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  技术交流
现代农业离不开化学肥料
来源:《中国植物营养与肥料学会会讯》  发布日期:2015年03月24日  浏览次数:

                                               白由路
                                   中国植物营养与肥料学会 理事长
    肥料,特别是化学肥料为保障人类的粮食安全起到了不可替代的作用,全球肥料形成了一个巨大的产业体系。由于国情不同,许多国家在肥料产业发展方向都有不同的经历。我国是一个人口大国。粮食安全的压力始终是农业发展绕不开的主题,长期以来,作为为农提供生产资料的肥料行业也只能别无选择地围绕粮食安全的主题发展。但是,近年来,肥料发展又面临着许多新问题,这些问题严重影响肥料产业的发展,甚至改变着肥料发展的方向。为此,中国植物营养与肥料学会理事长白由路就目前我国肥料发展中普遍存在的问题论述了自己的观点。
    1、养活中国人需要化学肥料的支撑
    根据 IFA 的统计,目前世界上有 40%的人口是靠氮肥工业养活的。大量的研究数据表明:作物产量对肥料的依赖程度超过 50%。众所周知,肥料的科学使用可以使作物增产,但作物产量与肥料施用时的关系是抛物线关系,即当施肥量达到一定程度后,作物产量会随施肥量的增加而减少,尽管人们对此没有疑义,但是在施肥时,总是宁多勿少,这样就带来了肥料施用上的很多负面效应,首先是环境的负效应,对于多施的肥料没有转化为作物产量,就对环境造成了巨大的压力。第二是农业生产成本的负效应,对于在单位面积上多施用了肥料,不仅没有增产,反而造成了减产,使得在同等产量条件下,肥料的施用数量几乎成倍增加,从而增加了肥料本身的成本,同时也增加了肥料施用过程所产生的成本。第三是肥料资源的负效应,肥料产业是高度资源和能源依赖的产业,我国至今的钾肥资源都不能满足需求,磷肥资源也不能长期维持,磷矿被国土资源部认为未来不能满足需求的矿物种类,氮肥生产虽不受资源的限制,但合成氨需要大量的能源,同时在肥料生产过程中会产生大气和水的污染。所以,大量肥料的浪费,严重影响农业生产本身,而且影响到我国能源、资源和环境等一系列的问题,解决这一问题的根本在于科学施肥。科学施肥的途径很多,不少专家研究了很多方法来解决科学施肥的问题。中国人不仅需要化肥来养活,全世界人的生存都离不开化肥。在可预见的未来还没有可替代的技术。
    2、施用有机肥料不等于有机农业
    随着人们生活质量的提高,人们对健康的要求越来越高,对食品安全的重视越来越强,这是社会发展的必然趋势。1972 年在法国成立的国际有机农业运动联盟(International Federation of Organic Agriculture Movements),为世界范围内的有机农业思潮起到了推波助澜的作用。目前中国有50个会员,在该联盟是名列第二。然而,在我国,人们往往把有机农业与有机肥料密切结合,有人错误地认为,施用有机肥(不施用化肥)的农业就是有机农业。那么有机农业是农业发展的方向和潮流吗?有机肥料能发展成主流肥料吗?这里赘述一段科学史话:德国科学家泰伊尔(Albrecht Daniel Thaer 1752-1828)在其《合理的农业原理》(Grünstaze der rationellen Landwritschaft 1809-1812)一书中提出:土壤肥力决定于土壤腐殖质的含量,原因是基于它是植物养分的唯一来源。这一学说曾一度被当时学术界广为接受。历时数十年之久。这个学说被后人称为“腐殖质营养学说”,这个学说并没有给土壤培肥或提高作物产量带来飞跃,1837 年,德国化学家李比希(Justus von Liebig),在英国利物浦召开的一次英国科学促进会上做了一个关于“当前有机肥学理论现状”的报告,认为在地球上腐殖质出现于植物之后,不是植物之前,因此,植物的原始养分只能是矿物质。1840 年,出版了《化学在农业和生理学上的应用》一书,这也是被称为现代农业三大理论基础之一的“植物矿物质营养学说”。这两个学说的根本区别在于“植物所需的营养物质是矿物质而不是有机质”。试想,被后人证明为错误的学说在 200 多年后,还能指导农业生产吗?目前地
