畜禽糞肥在“非糧化”整治中的潛力

賴建兵，潘卡麗，蔣永健，汪開英

(1.浙江欣宏源生態農業有限公司，浙江 麗水 323000；2.浙江省畜牧技術推廣與種畜禽監測總站，浙江 杭州 310017；3.浙江大學 生物系統工程與食品科學學院，浙江 杭州 310058)

糧食安全與社會經濟穩定和國家長治久安息息相關，解決我國14億人口的吃飯問題對國家長遠發展至關重要，習近平總書記更是強調“中國人的飯碗要牢牢地端在自己手里”。近幾年在新冠疫情、俄烏沖突的影響下，全球農產品供給存在很大不確定性，中國需要保持糧食高度自給自足來面對國際形勢的不確定性。然而，當前日趨嚴重的耕地“非糧化”生產問題已嚴重威脅到我國糧食安全。為確保我國糧食安全，2020年中央一號文件就明確提出嚴格的耕地保護制度，避免或減少“非糧化”生產，各地政府相關部門也在積極落實、制定與開展“非糧化”整治工作[1]。

“非糧化”通過影響耕地的有機質、pH值、養分、耕作層等改變耕地質量。“非糧化”整治的關鍵是恢復提升耕地的地力水平，確保其糧食生產能力。“非糧化”耕地質量的恢復措施主要有合理安排耕作制度、適宜地輪作模式、植被移除、表土回填、土壤培肥等方法，其中土壤培肥在“非糧化”整治中至關重要，因為有機質含量決定著土壤肥力和質量，也是保證糧食生產的物質基礎。因此，“非糧化”整治后的耕地如何修復和培肥是目前迫切需要解決的問題。研究和實踐表明，畜禽糞肥對土壤肥力提升有明顯效果，能夠補充土壤有機質和養分，這表明畜禽糞肥有恢復“非糧化”耕地質量的可能性。本文概述了我國耕地“非糧化”現狀與危害，分析了耕地“非糧化”整治過程中存在的問題，探討了畜禽糞肥在“非糧化”整治中的應用潛力，提出畜禽糞肥在“非糧化”整治中的施用途徑，以期為科學整治“非糧化”耕地和提高耕地生產利用效益提供理論和實踐參考。

1 我國耕地“非糧化”現狀與危害

自1978年以來，我國耕地數量呈明顯下降趨勢，“非糧化”現象嚴重，其中東南部、西北部、西南部和中部的“非糧化”生產尤為嚴重[2-3]，目前我國的“非糧化”率已經達到27%左右[4]。耕地“非糧化”會對農田生態系統中的水、土、氣及生物多樣性產生直接或間接影響，進而影響土地質量與區域生態環境。種植農戶的問卷調查、實地調研、遙感和GIS技術采集耕地利用信息的綜合結果表明，導致我國耕地“非糧化”的主要原因是利益主體的決策、種植經濟效益、耕地自然環境、政策制度、社會因素。

“非糧化”生產對耕地的破壞有可逆和不可逆的影響，不同的“非糧化”方式對土壤pH值、有機質、養分、結構等方面的影響差異明顯。種植經濟作物，如蔬菜和油料，雖然不會對耕作層產生影響，但可能會造成耕地結構破壞、影響耕地質量，并可能會導致土壤和水污染等生態問題[5-7]，這類種植模式的耕地地力恢復較為容易[8]；種植經濟林業和果樹在一定程度上對耕作層造成損害[9-11]，而且容易導致土壤養分分布不均；種植藥材、草坪對耕作層土壤理化性質破壞嚴重，表層的優質土壤不斷被取走，耕作層厚度降低，會導致有機質含量較高的表層土壤大量流失，易誘發土壤貧瘠、酸化、板結等土壤退化現象[6]；挖塘養魚、養蝦和養蟹等把原耕作層移除，會對耕作層產生永久性破壞，犁底層損害導致糧食生產能力出現不可逆的下降，繼而引發土壤pH值下降、農業面源污染等多種問題[12-15]。

綜上，上述四類“非糧化”方式對耕地的破壞程度不同，最突出的影響是改變土壤中的有機質與養分含量，致使土壤的糧食生產力顯著下降或喪失，破壞程度超過耕地自身調節范圍時，還必須采取技術修復，才能恢復耕地生產能力。

