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中哈德3 国化肥施用生态经济合理性动态比较与启示

2019-12-26刘钦普林振山濮励杰

中国土壤与肥料 2019年6期
关键词:施用量哈萨克斯坦合理性

刘钦普,林振山,濮励杰

(1.南京晓庄学院环境科学与工程重点学科组,江苏 南京 211171;2.南京师范大学地理科学学院,江苏 南京 210023;3.南京大学地理与海洋科学学院,江苏 南京 210093)

在20 世纪,世界人口出现了快速增长,从世纪初的10 亿达到世纪末近70 亿[1]。据预测,到21 世纪中叶,将达到92 亿[2]。因此,大量施用化肥提高粮食产量成为满足人类对食物需求的重要手段。在过去的几十年中,世界化肥施用量不断增长,2014 年氮、磷、钾化肥用量分别是1.13 亿t、4270 万t、3104 万t,分 别 比2013 年 增 加1.5%、2.4%、3.3%。据估计,2050 年全世界化肥使用量为2.63 亿t[3]。虽然施用化肥给世界农业带来33%~66%的产量增长[4],但也带来了严重的环境问题。

化肥过度施用对环境造成的影响是多方面的,主要是氮、磷元素从土壤流失到水体或者进入大气,成为水体富营养化的主要原因,或对气候变暖有促进作用[5]。据报道,瑞典来自农业的氮曾占其流域总输入量的60%~87%,德国一些流域也因过量施用化肥导致河流中磷的浓 度 超 过0.2mg/L[6]。中 国2016 年 化 肥 总 用 量为5984.5 万t,占 世 界 化 肥 总 用 量 的1/3,单位耕地面积施用量比国际公认的化肥施用安全 上 限(225kg/hm2)高 出1 倍[7],许 多 地 区已面临着严重的地下水硝酸盐超标问题[8-9]。国内外为控制化肥面源污染在合理施肥方面做了大量研究。如英国冬小麦氮肥用量超过最佳经济投入量时土壤硝酸盐淋失量明显增加[6],德国当冬小麦产量在8100~8900kg时,每公顷施加127~150kg的氮肥,向大气中释放的N2O 量最少[10]。Yadav 等[11]在美国明尼苏达东南地区的研究发现,当地农民种植玉米的施氮量(198kg/hm2)和地方推荐量(168kg/hm2)都超过了实地试验的最佳经济施氮量。中国北方玉米小麦轮作区兼顾作物产量和环境效益的农田氮肥适宜用量是小麦150kg/hm2、玉 米180kg/hm2[12],内 蒙 古 河 套 灌 区 施氮量193~291kg/hm2是玉米生态经济合理施氮阈值[13]。在西北新疆阿克苏地区春玉米的研究表明,土壤有效磷达到14.4mg/kg 时可获得玉米高产,其对应的磷素淋失风险低的施磷阈值为130.2kg/hm2[14]。在 南 方 赤 红 壤 区 施 磷 量 为63~81kg/hm2时土壤磷流失的风险相对较低[15]。以上研究为各地合理施用化肥促进农业增产和控制环境污染提供了重要的参考,但是多是基于局部田间试验结果。目前国内外用数学模型方法评价化肥施用生态经济合理性的研究较少,对一带一路沿线不同国家化肥施肥生态经济合理性深入研究更少。

“一带一路”沿线有60 多个国家和地区,人口有44 亿,其中发展中国家占大多数。各国自然资源条件、经济发展水平很不平衡,农业化肥施用总量和单位面积施用强度差异很大。本文笔者基于化肥施用环境安全阈值模型提出了施肥生态经济合理性评价方法,选择一带一路沿线经济发展差异较大的中国、哈萨克斯坦和德国(中哈德)3个国家,对其近15 年来化肥施用的特点、环境安全阈值及施肥生态经济合理性进行对比研究,一方面有助于完善化肥施用合理性评价方法,促进国际学术交流,另一方面为我国和一带一路相关国家进行农业化肥生产和消费决策以及化肥施用环境影响评价,加强对外农业国际合作提供参考依据,

