土壤因化肥恶化 粮食因化肥增产 化肥身陷两难

中国农业大学教授张福锁点破肥料利用的关键

用占世界7%的耕地，养活了占世界22%的人口。这一奇迹的背后，我国化肥工业功不可没。但在施肥增产的同时，我国面临着耕地质量持续下降，环境污染日益严重的问题。在人口增长、耕地减少的严峻形势下，化肥应该如何既实现粮食增产，又为农业可持续发展做贡献呢？

　　八月中旬，在“第九届全国肥料双交会”上，中国农业大学环境与资源学院教授张福锁做了精彩演讲，为我们点破了化肥与土壤、粮食之间矛盾的关键点。

　　粮食高产的代价有多大？

　　张福锁  我国人口多，底子薄。解放后，党和政府花了50多年的时间，终于解决了粮食自给的难题。我国在1998年曾经自豪地宣布，中国不再是饥饿的国家，我们可以粮食自给了。所以，当时有人说“我们三年不生产粮食都够吃”，但到了2003年，我国库存粮食的70%—80%已经吃完了，粮食安全问题引起党中央、国家院高度重视。经过几年的努力，现在略有回升。但能不能回升到我们的需求水平之上，这是党中央和国务院领导十分关心的问题。但是我觉得很难，因为我国人口还在增长，而耕地逐年下降。

　　根据对世界以及中国农业形势的分析，我国未来的农业只能依靠科技，保障食物安全、生态安全与农民增收，走现代集约化的可持续农业之路。

　　回顾一下我们50年走过的路，可以看出化肥用量增长较快，灌溉用水增长较快。这说明50多年来，中国农业走过了一条高投入、高产出、高速度、高资源环境为代价的路子。我们解决了粮食自给的问题，但是我们付出了沉重的代价。在大力发展现代农业的今天，我们首先面临资源严重不足，生态环境负债极高，农民收入和组织化程度非常低，科技对农业生产的支持力仍不够等一系列问题。比如说，我国水资源排在世界121位，被列为13个贫瘠国家之一，而美国粮食总产量跟我国不相上下，但美国的粮食只用了17%的水，我国却用70%的水来灌溉，灌溉用水成为我国缺水的重要因素。

　　化肥工业的处境有多难？

　　张福锁  现在，化肥在我国粮食增产中发挥了50%的作用，也就是说，我国粮食生产基本靠水和肥换来的。今天，不管是氮肥还是磷肥，中国在世界上的贡献率都超过50%，也就是说，中国现在真正是世界第一化肥生产消费大国。而国际上的化肥到了90年代中期以后，增长速度下降，我国化肥总量现在超过了西方国家，还呈大幅度增长之势。我们预测，在未来的5年，全球60%的化肥由中国生产。也许我们感到很自豪，中国有能力生产这么多化肥。但大家很清楚，化肥是一个高耗能、高资源环境代价的产业，西方把很多化肥厂都关掉了，现在60%的化肥要由中国来生产。为了中国的可持续发展，我们不应该需要这么大的化肥产业，但为了保障粮食安全，我国化肥产业又必须保持发展。

　　在90年代，美国有一位专家曾发表了《谁来养活中国》一文，结果引起全世界的所谓“中国威胁论”。他的观点是，当时中国因为耕地下降难以养活自己，将要在全世界范围购买粮食。但中国经济发展迅速，中国在全球大量买粮食会造成粮价大涨，那些非洲国家很穷，因而会买不起粮食，以致全世界饥饿的人口会更多，所以中国威胁到世界稳定。中国政府与他经过10年辩论，表示我们可以采取政策，让耕地面积不下降。10之后，他发表另一篇文章，说“你们即使采取世界上最严格的保护政策，你们还是养活不了自己”。为什么？他说，你们水资源短缺，而肥料的生产潜力已经达到了极限，再增加施肥也不能增产，那你们粮食从哪里来？他认为，中国还是养活不了自己。

　　近年来，我国化肥用量一直在大幅度增长，但粮食总产近10年没有大幅度的增加。比较1977年—2005年，我国化肥使用量增长了700%，而粮食增产71%，同时，种植面积下降了13%。很明显，我国化肥用量增幅确实很大，但是农作物产量却没有相应增长，我们的养分效益持续下降，资源环境问题越来越突出，环境污染非常严重。

