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1、 保障我国粮食安全的肥料问题 朱兆良 金继运 2012年 11月 12日 中国 广州 1. 2008年 7月 2日，国务院通过 国家粮食安全中长期规划纲要 ： 2010年粮食综合生产能力至少 5亿吨。 至 2020年粮食综合生产能力达到 食自给率稳定在 95%以上。 20302040年人口可达到 16亿人口。如按 470公斤标准计算 ,全国粮食消费需求要达到 2. 2011年实际生产粮食 过规划要求，但今后增产的压力很大。 保障粮食安全 本国策 人多、地少、耕地质量差的基本国情，决定了我国特有的高投入、高产出、农田高强度利用的农业发展模式 以占世界 9%的耕地、 6%的水资源，使用了世界约 1
2、/3的化肥，养活着世界 21的人口 基本国情 - 20- 10010203040501985 年 1990 年 1995 年 2000 年 2005 年单位面积kg/食主产区全国0204060801001985 年 1990 年 1995 年 2000 年 2005 年单位面积kg/食主产区全国- 50- 40- 30- 20- 1001985 年 1990 年 1995 年 2000 年 2005 年单位面积kg/食主产区全国刘晓燕 , 2008 我国农田养分投入和产出的平衡状况 多年来大量增施氮磷化肥，养分平衡中 壤中环境的压力增大； 而钾则持续亏缺但有所缓和 农业源（含种植、养殖和水产）
3、的化学需氧量排放量为 1324万吨，占化学需氧量排放总量的 44%。 农业源也是总氮、总磷排放的主要来源，其排放量分别为 270万吨和 28万吨，占排放总量（含农业、工业和生活源）的 57%和 67%。 为氮肥施用量的 国际注目 2017/2/1 农业排放成为水体和大气 第一次全国污染源普查公报 中华人民共和国环境保护部，国家统计局，农业部 2010年 2月 6日 随着人增地减和生活水平的继续提高，为保障粮食安全，必须进一步提高单产 必需增施化肥。将增加对环境的压力 迫切需要建立起可持续发展的集约化农业养分管理体系和科学施肥技术体系。 力求高产，同时保护好环境 一、化肥应用与粮食安全 2000
4、 年以前 ， 化肥用量与粮食总产和单产同步增长 ，在面积持续下降下保证了粮食产量的稳定增长2000 年后，肥料用量继续增加，由于面积下降和施肥不合理等因素，粮食产量一度下滑。 2004 年后，由于政策保障和科技进步，实现连续增产化肥用量(万t),面积(万单产(kg/肥在保障我国粮食安全中发挥了重大作用 化肥的增产作用 为 50% 1981水稻、小麦和玉米上，化肥增产作用占 1990年，全国化肥网 70个 5年以上定位试验结果： 化肥在粮食作物上的增产作用占 53% . 994年：“本世纪全世界作物产量增加的一半是来自化肥的施用。” 施肥可以提高粮食单位面积产量 55 总产 30 我国农业中化肥
5、科学施用的难点 与人少地多的发达国家不同 我国人多地少，分散经营，田块多、规模小，复种指数高、茬口紧，农技力量弱 又必须既优质高产又保护环境 比发达国家难度大 我国科技工作者面临的特殊挑战！ 二、氮肥利用率低的问题 氮肥的特殊性： 1、农田土壤普遍缺氮，氮肥增产效果明显。 2、转化迁移复杂，损失率高，对大气和水体的环境影响大。 农田中氮肥的去向： 作物吸收、土壤中残留、损失 评价氮肥的农学效应和环境影响的基本依据 作物回收35%氨挥发11%表观硝化- 反硝化34%淋洗2%径流5%未知13%我国农田中化肥氮的去向 （根据国内大量田间观测结果估算， 2002) （包括 1% 利用率 35% 残留率
6、 13% 损失率 52% 近年来，水稻、小麦、玉米的田间试验中氮肥的当季利用率： 张福锁等， 2008：全国粮食主产区 1333个试验：26 28% 闫湘， 2008： 作网 2002 27 44% et 2004， 5， 全球不同谷类作物系统中氮肥的当季表观利用率（籽实 +秸秆）： 47%， 如果该系统的氮素含量已处于稳恒态，则其余的 53% 可以视为损失率。 与此结果相比，我国氮肥当季利用率（ 30偏低，损失率相近； 但是，如果将残留率（ 13）计入农业可利用部分，则合计为 43接近全球的当季利用率平均值。 我国农田中氮肥利用率和损失率与世界的比较 当季利用率低 30 35 （高产地区低于
