肥业如何自处？两条可能的道路

2016-08-02王旭芳

中国农村科技 2016年7期

本刊记者|王旭芳

肥业如何自处？两条可能的道路

本刊记者|王旭芳

当弗中踢里制开茨造临·出门哈氮一伯，脚因为，为氮而第肥获一工得次业1从的9 1空发8气展年的诺贝尔化学奖的时候，人们可能不会想到，在短短一个世纪的时间里，因为工业化肥等化学合成物的使用而导致的田间天敌种群凋落、农作物生态系统功能的削弱、土壤酸化板结等问题，成为人类亟需解决的下一个世纪难题。哈伯本人曾被赞扬他的人称颂为“用空气制造面包的圣人”，但今天人类面临的生态环境和土壤问题想来却并不是他所乐见的。

伴随着荣誉而诞生的化学农业，在过去的几十年为人类摆脱贫困和饥饿作出了

山西兰花科技创业股份有限公司田悦化肥分公司工人正在将化肥装车外运。令人惊叹的贡献，近20年来世界粮食增长一倍，主要是通过提高单产而获得的，其中施用化肥的效果占30%～40%，化肥农药的使用，曾被称为“农业新大陆的发现”。便捷高效的化学农业快速发展，千年传统农业所积累的经验做法被迅速替代。

然而，在技术解决了人类因人口增长而潜藏的饥饿危机时，另一种变化却也在悄然发生着。化学农业改变人类的过程虽然缓慢隐秘，但结果却是显而易见的。其实早在1971年，环保科学家康芒纳就指出，化学肥料，尤其是水溶性极强的氮素化肥，不仅可以通过地表径流冲刷到江河、湖泊等地表水中，而且可以通过降雨及灌水等淋洗到泉水及深井水中。如果饮用水中硝酸盐的含量过高，不仅会引起婴儿的死亡，甚至对成年人的健康也会产生危害。为保证人类的健康，世界卫生组织规定饮用水中硝酸盐的含量不能超过10毫克/升，但最近的几十年间硝酸根离子对地下水的污染已经司空见惯。化学物质通过食物链不断传递，进入地下水、植物、动物……最终进入人体，直接污染了环境并危及人类健康。

那么，因为化学农业的贡献，人类的饥饿问题真正得到解决了吗？其实未必。

在本刊主办的一次农业科技论坛上，来自中国农业科学院的副研究员梁鸣早指出：“事实上化学农业改变了人类的食品结构，人们在吃饱穿暖的同时，实际所获得的营养在减少。”有科学家认为，现在吃八个苹果的营养相当于奶奶辈的吃一个苹果。据联合国粮农组织（FAO）统计，全球现在有20亿～30亿人口出现隐性饥饿。在看似吃饱穿暖的时候，可能身体里缺少了很多营养元素。

2010年，悉尼的农业碳会上指出，全球的肥沃土壤将在60年内消失，人类因此将面临新的粮食危机。我国的情况可能更严重一些，据统计，我国土壤流失的速率是自然状态退化的57倍。另有数据表明，我国用占世界9%的耕地，每年用掉了占世界40%的化肥和50%的农药。据2011年国家疾病防控中心统计，由于营养不良所引起的慢性病的死亡率，我国已高达85%，仅仅依靠化肥和农药这条路已经走到了头，农业往哪里去呢？

缓控释肥技术——写入历年一号文件的国家战略

缓控释肥技术通过推进精准施肥，调整肥料使用结构，优化氮磷钾配比，促进大量元素和中微量元素的配合，以适应现代农业发展需求。

顶层设计中的缓控释肥技术

近年来，国家非常重视缓控释肥研制与产业的发展，从中央到地方相继颁布了一系列的扶持政策，为我国缓控释肥产业的研究和发展提供了良好的政策条件和研发环境，政策驱动成为缓控释肥快速发展的重要因素之一。

2013年中央一号文件将“启动高效缓释肥料使用补助试点”列入其中，通过政府补贴来减轻农民的购肥负担，在不增加成本的前提下，实现省工省时和增产高效，并减轻化学肥料施用过程造成的资源浪费和环境污染问题。

2014年底，农业部明确2020年我国要实现化肥用量“零增长”的目标。提出推进新肥料新技术应用，加快新产品推广。示范推广缓释肥料、水溶性肥料、液体肥料、叶面肥、生物肥料、土壤调理剂等高效新型肥料，不断提高肥料利用率，推动肥料产业转型升级。

