在30%左右，而發達國家當季化肥平均利用率達到50%～60%?；世寐实?，不但加劇了化肥供應不足的矛盾，同時也造成大量人力、財力、物力的浪費，還對環境產生危害［8-9］。

2 正確認識有機肥

有機肥是以富含有機質的動植物殘體或代謝物為原料積制而成，除含有植物生長所必需的氮、磷、鉀外，還含有其他的營養元素。

我國是有機肥料生產和使用大國，一般認為，有機肥料是安全的。國內綠色食品生產的相關標準中規定，只允許施用有機肥料和生物肥料。一些西方國家在有機農業發展中，拒絕使用化學肥料，提倡使用有機肥料。

若有機肥料施用不當和過量施用，會和化學肥料一樣，產生硝酸鹽淋失、溫室氣體等生態風險。近年來，隨著規?；B殖的迅速發展，畜禽糞便中重金屬、抗生素等含量增加，使有機肥料施用存在安全隱患［4,10］。

3 正確認識生物肥

肥料可分為直接肥料與間接肥料。微生物肥料屬于間接肥料，由一定數量的活性微生物組成，本身不含氮、磷、鉀等農作物生長必需的營養元素，在土壤中具有活化土壤，促進農作物吸收養分的功能。

目前生物有機肥料生產、銷售和施用存在某些問題和誤區，主要是宣傳過頭，夸大效果；菌種選擇不當，南北菌種水土不服；營養、溫度、酸堿度等約束條件不滿足、施用方法不當；片面單純強調總菌數，忽視活菌數；重視菌種篩選，忽視提純復壯等。菌劑的核心問題在菌種選用上，作物及地域針對性不強、適應性差，導致田間效果不穩定。同時產品應用配套技術體系還不完善。比如，將土壤中的磷由無效態活化成有效態，南方主要是將磷酸鐵、磷酸鋁里面的磷釋放出來，而北方主要是將磷酸鈣里面的磷釋放出來，活化這兩類土壤中的磷途徑不同，所用到的功能微生物也不同。這就要有針對性地篩選菌種，然后讓這些好的微生物又回到需要它的土壤里面去，比盲目使用生物有機肥效果更好［2］。

目前肥料市場上微生物菌劑產品中缺乏養分和有機質含量，復合微生物肥料產品中有機質含量不足，生物有機肥產品中沒有無機養分。因此，要推廣有機-無機生物肥料產品，首先必須讓農民看到肥料產品施用后的當季農作物增產效果，這就需要一定的養分含量，其次，要發揮特定功能微生物的作用，必須要有特定的微生物和較高含量的有機質［5］。

鑒于上述農作物生產和廣大農民的需求，推出了一種“4+X 生物有機無機生態肥”，該肥含有能夠改善土壤條件和促進農作物生長的有機養分、無機養分、生物菌劑三大主要成分，滿足農作物生長發育所需要的大量、中量、微量、有益元素的同時融入微生物菌劑，還提供部分腐植酸、氨基酸。這種產品的標準設計為：功能菌數≥2×107個/g、w（有機質）≥40%、w（無機養分）≥10%～15%、w（氨基酸）≥2%、w（腐植酸）≥10%、w（中微量元素）≥4%。該肥具有提供營養，改良、修復土壤，提高肥料利用率，增強作物抗逆性，促進、刺激作物生長發育，改善產品品質和提高產量的作用效果，必將成為今后肥料行業中的主打產品［9］。

4 我國肥料產業存在問題

根據作物栽培學、土壤肥料學、植物營養學、環境保護學、農業氣候學、生物化學、食品衛生學等理論依據，結合多年農業生產實踐經驗，目前在肥料生產加工、銷售以及施用過程中還存在諸多問題和誤區。這些問題嚴重影響肥料增產效果的發揮，阻礙了農作物產量和品質提高及經濟效益增長［10］。

4.1 肥料種類構成不合理，土壤養分失衡

肥料種類構成不合理主要體現為有機肥與化肥生產、施用數量及比例不相適應（橫向比不適宜）。據估算，1949年我國農業生產中投入的養分，幾乎全部是由有機肥提供的，其量為427.8萬t，化肥僅提供0.6萬t；至1990年，由有機肥提供的養分雖然已增加到1 500萬t，但有機肥投入的養分所占比例顯著降低，僅占養分總投入量的36.7%；近年來，有機肥投入養分占比仍在繼續下降［6］。

