農業生(shēng)态環境

從化學與生(shēng)物(wù)學的角度看土壤的退化與修複

過量和不合理使用化肥導緻我(wǒ)國土壤嚴重退化

中(zhōng)國是一(yī)個地少人多的發展中(zhōng)國家，擁有世界7%的土地，養活了世界22%的人口，同時也消耗了世界35%的化肥，中(zhōng)國農業對化肥的依賴已達到不可取代的地步。

化肥的過量和不合理使用帶來了一(yī)系列不良後果。首先是土地資(zī)源的破壞。長期過度依賴化學肥料，加上不合理的施用N、P 肥，有機肥和中(zhōng)微量元素肥料投入不足，長期規模化單一(yī)種植模式緻使土壤中(zhōng)某些中(zhōng)微量元素有效性下(xià)降，微生(shēng)物(wù)多樣性減少，種群結構失衡，土壤結構惡化，養分(fēn)失衡。土壤結構破壞、酸化、鹽化，耕地退化，土傳病害猖獗又(yòu)使得化學農藥使用量猛增，蟲害抗藥性增加，土地資(zī)源遂進入惡化循環。土壤闆結就是土壤退化最表觀、最顯著的特征。

其次是能源和資(zī)源的巨大(dà)浪費(fèi)。中(zhōng)國主要存在的問題是化肥利用率較低，如氮肥隻有35%左右，比發達國家平均低10%以上。根據國家統計局數據，2013 年我(wǒ)國共生(shēng)産  化肥7153.7 萬噸，能源消費(fèi)總量折标準煤8841 萬噸。

再次是環境污染使農産品質量安全危機嚴重。硝酸鹽、亞硝酸鹽嚴重累積。在北(běi)方某些農業高度集約化的地區，氮肥的不合理施用導緻地下(xià)水硝酸鹽超标，有些地區竟達到100%的嚴重超标程度。陝西某地“肥水井”的出現，也與氮肥大(dà)量施用引起的硝酸鹽污染有直接關系。在我(wǒ)國南(nán)方經濟發達地區，氮磷肥過度施用導緻地表水富營養化、湖泊嚴重污染。

此外(wài)，蔬菜中(zhōng)硝酸鹽超标，大(dà)氣中(zhōng)氧化亞氮排放(fàng)量增加，沿海城市赤潮現象的發生(shēng)以及厄爾尼諾現象在全球範圍内肆虐等環境問題，也與肥料不合理施用對環境産生(shēng)的負面影響密切相關。環境污染使農産品質量安全危機嚴重。農産品品質低下(xià)以及有害物(wù)質超标，尤其是蔬菜中(zhōng)的亞硝酸鹽嚴重超标，對我(wǒ)國居民的健康構成了巨大(dà)的潛在威脅。人大(dà)代表在人大(dà)會議發言中(zhōng)說“肉不香，魚不鮮，果不甜，菜無味，慢(màn)性中(zhōng)毒是人民、民族、國家的潛在殺手”。同時，由于化肥利用率降低，産量難于增加，而持續增長的人口、耕地的減少和自然災害的不可預見性，已嚴重威脅中(zhōng)國糧食安全。

土地資(zī)源破壞最顯著表現是土壤闆結，造成土壤闆結的主要原因有以下(xià)三方面：

所以化肥的過量或不合理使用，都是造成土壤闆結和退化非常重要的原因。

如何修複土壤退化

土壤退化和修複有三個關鍵問題——肥料、有機質、有益微生(shēng)物(wù)，從這三方面着手，土壤修複應該不是很難的問題。

就肥料來說，應該大(dà)力應用生(shēng)物(wù)堆肥發酵磷肥，這是解決土壤闆結、節約資(zī)源的重大(dà)舉措。

我(wǒ)國磷礦類型主要是沉積磷礦，以中(zhōng)低品位爲主，含雜(zá)質多，采選難度大(dà)，富集成本高，在現有經濟技術條件下(xià)，不适于用化學的方法加工(gōng)生(shēng)産。目前普遍使用的化學加工(gōng)法使大(dà)量中(zhōng)低品位磷礦成爲一(yī)種“雞肋”資(zī)源。國土資(zī)源部已經将磷礦列爲2010 年後不能滿足國民經濟發展需求的重要礦種之一(yī)，發展低濃度磷肥産業已迫在眉睫。

實際上，農作物(wù)大(dà)部分(fēn)時間是在利用難溶性磷酸鹽。如何開(kāi)發出一(yī)種新的磷肥生(shēng)産工(gōng)藝，以充分(fēn)利用中(zhōng)低品位磷礦資(zī)源，同時改進産品的物(wù)理性狀，提高其在土壤中(zhōng)的抗固能力，增強有效性，對于保持磷肥工(gōng)業的可持續發展有着重要的現實意義和戰略意義。一(yī)般磷肥利用率隻10～25%，而70%左右的可溶性磷化鹽與土壤中(zhōng)的鈣離(lí)子結合，又(yòu)變成難溶性的磷酸鹽。那麽，我(wǒ)們爲什麽不考慮将大(dà)量中(zhōng)低品位“雞肋”磷礦直接作爲肥料來用，而是耗費(fèi)大(dà)量資(zī)源将難溶磷酸鹽變成所謂可溶性磷肥，同時把有用的岩礦粉扔掉呢？