1 研究方法与数据来源

1.1 化肥施用环境安全阈值模型

国内外农业化肥施用最广泛、最常见的肥料是氮、磷、钾肥,其中氮肥最为普遍。因此,为了考虑施肥的生产经济效益和生态环境影响,首先确定氮肥施用的环境安全阈值最为关键。刘钦普根据巨晓棠计算理论施氮量的思路,提出了氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)化肥施用环境安全阈值(Fertilization Environmental Threshold,FET)的概念和测度模型[16-18]。化肥施用环境安全阈值是指为获得某一季作物目标产量而不危害环境的最佳施肥量。其中氮肥施用环境安全阈值计算方法如下:

考虑到小麦、玉米、水稻等大田作物对氮、磷、钾的需要比例一般为1∶0.5∶0.5[19-20],则磷肥和钾肥施用的环境安全阈值为:

式(1)~(3)中:FETN、FETP、FETK分别为氮肥、磷肥和钾肥施用的环境安全阈值,FET总为氮磷钾总肥施用的环境安全阈值;A 为作物需氮系数,即千克产量的作物需氮量(kg);yi为某地区近3 年某作物年产量,ρ 为化肥施用生态效益调节系数,用于调节化肥施用环境安全阈值与某一作物目标产量下的化肥施用最佳经济适宜量的关系。由于考虑生态效益的化肥施用量要比最佳经济适宜量低,作物目标产量要比当前产量要高,因此,

式中:e 为化肥施用环境安全阈值相对于最佳经济施肥量的下浮比例,t 为作物目标产量相对于当前作物产量的上浮比例,e 和t 一般取小数。多项研究表明,兼顾生态与经济的作物施肥量(即环境安全阈值)比以考虑经济为主的作物施肥量(即最佳经济施肥量)至少低20%[21-22],人们常用近几年作物平均产量上浮10%作为目标产量[23],两者综合,这里ρ 取0.9。

1.2 化肥施用强度指数模型

笔者这里提出化肥施用强度指数的概念,是指化肥施用强度与环境安全阈值的比,用于反映化肥施用对生态环境的影响程度。其计算公式为:

式中:FII 表示氮、磷、钾单质或总肥的化肥施用强度指数;FI 表示氮、磷、钾单质或总肥的化肥施用强度,化肥施用强度是指一年内作物单位播种面积(或收获面积)氮、磷、钾或总肥的实际施用数量(kg/hm2)。公式(5)表明,化肥施用强度指数愈接近1,化肥施用强度愈接近化肥施用环境安全阈值,化肥施用愈合理;化肥施用强度指数愈大于1,化肥施用强度愈大,生态风险越严重,施肥越不合理;化肥施用强度指数愈小于1,化肥施用强度愈小,对环境的影响越小,但越难以保证粮食高产,施肥也越不合理。

1.3 化肥施用生态经济合理性评价

化肥施用生态经济合理性是指在考虑生态环境安全的前提下,为获得某一季作物目标产量所施用化肥的合理程度,用化肥施用合理指数(Fertilization Rational Index,FRI)表示。笔者提出化肥施用合理指数的计算公式为:

式中:FRI 为化肥施用合理指数;e 为自然常数,约等于2.718。

FRI 用单个数值可以对化肥施用过量不合理和施用不足不合理两种情况进行生态经济合理性评价,克服了化肥施用强度指数用两个数值表示两种不合理的麻烦。即化肥施用合理指数越大,化肥施用的生态经济合理性越强,反之亦然。FRI 的值在0 和1 之间,当值越趋于1,表明施肥越合理,越趋于0,施肥越不合理。多项研究表明,氮磷钾化肥施用适宜量都有一个变化范围,大约在其平均数的上下浮动10%~15%[24-25,15]。假设化肥施用量在环境安全阈值的上下15%区间为生态经济合理施肥量,按照合理指数FRI值的大小,划分出4个不同的施肥生态经济合理性等级和类型(表1)。

表1 化肥施用合理指数(FRI)等级及施肥生态经济合理性类型

1.4 数据来源

本研究使用的中国、哈萨克斯坦和德国的氮磷钾化肥施用量、粮食产量、耕地面积以及作物收获面积数据主要来源于联合国粮农组织网站公布的数据[26],部分数据来源于中国统计年鉴。

