保障我國糧食安全的肥料問題---廣州會(huì)議2012

1、,保障我國糧食安全的肥料問題朱兆良 金繼運(yùn)2012年11月12日·中國·廣州,2008年7月2日，國務(wù)院通過《國家糧食安全中長期規(guī)劃綱要》： 2010年糧食綜合生產(chǎn)能力至少5億噸。 至2020年糧食綜合生產(chǎn)能力達(dá)到5.4億噸以上，糧食自給率穩(wěn)定在95%以上。 2030—2040年人口可達(dá)到16億人口。如按470公斤標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,全國糧食消費(fèi)需求要達(dá)到7.5億噸2011年實(shí)際生產(chǎn)糧食5.7億噸，

2、超過規(guī)劃要求，但今后增產(chǎn)的壓力很大。,保障糧食安全 -- 基本國策,人多、地少、耕地質(zhì)量差的基本國情，決定了我國特有的高投入、高產(chǎn)出、農(nóng)田高強(qiáng)度利用的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式以占世界9%的耕地、6%的水資源，使用了世界約1/3的化肥，養(yǎng)活著世界21％的人口,基本國情,劉曉燕, 2008,我國農(nóng)田養(yǎng)分投入和產(chǎn)出的平衡狀況,● 多年來大量增施氮磷化肥，養(yǎng)分平衡中NP持續(xù)大量盈余，土壤中NP積累，對環(huán)境的壓力增大； 而鉀則持續(xù)虧缺但有所緩和,農(nóng)業(yè)源（含

3、種植、養(yǎng)殖和水產(chǎn)）的化學(xué)需氧量排放量為1324萬噸，占化學(xué)需氧量排放總量的44%。農(nóng)業(yè)源也是總氮、總磷排放的主要來源，其排放量分別為270萬噸和28萬噸，占排放總量（含農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活源）的57%和67%?！?N2O的排放：約為氮肥施用量的1.1%,國際注目,2024/3/27,農(nóng)業(yè)排放成為水體和大氣N2O的重要污染源-- 第一次全國污染源普查公報(bào)中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部，國家統(tǒng)計(jì)局，農(nóng)業(yè)部2010年2月6日,隨著人增地減和

4、生活水平的繼續(xù)提高，為保障糧食安全，必須進(jìn)一步提高單產(chǎn)必需增施化肥。將增加對環(huán)境的壓力迫切需要建立起可持續(xù)發(fā)展的集約化農(nóng)業(yè)養(yǎng)分管理體系和科學(xué)施肥技術(shù)體系。力求高產(chǎn)，同時(shí)保護(hù)好環(huán)境 --我國農(nóng)業(yè)科技工作者面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),一、化肥應(yīng)用與糧食安全,化肥在保障我國糧食安全中發(fā)揮了重大作用,化肥的增產(chǎn)作用 -- 約為50%,1981-1983年的全國化肥網(wǎng)結(jié)果表明，在水稻、小麥和玉米上，化肥增產(chǎn)作用占47.8%；1990年，

5、全國化肥網(wǎng)70個(gè)5年以上定位試驗(yàn)結(jié)果： 化肥在糧食作物上的增產(chǎn)作用占53%Norman E. Borlaug,1994年：“本世紀(jì)全世界作物產(chǎn)量增加的一半是來自化肥的施用?！盕AO: 施肥可以提高糧食單位面積產(chǎn)量55-57%, 總產(chǎn)30-31%；,我國農(nóng)業(yè)中化肥科學(xué)施用的難點(diǎn)與人少地多的發(fā)達(dá)國家不同我國人多地少，分散經(jīng)營，田塊多、規(guī)模小，復(fù)種指數(shù)高、茬口緊，農(nóng)技力量弱 又必須既優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)又保護(hù)環(huán)境 －

6、－比發(fā)達(dá)國家難度大我國科技工作者面臨的特殊挑戰(zhàn)！,二、氮肥利用率低的問題,氮肥的特殊性：1、農(nóng)田土壤普遍缺氮，氮肥增產(chǎn)效果明顯。2、轉(zhuǎn)化遷移復(fù)雜，損失率高，對大氣和水體的環(huán)境影響大。,農(nóng)田中氮肥的去向： 作物吸收、土壤中殘留、損失 — 評(píng)價(jià)氮肥的農(nóng)學(xué)效應(yīng)和環(huán)境影響的基本依據(jù),我國農(nóng)田中化肥氮的去向（根據(jù)國內(nèi)大量田間觀測結(jié)果估算，Zhu & Chen, 2002),（包括 1% N2O-N）,利用率 35%殘

