湖南省农作物化肥使用量零增长行动策略——基于矿质营养与有机营养并重使用的分析

黄铁平，吴远帆，何宝生，钟建中，李志明

（1. 湖南省土壤肥料工作站，湖南 长沙 410005；2. 湖南省桃江县农业局，湖南 桃江 413400）

湖南省农作物化肥使用量零增长行动策略
——基于矿质营养与有机营养并重使用的分析

黄铁平1，吴远帆1，何宝生1，钟建中2，李志明1

（1. 湖南省土壤肥料工作站，湖南 长沙 410005；2. 湖南省桃江县农业局，湖南 桃江 413400）

立足湖南化肥施用现状，分析了湖南化肥减量增效面临的形势，提出了坚持矿质营养与有机营养并重实现湖南化肥减量增效的基本思路。目前，湖南省农作物生产过程中，存在有施肥观念陈旧，经济环保意识差；单位面积施肥量偏高，化肥利用率较低；施肥结构不合理，有机肥利用率低；土肥水资源不匹配，施肥方式落后等问题。由于过量施肥原因复杂，减肥增效势在必行。湖南通过10年测土配方施肥技术推广，目前已有52个县从2013年开始出现化肥施用总量零增长。大范围定点对比监测结果表明，种植绿肥、秸秆还田不仅可以改良耕作土壤，而且平均调减氮肥用量10%以上，增产4.24%-6.69%。因此，提出了精准施肥、调优结构、有机肥替代、地力提升、技术集成和示范带动实现湖南化肥减量增效的技术路径。结合湖南实际，具体体现为深入开展测土配方施肥、恢复绿肥种植、普及秸秆还田、推广水肥一体化、推进畜禽粪便资源化利用、推进高标准农田建设等6项关健技术措施，研究制定了到2020年湖南省农作物化肥使用量总体实现负增长的行动目标，其中湘江流域和洞庭湖区率先实现零增长，湘西地区缓增长，其它地区零增长。阐明了加强组织领导、强化科技支撑、增加经费投入、完善扶持政策等4个方面的保障措施。

农作物；矿质营养；有机营养；化肥使用量；零增长

黄铁平， 吴远帆， 何宝生， 钟建中， 李志明. 湖南省农作物化肥使用量零增长行动策略——基于矿质营养与有机营养并重使用的分析［J］. 农业现代化研究， 2016， 37（5）: 885-891.

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化肥是重要的农业生产资料，但相对1万多年的“土壤—微生物—作物”生态系统而言，化肥又是外来物［1-4］，是一把“双刃剑”。科学使用能促进作物增产和地力提升［5-8］；反之，则增加生产成本、破坏土壤结构、降低农产品品质、加剧面源污染。为保障粮食等主要农产品有效供给、建设生态文明、实现农业生产永续发展，必须创新施肥理论，改进施肥方式，提高化肥利用率，调减化肥用量。

湖南人多地少，作为农业大省、畜牧业大省和化肥使用大省，实现农作物化肥使用量零增长，既是转变农业发展方式、发展现代农业的当务之急，更是实现绿色发展和可持续发展的必由之路。近百年来，虽然对养分资源综合管理理论日趋成熟［9-11］，但国内外施肥技术研究与应用仍主要注重于植物矿质营养，对有机营养普遍重视不够。在湖南近30年的农业生产中，有机无机并未真正结合，两极分化或相互排斥，导致化肥利用率长期低位徘徊，施用总量逐年增加，农业面源污染加剧［12］。长期定位监测结果表明，实行有机无机结合，即坚持矿质营养与有机营养并重，是调减化肥用量、提高施肥效益的最有效途径［13］。因此，本文以湖南化肥施用现状为基础，分析种植绿肥、秸秆还田对改良土壤和作物减氮增产的效果，探讨矿质营养与有机营养并重使用的施肥理念，为制定湖南农作物化肥使用量零增长技术措施和政策措施提供依据。

