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        有機肥將撐起土壤改良的“半邊天”
        ——訪中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所所長徐明崗

        2019-06-04 05:32:46中國農(nóng)資魏萌
        中國農(nóng)資 2019年20期
        關(guān)鍵詞:半邊天土壤改良化肥

        《中國農(nóng)資》記者 魏萌

        耕地是農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)資源,也是保障我國糧食安全的根本。在過去幾十年里,為了養(yǎng)活十幾億人口,我國耕地復(fù)種強度大且投入了大量的化肥與農(nóng)藥,導(dǎo)致耕地質(zhì)量堪憂,土壤酸化、鹽漬化、重金屬污染、地力退化等問題日益嚴(yán)重,土壤改良迫在眉睫。近日,記者就我國耕地質(zhì)量現(xiàn)狀、有機肥利用率與土壤改良的關(guān)鍵技術(shù)等問題,采訪了中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所所長徐明崗。

        1 我國耕地質(zhì)量亟待提升

        《中國農(nóng)資》記者:請您簡單介紹一下,目前我國耕地質(zhì)量存在哪些問題?

        徐明崗:我國是一個耕地資源非常匱乏耕地質(zhì)量問題比較突出的國家,主要表現(xiàn)為耕地質(zhì)量整體偏低、中低產(chǎn)田比例大、障礙因素多、高強度利用退化嚴(yán)重、污染嚴(yán)重等。具體來說,肥力低下、難用于農(nóng)林牧生產(chǎn)的土壤面積占到國土總面積的1/4,有限耕地中的中低產(chǎn)耕地面積占2/3,耕地土壤有機質(zhì)含量低于1%的面積達(dá)26%。

        近年來,由于耕地復(fù)種指數(shù)高,又出現(xiàn)了新的問題,首先是耕層變淺變薄,以東北地區(qū)為例,1983年黑土層的厚度約為30厘米,2005年下降到25厘米左右,20年間減少了5厘米;華北地區(qū)也不容樂觀,連續(xù)30多年的淺層旋耕,導(dǎo)致該地區(qū)的耕層厚度僅為13-15厘米,犁底層加厚5-8厘米。其次是有機質(zhì)含量偏低,區(qū)域不平衡加劇。第三是土壤養(yǎng)分有增有減,呈現(xiàn)為非均衡化。第二次土壤普查以來,全國土壤有效磷增加趨勢較為明顯,全氮及速效鉀含量稍有所增加,其中東北、西北、西南區(qū)土壤速效鉀有下降趨勢。第四是耕地退化嚴(yán)重,呈現(xiàn)為養(yǎng)分貧瘠化、非均衡化、酸化。第五是障礙農(nóng)田比例高,酸性土、鹽堿土等占耕地60%以上。第六是土壤污染問題非常嚴(yán)重,根據(jù)國家環(huán)保部2005年資料,中國受污染的耕地約有1.5億畝,污水灌溉污染耕地3250萬畝,固體廢棄物堆存占地和毀田200萬畝,合計約占耕地總面積的1/10以上。

        總體來看,全國土壤環(huán)境狀況不容樂觀,部分地區(qū)土壤污染較重,耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂,工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。全國土壤總的超標(biāo)率為16.1%,其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。污染類型以無機型為主,有機型次之,復(fù)合型污染比重較小。我們做過這樣一個概括,把我國耕地質(zhì)量的特點描述為“三大三低”,即中低產(chǎn)田比例大、耕地質(zhì)量退化面積大、污染耕地面積大;有機質(zhì)含量低、補充耕地等級低、基礎(chǔ)地力低。其中,有機質(zhì)含量是最核心的問題,也是最核心的指標(biāo)。

        2 補充有機質(zhì)是提升地力的關(guān)鍵

        《中國農(nóng)資》記者:為什么說土壤有機質(zhì)含量是最核心的指標(biāo)?有機質(zhì)含量高低對耕地質(zhì)量有哪些影響?

        徐明崗:對于土壤來說,有機質(zhì)非常重要,有了有機質(zhì)才有土壤肥力,有機質(zhì)還是土壤區(qū)別于母質(zhì)和巖石主要物理和化學(xué)標(biāo)志。有機質(zhì)是土壤肥力的核心,從物理屬性看,有機質(zhì)具有穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)、保持水分、溶解度低保持養(yǎng)分、顏色深及土壤熱力學(xué)性;化學(xué)屬性上看,有機質(zhì)能增加陽離子交換、緩沖土壤酸性、絡(luò)合離子、吸附農(nóng)藥等殘留;生物角度看,有機質(zhì)是生物代謝能量庫、營養(yǎng)元素來源、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)性,對植物、微生物和酶均有重要影響。

        有機質(zhì)是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ),作物的產(chǎn)量,隨著有機質(zhì)的含量增加而增加。我簡單介紹一下,上述結(jié)論的得出基于國內(nèi)外長期試驗的數(shù)據(jù)分析。長期試驗是野外監(jiān)測、試驗和研究農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的重要平臺和土壤學(xué)研究的重要手段。國際上100年以上的長期試驗有25個,大部分分布在歐美,以英國洛桑試驗站最著名,建于1843年,擁有176年歷史。我們中國有兩個長期試驗,一個叫化肥網(wǎng),一個叫肥力網(wǎng)。化肥網(wǎng)是從1980年開始,當(dāng)時在全國做了80個長期試驗,到現(xiàn)在還有1/3的試驗在長期堅持。肥力網(wǎng)是從1996年開始,一批專家根據(jù)從英國洛桑實驗站學(xué)習(xí)到的經(jīng)驗,在全國9個地區(qū)建立了長期試驗網(wǎng),如今仍運轉(zhuǎn)良好。

