畜禽粪肥在“非粮化”整治中的潜力

赖建兵，潘卡丽，蒋永健，汪开英

(1.浙江欣宏源生态农业有限公司，浙江 丽水 323000；2.浙江省畜牧技术推广与种畜禽监测总站，浙江 杭州 310017；3.浙江大学 生物系统工程与食品科学学院，浙江 杭州 310058)

粮食安全与社会经济稳定和国家长治久安息息相关，解决我国14亿人口的吃饭问题对国家长远发展至关重要，习近平总书记更是强调“中国人的饭碗要牢牢地端在自己手里”。近几年在新冠疫情、俄乌冲突的影响下，全球农产品供给存在很大不确定性，中国需要保持粮食高度自给自足来面对国际形势的不确定性。然而，当前日趋严重的耕地“非粮化”生产问题已严重威胁到我国粮食安全。为确保我国粮食安全，2020年中央一号文件就明确提出严格的耕地保护制度，避免或减少“非粮化”生产，各地政府相关部门也在积极落实、制定与开展“非粮化”整治工作[1]。

“非粮化”通过影响耕地的有机质、pH值、养分、耕作层等改变耕地质量。“非粮化”整治的关键是恢复提升耕地的地力水平，确保其粮食生产能力。“非粮化”耕地质量的恢复措施主要有合理安排耕作制度、适宜地轮作模式、植被移除、表土回填、土壤培肥等方法，其中土壤培肥在“非粮化”整治中至关重要，因为有机质含量决定着土壤肥力和质量，也是保证粮食生产的物质基础。因此，“非粮化”整治后的耕地如何修复和培肥是目前迫切需要解决的问题。研究和实践表明，畜禽粪肥对土壤肥力提升有明显效果，能够补充土壤有机质和养分，这表明畜禽粪肥有恢复“非粮化”耕地质量的可能性。本文概述了我国耕地“非粮化”现状与危害，分析了耕地“非粮化”整治过程中存在的问题，探讨了畜禽粪肥在“非粮化”整治中的应用潜力，提出畜禽粪肥在“非粮化”整治中的施用途径，以期为科学整治“非粮化”耕地和提高耕地生产利用效益提供理论和实践参考。

1 我国耕地“非粮化”现状与危害

自1978年以来，我国耕地数量呈明显下降趋势，“非粮化”现象严重，其中东南部、西北部、西南部和中部的“非粮化”生产尤为严重[2-3]，目前我国的“非粮化”率已经达到27%左右[4]。耕地“非粮化”会对农田生态系统中的水、土、气及生物多样性产生直接或间接影响，进而影响土地质量与区域生态环境。种植农户的问卷调查、实地调研、遥感和GIS技术采集耕地利用信息的综合结果表明，导致我国耕地“非粮化”的主要原因是利益主体的决策、种植经济效益、耕地自然环境、政策制度、社会因素。

“非粮化”生产对耕地的破坏有可逆和不可逆的影响，不同的“非粮化”方式对土壤pH值、有机质、养分、结构等方面的影响差异明显。种植经济作物，如蔬菜和油料，虽然不会对耕作层产生影响，但可能会造成耕地结构破坏、影响耕地质量，并可能会导致土壤和水污染等生态问题[5-7]，这类种植模式的耕地地力恢复较为容易[8]；种植经济林业和果树在一定程度上对耕作层造成损害[9-11]，而且容易导致土壤养分分布不均；种植药材、草坪对耕作层土壤理化性质破坏严重，表层的优质土壤不断被取走，耕作层厚度降低，会导致有机质含量较高的表层土壤大量流失，易诱发土壤贫瘠、酸化、板结等土壤退化现象[6]；挖塘养鱼、养虾和养蟹等把原耕作层移除，会对耕作层产生永久性破坏，犁底层损害导致粮食生产能力出现不可逆的下降，继而引发土壤pH值下降、农业面源污染等多种问题[12-15]。

综上，上述四类“非粮化”方式对耕地的破坏程度不同，最突出的影响是改变土壤中的有机质与养分含量，致使土壤的粮食生产力显著下降或丧失，破坏程度超过耕地自身调节范围时，还必须采取技术修复，才能恢复耕地生产能力。