球人口处于爆炸状态,高强度的农业开发还满足不了人口增长对粮食的需求,回到原始的生态循环条件下,人类会怎样?地球会怎样?我个人认为:现代农业是离不开化学肥料的,有机肥料的时代已经远去,化学肥料所带来的各样负面效应可以通过更科学、更合理的方法去解决,为了回避化学肥料所造成的问题而回到原始的农业状态是不可能,有机农业不能养活中国人,更不能把“有机农业”误认为是“施有机肥的农业”。
    3、商品有机肥料不是肥料的发展方向
    有机肥料培育中华五千年的农耕文明,是使中国传统农业得以可持续发展的物质基础,但是,随着社会的发展,特别是随着化肥工业的发展,有机肥料供给作物养分的功能已基本丧失,但是,农业生产和人类活动会产生大量的废弃物,这些废弃物又必须通过土壤环境进行转化和消解。如何高效、环保地消解这些废弃物是农业生产过程必须面对的问题。
    近年来,随着社会发展和“有机农业思潮”的影响,我国出现了一个新的行业,就是商品有机肥料行业。之所以是新行业,是因为原来虽然大量应用有机肥料,但基本上没有将有机肥料作为商品进行市场流通。目前,我国注册的有机肥料工厂有2000多家,除部分工厂的原料是本公司上游产品的废弃物外,很大部分是外部收集原料,再进行异地加工,形成有机肥料产品,销往市场的模式。这个模式是否是我国有机肥料的发展模式,可以仁者见仁、智者见智地进行讨论。但我认为:目前有机肥料供应作物养分的功能已基本丧失,有机肥料的存在是因为大量的生产和生活废弃物需要处理,而且目前的商品有机肥加工模式存在很多问题,第一,生产和生活废弃物的异地加工,不仅浪费运力,还造成了二次污染;第二,低价值的商品有机肥料在市场流通,占用大量的物流资源;第三,过度加工有机肥带来了能源和资源的消耗。结合欧洲农业的发展模式,在我国实现种养一体的现代农业模式是解决有机肥料污染的重要途径。
    随着我国新型城镇化和农业的适度规模经营,种植业和养殖业必须结合在一起,按照土壤消解有机废弃物的容量,确定种植/养殖比例。养殖业所产生的废弃物经过简单加工,直接施用到自己的土地上,或者进行沼气处理,一方面可产生一定数量的沼气,解决能源问题,其沼液和沼渣可直接被农业利用,减少运输环节,减少环境的污染。同时该模式还可抵御农业生产中粮食价格波动对养殖业的影响,减少低价值有机肥的市场流通和过度加工所带来的负面效应。所以,在土壤消解容量允许的范围内,就近、简便处理有机废弃物是有效保护生态环境的重要手段,远距离运输、异地处理、过度加工,只会加重环境负担。
    4、化肥施用与环境污染的关系
    目前,为了提高作物产量,满足高产作物对养分的需求,大量的矿物质 N、P、K 肥料施用到土壤,其中一部分施入的肥料被作物吸收利用,一部分留存到土壤,一部分损失到环境中,损失到水体中的主要是硝态氮、铵态氮和磷,而损失到大气中的主要是氨气和氮氧化物。前一段时间,大家关注的是化肥对水体的污染,即水体的富营养化问题。其中三个概念需要厘清,即农业面源污染、农村面源污染和农田面源污染。我个人认为:农业面源污染包括农村面源污染和农田面源污染两部分,这两部分的来源和治理是大不同的,农村的面源污染主要来自于农村污水的排放和养殖业,这两种污染都可通过工程措施加以解决,而农田面源污染主要来自于农田施用的化肥和有机肥,且量大面广,单纯的工程措施难以奏效,必须通过技术进步才能加以解决,所以,把农业面源污染的元凶归于化肥的施用是不科学的,同时也不利于农业面源污染的治理。我们曾对太湖面源污染的养分来源进行过详尽的分析,其中每年从农田进入太湖湖区水体的氮素数量不足0.94万吨,占总氮排放的10%左右,从农