我(wǒ)們現在做的工(gōng)作是，把中(zhōng)低品位的磷礦原料與農家肥等有機質一(yī)起，經多種有益菌包括解磷菌，發酵生(shēng)産出生(shēng)物(wù)有機肥。該類型高磷生(shēng)物(wù)有機肥施入土壤後，一(yī)部分(fēn)速效磷被植物(wù)吸收，而肥料中(zhōng)的解磷菌種繼續釋放(fàng)磷，經大(dà)田試驗效果良好，可以替代50%以上化學磷肥。微生(shēng)物(wù)态高磷生(shēng)物(wù)有機肥的研究開(kāi)發，能很好地解決目前磷肥生(shēng)産和田間施肥中(zhōng)存在的尤其是土壤闆結和資(zī)源利用的各種問題，是我(wǒ)國磷肥生(shēng)産和利用值得大(dà)力推廣的技術。但是，由于現有國家農業部新修改的生(shēng)物(wù)有機肥标準，大(dà)幅增加了有機質含量，取消了對氮磷鉀養分(fēn)的要求，緻使我(wǒ)們在2008 年已經研發出來的高磷生(shēng)物(wù)有機肥技術，至今推廣不了。

就有機質和有益微生(shēng)物(wù)來說，應該大(dà)力推廣以生(shēng)物(wù)技術爲基礎的生(shēng)态農業種植技術。但能不能不計成本地提高質量和産量？我(wǒ)認爲很難做到。例如，讓農民施加大(dà)量的有機肥或生(shēng)物(wù)有機肥，這樣的高成本投入，農民是沒辦法接受的，也是不能推廣的。

就目前農業現狀來說，隻有将生(shēng)物(wù)、化學與先進農藝結合起來才是正确方向。在這方面我(wǒ)們有成功的技術，可稱之爲“大(dà)田糧食作物(wù)生(shēng)物(wù)配肥技術”，可簡單概括爲“種肥同穴、精準施肥、精量播種、節能種植”，其核心是高磷生(shēng)物(wù)有機肥與種子同穴（溝）播施。該技術将生(shēng)物(wù)有機肥直接作用于植物(wù)根際，不僅有利于有益菌在植物(wù)根系周圍的快速定殖與繁殖，構建健康和高産土壤微生(shēng)物(wù)區系關鍵結構，而且有利于氮磷鉀的快速轉化與吸收，提高了化肥利用率。這樣一(yī)來，土壤中(zhōng)沒有吸收的、難溶解的包括加進去(qù)的磷酸鹽，通過菌種轉化，不僅減少闆結（沒有鈣、鎂離(lí)子争奪），還節約資(zī)源，何樂而不爲？同時，我(wǒ)們把微量元素加在生(shēng)物(wù)肥中(zhōng)，可達到四兩撥千斤的效果。例如，硒是植物(wù)中(zhōng)的關鍵性的微量元素，還可以抗癌，如果種肥同穴，就能以較低成本種出富硒農産品。

當然，“生(shēng)物(wù)配肥技術”離(lí)不開(kāi)現代農業機械完成科技成果應用的最後一(yī)公裏。采用稭杆還田或不處理稭杆的一(yī)次性免耕播種，不破壞土壤結構，實現低碳節約種植，可大(dà)大(dà)增加土壤有機質；實現種子-生(shēng)物(wù)肥同穴播種和化肥深施、穴施、緩釋，可大(dà)幅度提高肥料利用率，減少化肥施用量。例如，我(wǒ)們研制的一(yī)種深松免耕種肥同穴玉米-豆類播種機，在山西聞喜縣進行了夏玉米種植示範。在不增加化肥的基礎上，每畝增施“沃豐生(shēng)物(wù)有機肥”20 斤（成本12 元），畝産達1450 斤(此地采用傳統耕作的玉米畝産爲1200 斤)，增産幅度達20%。

從深層次上講，土壤修複還有政策或體(tǐ)制上的問題。在我(wǒ)國，有效的科技成果往往沒有用武之地，主要原因有三：一(yī)是農業科技成果推廣涉及衆多部門,結果是誰都管誰也不管。二是對科技成果推廣缺乏有效支持,例如,政府農業招标項目中(zhōng),一(yī)般是不能将農業科技成果作爲招标條件優先考慮的,常被解釋爲這樣有悖公平。三是農業科技項目的決策者常常被少數所謂“權威”把待,圈外(wài)人難以進入；重研發，輕推廣，科技成果推廣缺少有效支持，項目少之又(yòu)少。例如，2016 國家重點研發計劃專項“化學肥料和農藥減施增效綜合技術研發”, 要求申報必須覆蓋項目所有内容，其中(zhōng)有一(yī)項是能夠通過航測測定土壤肥料含量。且不論該項申報入門門檻之高，僅就其化肥減量、大(dà)田作物(wù)增産這一(yī)項最重要目标來講，我(wǒ)們推廣的“大(dà)田糧食作物(wù)生(shēng)物(wù)配肥集成技術”已經超額完成了國家科技部2020 年的提質、節本、增效的目标。這還需花大(dà)錢研發嗎(ma)？爲什麽就不能多關注一(yī)下(xià)農業科技成果推廣? 我(wǒ)們認爲農業科技包括土地修複技術并不缺乏，缺乏的是農業科技成果推廣的健康環境。

來源：《民主與科學》2016 年06 期

作者：劉滇生(shēng)