7、留率 13%損失率 52%,近年來，水稻、小麥、玉米的田間試驗(yàn)中氮肥的當(dāng)季利用率：,● 張福鎖等，2008：全國糧食主產(chǎn)區(qū)1333個(gè)試驗(yàn)：26 – 28% ● 閆湘，2008：IPNI 協(xié)作網(wǎng) 2002-2005：27 – 44%,● TJ Krupnik et al., 2004， SCOPE 65，pp193-207. 全球不同谷類作物系統(tǒng)中氮肥的當(dāng)季表觀利用率（籽實(shí)+秸稈）：47%， 如果該系統(tǒng)的氮

8、素含量已處于穩(wěn)恒態(tài)，則其余的 53% 可以視為損失率?！衽c此結(jié)果相比，我國氮肥當(dāng)季利用率（30-35%）偏低，損失率相近； 但是，如果將殘留率（13％）計(jì)入農(nóng)業(yè)可利用部分，則合計(jì)為43-48％，接近全球的當(dāng)季利用率平均值。,我國農(nóng)田中氮肥利用率和損失率與世界的比較,,① 當(dāng)季利用率低－－ 30 ～ 35％ （高產(chǎn)地區(qū)低于此值）② 殘留率：---- 13%③ 損失嚴(yán)重 －－ 52％

9、其中活性氮（NH3,N2O,徑流和淋洗N） 排放率 19%（評(píng)價(jià)環(huán)境影響的依據(jù)） ● 提高氮肥利用率和農(nóng)學(xué)效應(yīng)的潛力很大，主要在于減少損失● 降低氮肥對環(huán)境的影響在于降低活性氮的排放和避免礦質(zhì)氮在土壤中的大量積累,三、探索和發(fā)展符合我國國情的推薦施肥技術(shù)體系 --分區(qū)域養(yǎng)分管理與分區(qū)精準(zhǔn)施肥,我國大田生產(chǎn)中施肥的盲目性大，但要實(shí)現(xiàn)科學(xué)施肥又有其特殊的難度。 需要在國內(nèi)外已有的技術(shù)

10、基礎(chǔ)上，探索建立符合國情的易于推廣應(yīng)用的推薦施肥理念和技術(shù)路線，研發(fā)相應(yīng)的技術(shù) “區(qū)域控制與田塊微調(diào)”相結(jié)合。,18,● 已進(jìn)行了長期大量的研究，提出了許 多有效的施用技術(shù)和方法，例如，深施，“前氮后移”，水肥結(jié)合，平衡施肥等,1、氮肥問題：減少氮肥損失、提高利用率的施用技術(shù)和方法,高產(chǎn)地區(qū)，確定氮肥適宜施用量是關(guān)鍵,“區(qū)域總量控制與田塊微調(diào)相結(jié)合”的技術(shù)路線,適應(yīng)我國農(nóng)村實(shí)際：以“區(qū)域平均適宜施氮量”作為宏觀控制的基

11、礎(chǔ)，必要時(shí)進(jìn)行田塊微調(diào),● “區(qū)域平均適宜施氮量”的定義： 在同一地區(qū)的同一作物上，在基本一致的栽培技術(shù)條件下，從氮肥施用量的試驗(yàn)網(wǎng)中得出的各田塊最大經(jīng)濟(jì)效益時(shí)的適宜施氮量的平均值。● 應(yīng)隨著品種和栽培技術(shù)等生產(chǎn)條件的變化，通過試驗(yàn)重新確定,平均基礎(chǔ)產(chǎn)量 6750 kg/ha 適宜施氮量：經(jīng)濟(jì)效益最大時(shí)的施氮量。 此時(shí)的產(chǎn)量接近最高產(chǎn)量，而施氮量較少，損失量和環(huán)境影響低。,水稻產(chǎn)量和氮肥

12、損失與施氮量的關(guān)系（2003－2004,常熟）,習(xí)慣,最高產(chǎn)量,適宜,,,,2003－04年常熟12個(gè)單季晚稻試驗(yàn)的產(chǎn)量比較：各田塊在適宜施N量(185-239kg/ha)時(shí)的產(chǎn)量與各田塊在區(qū)域平均適宜施N量（218kg/ha)時(shí)的產(chǎn)量非常接近,而且，12塊田的總產(chǎn)僅相差 -0.3％：田塊適宜施N量時(shí)各田塊的產(chǎn)量總和 ＝96504 kg/ha區(qū)域平均適宜施N量時(shí)各田塊的產(chǎn)量總和 ＝96233 kg/ha

13、 相差 -271 kg/ha（－0.3％）,區(qū)域平均適宜施氮量 可以直接用于推薦氮肥的施用量●合理性： 在適宜施氮量附近，產(chǎn)量～施氮量曲線較平緩，施氮量的少量增減對產(chǎn)量影響很小。,區(qū)域氮肥總量控制達(dá)到了高產(chǎn)、節(jié)氮、環(huán)保的要求,必要時(shí)進(jìn)行田塊微調(diào) 以盡量降低個(gè)別田塊的偏差 －需要探索的問題● 可根據(jù)一些測試指標(biāo)（如旱地土壤硝態(tài)氮）或影響因素（質(zhì)地、肥瘦、茬口、播種