2 我國耕地“非糧化”整治困境

面對“非糧化”生產的加劇及其對我國耕地質量造成的破壞，我國從法律、經濟、規劃等方面采取了一系列整治措施，取得初步效果的同時也暴露出了許多問題，具體如下。

2.1 治理缺乏適應性

長期以來，我國耕地保護采取自上而下的剛性法律和行政手段，不同主體之間的耕地保護目標矛盾日趨激烈[16]。“非糧化”土地恢復調整不分類、“一刀切”，不僅容易造成過度治理，給基層帶來隱患，造成資源浪費，而且不能從根本上解決糧食生產、生產效益與耕地保護三者之間的內在矛盾，不能激發利益主體保護耕地的主觀能動性。因此，如何深入認識“非糧化”的形成過程及其環境效應，進而對“非糧化”耕地進行適應性治理，是一個亟待解決的問題。此外，中國各區域資源、經濟狀況、農業生產和耕地面積分布存在明顯差異，“非糧化”控制管理的視角、內容和標準，大多數都忽視了不同“非糧化”類型和不同地區“非糧化”發展的巨大差異，缺乏對農戶利益訴求的充分考慮。

2.2 食物多樣性需求激增

隨著生活水平的提升，人們開始追求多樣化膳食結構，導致糧食的消費量出現明顯下降，而對干鮮果蔬的需求增加。飲食結構不可逆的調整，一定程度上引導了農戶改變種植結構，種植水果等“非糧化”作物帶來的高經濟效益讓農戶難以放棄現有的種植結構。如何在滿足人民群眾對干蔬果菜、肉蛋水奶等多元化食物需求的同時，又確保糧食的穩產、優產是當前需要解決的難題。

2.3 缺乏理論與技術支撐

不同的“非糧化”利用方式引起耕地、耕作層發生差異性變化，耕地“非糧化”整治的實施措施最后落實在“恢復與提升”耕地質量。現有的治理措施主要是從國家和政府層面進行政策的制定和實施、市場調控、監管等，鮮有報道“非糧化”整治的有關技術、工程措施，更是缺乏典型區域的治理模式與技術。

3 畜禽糞肥在“非糧化”整治中的潛力

“非糧化”整治本質上屬于土地復墾，通過復墾過程，改善耕地質量。“非糧化”整治后耕地的施肥種類、用量及方式都需要進行調整，施用的肥料須起到豐富土壤微生物群落結構、提高土壤質量、改善土壤健康的效果。肥料的類型直接影響地力恢復進程，施用畜禽糞肥是土壤培肥的有力措施。

畜禽糞肥除了含有大量的有機質、氮磷鉀等養分外，還含有氨基酸、植物生長激素及大量的微生物等，腐殖質可以促進不同粒徑的團聚體形成，改變砂土顆粒大而分散的狀態和黏土的高黏度特性，超大比表面積和親水基團提高了自身的吸水量，改善土壤的透水透氣性、持水保肥能力，對培肥土壤和植物生長均有促進作用。目前我國畜禽糞肥的年產量在40億t左右，但是資源化綜合利用率只有75%，產生量遠大于消耗量，引發了系列環境污染問題。但是根據土地承載力測算，我國現有的種植面積可消納所產生的糞污量，但由于畜禽糞肥體積大、肥效低、異味大、施用儲存不方便等問題造成了糞肥資源的浪費。畜禽糞肥根據形態分為固體有機肥和液體(沼液)有機肥兩類。《“十四五”規劃》提出，要大力推進畜禽糞肥就近就地還田，重點促進糧食作物施用畜禽糞肥面積。

