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土壤因化肥惡化 糧食因化肥增產 化肥身陷兩難

中國農業(yè)大學教授張福鎖點破肥料利用的關鍵

用占世界7%的耕地，養(yǎng)活了占世界22%的人口。這一奇跡的背后，我國化肥工業(yè)功不可沒。但在施肥增產的同時，我國面臨著耕地質量持續(xù)下降，環(huán)境污染日益嚴重的問題。在人口增長、耕地減少的嚴峻形勢下，化肥應該如何既實現(xiàn)糧食增產，又為農業(yè)可持續(xù)發(fā)展做貢獻呢？

　　八月中旬，在“第九屆全國肥料雙交會”上，中國農業(yè)大學環(huán)境與資源學院教授張福鎖做了精彩演講，為我們點破了化肥與土壤、糧食之間矛盾的關鍵點。

　　糧食高產的代價有多大？

　　張福鎖  我國人口多，底子薄。解放后，黨和政府花了50多年的時間，終于解決了糧食自給的難題。我國在1998年曾經(jīng)自豪地宣布，中國不再是饑餓的國家，我們可以糧食自給了。所以，當時有人說“我們三年不生產糧食都夠吃”，但到了2003年，我國庫存糧食的70%—80%已經(jīng)吃完了，糧食安全問題引起黨中央、國家院高度重視。經(jīng)過幾年的努力，現(xiàn)在略有回升。但能不能回升到我們的需求水平之上，這是黨中央和國務院領導十分關心的問題。但是我覺得很難，因為我國人口還在增長，而耕地逐年下降。

　　根據(jù)對世界以及中國農業(yè)形勢的分析，我國未來的農業(yè)只能依靠科技，保障食物安全、生態(tài)安全與農民增收，走現(xiàn)代集約化的可持續(xù)農業(yè)之路。

　　回顧一下我們50年走過的路，可以看出化肥用量增長較快，灌溉用水增長較快。這說明50多年來，中國農業(yè)走過了一條高投入、高產出、高速度、高資源環(huán)境為代價的路子。我們解決了糧食自給的問題，但是我們付出了沉重的代價。在大力發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)的今天，我們首先面臨資源嚴重不足，生態(tài)環(huán)境負債極高，農民收入和組織化程度非常低，科技對農業(yè)生產的支持力仍不夠等一系列問題。比如說，我國水資源排在世界121位，被列為13個貧瘠國家之一，而美國糧食總產量跟我國不相上下，但美國的糧食只用了17%的水，我國卻用70%的水來灌溉，灌溉用水成為我國缺水的重要因素。

　　化肥工業(yè)的處境有多難？

　　張福鎖  現(xiàn)在，化肥在我國糧食增產中發(fā)揮了50%的作用，也就是說，我國糧食生產基本靠水和肥換來的。今天，不管是氮肥還是磷肥，中國在世界上的貢獻率都超過50%，也就是說，中國現(xiàn)在真正是世界第一化肥生產消費大國。而國際上的化肥到了90年代中期以后，增長速度下降，我國化肥總量現(xiàn)在超過了西方國家，還呈大幅度增長之勢。我們預測，在未來的5年，全球60%的化肥由中國生產。也許我們感到很自豪，中國有能力生產這么多化肥。但大家很清楚，化肥是一個高耗能、高資源環(huán)境代價的產業(yè)，西方把很多化肥廠都關掉了，現(xiàn)在60%的化肥要由中國來生產。為了中國的可持續(xù)發(fā)展，我們不應該需要這么大的化肥產業(yè)，但為了保障糧食安全，我國化肥產業(yè)又必須保持發(fā)展。

