有機(jī)肥將撐起土壤改良的“半邊天”
——訪中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所所長徐明崗

《中國農(nóng)資》記者 魏萌

耕地是農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)資源，也是保障我國糧食安全的根本。在過去幾十年里，為了養(yǎng)活十幾億人口，我國耕地復(fù)種強(qiáng)度大且投入了大量的化肥與農(nóng)藥，導(dǎo)致耕地質(zhì)量堪憂，土壤酸化、鹽漬化、重金屬污染、地力退化等問題日益嚴(yán)重，土壤改良迫在眉睫。近日，記者就我國耕地質(zhì)量現(xiàn)狀、有機(jī)肥利用率與土壤改良的關(guān)鍵技術(shù)等問題，采訪了中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所所長徐明崗。

1 我國耕地質(zhì)量亟待提升

《中國農(nóng)資》記者：請您簡單介紹一下，目前我國耕地質(zhì)量存在哪些問題？

徐明崗：我國是一個(gè)耕地資源非常匱乏耕地質(zhì)量問題比較突出的國家，主要表現(xiàn)為耕地質(zhì)量整體偏低、中低產(chǎn)田比例大、障礙因素多、高強(qiáng)度利用退化嚴(yán)重、污染嚴(yán)重等。具體來說，肥力低下、難用于農(nóng)林牧生產(chǎn)的土壤面積占到國土總面積的1/4，有限耕地中的中低產(chǎn)耕地面積占2/3，耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量低于1%的面積達(dá)26%。

近年來，由于耕地復(fù)種指數(shù)高，又出現(xiàn)了新的問題，首先是耕層變淺變薄，以東北地區(qū)為例，1983年黑土層的厚度約為30厘米，2005年下降到25厘米左右，20年間減少了5厘米；華北地區(qū)也不容樂觀，連續(xù)30多年的淺層旋耕，導(dǎo)致該地區(qū)的耕層厚度僅為13-15厘米，犁底層加厚5-8厘米。其次是有機(jī)質(zhì)含量偏低，區(qū)域不平衡加劇。第三是土壤養(yǎng)分有增有減，呈現(xiàn)為非均衡化。第二次土壤普查以來，全國土壤有效磷增加趨勢較為明顯，全氮及速效鉀含量稍有所增加，其中東北、西北、西南區(qū)土壤速效鉀有下降趨勢。第四是耕地退化嚴(yán)重，呈現(xiàn)為養(yǎng)分貧瘠化、非均衡化、酸化。第五是障礙農(nóng)田比例高，酸性土、鹽堿土等占耕地60%以上。第六是土壤污染問題非常嚴(yán)重，根據(jù)國家環(huán)保部2005年資料，中國受污染的耕地約有1.5億畝，污水灌溉污染耕地3250萬畝，固體廢棄物堆存占地和毀田200萬畝，合計(jì)約占耕地總面積的1/10以上。

總體來看，全國土壤環(huán)境狀況不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。全國土壤總的超標(biāo)率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點(diǎn)位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。污染類型以無機(jī)型為主，有機(jī)型次之，復(fù)合型污染比重較小。我們做過這樣一個(gè)概括，把我國耕地質(zhì)量的特點(diǎn)描述為“三大三低”，即中低產(chǎn)田比例大、耕地質(zhì)量退化面積大、污染耕地面積大；有機(jī)質(zhì)含量低、補(bǔ)充耕地等級低、基礎(chǔ)地力低。其中，有機(jī)質(zhì)含量是最核心的問題，也是最核心的指標(biāo)。

2 補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)是提升地力的關(guān)鍵

《中國農(nóng)資》記者：為什么說土壤有機(jī)質(zhì)含量是最核心的指標(biāo)？有機(jī)質(zhì)含量高低對耕地質(zhì)量有哪些影響？

徐明崗：對于土壤來說，有機(jī)質(zhì)非常重要，有了有機(jī)質(zhì)才有土壤肥力，有機(jī)質(zhì)還是土壤區(qū)別于母質(zhì)和巖石主要物理和化學(xué)標(biāo)志。有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的核心，從物理屬性看，有機(jī)質(zhì)具有穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)、保持水分、溶解度低保持養(yǎng)分、顏色深及土壤熱力學(xué)性；化學(xué)屬性上看，有機(jī)質(zhì)能增加陽離子交換、緩沖土壤酸性、絡(luò)合離子、吸附農(nóng)藥等殘留；生物角度看，有機(jī)質(zhì)是生物代謝能量庫、營養(yǎng)元素來源、生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)性，對植物、微生物和酶均有重要影響。

有機(jī)質(zhì)是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)，作物的產(chǎn)量，隨著有機(jī)質(zhì)的含量增加而增加。我簡單介紹一下，上述結(jié)論的得出基于國內(nèi)外長期試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析。長期試驗(yàn)是野外監(jiān)測、試驗(yàn)和研究農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的重要平臺和土壤學(xué)研究的重要手段。國際上100年以上的長期試驗(yàn)有25個(gè)，大部分分布在歐美，以英國洛桑試驗(yàn)站最著名，建于1843年，擁有176年歷史。我們中國有兩個(gè)長期試驗(yàn)，一個(gè)叫化肥網(wǎng)，一個(gè)叫肥力網(wǎng)?；示W(wǎng)是從1980年開始，當(dāng)時(shí)在全國做了80個(gè)長期試驗(yàn)，到現(xiàn)在還有1/3的試驗(yàn)在長期堅(jiān)持。肥力網(wǎng)是從1996年開始，一批專家根據(jù)從英國洛桑實(shí)驗(yàn)站學(xué)習(xí)到的經(jīng)驗(yàn)，在全國9個(gè)地區(qū)建立了長期試驗(yàn)網(wǎng)，如今仍運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