　　滥施肥料到底多严重？

　　张福锁  我们通过对全国1333个实验地调查，发现氮肥利用率平均27.5%，比80年代有所下降；我国磷肥利用率也有所下降，钾肥利用率略有下降。由此看出，我国粮食作物的肥料利用率呈明显下降趋势。我们再算一下养分效率，发现养分用量急剧上升，但是单位养分生产的粮食大幅下降。我国在国际上属于“高投入低产出”状况，产出低于印度，远远低于日本、韩国，而我们的投入量全世界最高。为什么?原因之一就是，施肥不合理，尤其是在高产地区，我们施用的养分严重过量。我们在华北平原对小麦、玉米做了大量调查发现，以1公顷小麦用250公斤的氮肥作为标准（在欧洲一般都是180公斤），发现90%—92%的农户施肥过量。原因之二就是，环境来源的养分数量非常大，这是我们没能想到的。我们对华北平原作了一个详细的分析，发现大气沉降的氮，每公顷达到60—80公斤，相当于作物1年所需养分的30%左右。也就是说，作物吸收的养分30%可以从大气中来，农民根本不知道，所以他还在按习惯大量施肥。

　　一位美国教授发表了《施肥到死》一文，其中有一句话说“中国一直没有减少氮肥用量的打算，甚至非常坚决地强调还要增加氮肥的使用量，因为中国需要粮食”。美国一位著名教授做了一个实验，每年每公顷耕地沉降10公斤氮，经过20年后，25%的物种没有了，尤其是双子叶植物都会死亡。所以英国议会通过了一个法律，规定英国的氮肥沉降量不能超过20公斤。中国的沉降量是多少?华北平原每公顷是60——80公斤，咱们的作物能不死吗?第三，经过20年的大量施肥，土壤里养分大量累积。我们对华北平原140个农户调查发现，每公顷累积氮280公斤，相当于一季作物需要200多公斤，土壤里面就累积了280公斤。当然，并非所有地区的耕地都有这么高的累积量，但从被调查地区可以看出全国整体上存在养分过量的问题。第四，农民把有机肥当成土壤改良剂，不去算到底有多少养分带到土壤里面去了。在山东寿光，我们发现60%过量的养分来自有机肥，40%来自化肥，所以，我们经常说化肥施用不合理，是因为我们有机肥施用更不合理，但有机肥问题没有引起足够重视。第五，我们施肥不是根据作物的生长规律来施肥，就像我们养孩子一样，不是按孩子的生长规律，而是在孩子很小的时候就把他一辈子要吃的食物喂进去了。我们一次把作物所需60%—90%的肥料全部施进去，但那时候作物所需养分非常少，这时就会发生抑制作物生长的情况。我们在玉米上发现，施肥太多，苗反而长不起来，少施肥反而长得更好。

　　高效施肥的出路在哪里？

　　张福锁 我们认为，合理施肥就必须考虑所有的养分资源，必须进行综合管理。现在不是养分不够，而是养分分配不合理，造成肥料养分没有发挥他的潜力。土壤里累积的养分没有利用，更没有把环境里的养分考虑进去；化肥用量大幅增长，但作物产量没有大幅度增长。要采取积极的政策措施，用好所有的养分资源，减少环境的污染。采取多学科的手段，同时提高养分效率与作物产量。我们的目标是：作物高产、养分高效、环境安全，而不仅仅是为了生产更多粮食。

　　首先，我们要生产足够的粮食，但绝不能浪费那么多养分。因为浪费养分会造成环境污染，所以我们需要进行养分资源的综合管理。怎么进行综合管理?就是我上面说的，我们必须考虑土壤养分、环境养分，用好化肥。第二，不能光讲化肥的使用，应该考虑多种养分资源，考虑各种营养元素，考虑各种技术措施，尤其是栽培信息技术的应用，还要考虑用政策引导农民用好技术。作物养分管理的基本原理就是，根据作物目标产量来确定到底需要多少养分，土壤与环境能供应多少养分，减掉土壤和环境里的养分后还应施多少肥。有了这个量之后，再进行分期调控，根据作物生长规律进行调控，把肥料的有效养分用到效益最大的时期，这样才能做好合理施肥、科学施肥。我再举一个例子，我们在华北平原做的养分总量控制研究发现，氮肥施用到一定量，产量达到最大，如果再施肥，产量就不增加了。但实际情况是农民平均施肥量超过了最佳需求量几倍。这样带来的后果是，向环境里释放的养分量非常大，而产量没有增加。分期调控就是必须把有效的肥料用在生长最快、效益最高的时候。我们在山东惠宁对460个农户做的调查结果显示，460个农户在小麦上平均每公顷用了425公斤的氮肥，超出标准量近200公斤(如表一）。

