为什么化肥有被完全替代的可能?
时间: 2017-07-13 来源:科学网
提要:“化肥应该被替代,这是肯定的。”做了十多年有机农业探索的衡荣农业创始人贺建增对《中国科学报》记者感慨,“施用化肥,它影响了整个环境的微生态系统,尤其土壤的微生态系统,增加了病虫害,因而加强了农业对农药的依赖。”

为什么化肥有被完全替代的可能?

 

“从历史发展与科学实践的角度来看,化学合成肥料是有可能逐渐被完全替代的,这不只是我个人的观点,是我学习总结国内外很多业界学者的观点。”日前,作为中国政策科学研究会《三农发展内参》专家顾问, 中国土壤治理与种植研究中心副主任朱安妮在接受《中国科学报》记者采访时如是表示。

“化肥应该被替代,这是肯定的。”做了十多年有机农业探索的衡荣农业创始人贺建增对《中国科学报》记者感慨,“施用化肥,它影响了整个环境的微生态系统,尤其土壤的微生态系统,增加了病虫害,因而加强了农业对农药的依赖。”

著名生态学者何塞·卢岑贝格在上世纪90年代所著《自然不可改良》一书中就明确指出,现代农业发展理念的弊端是导致农业生产中有毒农药泛滥的重要原因;现代施肥方法的推广与所发生的虫害增多现象有着正相关性;从另一个角度去看,很多情况下,土地养分失衡是招致各种虫害的诱因。与其消灭害虫,不如促进植物的健康生长。

“病害和农药在成正比地向前快速发展,中国古代历史上不存在这种现象,这不是自然界必然现象。” 朱安妮表示,实践中证明用了化肥后,植物会得这样那样的病,但学术界认识不够,很多人还是孤立地把农药和肥料分开,认为得病是必然的现象。

也有其他研究者提出了类似问题,化肥会破坏植物的菌丝体,而农药会进一步杀死它们。植物如果失去了这种网络系统,在病虫害到来时将无法抵抗。这些菌丝体还可帮助植物吸收土壤中的水分和营养物质,特别是微量矿物质,其效率可增加上百倍。

化肥的作用和副作用

朱安妮认为,相对于其它肥料,对于作物营养,化学合成肥料的一个主要优势在于其“速效性”。这是回答为什么化学合成肥料能使作物增产的一个重要原因所在。从作物生理的角度看,作物生长发育过程中的某些特定时期对某种特定养分要求的绝对数量虽不多,但很迫切,这时养分多寡对作物的生长发育会起到显著的作用,这个时期可被形象地称作“作物营养的临界期”。在“营养临界期”需要3-5天能供应上它所需营养。所需养分如果没有得以有效和及时地供应上,即使后期再加,也达不到预期的效果。

在一些种植体系里,有机肥的使用从施用量上养分含量并不低,有机肥为什么增产效果不如化肥明显,一个主要原因就是,有机肥的养分是缓慢释放的,大多不具备化肥的“速效性”优势。

朱安妮说,化肥最大功劳不是“增产”,而是说明了“为什么能增产”。

“其实我们替代化肥真正的阻力不在农民,而在一些主管干部,他们学习的时候,就被灌输的是化肥不可替代,思想体系已根深蒂固,包括在国外,认为化肥不可替代的思想还是占主流。”朱安妮表示,“说化肥不可替代的思维是简单思维,如果哪一天一旦没有能源了,则是必须马上面对非得替代的问题。”

化肥能不能被替代,取决于化肥自身,朱安妮说,如果不是生产过程的高耗能、不是使用后的高污染以及对人体健康的不利影响,当然不应该被替代,现在要替代,是化肥显露弊端不可行了,走不通了。从逻辑上分析,一个是该不该替代,一个是如何替代。用什么替代,替代它的什么,是替代它的养分供应速效性。另外,替代也是逐步实施的过程,不是马上完成全部替代,

2011年,一份由多个国家的200多名研究人员共同完成欧洲氮评估报告完成,报告认为,自从人类发明人工合成氮肥的方法以来,环境中活性氮的含量明显升高。 氮污染正在成为21世纪主要的环境挑战之一。

欧洲每年因氮污染所遭损失为700亿至3200亿欧元,相当于欧洲每年的农业收益两倍多,环境成本高。同时人均寿命也有所减少。

现在大家充分认识到,所有以化肥为基础的农业产业,不仅欧洲,包括中国,是亏本的。包括我们农业的“十二连增”,只算了投入品的成本、劳动力的成本,没有算环境污染和健康的成本。

空气的主要成分是氮气和氧气,其中氮气占78%,朱安妮表示,我们完全有取之不尽用之不竭的氮,关键是我们是采用高能耗化学的方法、物理能源的方法,还是帮助植物利用更多的由微生物固定下来的氮。

有机农业更多潜力待挖掘

山西运城市永济县蒲韩联合社区,在农民合作社组织以后,他们有强烈的责任心要保护自己的家乡,对新开垦的土地他们更愿意选择有机种植。在朱安妮到这里讲授有机种植方面的课程时,村民们热情很高,地上坐着,窗户外站着,有老人,但更多的是年轻人。

