土壤植物营养学与农业持续发展

土壤植物营养学与农业持续发展

郑圣先　蔡立湘

(湖南省农业科学院,长沙　410125)

农业的持续发展是人类社会、经济持续发展的基础。面对人口、粮食、资源、环境与能源五大问题,农业的可持续发展正在受到世界各国的普遍关注与广泛重视。1991年4月,联合国粮农组织在荷兰召开了“农业与环境国际会议”,通过了关于持续农业与乡村发展的“登博斯宣言”和行动纲领。1992年6月,在巴西召开的有各国首脑参加的世界环境与发展大会,又对农业持续发展及农业环境保护问题给予极大关注。登博斯宣言中对持续农业的定义是:“采取某种使用和维护自然资源基础的方式,并实行技术变革和体制性改革,以确保当代人类及后代对农产品的需求不断得到满足。这种可持续农业(包括牧业、林业和渔业)能维护土地、水和动植物的遗传资源,使环境不退化,并且技术上应用适当,经济上能维持下去,从而能够被社会所接受。”

现代集约持续农业是全球农业发展的一个历史阶段与过程,它将随着科学技术的发展和工业化水平的不断提高而完善。因此,持续农业的核心是以当代科学技术为基础;以持续增长的生长率、持续提高的土壤肥力、持续协调的生态环境,以及持续利用与保护的农业自然资源为目标;以高产、优质、高效、低耗为宗旨;采用现代科学技术、现代经营方法来管理而建立的一种农业综合体系。

我国是一个发展中的农业大国,在20世纪末、21世纪初要实现全国粮食总产量4900至5000亿kg,农民人均收入年均增长6%以上,每年要解决1000多万贫困人口的温饱问题三大目标,作为人类生存的基本资源土壤以及密切关联的土壤植物营养学的发展举足轻重,令人关注。本文就此谈一些看法,以利抓住机遇,迎接挑战,加快我国持续农业的发展。

1　土壤肥力与农业持续发展

现代科学研究认为,肥力是地球生命中能量交流和物质的容库。肥沃的土壤能不断提供农作物生长所需的各种土壤因素,保持农产品产量与质量的稳定与提高,因此土壤肥力是农业持续发展的重要基础。许多国家都把提高土壤肥力、防治土地退化的综合治理纳入发展农业与整个国民经济计划之中。从60年代后期到70年代初,印度开展了恒河上游水土保持及低产田改造工程;巴基斯坦在印度河流域就实施了土壤改善的“SCA P”计划,埃及对尼罗河三角洲的盐渍地区也进行了大规模治理与培肥工程建设。巴西、阿根廷沿着亚马逊河,按类型进行分区治理,均在大范围取得成效。匈牙利、荷兰等国也对各自的低产土壤实施改善治理和提高土壤肥力。

我国现有耕地中,尚有中低产田10107多亿亩,约占耕地面积的60%。六大农业中低产区域(黄淮海平原、北方旱区、黄土高原、南方黄红壤丘陵区、三江—松嫩平原、南方喀斯特地区)总面积330多万km2,耕地近713×107hm2,粮食总产量2000多亿kg,占全国总产量的45%以上。由于上述地区农业战略地位的重要性,国家把中低产地区的综合治理纳入国民经济发展规划,并将“区域农业持续发展”列入21世纪议程优先领域。该项目的主要宗旨是研究我国农业中低产地区内限制和影响农业和农村经济发展的诸因素,以提高土壤肥力、资源利用率和投入效益为最终目标,进行综合研究与开发,使农、林、牧、副、渔得到协调发展,农业系统生产力全面提高,生态环境得到明显改善。

21世纪土壤肥力研究的目标是:①到2000年,改造和培肥中低产田3亿亩。②治理水土面积40万km2。③提高单位面积产量,粮棉亩产分别增加50kg 和12kg。这三大目标也与“农业持续发展”的三个目标相一致。据农业部对全国41个农业土壤肥力建设区的调查统计,在所有土壤肥力建设规划中,都包括了生态、经济与社会效益三个方面的内容,其主要指标为农业总产值、粮食总产量、人均纯收入的年均增长率、产投比和附加能量产投比,森林覆盖率及退化土地年变化率、土壤有机质及养分变化状况,环境质量综合指数等。这些农业土壤肥力建设区,必将为我国未来农业的持续发展及2010年远景目标的实施提供可靠的依据。

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1998年第4期 湖南农业科学

收稿日期:1998—03—05

2　土壤植物营养与农业持续发展

土壤植物营养元素,即土壤肥力的主要组成部分,是农业持续发展的重要物质基础。著名的育种学家,诺贝尔奖获得者N o r m an E1Bo rlaug于1994年在全面分析了本世纪全球农业发展的各相关因素之后断言:“本世纪全世界产量增加的一半是来自肥料的施用。”联合国粮农组织的统计表明,在提高单产中,肥料对增产的作用占40%—60%。我国农业部门也认为在40%左右。从现有科学储备和生产条件可以预见,在未来农业中,传统施肥技术结合现代科学技术,肥料在提高产品的产量和质量,满足人民生活提高的需要方面仍将发挥重要作用。

