走出误区,正确认识有机肥与有机农业

  2020-10-26 阅读:127

2015年,原农业部印发《到2020年化肥使用量零增长行动方案》,鼓励和引导农民积造农家肥,施用商品有机肥;推广秸秆粉碎还田、快速腐熟还田、过腹还田等技术。

2019年9月16日,农村农业部针对人大代表“关于加大有机肥推广使用力度,推动农业高质量绿色发展的建议”给予了答复,答复中显示:

2019年,中央财政资金增加到60亿元,采取以奖代补的方式,补贴畜禽养殖废弃物资源化、能源化利用;同时,安排19.5亿元,支持各地开展农作物秸秆综合利用,鼓励探索“秸秆换有机肥”等秸秆综合利用模式。

这也激发了社会上“有机肥替代化肥”热议,甚至有些有机农业追捧者散发“中国农业有机肥必将完全替代化肥”的片面言论。为此,笔者以为有必要还原施用有机肥的真正目的,纠正对有机农业的片面认识。

事实上,在没有化肥之前,无论是施用有机肥的农田,还是不施用有机肥的“卫生田”,作物生长所需的养分都是依靠生物小循环,即植物从土壤中吸取营养元素、水分等,通过光合作用来建造自身的有机体(根茎叶和籽实),使得部分溶解于水的营养元素得到保存。当植物死亡之后,经微生物的分解作用,有机残体中的营养元素又变成无机养分,一部分又被重新利用。

但不施用化肥,即使是利用作物秸秆、人畜粪尿、绿肥等方式培肥地力,粮食产量长期处于较低水平。

这是因为,生物小循环脱离不了地质大循环(指结晶岩石矿物在外力作用下发生风化变成细碎而可溶的物质,被流水搬运迁移到海洋,经过漫长的地质年代变成沉积岩,当地壳上升,沉积岩又露出海面成为陆地,再次经受风化淋溶)的轨道,养分总会被淋失。

如果没有系统外养分的调入补充(如化肥),耕地土壤肥力还会下降。只有当有了农田系统之外的养分补充后,土壤肥力才得到提升。

历史上,秦汉至清朝2000余年间,我国每亩小麦和水稻的产量仅从106斤和80斤增长到195斤和291斤。而现在我国小麦单产达到每亩400~700斤,其中,化肥的施用发挥了关键作用。科学家研究证明,不施化肥和施用化肥的作物单产相差55%~65%。

小麦的草谷比(秸秆产量除以籽粒产量)是1:1;玉米的草谷比是1.2:1。也就是说,每生产1公斤小麦有1公斤的秸秆,每生产1公斤的玉米有1.2公斤的秸秆。这还不算地下部分的根系。据野外调查研究,草原的地上部分的生物量与地下部分的生物量之比在0.2-17之间。

气候越是干旱这个比值越小。农田作物与草原的草差不多,大多是禾本科;但由于农作物灌溉,作物的地上生物量比其地下生物量肯定大,但农作物地下根系提供的有机残体量也是不可忽视的。

由于施用化肥,产量大增,秸秆和根系这些农业生产的副产品也大量增加。我国已经连续多年粮食产量稳定在6亿吨以上,据粗略估算,我国秸秆年产量多达8亿吨左右,这是可以利用的有机肥肥源。过去,广大农民是将秸秆作为薪柴做饭取暖。

但随着人民生活水平提高,人们不再将其作为薪柴,而代之以煤气电,农作物秸秆就成为了最大宗的“有机废弃物”(秸秆与根系)。为了不影响耕种,农民有时会在田间燃烧秸秆,这导致了空气污染,甚至出现燃烧秸秆造成飞机起降困难。如果把秸秆经过堆腐制成有机肥,不但可以减少化肥施用量,而且堆腐过程中产生的腐殖质还可以改善土壤结构。

