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农业肥料应用现状

        我国是一个农业大国,但地少人多也是我国的现实国情。我国不仅耕地面积有限,而且耕地质量安全风险也相对较高,我国总耕地面积有18.26亿亩,其中中低产田面积高达13多亿亩,占了总耕地面积的72%以上。因此,在农业生产过程中肥料的使用是不可或缺的。

一、肥料

        肥料(feritlizer):指能够直接供给植物生长的必需的营养元素的物料。

二、肥料种类 

1.传统有机肥

        在传统农业生产中,常施的肥料如草木灰、堆肥或畜禽粪便等,这些有机肥施入土壤中后,能增加土壤有机质含量,且对土壤环境没有太大的影响,但对增加作物产量方面效果一般。

2.化肥

2.1按所含养分种类多少分类

(1)单元化学肥料:指只含氮、磷、钾三种主要养分之一者,也称单质化肥,如硫酸铵只含氮素,普通的过磷酸钙只含有磷素,硫酸钾只含有钾素。

(2)多元化学肥料:指化肥中含有三种主要养分的两种或两种以上的,如磷酸铵含有氮素和磷素。

(3)完全化学肥料:指化肥中含有作物生长发育所需的多种养分。

2.2按肥效快慢分类

(1)速效肥料化肥施入土壤后,随即溶解于土壤溶液中而被作物吸收,见效很快。大部分的氮肥品种,磷肥中的普通过磷酸钙等、钾肥中的硫酸钾、氯化钾都是速效化肥。速效化肥一般用做追肥,也可用作基肥。

(2)缓效肥料也称长效肥料、缓释肥料,这些肥料养分所呈的化合物或物理状态,能在一段时间内缓慢释放,供植物持续吸收和利用,即这些养分施入土壤后,难以立即被土壤溶液所溶解,要经过的转化,才能溶解,才能见到肥效,但肥效比较持久,肥料中养分的释放完全由自然因素决定,并未加以人为控制。

(3)控释肥料属于缓效肥料,是指肥料的养分释放速率、数量和时间是由人为设计的,是一类专用型肥料,其养分释放动力得到控制,使其与作物生长期内养分需求相匹配。控制养分释放的因素一般受土壤的湿度、温度、酸碱度等影响。控制释放的手段最易行的是包膜方法,可以选择不同的包膜材料,包膜厚度以及薄膜的开孔率来。

2.3按施肥时间分类

(1)基肥为满足农作物整个生育时期对养分的要求,在播种前或定植前就施入土壤中的肥料,也称底肥。

(2)追肥为满足作物不同生育时期对养分的特殊要求,以补充基肥不足而施用的肥料。

(3)种肥为满足作物苗期对养分的要求,在播种时与种子同时混播或撒入的肥料。在定植时采取沾秧根的方式,所用的肥料也为种肥。

2.4新型肥料

        新型肥料目录就包括复合型微生物接种剂;复合微生物肥料;植物促生菌剂;秸秆、垃圾腐熟剂;特殊功能微生物制剂;控、缓释新型肥料生物有机肥料有机复合肥植物稳态营养肥料等。

        新型肥料能够直接或间接地为作物提供必需的营养成分、调节土壤酸碱度、改良土壤结构、改善土壤理化性质和生物学性质;调节或改善作物的生长机制;改善肥料品质和性质或能提高肥料的利用率。但部分新型肥料仍处于前期预研阶段,技术还不成熟,距离产业化生产还有较大距离,但肥料市场上鱼龙混杂,不少以新型肥料为名,炒作概念,夸张宣传其肥效,误导消费者。此外,作为消费者应当仔细甄别,切忌一味求新、求异,忽视肥料的实际应用效果。