1　湖南省化肥施用现状

湖南省1925年在醴陵市率先试用肥田粉（即硫酸铵），至今已有90年的化肥施用历史［14］。1978年全省化肥施用总量53.4万t（折纯，下同），其中氮肥32.9万t、磷肥18.6万t、钾肥1.9万t。2012年化肥施用总量增加到249.1万t，其中氮肥112.3万t，占45.1%。2014年回落到247.8万t，其中氮肥107.48万t，占43.4%（图1）。经过10年测土配方施肥，全省氮肥磷肥施用总量趋于稳定，施肥结构明显优化。全省化肥使用总量年均增幅由1978-2004年的4.3%调减到2005-2014年的2.3%，年均回落2个百分点。钾肥和复混（合）肥施用总量分别由2004年的34.20万t和40.04万t，增加到2013年的43.52万t和67.02万t，分别增长27.3%和67.4%，施肥结构明显优化。但从全局来看，科学施肥仍处于初级阶段，总体水平不高，减肥增效势在必行。

图1　湖南省化肥使用量动态Fig. 1 Time course of fertilizer applications in Hunan Province

1.1施肥观念陈旧，经济环保意识差

在农业生产中过度依赖化肥，片面追求高产，偏重“增产施肥”， “经济施肥”、“环保施肥”意识较差，没有协调好作物高产高效与生态环保之间的关系。从科研教学到生产示范，受矿质营养学说影响，注重作物矿质营养多，对作物有机营养普遍重视不够，矿质营养与有机营养没有做到并重使用。

1.2单位面积施肥量偏高，化肥利用率较低

2013年湖南省共有耕地413.5万hm2、园地68.7万hm2，农作物种植面积（含园艺作物）约906.7万hm2，化肥施用量274.5 kg/hm2，略低于328.5 kg/hm2的全国平均水平，但耕地用量达到514.5 kg/hm2，远高于世界公认的337.5 kg/hm2的化肥施用量上限。由于化肥过量、盲目施用，湖南省主要农作物氮、磷、钾肥当季利用率只有29.96%、25.91%和36.65%，除磷肥略高于全国平均水平外，氮肥和钾肥分别低于全国平均水平。

1.3施肥结构不合理，有机肥资源利用率低

重化肥、轻有机肥，重氮磷肥、轻钾肥，重大量元素肥、轻中微量元素肥的“三重三轻”现象仍然存在。特别是有机肥资源利用率明显偏低，据调查统计，2013年湖南省共有农作物秸秆、绿肥、畜禽粪便、人粪尿等有机肥资源约1.1亿t，用作肥料的只有0.61亿t，仅占57.5%，全省至少20%的耕地20多年长期不施有机肥。

1.4土肥水资源不匹配，施肥方式落后

湖南水资源相对丰富，但降雨过于集中，时空分布极不均匀，“十年九旱”，而且中低产田面积占到三分之二，有效灌溉面积只有276.3万hm2，仅占耕地和园地总面积的57.3%，大多数地方很难做到因土、因作物看苗施肥，基肥因暴雨流失严重；追肥时节往往久旱无雨，肥料不能及时溶解，所施养分不能被作物吸收利用。施肥方式以传统人工施肥方式为主，机械施肥和水肥一体化刚刚起步，化肥撒施、表施现象比较普遍。

2　湖南化肥减量增效面临的形势

2.1减肥增效是区域持续发展的客观需求

化肥的推广使用，对促进农业增产、保障粮食供给、改善人民生活发挥了巨大作用，但由于长期以来片面追求作物高产，耕地基础地力低、利用强度大，肥料品种结构不合理、生产经营脱离农业需求、管理制度不健全，施用传统有机肥劳动力成本高，施肥技术落后，加上农户生产规模小，农村劳动力转移等原因，造成了化肥的不合理施用，带来了生产成本增加、能源资源浪费、土壤酸化板结、耕地地力下降、水体富养化、农业面源污染等重大隐患，直接威胁到农产品质量安全、生态环境安全和农业可持续发展。必须从战略和全局的高度，加强区域养分资源综合管理，注重农业和农村废弃物资源无害化处理和肥料化利用，变废为宝，就近还田，实现农作物化肥使用量零增长和农田养分零排放，只有这样，才能实现农业可持续发展。