曾在地方农业局任职的刘小平,2002年到北京做有机农业,现在又被家乡四川泸州市农业局招回,用30亩地做有机种植试验。

刘小平对《中国科学报》记者表示,“以前土壤是活的,很松软的,有微生物有蚯蚓,营养很丰富,但现在水稻田经历了多年的杂交稻种植,伴之以化肥农药除草剂,土壤相当于死了。回家发现,现在土壤完全板结了,地表土硬度近乎水泥,化学农业带来的危害非常之大,除了环境破坏,更在于给人们带来的种种疾患。”

现代农业的困境是:粮食安全、食品安全、环境安全、能源与资源安全,从很多的实践中,中国特色的有机农业,很多地方可以做到有机好吃不减产,从而解决这四个安全问题。

但有机肥的不当施用值得警惕,尤其没有腐熟的有机肥会给地下水和湖泊造成的污染,甚至影响人体健康。

在美国,有机生产如今是其农业中最快速发展的一部分。正是农业部门对有机农业的大力支持使得有机农场与加工商数目不断增加,为美国乡村提供了更多工作机会。美国食品不贴转基因的标签,一些不愿意吃转基因食品的人就去选择有机产品。

英国《自然》杂志2016年文章对有机农业的评价是:和谐性远远大于化学农业。能源使用最小化、水污染最小化等等重要指标远远超过化学农业。

近几年中国中央文件已经开始支持和鼓励绿色有机农业。 “现在我国民间对有机农业很积极,发展势头很猛,如果国内主流研究机构不重视这个问题,我们又要落后了。”朱安妮说。

成立于1972年的国际有机运动联盟(IFOAM),经过几十年的发展,目前,已成为当今世界上最广泛、最庞大、最权威的一个国际有机农业组织。800多家成员组织来自全球120多个国家,组织目标是在全球范围内采用以有机农业为基础的生态、社会和经济系统。

21 世纪的有机农业,有着有争论的历史。对食品生产来说,它被一些人认为是一种无效率的方式,在一些地方相对产量低。但是,有机食品和饮料在全球食品业却是一个高速成长的市场组成部分。有机农业在建立可持续的农业体系中尚有未被发挥的作用。

有机种植不仅靠良心和情怀,更需要技术。现在,朱安妮的很多工作是在义务推广有机种植。包括和其他组织一起,邀请国内外专家,给一些新农人和技术人员讲授系列有机种植课程,诸如怎么腐熟有机肥,怎么用生物肥,怎么栽培有机水稻,如何做土壤改良和育种等等。

但同时听到一种声音,有些主管官员认为有机农业不可行,各地基层和中层干部对有机农业还是有一些顾虑,“这也是正常的,毕竟我们研究还不够,有机农业是新生事物。”朱安妮说。

用生物固氮替代化肥

“中国政府包括学者为什么很长时间没有支持有机农业,就是担心减产,把欧洲等国外减产的例子拿来了,但是不知道他们为什么减产,是因为方法不对,我们能增产是我们方法对。这个逻辑,就是投入品的问题。”朱安妮表示。

由微生物的生命活动所产生的、能够直接或间接提供作物正常发育生长的养分并能改善土壤、提高作物的产量和品质的生物制品,是生物肥料。

因为有机肥缓慢释放养分,在植物需要养分的临界点,它所提供的能量不够,而化肥可以高效快速供应养分,从而能够高产。要替代化肥而不减产,就需速效的另外一类肥料,而生物氮肥具有速效性。

朱安妮总结,“有机肥+生物肥+矿物肥,等于有机好吃不减产。这是真正能让我们从现代农业种植的困境中走出来的一个简单的公式。”

生物固氮研究,是帮助植物从空气中得到更多氮,帮助植物获取更多天然氮,让农林业生产逐渐摆脱对化学性氮源的依赖。

通过有机农业种植中的现代技术应用,朱安妮同时总结出另一公式,即长效+速效+中微量元素= 有机好吃不减产

对生物性氮源的探寻在国际上如今是常青的课题,美国绿色农业之父诺曼·布劳格也曾表示,对生物性氮源的探寻是为了逐渐摆脱对化学性氮源的依赖;减缓与消除化学氮肥的能源、生态、环境和健康风险;恢复生态平衡,实现农业的可持续发展。

参加过5届的国际会议后,朱安妮注意到,学者们研究生物固氮的目的,就是为替代化肥。

澳大利亚悉尼大学的研究人员,已经做到了在水稻种植中仅用微生物菌剂拌种一项技术,减氮40-70%不减产和增产。英国皇家学会会员、诺丁汉大学爱德华·科金教授的研究提出:几乎可以在所有植物上用生物固氮技术替代化肥。在朱安妮的实践中也做到在种植许多作物时百分之百替代化肥而不减产。

国际上,在石油一涨价时,各国政府就给学者很大补贴,加大生物固氮研究,就是为少用化肥,一旦石油降价,补贴又转向别处。他们是从经济上的考虑。还没有完全从环境的角度考虑生物固氮。

澳大利亚阳固中心主任伊万·肯尼迪表示,“我们建议施用生物肥料,特别是固氮菌,能够有助于保证支撑持续最优产量的氮供应。”

朱安妮等在实际研究中发现,不仅仅是一个固氮问题,这还能够解决更多问题,当微生物作用植物根系之后也同时能够使植物的品质提高。(科学网)


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