根据我国现有生产水平,依靠科学施肥技术提高作物单产仍有很大潜力。据我国1978—1984年6年中的5000多个田间肥效试验,施肥与不施肥相比较,水稻平均增产4018%,小麦增产5616%,玉米增产4611%,棉花增产4816%,油菜增产6416%,大豆增产1719%。随着施肥技术的发展,增产潜力还会更大。

在我国未来的农业中,化肥的单位面积用量仍须提高,总用量还将有一个较大幅度的增长,目前我国氮肥总产居世界第一位,化肥总产居世界第二位。如果以土壤普查面积20亿亩再加上156%的复种指数,实际播种面积达到31120亿亩,照此计算每亩化肥施用量只有1016kg,远低于欧洲和日本发达国家化肥用量每亩25kg的水平。我国粮食作物用肥约占总肥料消费量的75%,但今后经济作物、畜牧业饲料、海产品养殖业、淡水养鱼、速生丰产林、牧草等都将大量使用化肥。农业部认为,到2000年这些新兴的用肥行业将占化肥用量的40%以上。我国有限的耕地和沉重的人口压力,决定了今后相当长时期内,施用化肥仍是我国农业持续发展的重要措施。但也应当注意到:近10年我国植物营养投放量增加很快,而粮、棉、油等农作物产量都未得到相应的提高。据笔者调查分析,其原因主要有以下4个方面。

211　土壤植物营养元素,投入品种存在不协调性我国在植物营养大量投放初期(1978年),全国各地粮食单产均随植物营养投入增加而提高;在植物营养大量投入中期(1984),东北、西北、华北和西南地区粮食单产继续随植物营养投放增加而提高;在植物营养大量投放的近期(1994),东南地区出现了增加植物营养而减产的趋势,其它地区虽保持多施植物营养增产的势头,但增产幅度较小。产生这种现象的原因,从植物营养平衡角度看,主要是我国化肥一直以氮为主,到1994年,氮肥仍占施肥总量的6211%,氮、磷、钾比例为1∶0145∶0116,而我国农业生产所需的比较合理的氮、磷、钾比例应为1∶014—016∶012—013。因此,今后应重点增加磷、钾养分的投放。

我国化学肥料历来以低浓度、单质肥料为主,氮肥以碳酸氢铵为主,占48%,尿素比重为43%;磷肥以普钙和钙镁磷肥为主,两者占84%。目前,我国化学肥料产地养分水平为2615%,与国外平均40%相比有很大的差距。到2000年,我国化肥养分水平计划达到32%。因此,在肥料品种上,发展高浓度及复合肥料是我国化肥的主要方向。

212　土壤植物营养元素施用存在不平衡性

土壤养分退化是直接制约农业持续发展的重要因素。据统计,在我国近10亿亩中低产田中,普遍缺氮,5911%缺磷,2219%缺钾,50%的耕地土壤有机质在5—20g kg之间。南方3亿亩低产田,普遍缺氮,78%缺磷,58%缺钾,90%缺硼和钼,40%缺锌。从我国土壤植物营养元素施用的历史来看,50年代到60年代初期,氮是唯一施用的养分,显然增加了土壤中磷、钾以及其它中、微量元素的消耗。60年代中期,磷肥在我国南方开始显效,这时才认识到施用养分的不平衡性,而后钾肥的用量也逐渐增加,但现在实际施用的磷、钾量也不够。施氮量偏高还在继续,消耗土壤中磷、钾,而且破坏土壤,导致河、湖富营养化。我国太湖地区因施氮偏高致使50%的饮用水样中NO3浓度超标,38%的井水样中NO3浓度超标。施用微量元素肥料存在的主要问题在于不太了解本地区土壤的状况,盲目施用,结果作物中毒,导致减产。另外,我国农户的耕地面积小而分散,农民文化科技水平不高,肥料的产销用脱节,农技推广服务系统不够健全,因此平衡施肥还存在较大的盲目性。

213　土壤植物营养宏观分配存在不合理性

我国在较长一段时间内,肥料的分配采用与粮棉油挂钩的奖励政策,在一定程度上促进了农业生产的发展。但长期下去,就会出现新的问题,使肥料过多地投入到高产地区。目前的情况是沿海各省、城市周围、交通沿线、老商品粮基地施肥量过高,而边远地区施肥量低,肥料供应不足。据统计,在30个省市区中,山东、河南、四川、河北、湖北、湖南、安徽、广东、广西、上海10个省市区占施用化肥总量的6311%,超过氮肥适宜用量的播种面积占总播种面积的25%以上,而一些能充分发挥肥效的、肥料报酬

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・ 湖南农业科学 1998年第4期