2.2减肥增效是适应科学技术发展的必然趋势

从国外的发展轨迹看，欧盟、北美、亚洲、中东部分发达国家的化肥施用量都呈现先快速增长、达到峰值后保持稳中有降或持续下降的趋势，逐步走上了减肥增效、高产高效的可持续发展之路。从中国的实践看，随着科学施肥技术的进步，实现化肥减量增效在技术上切实可行［15-16］。通过开展测土配方施肥，目前三大粮食作物氮肥、磷肥和钾肥利用率为33%、24%和42%，比项目实施前（2005年）分别提高了5、12和10个百分点。在肥料利用率提高的同时，化肥用量增幅出现下降趋势。2013年全国化肥用量增长1.3%，分别比2012年和2005年低1.1和1.5个百分点。湖南通过10年测土配方施肥技术推广，目前已有52个县从2013年开始出现化肥施用总量零增长。根据湖南省安化、桑植、永顺等15个县2012-2014年15个绿肥翻压还田对比监测点（表1）和茶陵、鼎城等8个县40个秸秆还田监测点（表2）结果表明，种植绿肥、秸秆还田不仅是改良土壤的有效途经，而且平均调减氮肥用量10%以上，增产4.24%-6.69%。

表1　2012-2014年湖南省15个绿肥还田监测点数据统计表Table 1 Descriptive statistics of topsoil properties at 15 monitoring sites with green manure incorporation for 2012-2014

表2　2012-2014年湖南省40个秸秆还田监测点数据统计表Table 2 Descriptive statistics of topsoil properties at 40 monitoring sites with crop straw incorporation for 2012-2014

3　湖南化肥减量增效基本思路

3.1创新施肥理论

一是坚持矿质营养与有机营养并重。强调植物生长发育过程中既需要充足的有机营养，也需要充分的矿质营养，有机营养是植物的“血肉”、矿质营养是植物的“筋骨”，两者相互相存，相互促进，同等重要，不可偏废。

二是坚持用养结合、循环利用的生产方式。强调种植业与养殖业相互促进、相得益彰，耗地作物与养地作物合理搭配、用养结合，农村废弃物和农作物秸秆除含有病源菌和富含重金属的秸秆等废弃物外，都应进行无害化处理，就近、就地还田（土），实行农业生态系统养分资源综合管理、物质高效循环利用。

三是坚持广义的矿质营养学说。肯定植物所需矿质营养主要靠土壤和化肥补充，包括氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、钼、硼等；主张有机营养主要靠有机肥料补充，包括氨基酸、脂肪酸、碳水化合物、维生素和植物生长调节剂等小分子有机物。同时强调土壤是生物地球化学循环的核心，从母岩母质到心土表土，是一个“连续体”，土壤养分供应量不限于表层（0-20 cm）土壤，只要合理耕作，深层养分可以源源不断地输送到表土供作物吸收利用。

3.2转变施肥观念

坚持保障粮食安全和主要农产品有效供给目标不动摇，不以调减种植面积、降低作物产量为减肥措施，把减肥的主攻目标定位于调减农作物单位面积的化肥使用量；牢固树立“增产施肥、经济施肥、环保施肥”理念，由以增产施肥为主，兼顾经济施肥与环保施肥转向增产施肥、经济施肥与环保施肥并重。

3.3坚持四项原则

一是保障生产、节本增效。在确保农产品数量质量安全、耕地基础地力稳步提升、农业生产稳定发展的前提下，千方百计转变肥料利用方式，提高肥料利用率，减少化肥投入。

二是因地制宜、循序渐进。根据不同区域、不同作物生产实际和施肥需要，加强分类指导，制定分阶段、分区域、分作物的减肥增效目标，稳步推动各项措施落实。

三是统筹兼顾、综合施策。统筹考虑土肥水种等生产要素和耕作制度，按照农机农艺结合的要求，综合运用行政、经济、技术、法律等手段，有效推进科学施肥。

四是政府主导、多方参与。坚持政府主导、农民主体、企业主推、社会参与，创新实施方式，充分调动推广、科研、教学、企业和农民积极性，构建合力推进的长效机制。

3.4完善技术路径

一是精，即精准施肥减量。深入推进测土配方施肥，根据不同区域土壤条件、作物增产潜力和养分综合管理要求，科学划定施肥单元，合理制定针对不同土壤类型、肥力水平和周年耕作制度的作物单位面积化肥施用限量标准，减少盲目施肥行为。同时，加强农艺、农机深度融合，研发推广适用施肥设备，改进施肥方式，改表施、撒施为机械深施、水肥一体化、叶面喷施等方式。