三、我国农业施肥现状

        20世纪80年代,化肥刚刚普及的时候,化肥对农业生产的贡献率约为46.3%,极大地提高了我国粮食的生产。但随着化肥使用年限的增加,到20世纪90年底,在化肥投入直线增长的同时,增产效果却逐年降低,我国粮食产量也徘徊不前。据统计,1996-2009年间,我国化肥使用量增长了41.2%,而粮食总产量却只增长率5.1%,不断增加的化肥投入并没有持续增加粮食的产量。由于化肥的利用率低,为了农业高产,农民只能不断的提高化肥施用量,而化肥用量越多,其利用率就越低,形成了恶性循环,对耕地土壤和环境也造成了一定的影响。

        目前我国农业施肥主要有以下四个特点:化肥施用量过大;施肥结构不合理;施肥方式落后;肥料品种选择不当。

(1)化肥施用量过大:据报道,2013年我国农用化肥施用总量达5912万吨(折纯),已成为世界最大的化肥消费国。我国耕地面积仅占世界耕地面积7%,但却消费了接近世界1/3的肥料 。由上图表可以看出,自2012年后,我国化肥使用量一直居高不下。而从下面两个图表可知,我国每亩的化肥使用量是美国、欧盟及世界水平的2.5倍以上,但化肥利用率仅有35.2%,远低于欧盟地区的50-60%。

(2)施肥结构不合理:受传统农业生产习惯的影响,农民养成了重氮肥、轻磷钾肥,重大量元素肥料、轻中微量元素肥料,重化肥、轻有机肥的施肥习惯。

        从长期实践来看, 我国存在严重的氮磷超标问题, 且相比氮、磷等肥料的施肥量, 钾肥施肥量极低, 化肥用量最多的为单一化肥与浓度较低的化肥, 浓度较高的化肥用量严重缺乏。

       同时,我国有机肥资源总养分约 7000万吨,实际利用不足40%,其中畜禽粪便养分还田率约50%,秸秆养分直接还田率只有35%,造成了大量的资源浪费。

(3)施肥方式落后:传统人工施肥方式仍然占主导地位,化肥浅施、喷施、表施、撒施现象比较普遍。

        施肥器具不配套,机械施肥仅占主要农作物种植面积的 30% 左右。有报道称,我国小麦、水稻和大豆追肥采用地表撒施的超过 80%,蔬菜追肥多采取大水冲施的方式,肥料损失较为严重。

(4)化肥品种选择不当:近年来,市场上的肥料品种日新月异,农民对这些新型肥料又了解比较少,所以在购买肥料时往往有明显的跟风效应,缺少针对性。肥料的成分不同,在作物成长过程中发挥的作用也不同,因此在肥料选用前,对土壤特性和所种作物生长的需肥特性不了解,投肥方向不明、盲目施用,造成一定的经济损失。

四、农业土壤问题

        民以食为天,食以土为本,土以肥为根。土壤肥力问题直接影响耕地土壤质量,耕地土壤质量的好坏直接关系农业粮食产量,又一个影响循环系统。

由施肥问题导致的土壤质量问题主要有下面几点:

(1)土壤中重金属和有毒元素超标:土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等。研究表明,无论是酸性土壤、微酸性土壤还是石灰性土壤,长期施用化肥还会造成土壤中重金属元素的富集。据统计,每年全球有66万kg作用的Cd进入土壤中,其中因施用化肥而导致的Cd污染约占55%以上。砷是土壤中最主要的有毒元素,因其对作物生长有较大的毒害作用。从化肥的原料开采到加工生产,总会带进一些重金属元素或有毒物质。因此,化肥使用越多,土壤和作物中吸收和富集的重金属含量就越多。

(2)土壤酸化问题加剧:化肥中都含有不同的阳离子和阴离子,且施入土壤中也不能被植物全部吸收利用。此外,存留在土壤中的离子如氮肥中的铵根离子,就会与土壤水或其他物质反应,产生氢离子,从而使土壤酸化。因此长期大量施用化肥,特别是不注意合理的配方施用时,就会加剧土壤酸化。

