有機肥替代化肥技術研究與應用

陳道云 滕召君 石媛 陳生蘭

摘 要：隨著我國糧食產量的不斷增長，化肥在保障糧食安全方面發揮了重要作用。但化肥的不合理施用，易造成環境污染、土壤退化等負面影響。由于化肥施用簡便且增產效果顯著、有機肥來源不足以及勞動力成本不斷增加等原因，導致有機肥的推廣應用被忽視。有機肥兼有養分全、肥效長等功能，能有效增加土壤有機質含量，改善土壤結構和理化性狀，提高土壤酸堿緩沖性能，促進微生物繁殖，改善農產品品質。

關鍵詞：有機肥；替代化肥；技術研究

隨著國家測土配方施肥技術的推廣應用，化肥使用量逐年有所降低，2016年吉首市化肥使用總量逐步回落到2.2 X 104t左右，單位面積化肥用量約為42.1kg/0.067hm2。化肥的大量施用帶來了土壤板結、肥效降低、農業面源污染、農產品品質下降等問題。實現化肥減量增效有多種途徑，其中有機肥替代化肥是最重要的一種模式。

一、化肥和有機肥歷年（1978年—2014年）施用情況

1978年以來，隨著化肥工業快速發展，農業種植結構的不斷調整及耕地集約利用程度逐步增加，綠肥種植面積的不斷減少，導致化肥施用總量總體上呈上升趨勢。1978年—2014年，吉首市化肥施用情況大致可分為五個階段，即1978～1985年為低位快速增長階段，年化肥施用量增長率達11.8%；1986～1999年為中位慢速增長期，年化肥施用量增長率為2.1%；1999～2006年為高位中速增長期，年化肥施用量增長率為5.5%；2007～2009年為高位調整期，年化肥施用量增長率為-4.2%；2010～2014年為高位徘徊期，年化肥施用量增長率為0.7%。

單位面積肥料施用量方面，化肥與有機肥總體上變化呈相反趨勢。1978～1987年，單位面積化肥施用量快速增長，從17.1kg/0.067hm2上升到42.8kg/0.067hm2，在本階段農民對農作物增產期望值高，特別是大面積常規水稻增產措施主要以增施化肥為主要手段，且該時期剛實行家庭聯產承包責任制 ，加上化肥工業相對落后，肥料養分含量偏低，同時有機肥用量在1981年后逐年減少，造成化肥施用量急劇升高。1988 ～1999年，單位面積化肥施用量有所回調，從41.3 kg/0.067hm2調整到36.0 kg/0.067hm2，在本階段常規水稻增產潛力已充分發揮，挖掘空間不大，加上化肥施用成本升高，農民以肥促產的積極性降低，同時化肥工業較快發展，化肥總養分含量有較大提高。2000～2006年，單位面積化肥施用量高位快速上升，從41.0 kg/0.067hm2上升到54.4 kg/0.067hm2，在本階段高產雜交水稻品種已大面積推廣應用，從而提升了肥料增產的比較效益，激發農民施用化肥的熱情，加上該階段新墾果園面積的快速增加，且新墾果園化肥施用水平較高，導致該時期化肥施用需求量大增。

1978年—2014年，全市化肥施用量不斷上升，而有機肥施用量卻不斷降低，全市每年有機肥施用量從1978年39.9萬t，降至2014年20.6萬t，單位面積有機肥施用量從1533.7 kg/0.067hm2下降至382.1 kg/0.067hm2 。復混肥及單質肥料單位面積施用量與施肥總量變化趨勢相近。

二、有機肥資源利用情況與推廣應用模式

1.有機肥資源利用情況

吉首市有機肥資源主要包括農作物秸稈、綠肥、規模養殖畜禽糞便、農家肥商品有機肥等五大類。2016年全市有機肥資源總量達329425噸，其中農作物秸稈資源總量76391t，綠肥資源總量80653t，規模養殖畜禽糞便資源總量2622t，農家肥資源總量167239t，商品有機肥總量2520t，分別占有機肥資源總量的23.2%、24.5%、0.8%、50.7%和0.8%。有機肥（用作肥料）利用總量212953噸，有機肥利用率為64.6%，單位面積有機肥施用量達396.8Kg/0.067hm2。其中農作物秸稈利用量40140t，綠肥利用量71328t，規模畜禽糞便利用量2537t，農家肥利用量96428t，商品有機肥利用量2520t，分別占有機肥資源利用總量的18.8%、33.5%、1.2%、45.3%和1.2%（見表1）。