肥料種類構成不合理還表現為氮磷鉀施用比例極不合理，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）僅為1 ∶0.38∶0.086，為保證作物高產、優質，不僅要施用足夠數量的肥料，而且各養分間要有一個適宜的比例。世界化肥使用的氮磷鉀質量比例為1∶0.40∶0.27。我國自20 世紀60 年代開始大量施用磷肥以來，土壤中磷素狀況逐步改善，到70年代中期投入量與產出量已達平衡，并開始有盈余，80年代至今由于過量施用磷酸二銨，致使土壤磷素積累猛增，磷素肥效下降。而土壤鉀素狀況與磷素相反，由于每年施用大量的氮磷化肥，作物產量不斷提高，單靠有機肥提供的鉀是不夠的，而施用化學鉀數量少。因此，鉀素投放少，產出多，全國每年缺鉀量達到K2O 450萬t以上，土壤鉀素呈下降趨勢，缺鉀的耕地面積擴大。黑龍江省耕地土壤目前鉀素極其缺乏。何萬云等對全省4種土壤、4種作物3年47個網研究結果表明，全省每年每667 m2缺氮量為1.4～3.0 kg，盈余磷量為1.65～3.30 kg，缺鉀量為1.38～22.50 kg。

我國共進行過全國規模的化肥肥效試驗3 次，從中可總結出一些肥效演變的規律，對從宏觀上指導我國化肥的生產、分配和施用有實際意義。1935—1940 年第一次全國規模的化肥肥效試驗結果表明，在所有土壤中氮素養分一般極為缺乏，磷素養分僅在長江流域和長江以南各省缺乏，鉀素在所有土壤中都豐富。1958—1962 年第二次全國規模的化肥肥效試驗結果表明，氮肥和鉀肥的肥效與20 年前大致相同。即氮肥在不同土壤、不同作物上施用普遍有效，增產作用列為首位；鉀肥的肥效仍為較低。但是磷肥肥效較20 年前有了明顯提高，不僅在南方水田效果明顯，尤其在解決低產田的“稻縮苗”問題上起了重要作用，而且在北方旱地上也顯示出了效果。土壤速效磷含量低的離村遠地、鹽堿地、新開荒地等施用磷肥效果明顯，豆科作物和豆科綠肥、油菜、冬小麥等施用磷肥增產幅度大。1981—1983 年第三次全國規模的化肥肥效試驗結果表明，氮肥的增產效果大于磷肥，磷肥的肥效大于鉀肥，總肥效有所下降，磷肥肥效下降最大，鉀肥肥效明顯上升［4］。

山東省臨沂市農業委員會組織全市10個區縣于2010—2011年進行了區域性耕地土壤普查，結果表明，土壤中全氮含量比第二次土壤普查時雖略有增加，但仍顯不足；w（有效磷）2010 年比1980 年增加26.1 mg/kg，較土壤有效磷臨界值（20 mg/kg）增加11 mg/kg，造成磷積累，繼續施磷無效或效果不明顯；土壤速效鉀含量增加，但全鉀含量減少，應重視鉀肥的施入。中微量元素，土壤有效硼質量分數為0.25～0.50 mg/kg時為輕度缺乏，＜0.25 mg/kg時為嚴重缺乏；土壤有效鋅質量分數為0.5～1.5 mg/kg 時為輕度缺乏，＜0.5 mg/kg 時為嚴重缺乏；有效錳質量分數為50～100 mg/kg 時為嚴重缺乏，101～200 mg/kg 時為中等缺乏，201～300 mg/kg 時為高；酸性土壤有效銅質量分數為1.0～2.0 mg/kg時為低，2.1～4.0 mg/kg 時為中等，4.1～6.0 mg/kg時為高；土壤有效鐵臨界值為2.0 mg/kg；土壤有效鉬質量分數為0.10～0.15 mg/kg 時為潛在性缺乏，0.16～0.20 mg/kg 時為正常，0.21～0.30 mg/kg 時為高；土壤有效硅臨界值為120 mg/kg。由此可知，當地土壤有效鋅、有效錳缺乏，有效硼極缺；土壤交換性鈣含量豐富，除強酸性土壤外不需施鈣；土壤交換性鎂低于50 mg/kg時施用鎂肥效果明顯；土壤有效硫臨界值一般在16 mg/kg；土壤酸化嚴重，2010 年以來較第二次土壤普查pH 值降低0.43；土壤有機質明顯增加，2010年以來較第二次土壤普查增加7.9 mg/kg。當地土壤氮不足，磷過剩，鉀極缺，鋅、硼、錳不足，土壤酸化嚴重。該地土壤狀況基本代表全國大部分土壤現狀［11］。

