1-养分资源综合管理技术与中国化肥需范文

养分资源综合管理技术与中国化肥需求

河北北方学院农林科技学院王激清

中国农业大学资源与环境学院张福锁

近50年来，我国农业生产取得了举世瞩目的成就，特别是以占世界7%的耕地养活了占全世界20%的人口，粮食单产和总产均大幅度提高，人均粮食和肉蛋生产量均超过了世界平均水平，其中化肥养分的投入发挥了巨大的作用。目前，我国化肥产量已突破5000万吨（纯养分），氮肥总产占全球的35%，磷肥总产占全球的27%，成为名副其实的世界化肥第一生产和消费大国。然而，从资源管理的角度来看，养分资源包括了土壤、化肥、有机肥和环境所提供的所有养分，近年来随着人民经济收入和生活水平日益提高，人们只重视化肥养分的投入，而忽视了其它养分资源的利用，使我国农业生产面临着增肥不增产、土壤养分过量累积、化肥施用过量和养分利用效率下降等重大问题，严重制约了化肥养分资源的高效利用，同时也对生态环境产生了不利的影响。因此在今后一段时期内，有必要重新审视我国化肥养分资源管理问题，及时调整养分资源发展战略，进行养分资源综合管理，为作物增产和生态安全提供保证。本文根据近年来的研究结果对人们关心的几个问题进行讨论。

1. 中国粮食需求持续增加依赖化肥资源的投入

中国未来的粮食产量需要持续不断增长才能保证人口和经济的发展。根据许多科学家针对中国人口发展、人均消费水平以及粮食自给率对今后粮食需求的预测，2020年中国人口将达到14.6亿，按人均占有400公斤（小康水平）计算，总需求量达到5.84亿吨左右，如果考虑膳食改善和能源发展的需求，粮食需求总量会达到6.6亿吨。而粮食总产是粮食单产和粮食作物播种面积共同决定的，由于中国耕地面积近年来一直在持续下降，从1996年的1.30亿公顷下降到2006年的1.22亿公顷，耕地面积的减少直接导致中国粮食作物播种面积的减少，因此依靠大量增加粮食作物播种面积来提高粮食总产是行不通的，确保粮食单产在今后一段时间平稳地提高是当前中国保证粮食总量增加的基础。

提高粮食单产必须增加粮食作物生长所需要的养分，20世纪70年代以前中国农田养分供给主要依靠有机肥，但是随着经济的发展，中国化肥发展迅猛增加，1989年中国成为世界化肥使用量最多的国家，1996年化肥的总产量（纯养分）

也达到了世界第一，如何充分发挥化肥养分资源在中国粮食增产中的作用成了关系到粮食生产的重要问题。从中国历年化肥用量、粮食总产和粮食单产的数值变化可以得出，随着化肥用量的增加，粮食总产和粮食单产在不断地提高。相关分析表明，从1949年到2006年，全国粮食总产、粮食单产与化肥用量之间的R2值分别达到0.9463和0.9660，均呈极显著相关。多年来大面积的研究试验结果也充分证明，无论是中国还是世界，化肥对粮食作物产量的贡献率均占到了50%左右。全国化肥试验网的研究也表明，化肥对中国粮食单产增长的贡献率高达55~57%，对提高总产的贡献率约30~31%。可见，化肥养分资源为中国实现粮食增产发挥了巨大作用，今后一段时间内中国粮食需求的持续增加依然依赖化肥养分资源的持续投入。

2. 中国土壤养分由大面积缺乏向过量累积方向发展

20世纪80年代，我国耕地主要土壤养分表现为大面积缺乏，依据第二次土壤普查结果，我国40%的旱地土壤全氮含量低于0.75 g/kg，30%的耕地土壤有机质含量低于1%，50%的耕地土壤速效磷含量低于5 mg/kg，除黑龙江省以外，几乎所有省市都有50%的耕地面积的土壤速效磷含量低于10mg/kg。砖红壤、赤红壤地区，红、黄壤地区以及水稻土和灰潮土等地区土壤则表现为缺钾或严重缺钾，而北方的棕壤、褐土区，暗棕壤、黑土和黑钙土等地区的土壤供钾能力较强。