2 我国耕地“非粮化”整治困境

面对“非粮化”生产的加剧及其对我国耕地质量造成的破坏，我国从法律、经济、规划等方面采取了一系列整治措施，取得初步效果的同时也暴露出了许多问题，具体如下。

2.1 治理缺乏适应性

长期以来，我国耕地保护采取自上而下的刚性法律和行政手段，不同主体之间的耕地保护目标矛盾日趋激烈[16]。“非粮化”土地恢复调整不分类、“一刀切”，不仅容易造成过度治理，给基层带来隐患，造成资源浪费，而且不能从根本上解决粮食生产、生产效益与耕地保护三者之间的内在矛盾，不能激发利益主体保护耕地的主观能动性。因此，如何深入认识“非粮化”的形成过程及其环境效应，进而对“非粮化”耕地进行适应性治理，是一个亟待解决的问题。此外，中国各区域资源、经济状况、农业生产和耕地面积分布存在明显差异，“非粮化”控制管理的视角、内容和标准，大多数都忽视了不同“非粮化”类型和不同地区“非粮化”发展的巨大差异，缺乏对农户利益诉求的充分考虑。

2.2 食物多样性需求激增

随着生活水平的提升，人们开始追求多样化膳食结构，导致粮食的消费量出现明显下降，而对干鲜果蔬的需求增加。饮食结构不可逆的调整，一定程度上引导了农户改变种植结构，种植水果等“非粮化”作物带来的高经济效益让农户难以放弃现有的种植结构。如何在满足人民群众对干蔬果菜、肉蛋水奶等多元化食物需求的同时，又确保粮食的稳产、优产是当前需要解决的难题。

2.3 缺乏理论与技术支撑

不同的“非粮化”利用方式引起耕地、耕作层发生差异性变化，耕地“非粮化”整治的实施措施最后落实在“恢复与提升”耕地质量。现有的治理措施主要是从国家和政府层面进行政策的制定和实施、市场调控、监管等，鲜有报道“非粮化”整治的有关技术、工程措施，更是缺乏典型区域的治理模式与技术。

3 畜禽粪肥在“非粮化”整治中的潜力

“非粮化”整治本质上属于土地复垦，通过复垦过程，改善耕地质量。“非粮化”整治后耕地的施肥种类、用量及方式都需要进行调整，施用的肥料须起到丰富土壤微生物群落结构、提高土壤质量、改善土壤健康的效果。肥料的类型直接影响地力恢复进程，施用畜禽粪肥是土壤培肥的有力措施。

畜禽粪肥除了含有大量的有机质、氮磷钾等养分外，还含有氨基酸、植物生长激素及大量的微生物等，腐殖质可以促进不同粒径的团聚体形成，改变砂土颗粒大而分散的状态和黏土的高黏度特性，超大比表面积和亲水基团提高了自身的吸水量，改善土壤的透水透气性、持水保肥能力，对培肥土壤和植物生长均有促进作用。目前我国畜禽粪肥的年产量在40亿t左右，但是资源化综合利用率只有75%，产生量远大于消耗量，引发了系列环境污染问题。但是根据土地承载力测算，我国现有的种植面积可消纳所产生的粪污量，但由于畜禽粪肥体积大、肥效低、异味大、施用储存不方便等问题造成了粪肥资源的浪费。畜禽粪肥根据形态分为固体有机肥和液体(沼液)有机肥两类。《“十四五”规划》提出，要大力推进畜禽粪肥就近就地还田，重点促进粮食作物施用畜禽粪肥面积。

