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(专家建言献策)聂 军:立足现代农业,发挥肥料作用
作者:   来源:   时间:2016年01月22日   浏览量:

粮食安全是维系我国经济和社会可持续发展的重要基础。长期以来,我国各级政府和社会各界对粮食安全问题一直给予高度关注,并取得了举世瞩目的成就。近30年来,肥料在保障我国粮食安全中起着重要的支撑作用,通过施肥为作物生长提供充足的养分供应是提高作物单产最重要的措施,植物营养与肥料在农业生产中了发挥了巨大的作用。然而,近些年来,有关肥料的负面效应被过高的估计。大量媒体和报纸报道,施用化学肥料会导致土壤板结和土壤酸化,降低产品质量,引起水体富营养化和大气污染等。因此,如何继续发挥植物营养与肥料学科在现代农业生产中的重要作用是目前各级政府和社会各界关注的焦点问题,也是植物营养与肥料科研工作者进一步深入思考的问题。

随着现代农业的持续发展,植物营养与肥料学科必将持续发展,发展的主要方向仍然是提高植物营养元素的利用效率,减少营养元素或由于施肥而带人的某些非营养元素对环境的污染。为达到这一目标,植物营养与肥料科学正从多方面拓宽和深化。

1、要统筹研究大量和中微量营养元素的协同效应

作物高产栽培需要充足的养分,更需要各种养分平衡协调的供应。早在20-30年前,植物营养与肥料工作者就提出了平衡施肥的理念。然而,当时注重的氮、磷、钾等大量营养元素间的平衡,中量和微量元素的平衡考虑甚少,且农民只是片面施用氮磷钾肥,很少施用中量和微量元素肥料,同时部分农民所施用的氮、磷、钾尚不平衡,存在氮素过量投入,磷钾肥施用较少的现象。当前,已有工作涉及考虑补充所匮缺的营养元素,而没有考虑到在补充这一元素时所带来的养分失衡问题。这一现象,在大量施用有机肥料和绿肥的情况下尚不成为一个问题,但在大量施用化肥的情况下已成为一个突出而严重的问题。因此,植物营养与肥料学家需要结合近年来的研究成果,如测土配方施肥,根据土壤NPK养分供应能力和中微量元素盈亏状况,结合作物对NPK和中微量元素养分的吸收特征,统筹研究大量和中微量营养元素的协同效应,进一步发挥植物营养与肥料在现代农业生产的作用。

2、强化化肥与有机肥及绿肥综合利用技术研究

20世纪80年代,我国农业生产主要依赖于有机肥和绿肥,植物营养和肥料学家在此领域的研究也颇多。此后,农业生产进入化肥时代,有机肥和绿肥急剧下降,化肥施用带来的增产效果和经济效益均十分显著。然而,大量化肥的投入引起的土壤生态环境问题不容忽视,尤其是不合理施肥,如土壤酸化、土壤板结。2008年以来,农业部已经注意到化肥、有机肥和绿肥在农业生产中的重要性,分别将化肥、有机肥和绿肥列入“公益性行业(农业)科研专项经费”。化肥、有机肥和绿肥等各公益性行业(农业)科研专项经费均取得了很好的研究成果。然而,三者是各自为政,探讨各自在农业生产中的作用,并未完全融合为一体。土壤是作物生长发育的介质,良好的水、肥、气、热协调供应是作物高产高效的基础。培育具有良好水、肥、气、热协调供应的土壤必须施用有机肥或种植与利用绿肥。在当前国家粮食安全保障任务紧迫,人民对农产品品质担忧的情况下,要特别重视化肥、有机肥和绿肥的协调利用。充分发挥化肥养分的速效和高效作用,也要充分发挥有机肥和绿肥的缓效和长效作用。特别重要的是,在我国中低产田面积较大的情况下,强化化肥、有机肥和绿肥的综合利用研究就显得特别重要了,具有深远的战略意义。因此,立足于现代农业生产特征,着眼于提高植物营养元素效率,植物营养与肥料学家应充分考虑化肥、有机肥及绿肥的不同特点,注重研究化肥与有机肥及绿肥综合利用技术,使三者有机结合,才能突出进一步突出肥料在现代农业生产中的作用,才能在与生态文明构建协调发展。