经过二十多年的化肥施用和土壤培肥，特别是部分地区的高量施肥，我国耕地土壤全量养分稳步上升，速效养分明显增加，部分速效养分含量已表现为过量累积。如与第二次土壤普查结果相比，当前我国华北、华东、华中和西北地区耕地土壤有机质和全氮含量稳中有升，近20年来占农田面积53％−59％的土壤有机碳含量呈增长趋势，30％−31％呈下降趋势，4％−6％基本持平；而东北地区和西南地区由于耕作制度，尤其是施肥管理水平等措施的影响，东北地区有机质含量有所下降，西南地区有升有降。大量研究也表明，一旦氮肥用量超过作物经济最佳施氮量，土壤硝态氮则表现出明显的累积趋势，受经济发达地区常年过量施氮的影响，我国很多地区土壤剖面中出现高量的无机氮（硝态氮和铵态氮）累积，这部分氮素就像土壤中的“定时炸弹”，随时都有向环境中迁移的危险。

20多年来，我国各区耕地土壤速效磷含量呈显著的增加趋势，部分经济作物耕层土壤速效磷含量表现为过量累积。对全国1365个耕地土壤和168个菜园土壤的速效磷含量分析结果表明，我国农田土壤速效磷含量一直呈上升趋势，有效磷含量低于5mg/kg的土壤面积大幅度减少，5−10mg/kg和大于40 mg/kg的土壤面积略有增加；对我国主要农区长期定位试验结果进行分析也表明土壤磷盈余是我国土壤有效磷含量变化的主要驱动力，根据土壤收支平衡和有效磷消长关系

预测，从1980到2003年我国农田土壤有效磷含量增长约为19 mg/kg。我国部分耕地土壤有效钾水平有所下降，其中以东北地区下降最为明显，如辽宁省20年间土壤有效钾含量年递减率约为1.27%，平均下降20.6 mg/kg。尽管我国各地区土壤有效钾含量出现不同程度的下降，由于北方各区土壤钾素含量较为丰富，并没有出现大面积土壤缺钾现象，增施钾肥还应该针对特定地区和敏感作物，日益扩大的秸杆还田也在很大程度上缓解了我国土壤缺钾问题。

3. 化肥过量施用现象极其普遍，养分利用效率明显降低

受“施肥越多，产量越高”等观念的影响，我国农民为了获取作物高产，不合理和盲目过量施肥现象相当普遍，尤其在经济发达地区极为突出。2002年的FAO统计数据显示，当年中国水稻的化学氮肥消费量已经超过180 kg/hm2，远远高于世界平均氮肥用量100 kg/hm2的水平，其中太湖地区水稻的氮肥施用量达到了270-300 kg/hm2，有的地区甚至竟高达350 kg/hm2。对2000年和2002年全国26个地区20000多个农户的调查数据分析结果表明，水稻的氮肥投入量平均为215 kg/hm2，小麦的氮肥平均投入量为187 kg/hm2，而玉米的氮肥平均投入量为209 kg/hm2，这三种粮食作物的平均氮肥用量为205 kg/hm2，大大高于全国推荐的150-180 kg/hm2的最佳水平。和粮食作物的施肥相比，我国集约化的蔬菜生产一个很显著的特点也是化肥的投入量过大，对全国主要省份的施肥调查结果表明，2000年全国蔬菜生产规模前10位的省份中，蔬菜生产中氮肥平均用量超过了300 kg/hm2，个别地区化学氮肥的用量甚至超过了500 kg/hm2。和氮肥施用相似，磷肥的过量投入也是土壤和环境工作者关注的一个问题，如20世纪90年代后期，山东寿光的蔬菜面积占作物总种植面积的21.6%，然而消费了全市77%的磷肥，其中蔬菜是磷肥投入的最大去向。

尽管我国肥料过量投入现象普遍存在，但在不同地区、同一地区的不同农户之间仍表现出很大差异。比如我们将不同农户间氮肥投入量分成3级，150-250 kg/hm2为适中，小于150 kg/hm2为不足，大于250 kg/hm2则为超量。根据全国农户调查数据进行总结，水稻、小麦和玉米超量施氮用户均接近调查农户的1/3；施氮量在合理和不足范围内的农户也各占到了约1/3。

所以从总体来看，我国主要作物化肥投入存在整体过量施肥和投入不平衡的问题，所有的这些问题都会导致肥料利用率下降，养分向环境中的损失量增加。从90年代到现在，经过了16年的时间，粮食单产仅从4 t/hm2变化到了4.7 t/hm2，而化肥施用量从2600万吨增加到了4900万吨，出现了化肥用量大幅度增加，而粮食作物单产却徘徊不前的局面，通过收集全国不同地区2001-2005年间的586个试验数据计算得出目前中国水稻、小麦和玉米的氮肥利用率分别为28.3%，