3.1 畜禽粪肥在“非粮化”整治中的潜力

研究表明，连续施用畜禽粪肥可以补充土壤养分，有机质含量随着畜禽粪肥的施用年限逐渐累积，不同种类的畜禽粪肥对土壤有机质的增量存在较大差异。李林海[17]的研究发现，畜禽粪肥中的有机质含量为羊粪>猪粪>牛粪>鸡粪。李永平等[18]在玉米种植生长过程中通过施用鸡粪、羊粪、猪粪和牛粪来探究畜禽粪肥类型对土壤培肥和玉米增产的效果，结果发现，4种粪肥对土壤培肥和玉米增产均有效果，其中施用鸡粪和羊粪对玉米培肥和增产效果更好。不同类型畜禽粪肥还田后对土壤的生物学特性影响不同。施用粪肥可为土壤微生物提供营养，而微生物大量生长繁殖促进粪肥的矿化分解，持续长效地为土壤提供速效养分。郭莹等[19]发现，长期施用畜禽粪肥的耕层土壤中微生物的碳源利用率和群落多样性均有显著提高，并且加快了有机质的周转能力。张英等[20]研究发现，施用羊粪、猪粪、牛粪的处理中，牛粪处理提高了土壤微生物的生物量碳氮和过氧化氢酶活性，猪粪处理显著提高脲酶和碱性磷酸酶活性，羊粪处理提高了蔗糖酶活性。此外，有机质的增加可以有效防止土壤中养分淋失，周转过程中产生的有机酸一边促进矿物分化和养分释放，另一边通过络合/螯合作用吸附养分，提高土壤养分有效性[21]。因此，施用畜禽粪肥能有效促进土壤有机碳的提高及腐殖质的形成，对提高“非粮化”耕地的土壤有机质含量和恢复地力意义重大。

由上可知，畜禽粪肥对土壤质量存在明显正效应影响，起到提升耕地质量的作用。因此，合理高效地使用畜禽粪肥有极大的可能在较短时间内恢复和提升“非粮化”耕地质量，解决“非粮化”利用中引起的土壤酸化、板结等问题，提高耕地地力，实现增产增收。

3.2 “非粮化”整治中的畜禽粪肥施用途径

适宜的施用方式可以提高畜禽粪肥的利用效率。不同粪肥收集、处理工艺产生的粪肥形态有所不同，根据作物类型和耕地特征，选取适宜的施肥方式以保证粪肥的效果。畜禽粪肥施用方式主要有2种，一是将产生的畜禽粪肥收集和无害化处理后施用，此方式为异位资源化利用，通常采用滴灌、深层注射、条施、沟施、抛施等施用方式；二是通过稻-鸭共作的方式将粪肥直接还田供作物生长，此方式为原位施用。不同粪肥施用方式具有的特点不同，粪肥异位利用可以作用于不同类型的耕地，适用范围广，可以作基肥和追肥，但收集、处理、施用都需要较大的成本投入；原位施用节省了粪肥处理、施用成本，减少作物的病虫害、增加水稻的抗逆性、增强了系统内的物质循环，但粪肥原位施用只能在水稻种植的苗期-抽穗前期进行，并需要保持稻田处于淹水状态。

畜禽粪肥在“非粮化”整治的耕地质量恢复和提升上有巨大潜力，但粪肥除了含有充足的养分外，还含有重金属、抗生素等物质，具有一定的安全风险。因此，施用畜禽粪肥后，需要对“非粮化”整治土壤的健康风险进行监管，可通过数字化建设，建立土地利用方式、土壤质量、畜禽粪肥质量、施肥去向台账，监管粪肥安全风险，并根据区域、“非粮化”类型、粪肥种类等差异，适时调整施肥推荐方案和监管风险。

畜禽粪肥施用是一条完整的生态链，需要关注土壤性质、粪肥种类及养分含量、处理工艺、施用方式、作物种类等多个模块，“非粮化”类型会引起土壤性质发生明显的差异化，因此，治理路径也需要差别化，以便更好地恢复耕地生产力。

4 结论与展望

“非粮化”生产发生在快速城市化大背景下，是农民利益、自然耕地环境、社会经济等多种因素共同作用的结果。有机质含量高、养分种类丰富的畜禽粪肥科学施用在“非粮化”整治中潜力巨大。“非粮化”使土地破碎度增大，不同利用方式对土壤质量的影响差异较大。另一方面，“非粮化”在我国有明显的时空分布特征。因此，亟需探明“非粮化”的土壤理化特征、探究畜禽粪肥在“非粮化”整治中的差异化模式和技术，发挥畜禽粪肥在“非粮化”整治中恢复和提升耕地质量的作用。