3.1 畜禽糞肥在“非糧化”整治中的潛力

研究表明，連續施用畜禽糞肥可以補充土壤養分，有機質含量隨著畜禽糞肥的施用年限逐漸累積，不同種類的畜禽糞肥對土壤有機質的增量存在較大差異。李林海[17]的研究發現，畜禽糞肥中的有機質含量為羊糞>豬糞>牛糞>雞糞。李永平等[18]在玉米種植生長過程中通過施用雞糞、羊糞、豬糞和牛糞來探究畜禽糞肥類型對土壤培肥和玉米增產的效果，結果發現，4種糞肥對土壤培肥和玉米增產均有效果，其中施用雞糞和羊糞對玉米培肥和增產效果更好。不同類型畜禽糞肥還田后對土壤的生物學特性影響不同。施用糞肥可為土壤微生物提供營養，而微生物大量生長繁殖促進糞肥的礦化分解，持續長效地為土壤提供速效養分。郭瑩等[19]發現，長期施用畜禽糞肥的耕層土壤中微生物的碳源利用率和群落多樣性均有顯著提高，并且加快了有機質的周轉能力。張英等[20]研究發現，施用羊糞、豬糞、牛糞的處理中，牛糞處理提高了土壤微生物的生物量碳氮和過氧化氫酶活性，豬糞處理顯著提高脲酶和堿性磷酸酶活性，羊糞處理提高了蔗糖酶活性。此外，有機質的增加可以有效防止土壤中養分淋失，周轉過程中產生的有機酸一邊促進礦物分化和養分釋放，另一邊通過絡合/螯合作用吸附養分，提高土壤養分有效性[21]。因此，施用畜禽糞肥能有效促進土壤有機碳的提高及腐殖質的形成，對提高“非糧化”耕地的土壤有機質含量和恢復地力意義重大。

由上可知，畜禽糞肥對土壤質量存在明顯正效應影響，起到提升耕地質量的作用。因此，合理高效地使用畜禽糞肥有極大的可能在較短時間內恢復和提升“非糧化”耕地質量，解決“非糧化”利用中引起的土壤酸化、板結等問題，提高耕地地力，實現增產增收。

3.2 “非糧化”整治中的畜禽糞肥施用途徑

適宜的施用方式可以提高畜禽糞肥的利用效率。不同糞肥收集、處理工藝產生的糞肥形態有所不同，根據作物類型和耕地特征，選取適宜的施肥方式以保證糞肥的效果。畜禽糞肥施用方式主要有2種，一是將產生的畜禽糞肥收集和無害化處理后施用，此方式為異位資源化利用，通常采用滴灌、深層注射、條施、溝施、拋施等施用方式；二是通過稻-鴨共作的方式將糞肥直接還田供作物生長，此方式為原位施用。不同糞肥施用方式具有的特點不同，糞肥異位利用可以作用于不同類型的耕地，適用范圍廣，可以作基肥和追肥，但收集、處理、施用都需要較大的成本投入；原位施用節省了糞肥處理、施用成本，減少作物的病蟲害、增加水稻的抗逆性、增強了系統內的物質循環，但糞肥原位施用只能在水稻種植的苗期-抽穗前期進行，并需要保持稻田處于淹水狀態。

畜禽糞肥在“非糧化”整治的耕地質量恢復和提升上有巨大潛力，但糞肥除了含有充足的養分外，還含有重金屬、抗生素等物質，具有一定的安全風險。因此，施用畜禽糞肥后，需要對“非糧化”整治土壤的健康風險進行監管，可通過數字化建設，建立土地利用方式、土壤質量、畜禽糞肥質量、施肥去向臺賬，監管糞肥安全風險，并根據區域、“非糧化”類型、糞肥種類等差異，適時調整施肥推薦方案和監管風險。

畜禽糞肥施用是一條完整的生態鏈，需要關注土壤性質、糞肥種類及養分含量、處理工藝、施用方式、作物種類等多個模塊，“非糧化”類型會引起土壤性質發生明顯的差異化，因此，治理路徑也需要差別化，以便更好地恢復耕地生產力。

4 結論與展望

“非糧化”生產發生在快速城市化大背景下，是農民利益、自然耕地環境、社會經濟等多種因素共同作用的結果。有機質含量高、養分種類豐富的畜禽糞肥科學施用在“非糧化”整治中潛力巨大。“非糧化”使土地破碎度增大，不同利用方式對土壤質量的影響差異較大。另一方面，“非糧化”在我國有明顯的時空分布特征。因此，亟需探明“非糧化”的土壤理化特征、探究畜禽糞肥在“非糧化”整治中的差異化模式和技術，發揮畜禽糞肥在“非糧化”整治中恢復和提升耕地質量的作用。