14、期和水熱條件等）調(diào)整施氮量,● 可以滿足“高產(chǎn)、節(jié)氮、環(huán)?！钡囊??！?不是最好，但是有效、可行，符合我國農(nóng)村實(shí)際，以最低的推廣成本達(dá)到區(qū)域效益的最大化?！?進(jìn)一步與信息技術(shù)等相結(jié)合－－可以發(fā)展符合中國農(nóng)村實(shí)際的精準(zhǔn)施肥技術(shù)。,評(píng)價(jià),● 將“區(qū)域控制與田塊微調(diào)相結(jié)合”的理念與國際上精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合，研究和發(fā)展適合我國國情的土壤養(yǎng)分分區(qū)管理和分區(qū)平衡施肥技術(shù),2、土壤養(yǎng)分分區(qū)管理和分區(qū)平衡施肥技術(shù),河北玉田縣糧田分區(qū)平衡施肥圖(k

15、g/hm2),● 在河北玉田，通過鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界圖與速效養(yǎng)分圖的疊加，對每一個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)提出了小麥和玉米的分區(qū)平衡施肥方案，實(shí)現(xiàn)了較大范圍內(nèi)的精準(zhǔn)施肥?！?該技術(shù)在小麥和玉米上分別增產(chǎn)10.9％-13.1％和14.3％-21.7％，氮肥當(dāng)季回收率分別平均提高12.7和14.2個(gè)百分點(diǎn)。（黃紹文等，2002，2003）,● 對規(guī)模經(jīng)營的黑龍江江川農(nóng)場76.5 公頃水稻田。在經(jīng)過土壤測試明確主要養(yǎng)分限制因子及其分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，形成了按田塊(每個(gè)

16、田塊6 -13公頃)為管理單元進(jìn)行土壤養(yǎng)分分區(qū)管理的精準(zhǔn)施肥技術(shù)● 與常規(guī)的平均施肥量技術(shù)比較，增產(chǎn)4.3％-11.2％，氮肥當(dāng)季回收率提高12.6-14.0個(gè)百分點(diǎn) (黃立梅等，2010),50m× 50m300個(gè)樣點(diǎn),100m× 100m80個(gè)樣點(diǎn),150m× 150m35個(gè)樣點(diǎn),四、新型肥料,《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020 年）》將研發(fā)新型環(huán)保型肥料、緩釋控

17、釋肥料等列為優(yōu)先發(fā)展主題,新型肥料– 提高肥料養(yǎng)分利用率、減少損失的途徑之一1、研發(fā)：以堅(jiān)實(shí)的科學(xué)研究為基礎(chǔ)。根據(jù)高效、環(huán)保、低成本的要求，扎扎實(shí)實(shí)地進(jìn)行有針對性的研究；2、應(yīng)用：明確其高效利用的土壤和環(huán)境條件，因地制宜、因時(shí)而用，科學(xué)施用；3、推廣：加強(qiáng)推廣和指導(dǎo)，達(dá)到增產(chǎn)增收和環(huán)境友好的目標(biāo)。,林葆和李家康：在黑龍江水稻上，等氮量下控釋尿肥比普通尿素增產(chǎn)8.8%；在同樣產(chǎn)量水平下，控釋尿素節(jié)肥20％-30％ 在黑龍江和湖北

18、水稻試驗(yàn)中，氮肥平均利用率分別達(dá)到47%和63%，比普通尿素分別平均高出16和18個(gè)百分點(diǎn)盧艷麗等：在北京玉米上使用控釋肥，在減氮20%情況下，控釋肥處理產(chǎn)量比常規(guī)施肥處理增產(chǎn)18%李燕婷等：在玉米上的4 種緩釋復(fù)混肥的試驗(yàn)中，緩釋復(fù)混肥料較普通化肥增產(chǎn)10%左右, 土壤剖面硝態(tài)氮累積量降低20%-70%,近年來緩/控釋肥的部分試驗(yàn)結(jié)果：多表現(xiàn)出 “增效/節(jié)氮、環(huán)?！?五、有機(jī)肥料資源利用 隨著化肥施用量和產(chǎn)量的增加，有