2015年7月，工业和信息化部发布《关于推进化肥行业转型发展的指导意见》，鼓励开发高效、环保新型肥料，重点是缓（控）释肥、水溶肥、液体肥、土壤调理剂等。

2015年12月，科技部发布的“2016年度国家重点研发计划”中明确将“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”列为试点专项，提出创制新型肥料，研发大型智能精准机具，以及加强技术集成创新与应用是我国实现化肥减施增效的关键。

而早在2009年，国家就成立了缓控释肥工程技术研究中心，成为我国缓控释肥行业唯一的国家级科研平台，中心成立初期，致力于在缓控释肥领域提供行业共性和关键技术、进行开放服务和技术辐射的国际一流国家工程技术研究中心。根据不完全统计，截至2015年，我国缓控释肥产能为550万吨，创新了缓控释肥应用模式，使产品在大田作物上得到大面积应用，实现了“贵族肥料”平民化，累计推广面积约5.25亿亩，实现节支增收1100亿元。领衔制定了《控释肥料》国际标准，提升了我国缓控释肥在国际上的影响力。

随着农业供给侧结构性改革的加速，着力化解过剩产能、大力调整产品结构、加快提升科技创新能力、着力推进绿色发展、积极推进两化深度融合、加强农化服务、借力“一带一路”战略拓展国际市场，企业由竞争走向竞合、行业间由跨界走向无界，这些将是化肥行业未来转型升级的发展方向。

行业整合时代来临

农业现代化耕种方式将派生新型肥料广阔的需求空间，规模化种植对肥料产品质量及相应农化服务需求提高，将形成对产品品质差、农化服务缺失的小企业的挤出效应，品牌好、规模大的企业市场占有率有望得到不断提升；在行业竞争白热化的微利时代，行业整合的黄金时代已经到来，并购、合作将成为常态，具有创新优势的企业将迎来发展新机遇。复合肥产业由数量型增长模式向质量型增长模式的转变已不可逆转，生产集中化、产品高端化、肥效节能环保化、销售服务化、原料市场化将成为复合肥市场的主要发展方向，大型企业凭借成本、技术、品牌、服务等方面的优势获取更多的市场份额。

随着市场和经营环境的复杂多变，单个企业仅靠自身力量难以应对激烈的竞争，单打独斗、你死我活的思维模式越来越不能适应现代竞争的需要。越来越多的企业开始建立起既竞争又合作的新观念。通过企业间的资本或者技术或者渠道联姻，实现产业版图的嫁接与延伸。资源整合战略日渐清晰。合作与并购已在企业间萌芽，农机、肥料、农药、种子之间的鸿沟有望被跨越成坦途。

行业发展方向

国家缓控释肥研究中心有关负责人接受本刊记者采访时表示，将继续围绕国家粮食安全生产、环境保护、资源节约以及肥料产业转型升级的战略，发挥缓控释肥在国家化肥使用量零增长方案中的积极作用，致力于解决行业发展的共性和关键技术难题，推动我国缓控释肥研究、技术进步以及大幅提高经济效益、社会效益和生态效益。

方向一：缓控释肥关键生产工艺技术研究

以解决我国缓控释肥生产技术现存的投资规模大、装备系列多、装置规模小、生产效率低、产品能耗高等问题为目标，围绕缓控释肥工程化工艺技术、自动化控制装备展开系统研究。一是集成创新缓控释肥关键生产工艺技术，建立精准化、连续化、信息化的缓控释肥生产工艺技术体系；二是创新优化缓控释肥自动化控制装备系统，建立缓控释肥规模化自动生产装置，实现缓控释肥产品的系列化、规模化、高效化、清洁化生产。

方向二：缓控释肥产品创制技术研究

主要围绕缓控释肥包膜材料开发、缓控释机理及产品配方展开研究，不断推出具有高增值效益的缓控释肥系列产品。一是筛选出缓控释效果好、成本低、降解周期短的包膜材料，并对膜材料合成机理及缓控释机理展开研究；二是建立缓控释肥配方库，开发出作物专用缓控释肥复配技术；三是创建产品质量检测方法，制定质量检测标准，为缓控释肥质量提供保障。