2 结果与分析

2.1 近15 年中哈德3 国化肥施用总量及施用强度的变化

根据联合国粮食与农业组织公布的数据,2002~2016 年中哈德3 国的化肥施用量发生了各具特色的变化。中国的氮(N)磷(P2O5)钾(K2O)化肥施用总量和各单质数量2002 年以来总体是呈现平稳上升趋势,分别从2002 年的4321.8、2500.6、1055.5、765.7 万t 上 升 到2016 年的5984.5、3046.2、1565.7、1372.6 万t,分 别 提高了38%、22%、48%、79%。钾肥增长最快,其次是磷肥,氮肥最慢。氮、磷、钾比例从1∶0.42∶0.31调整到1∶0.51∶0.45,接近发达国家氮、磷、钾1∶0.5∶0.4 的比例。总化肥施用强度及氮、磷、钾各单质化肥施用强度分别从2002 年的278.1、160.9、67.9、49.3kg/hm2,提高到2016 年的332.6、169.3、87.0、76.3kg/hm2,分别提高了20%、5%、28%、55%,呈现平稳上升的趋势,最近两年开始下降(图1)。化肥施用强度的变化比率明显低于化肥施用总量的变化,说明播种面积增加明显。与化肥施用强度的变化相比,中国单位面积主要粮食作物(小麦、玉米和水稻)平均产量从2002 年的4946kg/hm2上升到2016 年的6098kg/hm2,上升了23%,化肥效率即千克化肥的粮食产量(kg)从17.8kg上升到18.3kg。其间粮食产量变化与施肥强度变化高度一致,相关系数为0.968,表明中国化肥施用对粮食生产的贡献显著。然而,最近两年化肥的施用量有所降低,而粮食产量仍有提高,这与中国政府于2015 年提出《到2020 年化肥使用量零增长行动方案》[27]后采取的政策措施使农业施肥技术和灌溉能力等因素的改善有关。

图1 中国化肥施用强度及粮食产量变化趋势

哈萨克斯坦的氮磷钾化肥施用总量和各单质数量自2002 年以来总体是呈现快速大幅波动上升趋 势,分别从2002年的2.4、1.3、1.1、0.02 万t上升到2016 年12.8、9.2、3.3、0.3 万t,分别提高了430%、610%、200%、1400%,钾肥增长最快,但绝对量很低。2009年以来氮肥增长最快,磷肥最慢。氮、磷、钾比例从1∶0.85∶0.02 调整到1∶0.36∶0.03。与中国相比,哈萨克斯坦化肥施用总量很低,其耕地面积是中国的22%,2016 年化肥施用量仅是中国的0.2%。该国总化肥施用强度和氮、磷、钾各单质化肥施用强度分别从2002 年1.62、0.88、0.74、0.01kg/hm2提高到2016 年的7.47、5.37、1.93、0.18kg/hm2, 分别提高了360%、510%、160%、1200%。化肥施用强度的变化比率稍低于化肥施用总量的变化,说明哈国的播种面积增加不明显。哈萨克斯坦化肥施用强度变化如图2 所示,氮肥施用强度最大,波动最大,磷肥次之,钾肥最小,波动平缓。2008 年世界金融危机时,哈萨克斯坦化肥施用强度快速下降至3 年前水平,2009 年之后呈现缓慢增长、快速增长、快速下降、缓慢增长等波动变化。15 年来,哈萨克斯坦主要粮食作物(小麦、玉米和大麦)平均产量从2166kg/hm2增加到2853kg/hm2,呈现高低起伏波动大、增产趋势较明显的特点,化肥施用与粮食产量之间的相关系数为0.691。但粮食产量一直处于较低水平,化肥效率急速下降,从2002 年的1336kg下降到2016年的403kg。特别是小麦产量波动很大,例如2002 年哈萨克斯坦小麦产量为1089.5kg/hm2,2011 年为1661kg/hm2,而2012 年尽管施肥强度为历年之最,由于受到干旱天气影响,小麦产量下降到793kg/hm2,比上年减少50%以上。2016 年和2017 年小麦产量又分别回到1211、1243kg/hm2。这说明哈萨克斯坦抵抗自然灾害的能力很低,严重影响施肥效果[28]。