田中直接排出的磷不足83吨,约占总排磷量的1.5%。由此可见,农田排放对水体富营养化的作用远小于其它方面。
    近年来,由于大气雾霾的影响,人们开始注意到农田氨排放对大气质量的影响,其中影响大气透明度较大的二次颗粒物是硫酸铵和硝酸铵,组成该物质的铵主要来源于农业排放。由此可见,施肥,无论是化肥还是有机肥对环境都会造成一定的负面影响,科学施肥会减少肥料对环境的影响,但消除影响是不可能的,这里需要一个合理的影响范围。把施肥对环境的影响控制在一定的范围内,笼统的农业面源污染不利于农业面源污染的治理。
    5、科学合理地使用化肥,不会造成土壤肥力下降
    根据传统土壤学的解释,土壤肥力是土壤提供植物生长所需的水、肥、气、热的能力。长期以来,土壤肥力只能定性的解释,很难定量地表达。我个人认为:传统土壤肥力的概念比较偏重于土壤的自然肥力及各肥力因素之间的协调。但是,在现代农业条件下,人为干预土壤肥力因素的力度在不断增强,使土壤向作物高产、高效方向发展的技术与手段层出不穷,如土壤养分的持续供应方面,有众多类型速缓结合的肥料及施肥技术,可解决所谓“不良”土壤的营养持续供应问题、土壤养分的持续供应问题。所以,对保肥性不良的土壤,在现代条件下可能更适宜控制养分的释放,更容易获得与作物营养同步的土壤养分供应曲线。土壤水分亦是如此,目前的滴灌技术,可维持土壤水分的持续供应,对土壤的保水性要求则越来越低。但是,目前大量施肥,特别是保护地蔬菜的大量施肥所造成的盐害属于不科学施肥的情况,不能与施肥降低了土壤肥力相提并论。目前,许多学者通过所谓的长期定位试验,得出施用化肥降低土壤肥力,甚至出现寸草不生的情况,都是个别处理不科学施肥、养分不平
衡造成的,且与大田的情况相差甚大,不足以指导农业生产与土壤培肥。试想,如果长期施用化肥造成了粮食的减产、土壤肥力下降,我国大部分农田本世纪代以来,都大量施用了化肥,而我国粮食产量却出现了“十连增”,作物产量不减反增,能想象土壤肥力在不断下降?所以,在现代农业条件下,传统土壤学的概念也在发生着变化,如果说传统土壤学的概念是“地球陆地表面能生长绿色植物的疏松表层”,则现代土壤学应定义为“星球表面能支撑绿色植物生长的疏松表层”。这意味着将来在月球甚至火星表面也能种植绿色植物。传统土壤学强调的是“能生长绿色植物”,现代土壤学强调“能支撑绿色植物生长”。实际上,目前的基质栽培所用的“土壤”就是现代意义上的土壤概念。所以,长期施用化肥对土壤肥力的影响不能用传统土壤学或传统土壤肥力的概念去评价,用现代技术管理土壤、用传统土壤肥力的概念评价土壤,这不利于现代农业的可持续发展。
    6、肥料的政府监管与市场监管的关系
    肥料是商品,又是特殊的商品,主要表现为质量隐性、效果滞后、损失难补等方面,即使肥料的专家也不能通过肉眼判断肥料质量的好坏,假冒伪劣产品所带来的危害又难以弥补,所以政府对它的质量监管是应该的。在全世界范围内,肥料质量的监管可分为两种模式,即政府监管和市场监管两种,我国采用的是前者,目前我国农村经济和农民科学素质条件下,它对稳定肥料质量、防止坑农害农现象起到了不可替代的作用。