　　靠肥增产的潜力有多大？

　　张福锁  我国肥料问题引起了国家高度的重视，每年国家光给化肥工业的优惠就是400多亿元，国家还拿出了10多个亿来帮助农民搞测土配方施肥。现在，全国将近1300县搞测土配方施肥，对我国农业发展做出了很大贡献。但是，我国面临的挑战仍然非常大，我们不仅仅是把测土配方施肥技术推广下去，更重要的是用更高、更好的技术对养分进行综合管理，在增加农民收入的同时减少污染，为我国可持续发展做出贡献。

　　在改革开放的前十年，我国化肥施用量从每公顷100公斤增加到183公斤，粮食产量跃上一个台阶，从每公顷3吨增长到4吨。改革开放最近12年，化肥用量增加了100公斤，但产量仅增加0.3吨（如图一）。下一步要增加到6吨，靠施肥还能实现吗？我国现在1公斤养分生产27公斤粮食，法国1公斤生产87公斤粮食，美国1公斤生产47公斤粮食，所以我们的潜力非常大，但我们必须同时提高作物产量及养分效率。举一个例子，华北平原的农民每公顷平均用800公斤的氮肥生产6吨玉米，氮肥的利用率是15%，但我们研究时可以每公顷用将近1000公斤的氮肥生产18吨的玉米，氮肥的利用率还可达到25%—30%。尽管化肥的用量非常高，但利用率比较原来高了，产出增加了3倍。这一关键技术是什么呢？

　　首先，农民的玉米每公顷45000株，我们的玉米地是1公顷有8万株，密度很高；其次，高密度需要用水肥来支撑，你的水肥要增长，调控要到位。第三，土壤质量要优良，要保证在干旱、病虫害的情况下，保持稳产。土壤质量是一个长期的过程，不是一二年能完成的。尤其是高密度品种，必须做综合研究才能解决。非常遗憾的是，我们国家改革开放以后走了另一条路，希望玉米的密度小一点，棒子大一点，从而实现高产。今天我们需要一个小棒子、高密度的品种时，发现全国没有一个这样的品种，我们现在必须用外国的品种来做实验，因为中国没有这样的品种。今天，我们必须搞综合研究，如果我们搞施肥、土肥的人不去给育种的人提要求，育种的人就会培育出一些施用了大量肥料而不倒伏的品种，他们还认为是好品种。去年，在一次水稻育种专家会议上，他们拿出了一个“超级稻”，这个品种每公顷施430公斤的氮肥都不倒，他们很高兴。我在会上评论时说，这个品种就是在让农民大量施肥。因为，本来施100公斤氮肥就够了，而我们农民用了430公斤，多余近300公斤的氮肥进入环境，造成污染。如果培育一个品种，施到了100公斤就高产，再多施肥就倒了，农民就不敢多施肥了，这种品种对国家的贡献更大。我给农业部提了几次建议，希望品种选育考虑肥料利用率，但遭到强烈反对，认为我不是搞栽培的不了解。我觉得必须搞综合研究，大家必须共同来解决我国农业可持续发展的问题。

　　我们所推荐的“增加密度，提高产量”行动将给我国农业生产带来一场革命，但是我们科学技术的储备还不够，我们的综合研究远远不够。搞栽培的人可以把产量搞到20吨，但是用的肥料太多；搞肥料的人能把肥料节省下来，但产量高不了多少。我们需要两者相结合，现在最大的问题是合作不够。

　　化肥产业和谐之路多远？

　　张福锁  今年5月份，在土耳其首都伊斯坦布尔举行的国际肥料工业协会第75届年会，给我颁发了“2007年度国际作物营养奖”，奖励我在提高肥料效率技术研究上的创新。颁奖大会上，各国代表对中国化肥发展给予了极大的关注。他们担心中国氮肥产业高速发展，产能如此之高，会搅乱世界化肥市场，所以我的报告就是《中国化肥的高速发展对世界化肥工业的影响》。我对他们说，颁给我这个奖我很高兴，但这也是中国的悲哀！因为我们化肥快速发展、不合理施肥引起他们不安，所以想让我们一起想办法解决。

　　现阶段，可持续农业要求我国粮食必须大幅度增长，资源效率必须大幅度提高，生态环境必须大幅度的改善，农民还要大幅度增收，这三个问题的同时解决需要一个长期的过程，任何单一的成功都不可能发展可持续农业。要解决这些问题，国际上不会有“处方”。欧洲、美国解决的办法就是给大量的补贴，中国没那么多钱给农民大量补贴，所以我们面临的挑战是非常严峻的，需要党和政府，以及肥料、栽培等各方面人士齐心协力，共同努力。（文中图表此处省略，详见当期杂志）