2.當前肥料施用存在的問題

（1）單位面積肥料施用量偏高。農作物單位面積化肥用量（純量）為22.3kg/0.067hm2左右，遠遠高于世界平均水平（8kg/0.067hm2），是美國的2.6倍，歐盟的2.5倍。

（2）肥料施用量不均衡現象突出。城市郊區肥料施用量偏高，蔬菜、果樹等附加值較高的經濟園藝作物過量施肥現象比較普遍。

（3）肥料施用結構不合理。重化肥、輕有機肥，重大量元素肥料、輕中微量元素肥料，重氮肥、輕磷鉀肥，“三重三輕”問題較為突出。傳統施肥方式仍然占主導地位，化肥撒施、表施現象比較普遍，機械施肥僅占主要農作物種植面積10%左右。

（4）有機肥資源利用率低。目前，全市有機肥資源總量約為32.9萬噸，實際利用率約為60%左右，其中人畜糞便還田率為55%左右，農作物秸稈還田率為50%左右，農作物單位面積有機肥用量僅為390kg/0.067hm2左右。

3.主要農作物肥料使用存在的問題

（1）水稻。主要問題：一是有機肥施用不足，化肥施用量過大，特別是氮肥過量施用比較普遍、后期經常出現倒伏現象；二是肥料施用結構不合理，只重視氮肥肥、磷肥、鉀肥施用，而忽視中微量元素特別是硅肥和鋅肥的施用；三是施肥時期不當，氮肥大部分在前期施用，中后期施用比例偏低。

（2）油菜。主要問題：一是土壤有機質含量較低，保水保肥性能弱；二是氮肥、磷肥、鉀肥施用結構不合理，養分比例不協調；三是有機肥施用不足，微量元素（硼）缺乏。

（3）玉米。主要問題：一是重化肥，輕有機肥；二是重氮肥、磷肥，輕鉀肥；三是重大量元素肥料，輕中微量元素肥料；四是施肥方法不當，肥料表施現象嚴重，肥料利用率低。

（4）蔬菜。主要問題：一是化肥施用量過大，施入的肥料不能完全被作物吸收，大量殘存的養分聚集在土壤表層；二是化肥和有機肥施用比例不平衡，中微量元素肥料施用不足；三是基追肥比例不合理，后期追肥不足。

三、有機肥調減化肥潛力分析

到2020年，各種作物推薦無機氮肥施用量較調查氮肥平均用量都有不同程度的降低，其中以根莖類蔬菜降幅最大，達64.9%，水稻次之，為51.3%，其他作物降幅在38.1%-49.4%之間；推薦無機磷肥施用量較調查磷肥平均用量除水稻、油菜有較大幅度增長外，其他作物均有不同程度降低，其中葉菜類蔬菜、茶葉降幅都在30.0%以上，玉米等作物相差不大；推薦無機鉀肥施用量較調查鉀肥平均用量有升有降，其中玉米、水稻、紅薯、油菜、花生等五種作物施用量升幅大于15%，以玉米、水稻兩種作物較高，升幅在65.0%以上，其它作物有不同程度的降低，以茶葉和根莖類蔬菜降幅較大，降幅在20%以上（見表2）。

到2020年全市化肥總減量可達6780噸，其中以柑桔、茶葉和葉菜類蔬菜減量較大，都在1000噸以上，大豆、紅薯、花生和烤煙等四種作物減量在100噸以下。水稻、油菜、茶葉、蔬菜及柑桔等作物施肥量可分別降低630.2噸、269.2噸、1306.5噸、1997.3噸、2065.1噸。

四、有機肥替代化肥存在的問題

1.有機肥資源自身存在的問題

（1）有機肥發酵處理過程中存在的問題。一方面是人畜糞便、農家肥一般堆漚發酵不徹底，腐熟不完全，易致有機肥施用后農田雜草、病蟲害有加重發生跡象。另一個方面是未形成良好的農牧種養循環結構，一邊是規模化養殖場只注重養殖效益，未重視畜禽糞便的發酵處理；一邊是農民發展產業生產缺乏有機肥肥源。此外，養殖場在養殖過程中大量使用抗生素，畜禽糞便中重金屬超標現象也不容忽視。

（2）秸稈還田過程中存在的問題。一是農民不愿意投資機械化秸稈還田。機械化秸稈直接還田投資成本約45元/0.067hm2，秸稈粉碎后耕翻還田投資成本約60元0.067hm2。秸稈還田后是個寶，這個道理農民都知道，就是不想花這部分錢。二是機械化秸稈直接還田耕翻深度不夠，部分秸稈裸露在地面，影響到第二年的春播。三是秸稈粉碎覆蓋還田效果不如粉碎后再耕翻入田的培肥效果。