4.2 肥料施用方式不當

受傳統觀念束縛，以及缺乏施肥原理、平衡施肥認識，農民無法根據產量確定肥料種類及施用量，一味地追求低投高產，以致出現用肥不正確、作物產量低、收益差的結果。在農業生產中農民通常對耕種土壤的營養成分不清楚，盲目施肥，最常見的表現是無論種植什么作物都施相同量的同種肥料。自1980 年我國引進美國高濃度磷酸二銨以來，由于過分崇拜和依賴磷酸二銨，農民在所有作物和土壤上均大量施用磷酸二銨，致使土壤營養元素失衡，造成驚人的浪費。造成這些問題的原因較復雜，包括農民自身缺乏科技知識，以及科學種田觀念淡薄等。

4.3 新型肥料研究進展緩慢

我國自20世紀80年代末90年代初開始，對葉面肥料、緩/控釋肥料、微生物肥料、有機-無機復混肥進行了相關研究與開發，取得了一定進展，例如，開發并投產的多種營養元素型葉面肥，含腐植酸、氨基酸、植物生長調節劑、天然汁液等葉面肥，廣泛應用在糧食、蔬菜等作物上［12］。

新型肥料行業存在的問題：現階段市場上出現的所謂新型肥料，部分產品科技含量不高，增產效果不穩定，甚至不增產。例如微生物肥料，存在缺少高效菌株，作用機制不清，發酵工藝落后等系列問題；緩/控釋肥料，至今尚未形成規模化產業，主要因為在包膜選材、工藝上缺乏深入的研究，成本高，效果不理想；有機廢棄物資源化方面，尤其是利用生活垃圾研制有機生產中工藝流程不過關，導致產品重金屬含量超標［7］。

5 我國肥料產業發展趨勢及建議

新型肥料的興起和發展與農業發展趨勢密切相關，通過技術創新、材料創新等途徑加強新型肥料的研發與推廣，是提高土壤生產力、提高肥料利用率、提高農產品產量與品質、減少環境污染、保障糧食安全的有效途徑。

新型肥料的共同特征——高效，即利用率高、節能節資，符合可持續發展的需求。新型肥料研發應在其營養功能的基礎上進一步拓寬，如調控養分釋放速率功能、保水功能、防病功能、抗寒抗旱功能。新型肥料研發主要包含以下種類：緩/控釋長效肥，微生物肥，有機-無機復混肥，含氨基酸、腐植酸肥料，中微量元素肥料，有益元素肥料，水溶性肥料，功能型肥料等。

化肥對農業的貢獻毋庸置疑，化肥是作物高產的重要保證，現代農業生產中既要重視化肥的施用，同時也要重視有機肥和生物肥料的施用，做到化肥、有機肥、生物肥料并舉，合理配合施用，決不能將三者對立起來或偏廢，否則將事與愿違，達不到預期效果。據研究，有機肥、無機肥、生物肥相結合施肥技術與常規施肥方法相比，可使小麥、玉米w（蛋白質）提高2.0%～3.5%，w（氨基酸）提高2.5%～3.2%，面筋提高1.4%～3.6%；可使煙葉中的w（煙堿）達2%～3%、w（氯）＜1%，上中等煙葉增產4%～20%；可使茶葉中水溶性糖、茶堿、茶多酚以及水溶性磷含量提高；可使大蒜優質率增加20%～30%，w（大蒜素） 提高0.9%～1.1%，w（蛋白質）提高0.84%；可使蔬菜中的硝酸鹽、亞硝酸鹽含量降低，維生素C含量增加；可使大豆中粗脂肪提高0.56%，亞油酸、油酸分別提高0.31%和0.93%。目前有機肥、無機肥與生物肥的配合施用在農業生產中占據優勢，研發有機肥、無機肥、生物肥相結合的新型肥料，是當前世界農業發展的總趨勢，也是肥料發展的趨勢。