19、機(jī)肥資源量增多 充分利用這一資源，避免其對環(huán)境的不利影響越來越重要,1、大量有機(jī)養(yǎng)分資源沒能充分利用，而變成環(huán)境污染物的來源 – 2008年，有機(jī)N、P、K養(yǎng)分資源的還田率分別為37%、43%、42%,我國在有機(jī)養(yǎng)分資源利用方面存在的問題：,（李書田和金繼運(yùn)， 2011）,（注：有機(jī)養(yǎng)分還田率估計(jì)時(shí)，考慮養(yǎng)分在儲(chǔ)存運(yùn)輸中的損失，氮和鉀的估計(jì)值可能略高于實(shí)際值）,37,2、有機(jī)肥的重金屬含量超標(biāo) -- 應(yīng)從源頭控

20、制，規(guī)范飼料配方,養(yǎng)殖場的豬糞中每年帶人土壤的就有 砷230t、銅2400t、鋅90000t、鐵40000t (黃鴻翔等，2006),劉榮樂等（2005）取自全國14個(gè)省(市)184個(gè)有機(jī)肥樣品中重金屬超標(biāo)樣品占總樣品數(shù)的比例（%）,六、保障糧食安全的相關(guān)肥料問題思考,39,1、提高耕地綜合生產(chǎn)能力是保障糧食安全的基礎(chǔ) ● 我國耕地中低產(chǎn)田依然占較大比例 ● 在十一五和十二五期間，各省創(chuàng)造出的高產(chǎn)典型均

21、 是在肥沃、健康、耕層深厚的農(nóng)田上實(shí)現(xiàn)的2. 保障糧食安全的施肥區(qū)域布局問題●高產(chǎn)田上進(jìn)一步提高產(chǎn)量難度大●中產(chǎn)地區(qū)增產(chǎn)潛力大，是增加施肥提高單產(chǎn)水平的重點(diǎn)地區(qū)●在低產(chǎn)地區(qū)加強(qiáng)土壤改良和農(nóng)田基本建設(shè)，消除限 制因素，提高農(nóng)田土壤肥力和生產(chǎn)力,3、依靠科技進(jìn)步高效利用肥料資源,●建立“區(qū)域控制與田塊微調(diào)”相結(jié)合的測土配方施肥體系，實(shí)現(xiàn)平衡施肥 加強(qiáng)相應(yīng)的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究和政策支持● 努力提高有機(jī)肥

22、料養(yǎng)分資源的農(nóng)業(yè)利用，發(fā)展科學(xué)的有機(jī)肥－化肥相結(jié)合的施肥體系● 加強(qiáng)土壤肥力和肥料效益監(jiān)測，建立土肥技術(shù)推廣工作的長效機(jī)制,41,● 注意農(nóng)藝和工藝技術(shù)的結(jié)合結(jié)合我國化肥需求和資源狀況，調(diào)整化肥結(jié)構(gòu)和布局在北方旱地土壤或蔬菜作物上適當(dāng)增加硝態(tài)氮肥供應(yīng)考慮我國中低品位磷礦的科學(xué)高效利用問題研發(fā)實(shí)現(xiàn)水肥一體化所需的高質(zhì)量水溶性肥料實(shí)現(xiàn)肥料產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排、資源節(jié)約、環(huán)境友好、養(yǎng)分高效的目標(biāo)，為我國種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ),4

23、2,4.保障糧食安全的施肥體系需要多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)培育出高產(chǎn)和養(yǎng)分吸收利用能力強(qiáng)的品種，提高作物增產(chǎn)潛力良種良法，研究并形成充分發(fā)揮高產(chǎn)品種增產(chǎn)潛力的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)，包括高效施肥技術(shù)研究土壤養(yǎng)分管理和施肥技術(shù)，一定要與作物栽培、耕作、灌溉、植保等環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，把施肥技術(shù)放在整個(gè)栽培體系中開展研究栽培學(xué)家和育種學(xué)家也應(yīng)將節(jié)約水肥投入納入高產(chǎn)作物的育種和栽培技術(shù)體系之中,43,5.保障糧食安全的施肥體系需要政策支持肥料科學(xué)技術(shù)的

24、發(fā)展和推廣需要穩(wěn)定的政策支持和經(jīng)費(fèi)投入畜禽糞便的管理使用和作物秸稈的還田需要有相應(yīng)的激勵(lì)政策和經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼國家有關(guān)部門要制定一系列法律和法規(guī)，規(guī)范有機(jī)肥和新型肥料的生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化管理和科學(xué)應(yīng)用,44,結(jié)語 節(jié)肥、高產(chǎn)和環(huán)保是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和保障糧食安全的必然要求，是國家的重大需求，也是植物營養(yǎng)與肥料學(xué)科領(lǐng)域需要解決的重大科學(xué)技術(shù)問題。 有相應(yīng)政策的引導(dǎo)和保障，有相關(guān)領(lǐng)域科技工作者的共同努力，我們一定可以依靠科技進(jìn)步實(shí)現(xiàn)