二是调，即调优结构减量。主要是调整种植结构和品种结构，鼓励发展豆科作物，发挥作物生物固氮潜力，实行用地与养地相结合；优化氮、磷、钾配比，促进大量元素与中微量元素配合；调整肥料运筹方案，优化各生育期施肥比例，以及轮作周期各茬作物之间的肥料配比；加速肥料产品优化升级，大力推广缓释肥料、水溶肥料和生物有机肥等高效新型肥料。

三是替，即有机肥替代减量。通过恢复绿肥种植面积，提高畜禽粪便和农作物秸秆直接还田率，合理利用有机养分资源，用有机肥替代部分化肥，实现有机无机相结合，力争有机养分占施肥总量的40%。

四是提，即地力提升减量。通过高标准农田建设，开展耕地地力培肥，提升耕地基础地力，增强土壤保水保肥供肥能力，用耕地内在养分替代外来化肥养分投入。

五是集，即技术集成减量。结合高产创建和绿色增产模式攻关，集成推广优选良种、增苗减氮、氮肥后移、水旱轮作、深耕改土等高产高效技术，注重发挥良种良法的增产潜力，减少作物增产对化肥的依赖，实现“高产优质、高效低耗、环境友好”目标。

六是带，即示范带动减量。以种植大户、专业合作社、家庭农场、农业企业等新型经营主体为重点，开展“一对一”个性化精准施肥指导服务，通过大户示范，带动周边农户科学减肥。

3.5明确行动目标

到2020年，初步建立与湖南现代农业相适应的科学施肥管理和技术体系，科学施肥水平明显提升，全省农作物化肥使用量总体实现负增长。其中湘江流域和洞庭湖区2018年率先实现零增长，湘西地区化肥使用量实现缓增长（年均增幅控制在1%以内），其他地区实现零增长。

一是施肥结构进一步优化。氮、磷、钾和中微量元素等养分结构趋于合理，有机肥资源得到合理利用；测土配方施肥技术覆盖率达到90%以上；畜禽粪便等有机肥养分还田率达到60%；农作物秸秆直接还田率达到60%以上；绿肥种植100万hm2以上，其中紫云英66.7万hm2以上。

二是施肥方式进一步改进。盲目施肥和过量施肥现象基本得到遏制，传统施肥方式得到改变。改化肥撒施、表施为化肥深施，采用农机与农艺相结合的施肥方式，大力推广机械施肥和水肥一体化技术，在湘江流域、洞庭湖区推广机械化深施面积33.3万hm2以上，在设施农业园区推广水肥一体化面积6.7万hm2以上。

三是肥料利用率稳步提高。全省化肥利用率提高3-5个百分点，其中主要农作物氮肥利用率提高到40%以上。

四是化肥使用量明显减少。全省水稻单位面积平均减少化肥15-30 kg/hm2，其中长株潭地区减少化肥22.5 kg/hm2以上，洞庭湖区减肥15 kg/hm2以上，其它地区减少化肥7.5 kg/hm2以上；蔬菜减少化肥45-75 kg/hm2，柑桔、茶叶、葡萄等经济作物平均减少氮肥（N）15 kg/hm2以上。

4　实现湖南农作物化肥使用量零增长目标的关键技术措施

4.1深入推进测土配方施肥

按照“巩固、拓展、延伸、深化”的技术思路，强化农企对接，创新工作方式，坚持发卡服务、信息上墙、办点示范等传统技术服务与精准智能配肥、手机信息服务等现代信息服务同步推进，满足不同经营主体个性化、小批量施肥服务需要，在巩固基础工作、继续做好粮食作物测土配方施肥的同时，扩大设施农业及蔬菜、果树、茶叶等经济园艺作物上的应用，力争实现主要农作物测土配方施肥全方位覆盖。