图2 哈萨克斯坦化肥施用强度及粮食产量变化趋势

德国的氮磷钾化肥施用总量和各单质数量分别从2002 年的259.5、178.8、32.7、48.0 万t 下降到2016 年232.0、165.9、23.1、43.0 万t。分 别 降低了11%、7%、29%、10%,氮、磷、钾3 种肥料的消费量的大小顺序是氮肥>钾肥>磷肥,化肥施用降低的速度是磷肥>钾肥>氮肥,氮、磷、钾比例从2002 年的1∶0.18∶0.27 下降到2016 年的1∶0.14∶0.26,磷肥施用最低。这与欧盟国家为控制磷肥施用对土壤和水体造成严重的镉污染而制定的法令有关[29]。德国化肥施用总强度和氮、磷、钾单质强度2002 年分别为272、186、34、50kg/hm2,2016 年分别为265、190、26、49kg/hm2。从2002 年以来呈现总体平稳、微幅波动、稍有下降趋势(图3)。氮、磷、钾3 种肥料的历年变化较为一致,2008 年世界金融危机时,3 种化肥施用量下降至近15 年的最低点。2002~2016 年小麦、大麦和玉米3 大粮食作物平均产量为7276~7993kg/hm2,呈现出在水平方向上微幅波动、稍有上升趋势,与化肥施用变化趋势相反。同期化肥效率从27kg增加到30kg。由于化肥施用量和粮食产量波动时间点多处不一致,两者相关性很差,相关性系数为-0.095。这可能与德国的土地休闲、复种指数小于1、施肥期与收获期不一致有关。

图3 德国化肥施用强度及粮食产量变化趋势

2.2 近15 年来中哈德3 国化肥施用生态经济合理性对比分析

2.2.1 化肥施用环境安全阈值的年际变化

化肥是现代农业作物营养成分的重要来源之一。但是,如果单位面积化肥施用量大,超过了植物的需要,多余的化学物质就会成为污染物留存在土壤,污染土壤、水体和大气。如果施肥不足,化肥作用没有充分发挥,则影响粮食产量的提高。所以确定既能保证粮食生产效益,又能保证环境安全的化肥合理施用量就显得极为重要。这种兼顾经济和生态的化肥施用量即为化肥施用环境安全阈值。根据式(1)~(4),用3 年滑动平均的方法,计算出2004 年以后中哈德各年主要粮食作物的平均产量,然后得出相应的化肥施用环境安全阈值(表2)。

表2 2004~2016 年中哈德3 国化肥施用环境安全阈值(FET)(kg/hm2)

由表2 可见,从2004 年到2016 年中哈德3国总肥施用环境安全阈值的大约范围及大小排列分别为:德国(323.2~373.1kg/hm2)> 中国(226.6~271.7kg/hm2)>哈萨克斯坦(95.7~120.1kg/hm2)。氮肥和磷(或钾)的环境安全阈值分别对应于总肥和氮肥减半排列。将表2 与图(1)~(3)相比,中国的总化肥施用强度超过了其环境安全阈值,德国和哈萨克斯坦各自的总施肥强度都低于其阈值。各国化肥施用环境安全阈值的变化与近十多年的粮食产量的变化密切相关,综合地反映了各国自然和社会经济条件的差异以及对化肥施用环境风险的抵御潜力,即:环境安全阈值越高,说明粮食生产能力越强,对化肥施用环境风险抵御能力越强。德国的化肥施用环境安全阈值高于中国,但是实际化肥施用强度却低于中国,基本上做到了粮食生产和环境安全双赢发展。

就近10 多年来化肥施用环境安全阈值平均值来说,中国为251kg/hm2。这个数字基本上与原国家环境保护部2010 年关于中国生态乡镇建设化肥施用强度不超过250kg/hm2的生态标准是一致的[30]。德国的氮肥施用环境安全平均值为187kg/hm2,这与德国《肥料法》规定的小麦施用总氮不超过210kg/hm2的数量也比较接近[31]。这些数字不是偶然的巧合,必然有其内在的联系,有待进一步研究。