在没有化肥或缺少化肥的时代,某些有机肥源是农民争相获取的,比如,长江三角洲地区过去有掏河泥(河道里的淤泥)肥田(淤泥里含有氮磷钾养分)的习惯。

但现在因为非农就业机会多,使得掏河泥的机会成本很高,农民不再掏河泥肥田,而是施用省工省力的氮磷钾元素浓度高的化肥。这就使含有大量氮磷的淤泥在河道里积聚,造成了水藻爆发。

淤泥里的氮还随渗漏水进入地下水,造成了地下水中硝态氮含量高,成为致病的“污水”。过去一家一户养猪养鸡,畜禽排泄物并不集中,农民就近运到田里成为很好的有机肥。但现在养殖业都是规模企业,畜禽排泄物就成为了污物,成了“点源污染”。

无论是畜禽排泄物,还是作物秸秆,甚至是城市的一些生活垃圾,都是很好的有机肥肥源。应该将其堆腐为有机肥施用在农田上,这样不但可减少化肥使用量、减少使用化石能源制造化肥形成的排放,还可以减少环境污染。

所以,应该鼓励有机肥生产和利用。但生产同样养分含量的有机肥比生产同样养分含量的化肥,其成本要大得多。因此,国家应对生产有机肥的企业给与补贴,因为他们产生了外部经济效益。

另一方面,有机肥体量大,单位体积的养分含量低,这就造成了施用有机肥的运输费用高,也使得施用有机肥比施用高浓度化肥的机会成本高。因此,从发展循环经济和建设生态文明的角度,应该鼓励农民施用有机肥,并给与财政补贴。

近些年在一些地区推广的秸秆还田技术,不用再把秸秆堆腐成有机肥,而是让秸秆直接在田里腐烂分解。其实,秸秆直接在田里腐烂分解,是将堆肥场搬到了田里,与在堆肥场分解释放养分的过程是一样的。

因为,土壤中也含有分解有机质的微生物,只是因为耕地土壤的温度和湿度都比有机肥堆腐堆要低,秸秆分解较慢而已。秸秆还田都是在作物收割后,利用耕地闲暇时间,进行有机残体的矿化分解,也并没有与作物争速效养分。

植物生长所需的养分是矿物质而不是有机质。这早在1840年就被德国著名化学家李比希(J.V.Libig)通过实验所证明。李比希这位国际公认的植物营养科学奠基人在他的《农业化学》一书中论述到,腐殖质是在地球上有了植物以后才出现的,而不是植物出现以前,因此植物的原始养分只能是矿物质,并否定了当时流行的腐殖质营养学说(即土壤肥力取决于腐殖质的含量,腐殖质是土壤中唯一的植物营养物质)。在李比希之后,许多科学家的实验工作使植物矿质营养学说获得了进一步的证实和发展。

根据现有的科学实验结果,任何有机肥料施入土壤中被植物吸收都要经历有机质的矿化过程。矿化过程就是指在微生物作用下,复杂的有机物质,如植物的根茎叶,被分解(腐解)为简单化合物,然后转化成二氧化碳、水、氨(氮)和其他养分(磷、硫、钾、钙、镁等离子或简单化合物),才能够被植物根系吸收。

事实上,从有机肥生产过程为什么必须堆腐就可理解这个原理。有机肥堆腐过程就是利用微生物将作物根系不能吸收的根茎叶等有机物分解,变为可以随水分进入作物根系被吸收的矿质养分。为了促进有机质的腐解,一般人们还向堆肥中加入人畜粪便。

这一是因为人畜粪便中有分解有机物的微生物(可比喻为发面要加酵母);二是因为微生物分解有机物的同时,自己也需要大量繁殖而需要氮磷等速效养分,加速微生物的繁殖和有机物分解。

而人畜粪便中含有较多的速效氮磷,可为微生物提供其分解有机物而大量繁殖时需要的氮磷等速效养分。如果不经过堆腐,作物有机残体直接放在土壤中,有机残体分解过程中会消耗土壤中的速效养分,与作物“争肥”,而“烧苗”(造成作物营养不良)。因此,人们采取堆腐的方法,在施用于农田之前将有机质先行矿化分解。