（3）商品有機肥使用過程中存在的問題。主要是商品有機肥價格偏高，用量大，農民購買意愿不強。商品有機肥價格居高不下，再加上運輸量大，增加了生產成本。商品有機肥價格約在1000～1500元/t，有機肥施用量若按200公斤/0.067hm2標準計算，單位面積有機肥施用成本約為200元～300元/0.067hm2之間，與化肥施用成本相當甚至超過，農民使用積極性不高。

2.農民使用有機肥中存在的問題

（1）有機肥肥效較慢，增產效果短期效應不明顯。目前，土地流轉時一般土地流轉期短，屬農民的短期投資行為，導致農民不愿意在耕地培肥上下功夫。

（2）有機肥施用量大，費工費時。主要是在農業生產中施用有機肥時，機械施肥不配套，農民施用農家肥基本為人工拋撒后耕翻入土，既費工又費時，勞動強度大，還拋撒不均勻。

五、有機肥替代化肥的對策與措施

有機肥替代化肥要牢牢把握農業供給側結構性改革這條主線，以綠色發展為導向，以科技創新為動力，大力發展種養循環農業，優先推進果菜茶有機肥替代化肥行動，推動農業綠色有機發展。有機肥替代化肥主要做好以下幾個方面：

1.出臺政策領引有機肥替代

將耕地質量保護與地力提升同農業生態環境保護、農村能源建設、畜禽糞污無害化處理利用等納入統一規劃，整體推進。結合耕地質量保護與地力提升示范區建設、高標準農田建設和綠色高產高效示范基地建設，全面開展有機肥替代化肥行動。同時各級政府要出臺相關惠農補貼政策，給予農民適當的推廣補助，努力提高農民全面使用有機肥的積極性，嚴格控制化肥零增長。

2.財政扶持助推有機肥替代

實踐證明，機械化秸稈直接還田投資成本約45元/0.067hm2，秸稈粉碎耕翻還田投資成本約60元/0.067hm2。為了保護生態環境，改善土壤結構，提高土壤肥力，確保秸稈還田面積和使用效果，建議由當地政府全額配套相關推廣示范經費，以糧食生產功能區為重點，大力推廣應用秸稈還田技術，由農業部門統一推廣實施，實行整縣整鄉鎮推進，全面提高秸稈還田率，不斷提升耕地地力。

3.創新技術支撐有機肥替代

引進先進有機肥生產加工線，配置先進的有機肥加工設備，如：自動化翻拋機、攪拌機、篩分機等系列設備，研究引進條垛式、發酵主體工藝的加工技術，實現有機肥加工機械化、規模化、全天候轉型升級，逐步實現畜禽糞便無害化處理與綜合利用。

4.推廣示范帶動有機肥替代

大力開展水稻、玉米、蔬菜、柑桔、茶葉、獼猴桃等主要農作物有機肥替代化肥化肥減量增效示范。目前，全市創辦各類農作物化肥減量增效示范樣板6個，示范面積達2.5萬畝，示范區實現了畝均減化肥用量3.5公斤，畝均節本增效115元，輻射帶動周邊縣市10.5萬戶推廣應用機肥替代化肥技術。

5.宣傳培訓引導有機肥替代

圍繞“科學施肥進萬家”主題宣傳活動，利用廣播、電視、報刊、互聯網等媒體，大力宣傳培訓有機肥替代化肥技術，增強農民科學用肥意識，營造良好社會氛圍。同時結合新型職業農民培訓、農村實用人才帶頭人素質提升計劃，加大新型經營主體培訓力度，著力提高種植大戶、家庭農場、專業合作社、農業企業科學施肥水平。

六、結語

有機肥替代化肥對作物增產及耕地培肥影響很大，化肥具有肥效快、易被作物吸收等特點，而有機肥肥效緩慢，不能及時滿足作物關鍵生育時期對養分的需求，而采取有機肥部分替代化肥施用，可滿足作物生長需求并能獲得高產。有機肥替代化肥施用后，與單施化肥相比，增產效果、農產品品質差異顯著。

參考文獻：

[1] 呂鳳蓮 侯苗苗 張弘弢.塿土冬小麥–夏玉米輪作體系有機肥替代化肥比例研究[J].植物營養與肥料學報，2018（01）.

[2] 張雪麗 董文怡 劉勤等.有機肥替代化肥氮對水稻田面水和土壤中氮素含量的影響[J].中國農業氣象，2018（04）.

作者簡介：陳道云 （1969-8） ，男 ，本科 ，高級農藝師 ，主要從事：土肥水資源利用及測土配方施肥技術工作。