　　在90年代，美國有一位專家曾發(fā)表了《誰來養(yǎng)活中國》一文，結果引起全世界的所謂“中國威脅論”。他的觀點是，當時中國因為耕地下降難以養(yǎng)活自己，將要在全世界范圍購買糧食。但中國經(jīng)濟發(fā)展迅速，中國在全球大量買糧食會造成糧價大漲，那些非洲國家很窮，因而會買不起糧食，以致全世界饑餓的人口會更多，所以中國威脅到世界穩(wěn)定。中國政府與他經(jīng)過10年辯論，表示我們可以采取政策，讓耕地面積不下降。10之后，他發(fā)表另一篇文章，說“你們即使采取世界上最嚴格的保護政策，你們還是養(yǎng)活不了自己”。為什么？他說，你們水資源短缺，而肥料的生產潛力已經(jīng)達到了極限，再增加施肥也不能增產，那你們糧食從哪里來？他認為，中國還是養(yǎng)活不了自己。

　　近年來，我國化肥用量一直在大幅度增長，但糧食總產近10年沒有大幅度的增加。比較1977年—2005年，我國化肥使用量增長了700%，而糧食增產71%，同時，種植面積下降了13%。很明顯，我國化肥用量增幅確實很大，但是農作物產量卻沒有相應增長，我們的養(yǎng)分效益持續(xù)下降，資源環(huán)境問題越來越突出，環(huán)境污染非常嚴重。

　　濫施肥料到底多嚴重？

　　張福鎖  我們通過對全國1333個實驗地調查，發(fā)現(xiàn)氮肥利用率平均27.5%，比80年代有所下降；我國磷肥利用率也有所下降，鉀肥利用率略有下降。由此看出，我國糧食作物的肥料利用率呈明顯下降趨勢。我們再算一下養(yǎng)分效率，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)分用量急劇上升，但是單位養(yǎng)分生產的糧食大幅下降。我國在國際上屬于“高投入低產出”狀況，產出低于印度，遠遠低于日本、韓國，而我們的投入量全世界最高。為什么?原因之一就是，施肥不合理，尤其是在高產地區(qū)，我們施用的養(yǎng)分嚴重過量。我們在華北平原對小麥、玉米做了大量調查發(fā)現(xiàn)，以1公頃小麥用250公斤的氮肥作為標準（在歐洲一般都是180公斤），發(fā)現(xiàn)90%—92%的農戶施肥過量。原因之二就是，環(huán)境來源的養(yǎng)分數(shù)量非常大，這是我們沒能想到的。我們對華北平原作了一個詳細的分析，發(fā)現(xiàn)大氣沉降的氮，每公頃達到60—80公斤，相當于作物1年所需養(yǎng)分的30%左右。也就是說，作物吸收的養(yǎng)分30%可以從大氣中來，農民根本不知道，所以他還在按習慣大量施肥。

　　一位美國教授發(fā)表了《施肥到死》一文，其中有一句話說“中國一直沒有減少氮肥用量的打算，甚至非常堅決地強調還要增加氮肥的使用量，因為中國需要糧食”。美國一位著名教授做了一個實驗，每年每公頃耕地沉降10公斤氮，經(jīng)過20年后，25%的物種沒有了，尤其是雙子葉植物都會死亡。所以英國議會通過了一個法律，規(guī)定英國的氮肥沉降量不能超過20公斤。中國的沉降量是多少?華北平原每公頃是60——80公斤，咱們的作物能不死嗎?第三，經(jīng)過20年的大量施肥，土壤里養(yǎng)分大量累積。我們對華北平原140個農戶調查發(fā)現(xiàn)，每公頃累積氮280公斤，相當于一季作物需要200多公斤，土壤里面就累積了280公斤。當然，并非所有地區(qū)的耕地都有這么高的累積量，但從被調查地區(qū)可以看出全國整體上存在養(yǎng)分過量的問題。第四，農民把有機肥當成土壤改良劑，不去算到底有多少養(yǎng)分帶到土壤里面去了。在山東壽光，我們發(fā)現(xiàn)60%過量的養(yǎng)分來自有機肥，40%來自化肥，所以，我們經(jīng)常說化肥施用不合理，是因為我們有機肥施用更不合理，但有機肥問題沒有引起足夠重視。第五，我們施肥不是根據(jù)作物的生長規(guī)律來施肥，就像我們養(yǎng)孩子一樣，不是按孩子的生長規(guī)律，而是在孩子很小的時候就把他一輩子要吃的食物喂進去了。我們一次把作物所需60%—90%的肥料全部施進去，但那時候作物所需養(yǎng)分非常少，這時就會發(fā)生抑制作物生長的情況。我們在玉米上發(fā)現(xiàn)，施肥太多，苗反而長不起來，少施肥反而長得更好。