方向三：缓控释肥高效应用技术研究

针对不同地区气候特征、土壤状况、作物养分需求，系统开展缓控释肥高效应用技术研究。一是开展不同区域作物需肥规律和土壤养分供应规律研究，建立标准化模型数据库；二是开展土壤养分快速测试、作物营养诊断和养分调控技术研究，实现高效施肥指标体系和精准施肥信息化集成创新；三是围绕主要作物施肥技术模式，提出机械化施肥技术规程，开发农机农艺相结合的“良肥、良机、良种”的种肥同播配套施肥技术体系。

方向四：缓控释肥应用效果评价研究

建立缓控释肥应用的农学效应及环境效应评价指标体系，为缓控释肥料推广施用建立科学依据。一是构建缓控释肥料对作物产量、品质和抗逆性的农学效应评价体系；二是建立缓控释肥料产品环境生态效应评价的模拟和田间试验方法体系，为缓控释肥料应用推广和配方工艺改进提供科学依据。

农业健康生产技术体系——仲元模式在有机农业生产中的实践

无论与无序、粗放、消耗相伴生的传统秩序如何发展，从方向的意义上，一个时代总会在某一范围内寻找到与之相匹配的调性。有机农业就是伴随着对时代的反思和对品质生活的追求而出现的一种农业生产模式。何为有机农业？即在生产中完全不使用化肥、农药、生长调节剂、添加剂，不采用转基因技术、辐照技术的生态农业。对于有机农业的定义，中科院刘海涛博士解释道：“这个听起来颇为复杂的概念最初就起源于中国传统的农耕文明，而秸秆还田、培粪灌溉、河泥入地等中国人几千年来积淀的智慧结晶就是有机农业的经典诠释。”

复合肥产业由数量型增长模式向质量型增长模式的转变已不可逆转，生产集中化，产品高端化，肥效节能环保化、销售服务化，原料市场化将成为复合肥市场的主要发展方向，大型企业凭借成本、技术、品牌、服务等方面的优势获取更多的市场份额。

一直以来，有机生产与成本过高、收成过低挂钩，仿佛有机农业是只存在于试验基地与示范田里，离普通老百姓的生产生活远了点儿。但是随着科学的发展与有机肥料行业的创新，一种高产优质农业技术体系正在形成，例如：仲元（北京）绿色生物技术开发有限公司创新性地开创了“仲元模式”，作为一种农业健康生产的技术体系，在实践中得到了充分论证。以中国农科院梁鸣早副研究员为代表的学者认为，这种高产优质农业技术是传统农耕文化与现代科技融合的产物，此技术内涵的农耕文化和东方思维，特色是采取防重于治的多项技术：提供充足的碳为作物高产打基础；用有益微生物复合菌（具有生物固氮、快速降解有机物、促进根系和植株生长、对作物终生胁迫和固碳减排等多项功能），使微生物成为土壤中最有活力的生力军；矿物质肥料在促进土壤结构形成和参与代谢中有不可或缺的作用；对作物进行胁迫诱导打开次生代谢增强免疫力。上述多项措施可实现免用农药、提高作物产量、品质和风味的目标。

作物的“碳饥饿”及其解决路径

梁明早副研究员在接受本刊记者采访时指出，植物生长必需的17种元素中碳、氢、氧占总量的96%，作物光合作用所需的二氧化碳来源于土壤和空气、而氢和氧来源于光合作用中水的光解，正由于碳、氢、氧原材料容易获得，久而久之被人们所漠视。长期以来的化学农业过分强调对氮磷钾的投入，而有机肥、秸秆等有机碳类物质未适量补充，事实上碳构建植物体各种物质的碳骨架，是合成糖类、蛋白质、氨基酸、酶、激素、信号传递物质等的基础物质，碳在作物体内约占45%，作物靠天补碳方式仅能满足其需求的1/5，作物长期处于“碳饥饿”中。

生产中大量投入有机肥、秸秆、腐殖酸等有机碳类肥料，在有益微生物菌的作用下被迅速降解为高活性小分子有机碳和有机氮及矿物质，可为作物根系直接吸收，有机碳无需消耗光能。在作物生长中也可直接喷洒腐殖酸、氨基酸等有机碳类液体肥料，4小时内被作物吸收利用，及时满足作物对碳的需要。

作物通过根系和叶面吸收有机碳，还从土壤与空气中获得二氧化碳，这种多途径补充碳是作物获得高产的基础。

有益微生物菌是土壤物质流和能量流的推动者

梁明早副研究员认为，有益微生物在土壤与作物生态环境的积极作用是多方面的。

菌群优势在有机农业中使用活性高的有益微生物复合菌剂，在适当的土壤环境中这些菌群自成食物链，在土壤中形成竞争优势占领优势生态位，从而减轻土壤中各种有害微生物和根结线虫等对作物的侵害。