根據(jù)長期試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，隨著有機(jī)質(zhì)含量的增加，作物的綜合產(chǎn)量會隨之增加，并逐漸趨于平衡。我們把中國各個(gè)地區(qū)的作物產(chǎn)量做了分析，例如，單位土壤內(nèi)的有機(jī)質(zhì)每提高1克，華北地區(qū)小麥、玉米每畝大約可以增產(chǎn)1000公斤左右，南方地區(qū)的水稻每畝能增產(chǎn)350公斤。也就是說，不同區(qū)域、不同作物，有機(jī)質(zhì)提升的增產(chǎn)效應(yīng)略有差異，但可以肯定的是，土壤有機(jī)質(zhì)的提升，提高了作物的可持續(xù)性指數(shù)，降低了產(chǎn)量的變異性。對此，我們也做了試驗(yàn)，單位土壤有機(jī)質(zhì)提高1克，其穩(wěn)產(chǎn)性表現(xiàn)在它可持續(xù)指數(shù)上，可以平均提升5%，變異性可以下降5%-8%。不過，有機(jī)質(zhì)提升對水稻的穩(wěn)產(chǎn)性影響不明顯。

3 改良土壤離不開有機(jī)肥配施

《中國農(nóng)資》記者：國家提出了有機(jī)肥替代化肥的政策，那么從目前的試點(diǎn)來看，我國農(nóng)田有機(jī)肥利用率和效果如何？有哪些技術(shù)可以提升土壤有機(jī)質(zhì)含量？

徐明崗：說起有機(jī)肥替代化肥，首先要明白，有機(jī)肥與化肥的最大區(qū)別在于有機(jī)碳。氮肥、磷肥、鉀肥都有一個(gè)最佳施肥量，呈現(xiàn)為一個(gè)拋物線響應(yīng)關(guān)系。有機(jī)肥有沒有最佳施肥量，如果有的話是多少？有機(jī)肥與化肥最大區(qū)別是有機(jī)碳，碳這個(gè)元素，對于植物非常特殊，不通過土壤吸收，而是通過光合作用，把二氧化碳變成有機(jī)體，有機(jī)體一部分收獲，相當(dāng)于一部分變成落葉，經(jīng)過微生物分解，又變成二氧化碳，回到大氣里面，只有一部分變成土壤有機(jī)質(zhì)。因此，土壤有機(jī)質(zhì)的變化，既受到自然環(huán)境的影響，也受到人為管理的影響，比如耕作、輪作、施肥等都會有影響。

經(jīng)過對大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，我們得出結(jié)論，不同區(qū)域農(nóng)田土壤有機(jī)肥碳的利用效率，具有空間規(guī)律性。西北地區(qū)平均利用效率最高，達(dá)到25.7%；東北黑土能達(dá)到23.0%；華北地區(qū)為13.3%；華南紅壤旱地為9.9%；長江流域水稻土為10.8%。全國農(nóng)田土壤有機(jī)肥碳利用效率平均16.3%，全國秸稈碳的利用效率平均為9.5%從北到南，化肥配施有機(jī)肥及其增量的圖土壤有機(jī)碳提升效應(yīng)隨溫度的升高和降水的增加而增大。

最后，我再來簡單介紹下不同區(qū)域、不同肥力的土壤有機(jī)質(zhì)維持或提升的有機(jī)物管理技術(shù)。由于高強(qiáng)度利用導(dǎo)致土壤退化，在全球范圍都比較嚴(yán)重。全球范圍退化的面積占整個(gè)耕地面積的20%，我們中國大概有40%的土壤退化，保護(hù)并利用好土壤資源迫在眉睫。怎么辦？必須要土壤改良。怎么改良？必須依靠有機(jī)肥技術(shù)的大力推廣。

土壤退化和肥力低下嚴(yán)重制約肥料利用率，導(dǎo)致肥料利用率低下，我們通過合理配施有機(jī)肥，就能夠?qū)崿F(xiàn)減肥增效，通過改良土壤，能夠?qū)鹘y(tǒng)肥料的利用率提升到45%，并且提高作物的品質(zhì)和產(chǎn)量。當(dāng)土壤肥力低時(shí)，化肥替代率相對低一些；當(dāng)土壤肥力足夠高的情況下，有機(jī)肥可以100%地替代化肥。經(jīng)過測算，在保障產(chǎn)量和質(zhì)量不降低的前提下，有機(jī)肥替代化肥的減肥潛力大概是10%；研發(fā)利用含腐殖質(zhì)的新型肥料，大概能減少10%-15%；利用智能機(jī)具可減少10%-12%。這三大技術(shù)加起來，未來可減施化肥養(yǎng)分28%-37%。減施不是目的，在肥料減施的同時(shí)，還要通過有機(jī)肥的配施來實(shí)現(xiàn)改土養(yǎng)地。

過去，我們談氮磷鉀，還是著眼于傳統(tǒng)的植物營養(yǎng)，現(xiàn)在我們一定要把施肥和養(yǎng)地結(jié)合起來，通過土壤肥力的提升，來提高肥料利用率，形成一個(gè)良性的循環(huán)。具體措施方面，可以借鑒一些發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，例如像歐盟和美國通過建立限量標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)替代，使用綠色防控自動化、秸稈還田、健全法律法規(guī)、征收使用稅等方式來減量增質(zhì)增效。也可以嘗試有機(jī)無機(jī)肥配合施用、施肥+土壤改良、種植作物+養(yǎng)地作物，輪作休耕等。