        根據(jù)長期試驗數(shù)據(jù)分析,隨著有機質(zhì)含量的增加,作物的綜合產(chǎn)量會隨之增加,并逐漸趨于平衡。我們把中國各個地區(qū)的作物產(chǎn)量做了分析,例如,單位土壤內(nèi)的有機質(zhì)每提高1克,華北地區(qū)小麥、玉米每畝大約可以增產(chǎn)1000公斤左右,南方地區(qū)的水稻每畝能增產(chǎn)350公斤。也就是說,不同區(qū)域、不同作物,有機質(zhì)提升的增產(chǎn)效應(yīng)略有差異,但可以肯定的是,土壤有機質(zhì)的提升,提高了作物的可持續(xù)性指數(shù),降低了產(chǎn)量的變異性。對此,我們也做了試驗,單位土壤有機質(zhì)提高1克,其穩(wěn)產(chǎn)性表現(xiàn)在它可持續(xù)指數(shù)上,可以平均提升5%,變異性可以下降5%-8%。不過,有機質(zhì)提升對水稻的穩(wěn)產(chǎn)性影響不明顯。

        3 改良土壤離不開有機肥配施

        《中國農(nóng)資》記者:國家提出了有機肥替代化肥的政策,那么從目前的試點來看,我國農(nóng)田有機肥利用率和效果如何?有哪些技術(shù)可以提升土壤有機質(zhì)含量?

        徐明崗:說起有機肥替代化肥,首先要明白,有機肥與化肥的最大區(qū)別在于有機碳。氮肥、磷肥、鉀肥都有一個最佳施肥量,呈現(xiàn)為一個拋物線響應(yīng)關(guān)系。有機肥有沒有最佳施肥量,如果有的話是多少?有機肥與化肥最大區(qū)別是有機碳,碳這個元素,對于植物非常特殊,不通過土壤吸收,而是通過光合作用,把二氧化碳變成有機體,有機體一部分收獲,相當(dāng)于一部分變成落葉,經(jīng)過微生物分解,又變成二氧化碳,回到大氣里面,只有一部分變成土壤有機質(zhì)。因此,土壤有機質(zhì)的變化,既受到自然環(huán)境的影響,也受到人為管理的影響,比如耕作、輪作、施肥等都會有影響。

        經(jīng)過對大量試驗數(shù)據(jù)的分析,我們得出結(jié)論,不同區(qū)域農(nóng)田土壤有機肥碳的利用效率,具有空間規(guī)律性。西北地區(qū)平均利用效率最高,達(dá)到25.7%;東北黑土能達(dá)到23.0%;華北地區(qū)為13.3%;華南紅壤旱地為9.9%;長江流域水稻土為10.8%。全國農(nóng)田土壤有機肥碳利用效率平均16.3%,全國秸稈碳的利用效率平均為9.5%從北到南,化肥配施有機肥及其增量的圖土壤有機碳提升效應(yīng)隨溫度的升高和降水的增加而增大。

        最后,我再來簡單介紹下不同區(qū)域、不同肥力的土壤有機質(zhì)維持或提升的有機物管理技術(shù)。由于高強度利用導(dǎo)致土壤退化,在全球范圍都比較嚴(yán)重。全球范圍退化的面積占整個耕地面積的20%,我們中國大概有40%的土壤退化,保護并利用好土壤資源迫在眉睫。怎么辦?必須要土壤改良。怎么改良?必須依靠有機肥技術(shù)的大力推廣。

        土壤退化和肥力低下嚴(yán)重制約肥料利用率,導(dǎo)致肥料利用率低下,我們通過合理配施有機肥,就能夠?qū)崿F(xiàn)減肥增效,通過改良土壤,能夠?qū)鹘y(tǒng)肥料的利用率提升到45%,并且提高作物的品質(zhì)和產(chǎn)量。當(dāng)土壤肥力低時,化肥替代率相對低一些;當(dāng)土壤肥力足夠高的情況下,有機肥可以100%地替代化肥。經(jīng)過測算,在保障產(chǎn)量和質(zhì)量不降低的前提下,有機肥替代化肥的減肥潛力大概是10%;研發(fā)利用含腐殖質(zhì)的新型肥料,大概能減少10%-15%;利用智能機具可減少10%-12%。這三大技術(shù)加起來,未來可減施化肥養(yǎng)分28%-37%。減施不是目的,在肥料減施的同時,還要通過有機肥的配施來實現(xiàn)改土養(yǎng)地。

        過去,我們談氮磷鉀,還是著眼于傳統(tǒng)的植物營養(yǎng),現(xiàn)在我們一定要把施肥和養(yǎng)地結(jié)合起來,通過土壤肥力的提升,來提高肥料利用率,形成一個良性的循環(huán)。具體措施方面,可以借鑒一些發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗,例如像歐盟和美國通過建立限量標(biāo)準(zhǔn)有機替代,使用綠色防控自動化、秸稈還田、健全法律法規(guī)、征收使用稅等方式來減量增質(zhì)增效。也可以嘗試有機無機肥配合施用、施肥+土壤改良、種植作物+養(yǎng)地作物,輪作休耕等。

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