因此,对于作物生长所需大量元素如氮磷钾来说,无论是施用有机肥还是化学肥料,在本质上没有区别。只是有机肥的来源物质即有机质分解后产生的矿质养分比一般的化肥,如氮肥、磷肥、钾肥,提供的养分种类丰富。

现在,为了一次性给作物提供多种养分,更主要是为了降低施肥的劳动成本,许多化肥厂家生产出了多种复合肥,即含有两种及两种以上养分的化肥,如农业生产中用量最大的磷酸二铵。现在也有些复合肥是含有氮磷钾三种养分,有的复合功效专用肥甚至还加了一些微量元素,如、硒、硼、锌等。

事实上,作物需求最多的是氮磷钾这3种元素,其中,氮素是各种作物需求量最大的养分,尤其是蔬菜。

其实,除了某些区域缺乏某种营养元素外,其他矿质养分,其在土壤中含量(由岩石矿物风化而来和通过生物小循环聚集)基本够满足作物生产需要,不需要单独施用。

值得指出的是,施用有机肥和化肥生产出来的农产品(淀粉、油脂、蛋白质等)都是有机的。淀粉、油脂、蛋白质是人类健康生活最需要的食物。“三年自然灾害”时期,很多人以野菜充饥,那可是真正所谓的“有机产品”,但因为缺少淀粉,更缺油脂和蛋白,许多人因为营养不良而浮肿。

现在许多人抱怨说化肥生产出来的农产品“没有味道”,而有机肥生产出来的“有机产品”“风味足”。这也许是因为某些目前土壤肥料科学还没有证实的有机肥中的有机官能团或简单的有机小分子化合物进入瓜果蔬农产品所起到的作用。

但更可能的是因为施用化肥生产,土壤中速效养分含量高,特别是氮素含量高,作物生长快,产品水分大,还没有“性成熟”就被采摘的缘故。

过去用的最多的有机肥来自于人畜粪尿。但直接把养殖场的粪便或旱厕的粪便直接拉出来就施用在农田里,是不科学的。因为,生粪里面含有的虫卵和病原菌等,也可能会带到蔬菜上,如果洗涤不净,食用可能致病。

此外,现代养殖几乎都使用饲料,饲料中添加了抗生素、生长激素等,会随着动物粪便排出,如果不加以处理直接还田很可能威胁食品安全,从而危害人体健康。因此,使用人畜粪尿一定要先经过堆腐无害化处理。

有技术经验的农民一般都是将人畜粪尿与草、秸秆等纤维多的物料混杂堆在一起,用粘土封闭。微生物分解有机质的过程中产生热量,高温杀死虫卵和病菌。现代有机肥厂有了更好的人畜粪尿的无害化处理手段。

综上,无论是有机肥,还是化肥,都能够提供作物生长所需要的养分。而且一般来说,化肥可以提供高浓度的速效养分,可以及时快速满足作物生长旺盛时期对养分的大量需求。

但毫无疑问,没有化肥,仅靠有机肥,不可能使14亿中国人吃饱、吃好。如果停止施用化肥,根据生物小循环定律和地质大循环定律,土壤肥力会不断下降,作物的高产稳产会无以为继。有机肥中的有机物质必须被分解为氮和其他矿质养分,如磷、硫、钾、钙、镁等离子或简单化合物,才能够被植物根系吸收。

鼓励和推广施用有机肥的主要目的,并非生产“有机食品”,而是把作物生产过程产生的“有机废弃物”,包括秸秆和人畜排泄物,进行资源再利用,这不但可以减少化肥的使用量,减少排放,还有利于环境保护。

从“十三五”开始,我国大力开展化肥农药使用量零增长行动,通过对有机肥进行补助等措施来促进化肥农药的减量实施,主要目的是降低过量施用化肥增加的生产成本,减少大量施用化肥对生态环境产生的负面影响。

当然,施用有机肥生产的农产品可以卖个大价钱,既增加农民收入,也有利于保护环境,政府和农业专家也乐观其成。


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