2.2.2 化肥施用生态经济合理性分析

应用基于粮食产量的化肥施用环境安全阈值来计算化肥施用强度指数,从而确定化肥施用生态经济合理性,可以避免化肥过度施用造成环境污染或化肥施用不足使得粮食产量不高,这样有助于解决粮食安全和环境安全的矛盾。根据公式(5),计算中哈德3 国的化肥施用强度指数。计算结果见表3。

表3 2004~2016 年中哈德化肥施用强度指数(FII)

化肥施用强度指数的大小表示了化肥施用对生态环境的压力或风险,强度指数等于1,化肥施用强度等于环境安全阈值,指数愈小于1,化肥施用对环境的影响越小。由表3 可见,中国从2004 年到2016 年氮肥强度指数最大,在1.25~1.46 之间,说明氮肥施用环境风险较大,但是呈现不断降低的趋势。磷肥稳定在1.30 左右,具有一定的环境风险。钾肥在0.96~1.14 之间,钾肥施用环境安全性较强。哈萨克斯坦的氮磷钾化肥施用强度指数在0.01~0.09 之间,施肥严重不足,环境风险很低。德国氮磷钾化肥施用强度指数绝大部分在0.2~1.1 之间,氮肥施用强度在阈值附近,磷肥和钾肥远低于阈值,化肥施用总体环境风险低,安全性高。

根据公式(6)计算中哈德化肥施用合理指数(表4)。由表4 化肥施用合理指数所示的中哈德施肥生态经济合理性可见,中国氮磷钾总的化肥施用生态经济合理性处于较为合理的2 级水平,就氮肥来讲,2004~2013 年为过量施用的生态经济合理性3 级水平,2014~2016 年为氮肥稍过量的生态经济合理性2 级水平。磷肥一直是施肥偏多的生态经济合理性2 级水平,钾肥属于合理施用的生态经济合理性1 级水平。这种变化与中国政府自2005年以来实施农业配方施肥和减少氮肥、增加磷肥和钾肥的政策有关。但目前中国的氮肥和磷肥施用仍处于过量施用的较不合理状态,保持钾肥施用水平、减少氮肥和磷肥、提高施肥效益是今后的主要任务。

表4 2004~2016 年中哈德化肥施用合理指数(FRI)及生态经济合理性等级

近10 多年来哈萨克斯坦的氮磷钾化肥施用效果不佳,都在施肥过分不足的生态经济合理性4 级水平。这与哈萨克斯坦农业在资本、劳动、技术3方面的供应存在严重不足有关[32]。哈萨克斯坦的粮食产量在苏联时期曾达到3453万t,而在2014年粮食产量在10 年之中最高仅为1550 万t,说明哈萨克斯坦独立后农业经济严重下滑。尽管哈萨克斯坦采用了化肥和优质种子的使用以及现代化学技术的运用,但大多数年景是“靠天吃饭”,技术总体水平远远低于目前中国的农业技术水平。所以,增加化肥等农资投入,改善生产条件,是哈萨克斯坦提高粮食单产的必要措施。

德国氮肥的施用总体上是合理的,属于生态经济合理性1 级水平,磷肥和钾肥处于施肥不足的生态经济合理性4 级水平。2016 年德国的氮、磷、钾比例是1∶0.14∶0.26,这与欧洲主要国家大部分作物氮、磷、钾用量大概是1∶0.4∶0.5 相比差距很大。例如爱尔兰2004 年小麦产量为8767kg/hm2时氮、磷、钾比例是1∶0.38∶0.5[33-34],2017 年产量为10175kg/hm2时是1∶0.37∶0.47。2017 年德国小麦产量为7644kg/hm2,与欧洲高产国家相比,德国的化肥施用和粮食产量都有改善的空间。

