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零增长的化肥施用技术策略

作者:admin 时间:2019-11-28 19:57

  河南农业大学谭金芳,博士、教授、博导、副校长,全国模范教师、 国务院特殊津贴专家、河南省优秀专家、国家精品课程•□▼◁▼◆●△▼●负责 人,全国农林学位学科研究会主任委员,中国植物营养与肥 料学会常务理事、教育工作委员会主任, 全国农业推广硕士专业 学位研究生教育指导委 员会委员、中国农学会 教育专业委员会第五届 副主任委员。河南省土 壤学会名誉理事长。 一、化肥的贡献与施肥趋势 二、化肥零增长的目标界限 三、化肥零增长的技术策略 粮食安全仍是国家安全的首要问题 粮食安全仍是国家安全的首要问题 年份 年份 人口(亿) 人口(亿) 粮食(亿吨) 粮食(亿吨) 2010 2010 14 14 5.6 5.6 2030 2030 16 16 6.4 6.4 科学施肥,提高粮食作物单产,是保障国家粮食 科学施肥,提高粮食作物单产,是保障国家粮食 安全重要途径。 安全重要途径。 10002000 3000 4000 5000 6000 19571970 1978 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006 2010 2014 粮食总产量(亿吨)化肥用量(万吨) 肥料对世界作物增产贡献率50% (Norman Borlaug)(一)化肥与粮食作物产量 科学施肥面临的形势严峻 1、亩均施用量偏高:我国农作物亩均化肥用量21.9公斤,是美 国的2.6倍,欧盟的2.5倍。 2、施肥不均衡:地区差异大(东高西低),作物差异大(蔬 菜、果树过量施肥比较普遍)。 3、有机肥资源利用率低:畜△▪▲□△禽粪▪▲□◁便养分还田率为50%左右,农 ▷•●作物秸秆养分还田率为35%左右。 4、施肥结构不合理:氮肥偏多钾肥比例偏低等。 当前冬小麦、夏玉米生产存在施氮肥过量、钾肥 投入偏少、周年分配不合理等问题。 养分 小麦 玉米 轮作周年 278242 520 11454 168 5338 91 2014年河南省小麦玉米施肥现状(kghm -2 (二)化肥增施带来的问题我国常年化肥 用量达到6000万吨, 占世界化▲●…△肥消费总 量的35%。 10002000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 1961 1971 1981 1991 2001 2011 时间(年)美国化肥用量 欧盟化肥用量 中国化肥用量 世界化肥用量 单位耕地面积化肥用量 是世界平均水平的3倍,是 欧◇•■★▼美国家的2.5倍。肥料利 用率氮30%-35%,磷10%- 20%,远低◆◁•于发▪•★达国家。 2040 60 80 中国美国 1、化肥利用率低——资源浪费 2、环境污染——人类生存环境差 水体富营养化 雾霾天气 国家和民众对环境问题越来越 重视,施肥也越来越受到关注 3、投入成本高——效益低下 2014年调查表明,河 南冬小麦、夏玉米主 产区,小麦玉米轮作 全年总投入平均为 9490元/hm 肥料,43.97 机械, 23.97 15.5灌水, 9.65 农药, 6.91 肥料是小麦玉米生产中最大份额的投入; 科学施肥是小麦、玉米高产的关键技术措施。 4、品质★-●=•▽低劣——人类健康 蔬菜、水果等农产品硝酸盐含 量超标,品质下降 •缺磷果肉变薄•缺钙引起干烧心 不合理施肥引起农产品品质下降 1、国际上,欧盟、美国等发达国家已完成减施 欧盟肥料用量与粮食产量从 六十年代起快速增长。八十年 代中期肥料用量达到高峰,之 后采取调控措施。九十年代之 后肥料用量降低1/3,而粮食产 量保持稳定。 1960 1970 1980 1990 2000 2010 10002000 3000 4000 10002000 3000 4000 欧盟 粮食总产量 欧盟 化肥用 欧盟化肥农药使用量与粮食产量关系(1961-2012,FAO) 第一阶段 第二阶段 (三)化肥零增长成为国家行为 美国肥料用量与 粮食产量从六十年代 起快速增长;八十年 代初肥料用量达到高 峰,之后采取调控措 施;九十年代之后肥 料用量实现零增长, 而粮食产量稳定。 1960 1970 1980 1990 2000 2010 10002000 3000 4000 5000 10002000 3000 4000 5000 美国化肥农药使用量与粮食产量关系(1961-2012,FAO) 第一阶段 第二阶段 2、我国化肥用量增长形势堪忧 若不加控 制,到2030年化 肥用量将达8000 万吨,氮排放增 长50%★▽…◇; 若实现化肥 减施20%,化肥 用量降至5000万 氮排放降低40%。 10002000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 时间(年)化肥用量(万吨) 化肥损失(万吨) 减施后化肥用量 减施后化肥损失 第一阶段 化肥减施20% 2030年5000万吨 2030年 8000万吨 第二阶段 2014年 化肥损失 1440万吨 2030年 2355万吨 1000万吨 确保到2020年实现“一控 两减三基本”目标。 农业部制定了《到2020 年化肥使用量零增长行动 方案》. 总体思路:保障国家粮食安全和重要农产品有效供 给,树立“增产施肥、经济施肥、环保施肥”理念 ,加快转变施肥方式,深入推进科学施肥,大力开 展耕地质量保护与提升,增加有机肥资源利用,走 高产高效、优质△▪▲□△环保、可持▼▲续发展之路,促进粮食 增产、农民增收和生态环境安全。 