(3)微生物活性降低:施用不同的肥料对微生物的活性有很大的影响,化肥中以氮肥为主,而磷肥、钾肥和有机肥的施用量低,均会降低土壤微生物的数量和活性,影响土壤物质的转化和降解。试验表明,施用不同的肥料对微生物的活性有很大的影响,土壤微生物数量、活性大小的顺序为:有机肥配施无机肥>单施有机肥>单施无机肥。

(4)养分失调,硝酸盐累积:中国施用的化肥以氮肥为主,而磷肥、钾肥和复合肥较少,长期施用造成土壤营养失调,加剧土壤P、K的耗竭,导致NO3-N累积。NO3-N本身无毒,但若未被作物充分同化可使其含量迅速增加,摄入人体后被微生物还原为NO2-,使血液的载氧能力下降,诱发高铁血红蛋白血症,严重时可使人窒息死亡。同时,NO3-N还可以在体内转变成强致癌物质亚硝胺,诱发各种消化系统癌变,严重威胁人体健康。

(5)土壤物理性状减弱:因有机肥、化肥等不合理使用,导致耕地质量大幅下滑,具体表现为土壤养分含量降低,如土壤有机质、有效氮、速效钾等含量减少;土壤物理性状减弱,如耕层变浅、容重增大土壤缓冲能力低下及污染加重等,这些问题的长期存在,对农业可持续发展影响较大。

五、建议和对策

(1)发展新型肥料以提高肥料利用率:加快研发新型农业肥料,如缓控释肥料,实现一次性施肥满足作物整个生长期的需要,提高了肥料利用率。加快发展推广水溶肥、生物肥、微生物肥等新型肥料,减少化肥、特别是氮肥的施用,改善化肥对土壤环境的污染。

(2)提高有机肥的资源化利用:有机肥不仅能为作物提供生长所需的大量营养元素,也是作物微量元素的良好肥源,连续施用有机肥能增加土壤有机质,促进土壤团粒结构的形成,提高土壤微生物的活性,促进化肥利用率的提高。有研究表明,增施有机肥少用一半化肥照样能维持最高的玉米产量。

(3)使用微生物肥料,提升土壤肥力:科学指导农业微生物肥的普及和利用,让农民意识到微生物肥料的功效和优势。以下是几种较为常用的微生物化肥及其作用:有机磷细菌肥,将土壤中的有机物质进行分解,提高土壤的肥力;抗生素,提高农作物的抗病害能力,刺激农作物的生长;氮肥,使土壤内部增加氮素以及作物氮素的营养,例如固氮菌或者根瘤菌等。

(4)实施配方施肥以促进优质高产:配方施肥是根据土壤测试结果、田间试验、作物需肥规律、农业生产要求等,遵循有机无机相结合,用地与养地相结合,投入与产出相平衡的原则,综合考虑作物需肥特性、土壤供肥能力等,确定使用量,并采取科学合理施肥措施,以满足作物均衡吸收各种营养,维持土壤肥力水平,减少养分流失对环境的污染,达到优质、高效、高产目的。

(5)推进机械化施肥以提高施肥效率:现在农户施肥存在工作量大、时间紧、效率低和人工工资高等问题,但目前我国化肥机械化率只有30%左右。应大力研发肥料施用机械化,推广新型、适用的作物施肥机械和机械施肥技术,实现机械化精确施肥。

(6)加强对土壤肥料的检测和研究工作:在发展农业的过程中,需要保持对土壤肥力的检测工作。例如,我国可以建立肥料效益试验网络,对土壤内部的氮钾磷的分布状况进行实时掌握,而且还能分析出其对农作物生长所起到的作用。同时,完善数据库,针对全国范围,进行资源共享。

(7)加大培训以提升农民整体素质:通过田间课堂对农户进行指导和培训,让农户对土壤、作物和肥料有更多的了解,做到不盲目购肥、不乱投肥、不错投肥,使肥料发挥最高效能,使投入资金发挥最大的效能。