氮肥替代目前有机种植中所使用的有益菌群，其中芽孢杆菌类和光合细菌有（非豆科）固氮作用。有益微生物可为作物提供两种活性氮：一种的微生物固氮为作物提供铵态氮、另一种是微生物降解有机物生成的小分子高活性的有机氮，可100%的替代尿素。氮对植物生长是生死攸关的，没有氮就没有生命，氮是蛋白质、叶绿素、核酸、酶、生物激素等重要生命物质的组成部分。如何补充作物生长需要的氮却是技术活儿，化学氮肥在土壤中只有三个月的有效期，而微生物与作物共生可不断提供给作物活性氮。

促进生育有益菌群中的嗜酸乳杆菌和5406放线菌具有促进根系生长的作用；近年来人们发现用有益微生物菌剂拌种，玉米的秸秆和叶片长时间保持绿色，使果穗活秆成熟，收获后秸秆可作青储饲料也可还田快速降解，为下茬提供营养。

固碳减排有益菌群中的绿色木霉菌能快速降解土壤有机物中的纤维素、半纤维素、木质素，推进腐殖质的形成，腐殖质是含有多个官能团的大分子，其中碳、氮、磷、硫比值大约为100∶10∶1∶1。腐殖化过程是一个固碳过程，微生物就是土壤固碳的主力军。

终生胁迫有益菌群与作物的关系是共生/联合固氮方式，其活动不断地穿透细胞壁给作物以胁迫，这种胁迫是伴随终身的，因此可以不断地促使作物打开次生代谢产生化感物质，化感物质就是各种抗击病虫草害和抗击灾害性天气的物质，同时还产生品质物质和风味物质。

有关专家认为，在有机农业中有益微生物菌群是土壤物质流和能量流的推动者，是有机农业生产中最活跃的生力军。

天然矿物质是不可或缺的农业物资

矿物质营养元素在作物次生代谢中有不可替代的作用，当一种或多种元素不足或缺乏，会导致植物次生代谢的空转，这就是为什么在只重视氮磷钾的现代农业病虫草害和连作障碍严重，为什么生产出的农产品不耐贮存、风味差、口感不好的原因。

当土壤的中微量元素被耗竭，也使有益微生物难以存活。

我国土肥专家刘立新指出，伴随着对作物的胁迫及时补充矿物质营养，对增强作物的抗逆性、提高品质和农产品风味非常有效，使农产品富含SOD、维生素C、维生素E、类黄酮类、类胡萝卜素等物质，是增强人体免疫力的最好营养品。

田间管理增强免疫力是作物栽培不用农药的保障

对作物胁迫诱导的认识源自对大自然的思考，中国农科院李纯忠在20世纪70～90年代对我国许多“名特优农产品的土宜”问题进行了20年的跟踪研究发现，“凡是出了名的农产品其品质优良者均产生于土壤、气候条件特殊的恶劣环境中”。刘立新进一步发现，它们要么处于石砾的恶劣土壤环境，水分供应困难、养分亏缺（如名贵茶叶大红袍、岩茶等）；要么处于盐碱地等土壤障碍因子、生长条件恶劣或管理技术特别，需要环割、刀砍、斧劈……等（如乐陵小枣）等；或要么需要天寒地冻的天气条件等等（如药性非常好的雪域红景天、高山雪莲等）。而在正常气候和肥沃的土壤上，很少有自然形成的名特优农产品。

田间管理在间苗、铲、趟、耘等管理后须紧跟一次植物营养液和微生物菌剂叶面喷洒，作物出现衰弱还需追加，这就是胁迫加营养的做法；喷施时间在太阳落前效果好；活秆收获农作物活秆自然成熟的好处：一是保障农产品品质，二是鲜秸秆营养丰富水分足，微生物作用下秸秆能快速降解。

综上，在作物有机高产优质栽培中综合技术体现在碳、有益微生物菌群、天然矿物质和田间管理这四项，单独使用一项或两项技术没有可持续性，也没有显著效果。此技术体系采取以防为主的方针，为作物提供生长所需的全部营养，用略带伤害性胁迫打开作物的次生代谢，生产出营养价值高、抗逆性强、风味独特、耐储存、产量高的农产品。此技术体系有理论意义也有社会生态意义，值得进一步研究和推广。