    但是,随着肥料产业的不断发展,新的肥料品种层出不穷,这给单纯的政府监管带来了极大的困难,过去肥料品种单一,氮肥只有碳酸氢铵、尿素和硫酸铵等,例如,在尿素的监管上,只分出一级品、二级品、三级品即可。现在的复(混)合肥料,养分含量和比例十分灵活,加之肥料中养分的形态和助剂,会出现千变万化的肥料,如果政府对肥料中的养分含量、养分比例、养分形态、肥料助剂等均进行监管,则会付出巨大的成本,同时也会给肥料生产企业带来很大的麻烦,难怪有些企业说,一个肥料生产企业仅肥料登记证就有 400 多个。由此也会引起我们的思考。对我国的肥料质量如何监管?我个人认为:根据目前肥料发展的现状和我国市场经济的发展,对我国肥料可采用政府监管与市场监管相结合的模式,肥料的养分含量由政府监管,肥料的效果由市场监管。具体是,在肥料生产过程中,肥料中的养分含量必须按目前国际通用的标识方法,进行登记管理,但肥料中养分的形态、肥料生产过程中为了提高效果使用的助剂可以用市场监管,这一方面能有效避免不良厂商的造假,另一方面也激励了肥料企业的创新和品牌意识。试想,如果同为15-15-15的肥料,一个品牌效果好,一个品牌效果差,农民会选择谁?然而,肥料效果的好坏不仅仅决定于养分的总量与比例,肥料中养分的形态与肥料助剂也起到十分重要的作用,如果考虑到肥料形态和助剂会对环境造成影响,可由政府列出负面清单,由政府监督。
    7、正确认识肥料的技术创新
    近 10 年来,由于我国肥料生产基本上能满足国内的需求,肥料市场由过去的卖方转为了买方市场,所以,很多肥料生产厂家都在积极地进行肥料的创新,这本是肥料发展的原动力,应该加以鼓励。也正是由于这样,我国的新型肥层出不穷。但是,肥料的创新需要服从科学的原则。肥料的使用对象是植物,肥料应以满足植物营养需求、提高植物对养分的吸收性能、减少肥料损失、易于施用等方面入手。众所周知,就化学肥料生产而言,肥料生产有四大要素,即肥料中的养分含量、养分比例、养分形态和肥料助剂。前三者都是被理论所证明的,只要合理,肥效就好。但肥料助剂是一类复杂的物质,有些助剂是改变肥料物理性状的物质,如防结块剂等,有些是肥料增效的,如脲酶抑制剂、硝化抑制剂等,还有一些是通过调节植物代谢而间接提高肥效的。
    我国目前肥料种类很多,名称五花八门,如合理肥料中养分比例的称为“配方肥”、肥料中养分有硝态氮的称为“硝基复合肥”、肥料中添加了脲酶抑制剂、硝化抑制剂等称为“稳定性肥料”、 肥料中添加了腐殖酸的称为“腐殖酸肥料”、添加了海藻酸的称为“海藻酸肥料”,更有“松土肥料”、“抗旱肥料”等等。是“创新”?是“炒作”?只有自己清楚,我从事了30多年的肥料科技工作,有些我也说不清楚。所以,这里需要指出的是,肥料的技术创新是需要的,但是,以“卖点”代替创新的发展模式会把我国肥料的技术创新引向歧途。
    8、适度规模经营下的肥料发展
    肥料的发展走过了 100多年的道路,在世界范围内,不同的国家和地区都根据自身的特点,经历了不同的发展过程。特别是在复(混)合肥料的发展方向上,不同的地区发展是不同的,欧洲在肥料发展上走的是复合肥的道路,美国30年前发展的是复合肥,但近30年来,美国采用了测土配方施肥技术及社会化服务以后,一改过去复合肥的发展,走上了农化服务+散装掺混肥(BB 肥)的道路。我国近年来也生产了相当数量的 BB 肥,但我国的 BB 肥和复合肥在质的方面没有真正区别。我国目前正在进行新型城镇化和农业的适度规模经营的发展,与之相适应的是肥料的发展方向也会发生变化。试想,将目前的所谓“原料肥”经二次加工后施入土壤和“原料肥”直接施入土壤会有什么不同。但是,现在是不同的,不同之一是“原料肥”经加工后,养分配比更合理,适合农民使用;二是农民不必在去购买各种各样的肥料,一次购肥即可满足需要。如果将来农民的经营规模扩大后,以2000亩为一个单位,约需肥料200吨,采用复合肥则需要60万元,采用“原料肥”混配约需 45 万元,每季15万元的差额可能会使农民更加青睐后者。加上1万元的测土费用,也可降低肥料浪费用20%以上,且养分配比更加合理。所以,我国未来在肥料的复合化的发展方向上,如何走,还需要探讨。但是,随着我国农业生产方式的转变,在肥料的发展方向上也会发生改变,以二次加工为主的复合肥生产这样的局面可能会发生变化。

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