3、突出持续高效生产型施肥技术研究

当前的施肥技术主要是注重当季生产效果,很少关注该施肥技术连续应用后的定位监测。由于当前社会存在着化肥污染效应过高估计的观点,认为施用化学肥料会污染环境,降低产品质量等现象严重。因此,为迎合社会关注的这种观点,植物营养与肥料学家提出了肥料减施技术,如测土配方施肥技术。这种肥料减施技术在短时期内确实能取得增产增效的作用。然而有农民反应,如果在同一地块连续2-3年采取这种肥料减施方法,会导致作物产量下降的情况发生。肥料减施技术偏重于考虑作物当季吸收利用,以提高养分利用效率为主,而没有考虑土壤养分的消耗。长此以往,将会导致土壤肥力下降。因此,植物营养与肥料学家不仅要根据土壤供应养分的能力确定肥料施用量和各营养元素在土壤中的残留和损失确定肥料施用量,还需要根据维持土壤各营养元素肥力水平确定肥料施用量。只有这样,才能提高肥料效率,才保证土壤的可持续生产力。

4、加大新型高效肥料的研制与推广

当前肥料存在的主要问题是养分不完全,容易变化(氨挥发,硝化和反硝化,磷肥退化、固定),以及溶解过快特别是氮肥,容易造成淋失等。针对以上肥料存在的问题,我国植物营养与肥料学家自上世纪80年代以来先后开展了复混(合)肥料(如二元或三元复混(合)肥料)、肥料增效剂(如硝化抑制剂,脲酶抑制剂等)以及缓控释肥料等研究。然而,这些新型高效肥料均存在各自的缺陷。现在农资市场的复混(合)肥料多配方单一,在不同土壤和不同作物上,往往出现某些元素供应不足,某些元素供应有余。广泛应用的肥料增效剂主要是氮肥增效剂(如硝化抑制剂,脲酶抑制剂),溶磷、溶钾及解磷、解钾细菌。然而,这些肥料增效剂的的增效剂效果不稳定,且效果褒贬不一。近些年来,我国缓控释肥料发展较快,已研制出各种包裹和包膜型缓控释肥料。包裹型缓控释肥料养分释出速率取决于肥料的平均粒度、包裹层材料、厚度及理化特性、比表面积、粘结剂性质、制造工艺、水分、温度等多种复杂因素,因而难以达到控释要求。但价格低廉,效果优于一般肥料。包膜型缓控释肥料多采用不渗透性涂层或半渗透性涂层,包膜材料多采用非亲水性高分子聚合物,如热塑性高分子材料。这种肥料可较好地实现养分释放可控要求,但材料价格昂贵,所制成的缓控释肥料比普通普通肥料的价格高3倍甚至更多,昂贵的价格使其难以大面积应用,尤其在粮食作物生产上应用较少。同时,这类肥料还存在环境污染潜在风险,因为这些高分子材料至少需要30年以上才能降解,长期使用必然带来严重的环境后果。因此,这类肥料的生产和在农业应用方面受到极大限制。因此,研制出能大面积推广应用在于粮食作物的新型高效肥料是植物营养与肥料学家亟待解决的问题。

专家简介:

聂军,男,1972年8月出生,博士, 研究员,1997年6月毕业于湖南农业大学土壤农化专业,一直从事植物营养、土壤质量演变和土壤质量评价、绿肥作物生产与利用以及新型肥料研制等方面的研究工作。兼任中国植物营养与肥料学会理事,湖南省土肥学会常务理事, 湖南省直青联常委,湖南省作物学会理事。

现主持了农业部公益性行业(农业)科研专项经费“湖南稻区和油茶绿肥作物生产与利用技术集成研究及示范”和“南方稻区钾肥高效利用与钾素替代技术研究”,主持了与国际合作研究项目“中国现代稻作高效养分管理技术研究”和“维持农田土壤钾素平衡和作物稳产的钾肥运筹研究”,主要参加“十二五”国家科技支撑计划课题“华中贫瘠及潜育中低产稻田改良技术集成示范”,参加国际植物营养研究所合作研究项目“不同农艺措施对土壤供钾能力的影响”。获湖南省自然科学奖三等奖1项,获湖南省科技进步二等奖1项,获中华农业科技奖科学研究成果奖一等奖和二等奖各1项,获中国农业科学院科学技术成果奖一等奖2项,获中国土壤学会科学技术奖一等奖1项,获湖南省农业科学院科学技术进步奖一等奖2项。获得国家授权专利9项。在《Weed Science》、《Pedosphere》、《中国农业科学》、《应用生态学报》、《土壤学报》、《水土保持学报》等国内外学术刊物已发表学术论文60余篇,参与专著编写4部。