4.2恢复发展绿肥生产

将恢复发展绿肥生产作为提高耕地持续产出能力，减少化肥施用，促进农业发展方式转变的一项重要工作来抓。加强绿肥良种繁育体系建设，以种粮大户、种粮专业合作社、农业企业等新型经营主体为重点，全面实施“藏粮于地、藏粮于技”战略，坚持用地与养地相结合，调整耕作制度，优化种植结构，大力开展绿肥生产示范，重点示范推广绿肥新品种，全程轻简栽培与高效利用技术，包括机械播种、机械开沟、机械翻压、机械收种及秸秆协同利用技术等。在湘南、湘西、湘中等丘陵山地双季稻区和一季稻区，以及湘北丘岗区及排渍能力较好的平湖区，相对集中连片，示范推广100万hm2绿肥，其中紫云英66.7万hm2。绿肥种子自给率达到50%，每年自留绿肥种子750万kg以上。

4.3推广普及秸秆还田

深入开展耕地质量保护与提升行动，大力推广秸秆粉碎还田、快速腐熟还田、过腹还田等技术，加大对早稻、油菜、烤烟等作物秸秆腐熟还田技术补贴力度，杜绝秸秆焚烧，使秸秆取之于土、用之于土，推广秸秆还田333.3万hm2以上，确保秸秆资源肥料化利用率达到60%以上。

4.4大力推广水肥一体化

结合高效节水灌溉，示范推广滴灌施肥、喷灌施肥等技术，加强水肥同步管理，促进水肥耦合与一体化下地，根据作物不同生育期需肥规律，确定施肥次数、施肥时期和每次施肥量，按照肥随水走、少量多次、分阶段拟合的原则，合理确定基追肥比例，不同生育期灌溉施肥次数、时间、施用量等，满足作物不同生育阶段水分和养分需要，重点在葡萄、蔬菜等园艺作物上推广水肥一体化技术，提高肥料和水资源利用效率。

4.5推进畜禽粪便资源化利用

通过政府引导、财政补贴、执法监督，加强规模化养殖场加强畜禽粪便清运、储存和无害化处理；支持有机肥生产企业收集、转运、加工，利用畜禽粪便生产有机肥；鼓励广大农民推广施用商品有机肥。大力推广“规模养殖+沼气+社会化出渣运肥”模式，推进沼渣沼液有效利用。力争到2020年畜禽粪便肥料化利用率达到60%以上。

4.6大力推进高标准农田建设

按照《湖南省高标准农田建设规划》和《高标准农田建设》（湖南省地方标准DB43/T 876—2014），因地制宜开展土地平整、土壤改良、农田排灌沟渠、道路和输配电等基础设施建设、加强农田防护与生态环境保护，使全省耕地基础地力提高0.5个等级以上。

5　湖南化肥减量增效行动策略

5.1加强组织领导

将化肥减量增效行动纳入粮食生产和生态文明建设重要考核内容，在各级政府坚强领导和统一组织下，建立健全目标管理责任制，严格监督管理、绩效考核，建立上下联动、多方协作的工作机制，通过办点示范，引导农技推广、科研教学和行业协会等社会力量广泛参与到行动中来，群策群力，同心协力，凝聚工作合力，推进各项措施落实。

5.2强化科技支撑

各级农业部门组建“化肥使用量零增长行动专家指导组”，负责技术方案审核把关，分片包干指导关键技术落实。建立健全肥效监测网络体系，加强肥效监测与预警预报。完善肥料使用调查统计制度，及时、准确掌握肥料使用和效应评价数据。加强化肥减量增效技术研究，制定相应的标准和生产技术规范，尽快形成一批可复制、易推广的减肥增效技术应用模式。

5.3增加经费投入

一是扩大耕地质量保护与提升专项规模，扩大深翻耕、增施商品有机肥、绿肥种植、设施农业水肥一体化4项补贴试点范围。二是结合农业补贴改革试点，采取重大技术推广与服务补助方式，支持新型农业经营主体推广化肥减量增效技术，对施用有机肥、配方肥、高效缓释肥料和种植绿肥的新型农业经营主体给予适当的现金或实物补贴。三是建立健全激励机制，鼓励和引导社会资本投入，为化肥使用量零增长行动提供资金支持。

