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推进科学施肥,实现化肥使用量零增长

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    科学施肥是保障粮食高产、农产品优质、资源高效、生态环境安全的一门农作物耕作技术。

    不施肥,粮食就不能增产
    肥料是作物的“粮食”,在作物生产中发挥着不可替代的支撑作用。据联合国粮农组织(FAO)的资料,在发展中国家,施肥可提高粮食作物单产51.4 %。
    我国用占世界9 %的耕地养活了占世界22 %的人口,并且提高了营养水平,靠的是提高作物单位面积产量,其中化肥功不可没。我国从20 世纪70 年代末开始大力推进化肥施用,化肥总消费量由1978 年的884 万吨增加到2013年的5911.9 万吨左右。相应地,2013年我国粮食产量已达到6亿吨,比1978 年增加近97 %。我国大量研究表明,在粮食增产中,化肥的作用占50 %左右。

    植物生长需要哪些营养元素?
    经科学家大量的生物试验证实,迄今为止国际公认的高等植物生长发育所必需的营养元素有17种。碳、氢、氧、氮、磷、钾是大量营养元素;钙、镁、硫是中量营养元素;铜、铁、锰、锌、硼、钼、氯、镍是微量营养元素。碳、氢、氧是植物营养的非矿质营养元素,主要通过吸收CO2和H2O获得;其他营养元素是矿质营养元素,主要通过根系从土壤中吸收。

    种地为什么要施肥?
    农业是人类和自然界之间物质交换的基础,由植物从土壤和大气中所吸收和同化的营养物质被人类和动物作为食物而摄取,经过动植物体自身和动物排泄物的腐败分解过程,再重新返回到大地和大气中去,完成了物质归还。这就是德国化学家李比希于1840年提出的养分归还学说。其包括以下三个方面的内涵:(1)随着作物的每次收获,必然要从土壤中带走一定量的养分,随着收获次数的增加,土壤中的养分含量会越来越少;(2)若不及时归还作物从土壤中失去的养分,不仅土壤肥力逐渐下降,而且产量也会越来越低;(3)为了保持元素平衡和提高产量应该向土壤施入肥料。养分归还学说的提出,奠定了英国19世纪中叶磷肥工业的基础,促进了全世界化肥工业的诞生。

    怎么施肥最有效?   
    植物生长要从土壤中吸收各种养分,而产量高低是由土壤中相对含量最小的有效营养元素所决定的。这就是李比希于1855年提出的最小养分律。有人把它叫做“木桶定律”。其内涵包括以下三点:(1)土壤中相对含量最少的养分制约着作物产量的提高;(2)最小养分会随条件改变而变化;(3)只有补施最小养分,才能提高产量。最小养分律给我们的启示是施肥要有针对性;最小养分不是固定不变的,而是随条件变化而变化的,它可以是大量元素,也可能是中、微量元素;当旧的最小养分解决后,还会出现新的最小养分。所以,最小养分律是合理施肥的基本原理。

    不是施肥量越多,增产越多
    18世纪的法国古典经济学家重农学派杜尔哥提出了报酬递减律,其基本内容是:从一定面积土地所得到的报酬随着向该土地投入的劳动和资本数量的增加而增加,但达到一定限度后,随着投入的单位劳动和资本的增加而报酬的增加速度却在逐渐递减。20世纪初德国化学家米采利希将报酬递减律移植到农业上来。通过著名的燕麦磷肥试验得出:(1)总产量按一定的渐减率增加并趋近于某一最高产量极限;(2)增施单位量养分的增产量随养分用量的增加而按一定比数递减;(3)在一定条件下,任何单一因素都有一最高产量。当条件改变时,该因素可能达到的最高产量也随之改变。这就是米氏学说,开创了施肥由经验到定量施肥的新纪元。

    化肥是重要的农业生产资料,为保障我国粮食安全发挥了不可替代的作用。但化肥的不合理施用也带来了成本增加和环境污染等负面影响。为保障我国主要农产品有效供给,促进农业可持续发展,2015年农业部制订了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》。笔者认为,有了10年的测土配方施肥工作的积累,依据科学施肥的基本原理,优化施肥结构,改进施肥方式,推进新型肥料应用,在广大科研人员和技术推广人员的共同努力下,到2020年化肥使用量零增长的目标是完全能够实现的。

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