3 讨论

单纯从粮食产量与化肥投入相比所示的化肥效率来看,中哈德3 国中以德国最好。2016 年德国3 大粮食作物平均单产最高,分别是中国和哈萨克斯坦的1.3、2.8 倍。德国耕地面积是中国的9%,2016 年化肥施用量总量仅是中国的3.9%,粮食单产却比中国高36%,化肥效率是中国的1.7 倍。中国和德国的化肥效率总体呈增加趋势,但哈萨克斯坦化肥效率呈急速下降趋势。由于哈萨克斯坦农业化肥投入很低,其粮肥产投比起初很高,似乎效率很高,但是随着产量的增长,其化肥效率是急剧降低的,说明过低的化肥施用对粮食生产的作用不大,其粮食产量主要受其它因素的影响。因此,衡量化肥施用效果好和差,不仅要看产投比数值的大小,还要看其变化趋势。哈萨克斯坦施肥效果差,主要与水分配合差有关。自20 世纪90 年代以来,哈萨克斯坦的灌溉面积在逐渐减少,1993 年哈萨克斯坦有230 万hm2灌溉土地,占农业用地的1.6%,到2011 年,灌溉土地下降到206.58 万hm2,仅占农业用地的0.99%[35]。德国的施肥效果好,归因于欧盟国家制定了严格的法律法规和积极的农业财政补贴与政策扶持,农业研发不断投入,大力建设灌溉等基础设施,施肥效率不断提高,同时大力进行生态农业建设。当前,德国生态农业发展在欧盟独树一帜,牛奶、猪肉、粮食、蔬菜、水果等主要农产品生产基本上实现了生态化,构建了标准化的农产品技术体系,尽量不使用化肥、农药,积极推广施用有机肥料,提升农产品的附加值[36]。因此,就粮食生产和化肥施用的发展趋势来说,德国呈现总体平稳、稳中向好的良性发展。中哈德3 国化肥施用特点与各国经济发展水平密切相关,今后都有进一步改善化肥施用的空间。

德国氮、磷、钾化肥的施用比例是否适当,不仅要看当前三者施用的数量,还要分析其施肥历史及土壤养分累积的情况。德国是世界上最早在19世纪就施用化肥的国家之一,化肥用量经历了发达国家共同的先升后降的过程[37]。1950 年德国氮、磷、钾化肥用量分别为23、24、38kg/hm2,1979年分别为185、110、146kg/hm2,自1980 年以后出现持平至逐年下降,到1993~1995 年氮、磷、钾施用量分别为146、36、56kg/hm2(3 年平均值),可见磷肥和钾肥施用量下降更快。然而,这一磷、钾肥料用量加上用于作物生产的畜牧业产生的有机肥料中的磷素和钾素,仍大于土壤为作物生产支付的磷和钾[38]。德国某地有长期试验表明,当施磷量与作物生产带走的磷量相近时,17 年后土壤有效磷含量无明显变化[39]。由于土壤磷素和钾素大量积累,所以目前德国每年向土壤施加的磷、钾量就比较低,分别保持在30、46kg/hm2左右。再加上欧盟1991 年颁布《硝酸盐指令》后,德国为发展生态农业和防治面源污染,对化肥的施用管理相当严格,使得德国目前磷肥和钾肥施用比例明显低于欧美一些发达国家。但从长远来说,德国调整氮、磷、钾的施用比例将会有利于粮食产量的进一步提高。

4 结论

(1)中哈德化肥施用各具特色,呈现出不同的变化趋势。从2002~2016 年,中国化肥施用量,特别是磷肥和钾肥在总量和单位面积施用量上都呈现稳步上升趋势,目前处于顶峰并开始下降。哈萨克斯坦的化肥施用量特别是氮肥呈现快速大幅波动上升趋势,德国呈现总体平稳、微幅波动、稍有下降趋势。

(2)中哈德化肥施用总量分别从2002 年的4321.8、2.4、259.5 万t 增加到2016 年的5984.5、12.8、232 万t,分别增加了38%、430%、-11%;化 肥 施 用 强 度 分 别 从278.0、1.62、272.2kg/hm2增 加 到332.5、7.47、265.2kg/hm2, 分 别 增 加了20%、360%、-2.6%。氮、磷、钾比例分别从1∶0.42∶0.31、1∶0.85∶0.02、1∶0.18∶0.27 调整到1∶0.51∶0.45、1∶0.36∶0.03、1∶0.14∶0.26。中国氮磷钾化肥施用结构比较合理,施肥效果较好,粮食产量较高,哈萨克斯坦化肥投入严重不足和比例失调,化肥施用效果最差,粮食产量最低。德国施肥效果最好,单位面积粮食产量最高。