5.4完善扶持政策

加快建立健全耕地质量保护和肥料管理的各项规章制度，积极推动全国耕地质量管理和肥料管理立法。强化肥料使用管理，严格肥料质量技术标准，禁止生产、推广、采购未经省级以上农业部门登记许可的肥料产品。加快健全肥料标准体系，从严控制重金属、有害生物、激素、抗生素等限量指标。规范农业生产过程，加强肥料市场监管，打击假冒伪劣产品，切实维护农民利益。加快出台秸秆禁烧地方法规，促进秸秆资源综合利用。加强部门沟通协调，落实促进绿肥生产各项政策措施，将测土配方施肥纳入高标准农田建设土壤改良内容，做到同步设计、同步实施、同步验收。同时，积极争取金融、保险、税收等政策，支持化肥使用量零增长行动开展。

6　结论

坚持矿质营养与有机营养并重，调减化肥用量，对化解当前农业生产成本增加、能源资源浪费、耕地地力下降、农业面源污染等重大隐患，不仅非常必要，而且切实可行，通过种植绿肥、秸秆还田不仅可以改良耕作土壤，而且平均调减氮肥用量10%以上，增产4.24%-6.69%。

从全局来看，要实现湖南农作物化肥使用量零增长目标，确保农产品质量安全、生态环境安全和农业可持续发展，应落实好深入开展测土配方施肥、恢复绿肥种植、普及秸秆还田、推广水肥一体化、推进畜禽粪便资源化利用、推进高标准农田建设等6项关健技术措施，并从加强组织领导、强化科技支撑、增加经费投入、完善扶持政策等方面保障技术措施落到实处。

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（责任编辑：童成立）

The zero-growth action strategy for fertilizer applications in croplands in Hunan Province: A combined analysis of mineral nutrition and organic nutrition

HUANG Tie-ping1， WU Yuan-fan1， HE Bao-sheng1， ZHONG Jian-zhong2， LI Zhi-ming1
（1. Hunan Station of Soil and Fertilizer， Changsha， Hunan 410005， China； 2. Agricultural Bureau of Taojiang County，Hunan Province， Taojiang， Hunan 413400， China）

Based on the current status and the reduction challenge of the chemical fertilizer applications in Hunan Province， we propose a general framework to balance the mineral nutrition and the organic nutrition to meet the demand of reducing the fertilizer applications and increasing the nutrient use efficiencies. There are a number of issues related to chemical fertilizer applications in crop production in Hunan Province， including the out-of-date concept of fertilization with less concerns of economy and environment， the high application rates of fertilizers with low fertilizer use efficiency， the unbalanced compositions of fertilization with low organic fertilizer applications， and the out-ofdate fertilization methods with unmatched resource utilization of soil， water and fertilizer. It is imperative to reduce the application amounts of fertilizers because of the excessive application of chemical fertilizers in the current fertilization scheme. The new initiative of soil testing and formula fertilization has been implemented for 10 years so that the zerogrowth of chemical fertilizer application is realized in 52 counties in Hunan Province in 2013. The results from largescale comparisons at a number of monitoring sites showed that green manure and straw return can not only improve the soil quality but also decrease the chemical fertilizer utilization by 10% and furthermore increase crop yields by 4.24%-6.69%. Therefore， the technology integration and demonstration of precision agriculture， optimization of structure，organic fertilizer substitution and improvement of soil fertility are proposed to reduce chemical fertilizer applications and to increase fertilizer use efficiency in the Hunan Province. In Hunan Province， six key technologies and measures are proposed to achieve the goal of the overall negative-growth of fertilizer applications by 2020 （including the zero-growth in the Xiangjiang River and Dongting Lake region at the first stage， the slow-growth in the Xiangxi region and the zero-growth in other regions）: soil testing and formula fertilization， green manure， straw return， and integration of water and fertilizers， and resource utilization of livestock feces. Accordingly， a number of supportive measures are proposed as well， such as the enhanced organization， the strengthened technology support， the increased funding invest and the improved policy engagement.

crop； mineral nutrition； organic nutrition； chemical fertilizer utilization； zero-growth

Central Financial Subsidy Program of China.

HUANG Tie-ping， E-mail: huangtp@163.com.

7 March， 2016；Accepted 13 April， 2016

S-3

A

1000-0275（2016）05-0885-07

10.13872/j.1000-0275.2016.0041

中央财政测土配方施肥补贴项目。

黄铁平（1966-），男，湖南安化人，推广研究员，主要从事土肥水技术试验研究、示范推广与肥料管理，E-mail: huangtp@163.com。

2016-03-07，接受日期：2016-04-13