　　高效施肥的出路在哪里？

　　張福鎖 我們認為，合理施肥就必須考慮所有的養(yǎng)分資源，必須進行綜合管理。現(xiàn)在不是養(yǎng)分不夠，而是養(yǎng)分分配不合理，造成肥料養(yǎng)分沒有發(fā)揮他的潛力。土壤里累積的養(yǎng)分沒有利用，更沒有把環(huán)境里的養(yǎng)分考慮進去；化肥用量大幅增長，但作物產量沒有大幅度增長。要采取積極的政策措施，用好所有的養(yǎng)分資源，減少環(huán)境的污染。采取多學科的手段，同時提高養(yǎng)分效率與作物產量。我們的目標是：作物高產、養(yǎng)分高效、環(huán)境安全，而不僅僅是為了生產更多糧食。

　　首先，我們要生產足夠的糧食，但絕不能浪費那么多養(yǎng)分。因為浪費養(yǎng)分會造成環(huán)境污染，所以我們需要進行養(yǎng)分資源的綜合管理。怎么進行綜合管理?就是我上面說的，我們必須考慮土壤養(yǎng)分、環(huán)境養(yǎng)分，用好化肥。第二，不能光講化肥的使用，應該考慮多種養(yǎng)分資源，考慮各種營養(yǎng)元素，考慮各種技術措施，尤其是栽培信息技術的應用，還要考慮用政策引導農民用好技術。作物養(yǎng)分管理的基本原理就是，根據(jù)作物目標產量來確定到底需要多少養(yǎng)分，土壤與環(huán)境能供應多少養(yǎng)分，減掉土壤和環(huán)境里的養(yǎng)分后還應施多少肥。有了這個量之后，再進行分期調控，根據(jù)作物生長規(guī)律進行調控，把肥料的有效養(yǎng)分用到效益最大的時期，這樣才能做好合理施肥、科學施肥。我再舉一個例子，我們在華北平原做的養(yǎng)分總量控制研究發(fā)現(xiàn)，氮肥施用到一定量，產量達到最大，如果再施肥，產量就不增加了。但實際情況是農民平均施肥量超過了最佳需求量幾倍。這樣帶來的后果是，向環(huán)境里釋放的養(yǎng)分量非常大，而產量沒有增加。分期調控就是必須把有效的肥料用在生長最快、效益最高的時候。我們在山東惠寧對460個農戶做的調查結果顯示，460個農戶在小麥上平均每公頃用了425公斤的氮肥，超出標準量近200公斤(如表一）。

　　靠肥增產的潛力有多大？

　　張福鎖  我國肥料問題引起了國家高度的重視，每年國家光給化肥工業(yè)的優(yōu)惠就是400多億元，國家還拿出了10多個億來幫助農民搞測土配方施肥。現(xiàn)在，全國將近1300縣搞測土配方施肥，對我國農業(yè)發(fā)展做出了很大貢獻。但是，我國面臨的挑戰(zhàn)仍然非常大，我們不僅僅是把測土配方施肥技術推廣下去，更重要的是用更高、更好的技術對養(yǎng)分進行綜合管理，在增加農民收入的同時減少污染，為我國可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

　　在改革開放的前十年，我國化肥施用量從每公頃100公斤增加到183公斤，糧食產量躍上一個臺階，從每公頃3噸增長到4噸。改革開放最近12年，化肥用量增加了100公斤，但產量僅增加0.3噸（如圖一）。下一步要增加到6噸，靠施肥還能實現(xiàn)嗎？我國現(xiàn)在1公斤養(yǎng)分生產27公斤糧食，法國1公斤生產87公斤糧食，美國1公斤生產47公斤糧食，所以我們的潛力非常大，但我們必須同時提高作物產量及養(yǎng)分效率。舉一個例子，華北平原的農民每公頃平均用800公斤的氮肥生產6噸玉米，氮肥的利用率是15%，但我們研究時可以每公頃用將近1000公斤的氮肥生產18噸的玉米，氮肥的利用率還可達到25%—30%。盡管化肥的用量非常高，但利用率比較原來高了，產出增加了3倍。這一關鍵技術是什么呢？