7、此值） 残留率： 13% 损失严重 52 其中 活性氮 （ 2O,径流和淋洗 N） 排放率 19%（评价环境影响的依据） 提高氮肥利用率和农学效应的潜力很大，主要在于减少损失 降低氮肥对环境的影响在于降低活性氮的排放和避免矿质氮在土壤中的大量积累 三、探索和发展符合我国国情的推荐施肥技术体系 我国大田生产中施肥的盲目性大，但要实现科学施肥又有其特殊的难度。 需要在国内外已有的技术基础上，探索建立符合国情的易于推广应用的推荐施肥理念和技术路线，研发相应的技术 “ 区域控制与田块微调 ” 相结合 。 18 已进行了长期大量的研究，提出了许 多有效的施用技术和方法，例如， 深施， “ 前氮后移 ”
8、，水肥结合，平衡施肥等 1、氮肥问题： 减少氮肥损失、提高利用率的施用技术和方法 高产地区，确定氮肥适宜施用量是关键 “区域总量控制与田块微调相结合 ”的技术路线 适应我国农村实际： 以 “ 区域平均适宜施氮量 ” 作为宏观控制的基础，必要时进行田块微调 “ 区域 平均适宜施氮量 ” 的定义： 在同一地区的同一作物上，在基本一致的栽培技术条件下，从氮肥施用量的试验网中得出的各田块最大经济效益时的适宜施氮量的平均值。 应随着品种和栽培技术等生产条件的变化，通过试验重新确定 水稻产量及总损失与施氮量的关系6000700080009000100000 100 150 200 250 300 350施
9、氮量（ k g N / h a )产量(kg/50100150200250300总损失（平均基础产量 6750 kg/ 适宜施氮量：经济效益最大时的施氮量。 此时的产量接近最高产量，而施氮量较少，损失量和环境影响低。 水稻产量和氮肥损失与施氮量的关系 （ 2003 2004,常熟） 习惯 最高产量 适宜 2003 04年常熟 12个单季晚稻试验的产量比较： 各田块在适宜施 185的产量与各田块在区域平均适宜施 218kg/的产量非常接近 y = 2400060008000100004000 6000 8000 10000田块适宜施 kg/域平均适宜施kg/12块田的总产仅相差 田块适宜施 96
10、504 kg/域平均适宜施 96233 kg/差 kg/ 区域平均适宜施氮量 可以直接用于推荐氮肥的施用量 合理性 ： 在适宜施氮量附近，产量施氮量曲线较平缓，施氮量的少量增减对产量影响很小。 150 27 00 农民施氮量 100 34 99 平均适宜施氮量 损失量 (氮肥利用率 (%) 产量 (t/施氮量 (项目 77 24 76 平均适宜施氮量 125 13 44 农民施氮量 华北平原玉米 * 49 31 54 平均适宜施氮量 202 16 69 农民施氮量 华北平原小麦 * 太湖地区水稻 区域氮肥总量控制达到了高产、节氮、环保的要求 必要时进行田块微调 以尽量降低个别田块的偏差 需要探
11、索的问题 可根据一些测试指标（如旱地土壤硝态氮）或影响因素（质地、肥瘦、茬口、播种期和水热条件等）调整施氮量 可以满足 “ 高产、节氮、环保 ” 的要求。 不是最好，但是有效、可行，符合我国农村实际，以最低的推广成本达到区域效益的最大化。 进一步与信息技术等相结合可以发展符合中国农村实际的精准施肥技术。 评价 将“区域控制与田块微调相结合”的理念与国际上精准农业技术相结合，研究和发展适合我国国情的土壤养分分区管理和分区平衡施肥技术 2、土壤养分分区管理和分区平衡施肥技术 河北玉田县粮田分区平衡施肥图 (kg/ 在河北玉田，通过乡镇边界图与速效养分图的叠加 ，对每一个乡镇提出了小麦和玉米的分区平
12、衡施肥方案，实现了较大范围内的精准施肥。 该技术在小麦和玉米上分别增产 氮肥当季回收率分别平均提高 （黄绍文等， 2002， 2003） 对规模经营的黑龙江江川农场 顷水稻田。 在经过土壤测试明确主要养分限制因子及其分布规律的基础上，形成了按田块 (每个田块 6 为管理单元 进行土壤养分分区管理的精准施肥技术 与常规的平均施肥量技术比较，增产 氮肥当季回收率提高 (黄立梅等， 2010) 50m 50m 300个样点 100m 100m 80个样点 150m 150m 35个样点 731486295P _ 5 06 1 2 1 8 2 4 3 2 4 0 0 0 M e te 1 0 06 1 2 1 8 2 4 3 2 4 0 0 0 M e te 1 5 06 1 2 1 8 2 4 3 2 4 0 0 0 M e te 5 01 5 2 0 2 5 3 0 3 5 0 0 M e te r
