近几年,我国农业取得了非常可喜的成绩。粮食连年增产,农民收入不断增长,农产品质量稳定提高,农业生态环境不断改善。但我国农业也面临很多压力,在农产品质量方面,社会需求不断增长,导致农业压力不断加大。在生态环境方面,农业生态环境受到的压力也在不断增加。农业部对此做了很多努力,如2014年提出的“一控、两减、三基本”:“一控”是控制水资源用量,“两减”就是减少化肥和农药的用量,“三基本”包括秸秆资源能够充分利用,化肥包装、农药包装等农用废弃物能够基本回收利用,农业养殖废弃物能够基本上得到应用。
农业是一个复杂的生态系统,不仅包括种植业,还包括养殖业、渔业等。在理论上应从生态角度上更好地保护农业。近几年,业界特别强调养殖规模化,强调养殖补贴,但养殖的补贴,往往从养殖的水平出发,忽略了种植和养殖的关系,造成很多地方种植业生产很发达,但养殖业不发达。所以出现了“东北种粮、南方养羊”的范式,但南方因农田少,养殖废弃物很难得到回收利用,于是又带来生态环境的压力。
肥料吸收和转化至关重要
目前有一个非常严峻的问题,尽管肥料用量充足,但缺乏好的使用方法,就不能产生很好的效果。在磷肥的集中施用方面,有数据表明,如果磷肥像现在这样撒施或施用翻耕,尽管大力推广化肥深施,但在这种情况下,肥料均匀分布在土壤里,因作物根系在土壤里有限,60%肥料都接触不到作物根系,只有1/3的磷可用。例如北方大棚蔬菜种植区,农民希望高产,且希望尽量减少施肥次数,以减少劳动量。但是如果施肥过于集中,浇水后就会出现浓度过高的问题。农民通常两个礼拜浇一次水,两个礼拜施一次肥,常常是肥料浓度过高而造成烧根。一般施肥后的第2、3天,根拔出来后却是黄的。等到两个礼拜后根恢复了,又开始施肥,如此这般,作物根部经常性受伤,极大影响养分吸收,降低肥料利用率。
肥料施到土壤中,要经过水的溶解,作物的吸收和转化,甚至有的在土壤里面就进行转化。我们有不少研究成果只停留在实验室里、试验田中,没有很好地转化到农业生产应用中,更没有转化到肥料产品中。过去往往注重氮磷钾等养分的用量研究,下一步更应注重肥料或植物营养的研究,应多关注不同的养分形态,不同的肥料品种在水、土壤、植物中的运输和转化的方式,即WSFP系统(W是水,S是土,F是肥料,P是植物)。这个系统的研究,不再是简单地就养分而研究养分。例如磷,过去的磷多是磷肥,根据磷肥中水溶磷含量的多少来判断磷肥的好坏。水溶磷和枸溶磷在不同土壤类型里面,作用方式是不一样的。有人认为土壤里残留的磷肥,后期还能用。但是改革开放三十多年了,本应残留很多了,但是现在磷肥用量却不能减,少用了就减产。所以对于磷肥残留在土壤里的行为应引起高度重视,认真研究不同形态的养分在WSFP系统中的行为和方式。
氮肥不同应用形态的启发
前两年,我们做了氮肥不同形态的应用研究。氮是非常复杂的系统,有铵态氮、硝态氮、酰胺态氮、有机态等不同形态。很多人认为测土配方时测了氮就可以施肥了,但远远不是那么简单。国外到现在为止,也未能通过测出氮来推荐施用氮肥。而是用整个流域里面氮的平衡状况,来推断氮的需求和不同形态氮的供应方式。氮肥发展方向,就是减少淋失,控制肥效发挥,有的需要缓效,但有时也需要加速,如叶菜施有机肥,到了收获时,氮肥养分还未完全释放,必然导致硝酸盐含量高。大力推广有机肥,需要分清什么作物在什么样的气候条件和土壤状况下能施用。例如,有人说东北玉米施缓控释肥好,但东北气候条件特殊,前期干旱,中期正常,到了7-8月份,就会大量降雨。如果施缓控施肥,多数都被淋走,等到8月底需要灌浆的时候,养分就会跟不上。所以需要根据作物和土壤、气候等特点,深入研究如何做好肥料作用的发挥。
同时,还要配合一些添加剂,达到养分的平衡。不同形态的氮对作物品质影响很大,如在华北地区,种土豆时多用硝态氮追肥,但煮着吃后土豆就不会像过去那么粉,也咬不动,长此以往,工厂将因土豆出粉率低而不再收购。
中国肥料已经进入由等养分等效向形态、含量、助剂共同发展的新的理论指导下的时代。原来说养分是等养分等效,而同样的养分,不同的形态、不同的助剂,作用就不大一样。现在,磷也有多个肥料品种,从过去的过磷酸钙到一铵、二铵、磷酸二氢钾和复合肥料,现在又准备把复合肥料混在一起。磷本身形态有黑磷、白磷、红磷,从肥料来说有水溶磷、枸溶磷、难溶磷,正磷酸盐、偏磷酸盐、亚磷酸盐,到肥料里面要进行转化。我们做过土壤磷的分级,包括交换性的、铝结合的,还有有机磷和碎片,这些形态作物的利用效率都不一样。更重要的是要进行转化。如水分控制不同,同样的养分,转化形式就不一样。所以其不仅与肥料和土壤有关,还和水的应用方式有关。如山东的苹果,大量出现疾病,90%以上是因为水分养分不合理造成的。从这个角度分析,与土壤的水肥管理有关系。但仔细一看,当地凡水肥条件比较好、产量比较高的,多有疾病。但果园的湿度控制比较好的情况下,就没有植物病害。这就要做好土壤水和空气湿度的协调配合。
聚磷酸铵
是磷肥未来发展方向
磷肥利用率不高,跟磷肥产品本身有很大关系。聚磷酸铵的发展,能够带动国家磷肥工业的一个大的进步和变革。中国的磷肥利用率有可能提高将近一倍,由现在的18%左右达到33%-34%。从理论上讲,可以减少一半左右的磷矿。从科学家角度来讲,应该投入更多精力,去研究磷的行为,包括磷与根的关系,菌根以及根系如何受到磷的影响。
下一步磷的发展方向主要有四个方面,一是土壤中要减少固定。包括隔离、减少与土壤的接触和科学集中的施肥方法;二是提高肥效,主要是水溶磷肥防止固定和拮抗;三是方便施用,增加移动性。氮肥比较容易随着水到根部,钾肥和铵离子一样稍困难,现在是让磷能够跟随水方便进入根系,加大灌水量是一种做法,而聚磷酸铵可能给了我们一个新的思路或方式;四是与添加剂的配合。好的添加剂,能够很好保护肥料有效性,促进作物生长,提高对养分的吸收。
(农业部 高祥照)