(3)近十几年来,中哈德化肥施用的环境安全阈值分别为227~272、96~120、323~373kg/hm2,与其粮食产量和经济发展水平密切相关。中国的氮磷钾化肥施用都超过了环境安全阈值;哈萨克斯坦大大低于阈值;德国氮肥施用量在阈值附近,磷钾肥施用则明显低于阈值。

(4)中哈德化肥施用生态经济合理性差异显著。中国化肥施用处于较为合理的生态经济合理性2 级水平,近年来不断改善;哈萨克斯坦则处在施肥严重不足的合理性4 级水平,需加大对农业的化肥投入和其它配套设施建设,促进粮食产量的提高;德国的氮肥施用长期稳定地处于合理性1 级水平,但是氮磷钾施用比例不太协调。

5 启示

(1)对比德国化肥施用的历史和现状,我国农业节肥增粮潜力很大,治理面源势在必行。中国的化肥施用强度是德国的1.3 倍,产量只有其76%。德国的氮磷钾化肥施用都在环境安全阈值之内,中国的氮磷化肥施用超过了阈值和作物的实际需求,已经达到峰值。所以我国改进施肥技术,提高化肥利用率,降低化肥施用强度是完全必要和可以做到的,同时粮食产量也有很大的提升空间,应努力保持目前已经出现的减肥增粮的势头。为响应2019年中央一号文件《中共中央国务院关于坚持农业农村优先发展做好“三农”工作的若干意见》中关于“加大农业面源污染治理力度,开展农业节肥节药行动,实现化肥农药使用量负增长”的号召,可借鉴德国的生态农业发展经验或引进有关施肥技术。用法律的手段规范肥料的施用,制定化肥和有机肥施用办法,建立标准化的农产品技术体系和规模化生产,做到粮食生产和环境保护双赢发展。

(2)谨慎看待德国氮磷钾的消费模式。目前德国氮、磷、钾比例是1∶0.14∶0.26,并不认为是长期不变的理想模式,根据欧洲一些粮食高产国家的施肥情况,适当调高氮、磷、钾三者中的磷、钾比例仍会有利于德国粮食产量的进一步提高。但是,由于磷素和钾素容易在土壤中固定和累积,我国的高氮中磷低钾施肥模式也应逐渐向德国的高氮低磷中钾的施肥模式过渡。由于我国氮肥施用历史早于磷钾肥,目前的氮、磷、钾1∶0.5∶0.45 的比例是基本合适的。但是我国的复合肥施用量近些年增加很快,磷钾养分增加的势头更大。2017 年复合肥施用量占化肥总施用量的38%,相当于氮肥的施用量。大量施用复合肥很容易引起磷素和钾素过量,因为目前我国市场上出售的复合肥多是氮、磷、钾比例为1∶1∶1 的普通型。所以,化肥市场销售人员和农业技术人员要指导农户合理施用复合肥。复合肥有普通型、高氮型、高(低)磷型或高钾型等多种,农民要根据作物和土壤的实际情况,有针对性地使用复合肥,避免营养元素的浪费和流失。从长远来看,要调整我国的施肥结构朝向氮、磷、钾1∶0.4∶0.5(0.4)的方向发展。(3)同哈萨克斯坦开展国际农业合作潜力很大。哈萨克斯坦农业产量波动大,抵御自然灾害的能力低,施肥不合理,增产较缓慢,化肥效率急速下降。可通过加强国际技术合作,吸引国外投资,改善生产条件,提高化肥效率,保障粮食产量稳步提高。中哈为近邻,“一带一路”倡议为中国和哈萨克斯坦农业合作提供了良好的机遇。我国在劳动力资源和农业灌溉、施肥及良种方面有一定的优势,为中哈开展农业合作提供了人力和技术保障。中国施肥效益和粮棉单产明显高于哈萨克斯坦,粮棉产业与其合作将大有可为,并且加大化肥生产投资或产品出口哈萨克斯坦有广阔前景。

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