　　首先，農民的玉米每公頃45000株，我們的玉米地是1公頃有8萬株，密度很高；其次，高密度需要用水肥來支撐，你的水肥要增長，調控要到位。第三，土壤質量要優(yōu)良，要保證在干旱、病蟲害的情況下，保持穩(wěn)產。土壤質量是一個長期的過程，不是一二年能完成的。尤其是高密度品種，必須做綜合研究才能解決。非常遺憾的是，我們國家改革開放以后走了另一條路，希望玉米的密度小一點，棒子大一點，從而實現(xiàn)高產。今天我們需要一個小棒子、高密度的品種時，發(fā)現(xiàn)全國沒有一個這樣的品種，我們現(xiàn)在必須用外國的品種來做實驗，因為中國沒有這樣的品種。今天，我們必須搞綜合研究，如果我們搞施肥、土肥的人不去給育種的人提要求，育種的人就會培育出一些施用了大量肥料而不倒伏的品種，他們還認為是好品種。去年，在一次水稻育種專家會議上，他們拿出了一個“超級稻”，這個品種每公頃施430公斤的氮肥都不倒，他們很高興。我在會上評論時說，這個品種就是在讓農民大量施肥。因為，本來施100公斤氮肥就夠了，而我們農民用了430公斤，多余近300公斤的氮肥進入環(huán)境，造成污染。如果培育一個品種，施到了100公斤就高產，再多施肥就倒了，農民就不敢多施肥了，這種品種對國家的貢獻更大。我給農業(yè)部提了幾次建議，希望品種選育考慮肥料利用率，但遭到強烈反對，認為我不是搞栽培的不了解。我覺得必須搞綜合研究，大家必須共同來解決我國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的問題。

　　我們所推薦的“增加密度，提高產量”行動將給我國農業(yè)生產帶來一場革命，但是我們科學技術的儲備還不夠，我們的綜合研究遠遠不夠。搞栽培的人可以把產量搞到20噸，但是用的肥料太多；搞肥料的人能把肥料節(jié)省下來，但產量高不了多少。我們需要兩者相結合，現(xiàn)在最大的問題是合作不夠。

　　化肥產業(yè)和諧之路多遠？

　　張福鎖  今年5月份，在土耳其首都伊斯坦布爾舉行的國際肥料工業(yè)協(xié)會第75屆年會，給我頒發(fā)了“2007年度國際作物營養(yǎng)獎”，獎勵我在提高肥料效率技術研究上的創(chuàng)新。頒獎大會上，各國代表對中國化肥發(fā)展給予了極大的關注。他們擔心中國氮肥產業(yè)高速發(fā)展，產能如此之高，會攪亂世界化肥市場，所以我的報告就是《中國化肥的高速發(fā)展對世界化肥工業(yè)的影響》。我對他們說，頒給我這個獎我很高興，但這也是中國的悲哀！因為我們化肥快速發(fā)展、不合理施肥引起他們不安，所以想讓我們一起想辦法解決。

　　現(xiàn)階段，可持續(xù)農業(yè)要求我國糧食必須大幅度增長，資源效率必須大幅度提高，生態(tài)環(huán)境必須大幅度的改善，農民還要大幅度增收，這三個問題的同時解決需要一個長期的過程，任何單一的成功都不可能發(fā)展可持續(xù)農業(yè)。要解決這些問題，國際上不會有“處方”。歐洲、美國解決的辦法就是給大量的補貼，中國沒那么多錢給農民大量補貼，所以我們面臨的挑戰(zhàn)是非常嚴峻的，需要黨和政府，以及肥料、栽培等各方面人士齊心協(xié)力，共同努力。（文中圖表此處省略，詳見當期雜志）