总体思路:保障国家粮食安全和重要农产品有效供 给,树立“增产施肥、经济施肥、环保施肥”理念 ,加快转变施肥方式,深入推进科学施肥,大力开 展耕地质量保护与提升,增加有机肥资源利用,走 高产高效、优质环保、可持续发展之路,促进粮食 增产、农民增收和生态环境安全。 科技部启动了国家“十三五” 重点研发计划 学肥料和农药减施增效综合技术研发”:立足我国当前化肥农药减施增效的战略需求,围绕 化肥农药减施增效的理论基础、产品装备、技术研发、 技术集成、示范应用等环节,强化产学研用协同创新, 解决化肥、农药减施增效的重大关键科技问题,为推动 农业发展“转方式、调结构”,促进农业可持续发展提 供科技支撑。 (一)化肥零增长的目标 1、稳产、环保、优质、高效 确保国家粮食安◇…=▲全、农产品质量安全和农业生 态安全,促进农业资源永续利用、改善农业生态环 境、转变农业•☆■▲发展方式、推进现代农业建设、实现 农业可持续发展。 2、化肥零增长的总目标 2015年到2019年,逐步将化肥用量年增长率控制在1%以内; 2015年到2019年,逐步将化肥用量年增长率控制在1%以内; 初步建立科学施肥管理和技术体系。(二)确定化肥零增长◆■的界限 1、因土壤肥力而异 中低产田——增施10%2、因作物品种而异 养分高效的品种少施3、因肥料种类而异 钾肥:增施??1、精准施肥技术 (一)化肥减施增效技术研究 精准施肥以3S技术为支持。 1、遥感技术(RS):获取土壤和作物营养数据 2、全球定位系统(GPS):准确定位和导航 3、地理信息系统(GIS):有关数据进行采集、储存、管理、 运算、分析、显示和描述,确定施肥方案。 因点施肥,有利于节肥环保,获得最佳效益。 2、机械化施肥 通过机械完成施肥的全过程或部分过程。现代 设施农业中通过计算机手段调控营养,实现定位定 量自动施肥。 施肥效率高、用量易于调控、用量准确、容易 实现深施等。 玉米整地、播种、 施肥一体化 更现代化的机械施肥正在快速发展中 适合小农户的机械化施肥技术快速发展 •机械施肥深度好,一条线、均匀度高 人工施肥费力、质量差 3、水肥一体化技术 将肥料随灌溉水施入田间的过程,包括滴灌、渠 灌和喷灌等。 4、养分“4R”管理策略 肥料 剂型 施肥 数量 施肥 时期 施肥 位置 方法 作物 RightRate Right Source Right Time Right Place 5、因品种施肥 10Grain yield zero-Ncontrol ha-1 H7228LKAZ8 SD12 SD664 SDB245 SJZ8 SM12 SM15 TS23 YN19 YN23 YZ4110 JM18 JM49 ZM9023 10Grain yield zero-Ncontrol ha-1 小麦品种在不同氮肥水平下的表现低氮高产高氮高产(双高) 低氮低产高氮低产(双低) Ye et al., 2011, Field Crop Research (15个品种,3个氮水平试验总结) 筛选养分高效品种,遗传改良 1、有机肥替代化肥技术 畜禽有机肥 (二)替代技术研究 畜禽粪尿、商品有机肥、 有机废物资源化利用等。unications SoilScience PlantAnalysis. 44: 2701–2712. •有机肥(猪粪)氮当季有效性相当于化肥氮的28%-33%, 猪粪氮替代化肥氮的替代率为33% (1)提供养分; (2)促进土壤团粒结构的形 (3)提高土壤有机质含量;(4)调节土壤的氮素供应; (5)提高土壤微生物和土壤 酶活性。 2、秸秆直接还田替代技术 快速腐★◇▽▼•解、不影响作物生长发育 不同氮肥管理下 15 N标记玉米秸秆的有效性 腐熟剂 N管理 小麦回收率 后效回收率第一茬玉米 5.40d2.97d 2.72a 67.75b 100%N 8.34c 5.07bc 3.03a 57.63d 80%N 8.16c 4.45c 2.96a 60.30c 80%N20%M 9.40bc 5.04bc 3.22a 58.05cd 8.88c4.54c 1.84b 70.57a 100%N 11.03ab 5.95a 2.83a 53.63e 80%N 10.85ab 5.62ab 3.17a 56.64d 80%N20%M 11.24a 5.60ab 3.14a 53.87e •小麦当季对 15 N标记玉米秸秆氮利用率: 5%-11% 15N标记玉米残效: 2茬玉米5%~9% •土壤残留 15 N标记玉米秸秆氮素: 54%~71% 3、绿肥替代技术 直接或经堆沤后施入土壤做肥料用 的栽培或野生绿色植物。 1)提供多种养分及优质有机肥 2)培肥•●土壤,改良低产土壤,扩大耕地资源 3)防止水土流失,修复☆△◆▲■荒坡废地,净化生态环境 4)农牧结合,发展多种经营 发展肥饲兼用的绿肥。(三)新型肥料品种研制 1、专用缓/控释肥 •以各种调控机制使养分释放按照设定的释放模式(释放率和 释放时间)与作物吸收养分的规律相一致。 专用缓控释肥将革新传统施肥环节,实现▲★-●简化施肥。 控释肥 作物吸收 常规施肥 2、生物有机肥料 集有机肥、化肥、氨基酸肥和功◇=△▲能微生物为一体的新型生 物有机肥料。 标准:功能菌210 /g、无机养分10-15%、氨基酸1%、有机质35-40%,pH6-8, 水分25%。 功能:满足当季作物养分需求,显著抑制土壤酸化, 有效 调控土壤微生物区系,持久性提高土壤肥力。 3、水溶性肥料、液体肥料 液体肥料:成本 低、混合均匀、 配方容易调整, 方便精确施肥; 养分利用效率高。 实现水肥一体化的新型肥料品种。 4、增殖增效新型肥料

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