面向作物產(chǎn)量和環(huán)境雙贏的氮肥施用策略

顏曉元 夏龍龍 遆超普

中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所 南京 210008

作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家之一，中國(guó)以世界 9%的耕地養(yǎng)育了世界 22% 的人口。這一“中國(guó)奇跡”的背后有化學(xué)氮肥大規(guī)模施用的重要貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)里（1961—2010 年），我國(guó)的糧食總產(chǎn)量增加了3倍多，達(dá)到了 4.8 億噸/年[1]。與此同時(shí)，作為土壤重要的氮素補(bǔ)充形式之一的化學(xué)氮肥施用量卻增加了近 37 倍，達(dá)到了 3 000 萬(wàn)噸純氮/每年，約占全球總用量的 1/3[1]。然而，持續(xù)增加的氮肥投入并沒(méi)有帶來(lái)作物產(chǎn)量的持續(xù)提高。2000 年后我國(guó)占播種面積 50% 以上的水稻、小麥以及玉米的產(chǎn)量停滯不前[2]，而在這期間，化學(xué)氮肥的施用量卻仍以每年3%的速率增加（2003—2013 年）?；瘜W(xué)氮肥的過(guò)量施用改變了土壤的氮素平衡，導(dǎo)致大量的氮素流失，造成了一系列的環(huán)境問(wèn)題，例如大氣污染、臭氧層空洞、氣候變暖、土壤酸化以及水體富營(yíng)養(yǎng)化等，進(jìn)而威脅人類健康以及生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能[3]。因此，分析我國(guó)農(nóng)田氮素的收支和利用情況，全面評(píng)價(jià)氮素的去向及其環(huán)境影響，并制定科學(xué)合理的化學(xué)氮肥管理措施，對(duì)實(shí)現(xiàn)糧食安全以及環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 我國(guó)農(nóng)田土壤氮素的投入和去向

農(nóng)田土壤的氮素有很多來(lái)源，例如化學(xué)氮肥、有機(jī)肥（如作物秸稈、畜禽糞便等）的生物固定以及大氣沉降。圖 1 總結(jié)了 1980—2010 年，我國(guó)農(nóng)田土壤氮素的主要來(lái)源及其變化情況。從圖中可以看出，化學(xué)氮肥的施用是我國(guó)農(nóng)田土壤氮素的主要來(lái)源，其年施用量從 1980 年的 945 萬(wàn)噸逐漸增加到 2010 年的 2 947 萬(wàn)噸，占總氮投入量的比例也從 54.4% 增加到了 70.3%。有機(jī)肥投入是我國(guó)農(nóng)田土壤氮素的第二大來(lái)源，其年施用量增加較為緩慢，從 1980 年的 369 萬(wàn)噸左右增加至 2010 年的 571 萬(wàn)噸左右。由于化學(xué)氮肥用量的顯著增加，有機(jī)肥氮占總氮投入的比例從 1980 年的 21.3% 逐漸降低到了 2010 年的 13.6%。氮的生物固定隨時(shí)間變化波動(dòng)較小。這 30 年間，氮的生物固定量在 235—313 萬(wàn)噸純氮/年之間波動(dòng)；大氣沉降量則從 1980 年的 142 萬(wàn)噸純氮/年逐漸增加到了 2010 年的 388 萬(wàn)噸純氮/年。

農(nóng)田土壤氮素的去向包括作物生長(zhǎng)吸收、氨（NH3）揮發(fā)、氮的淋溶和徑流、脫氮以及土壤儲(chǔ)存。圖 2 總結(jié)了 1980—2010 年我國(guó)農(nóng)田土壤氮素的 4 種去向及其變化情況。從圖中可以看出，土壤總氮素的吸收比例（作物生長(zhǎng)氮吸收總量/氮素的總投入量）從 1980 年的 46.5% 逐漸增加到 1984 年的 50.5%，繼而逐漸波動(dòng)下降到 2003 年的最低點(diǎn) 34.8%，隨后又緩慢增加到 2010 年的 40.2%。除了被農(nóng)作物吸收以外，土壤氮素還以各種活性氮形態(tài)等）進(jìn)入環(huán)境，對(duì)環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響。其他部分儲(chǔ)存于土壤或通過(guò)脫氮轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無(wú)害的氮?dú)狻?/p>

1980—2010年，NH3揮發(fā)損失占我國(guó)農(nóng)田土壤氮素總投入量的比例在12.5%—14.1%間波動(dòng)，平均值為13.6%（圖2）。以徑流和淋溶損失的活性氮占土壤氮素總投入量的比例為6.3%—8.4%，平均值為7.6%，小于NH3揮發(fā)損失的貢獻(xiàn)。進(jìn)一步通過(guò)差減法可以估算出脫氮損失以及儲(chǔ)存在土壤中的氮總量。我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)脫氮以及儲(chǔ)存在土壤中的總量占土壤氮素去向的比例在29.3%—43.8%之間波動(dòng)，平均比例為36.8%。

2 我國(guó)農(nóng)田土壤氮素的利用率

作為土壤氮素的重要來(lái)源之一，我國(guó)農(nóng)田化學(xué)氮肥的當(dāng)年利用率從 1980 年的 59.6% 增加到 1982 年的 62.2%，隨后波動(dòng)下降到 2008 年的最低點(diǎn) 28.3%，近年來(lái)呈現(xiàn)出了緩慢增加的趨勢(shì)，并于 2010 年達(dá)到了 31.1%（圖 3）。由于過(guò)量施用以及不合理的管理措施，我國(guó)近 20 年來(lái)化學(xué)氮肥利用率低于世界的平均水平，并明顯低于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家（普遍高于 40%）[4]。但是，我們的研究明確發(fā)現(xiàn)，由于當(dāng)前氮肥利用率的計(jì)算方法并沒(méi)有進(jìn)一步考慮化學(xué)氮肥在土壤中的殘留效應(yīng)，即當(dāng)季施在土壤中的氮肥可以被下季作物生長(zhǎng)繼續(xù)吸收利用[5]，我國(guó)化學(xué)氮肥的利用率被明顯低估。如果將化學(xué)氮肥的殘留效應(yīng)考慮在內(nèi)，1980—2010 年，我國(guó)化學(xué)氮肥的累積利用率的變化范圍為 40.4%—67.8%；2001—2010 年的平均值為 42.3%（圖 3），明顯高于化學(xué)氮肥的當(dāng)季利用率（31.8%），但是仍與發(fā)達(dá)國(guó)家的氮肥利用率有很大的差距。

圖 1 1980 2010 年間我國(guó)農(nóng)田土壤氮素主要來(lái)源及其變化趨勢(shì)

圖 2 1980 2010 年我國(guó)農(nóng)田土壤氮素主要去向及其變化趨勢(shì)

對(duì)于土壤中其他的氮素來(lái)源，如有機(jī)肥的施用、生物固定以及大氣沉降（統(tǒng)稱為其他氮肥），1980—2003年，當(dāng)年利用率在 14.2%—22.3% 波動(dòng)。2003 年后，其他氮肥利用率呈現(xiàn)出了增加的趨勢(shì)，并于 2010 年達(dá)到了最大值 21.6%。如果考慮殘留效應(yīng)，其他氮肥累積利用率的變化范圍為 23.1%—34.2%，近 10 年來(lái)的平均值為 29.0%，同樣明顯高于當(dāng)季利用率（圖 4）。

3 我國(guó)農(nóng)田土壤氮素的活性氮損失造成的環(huán)境影響

不合理的田間氮肥管理措施導(dǎo)致大量的活性氮（揮發(fā)、徑流和淋溶）進(jìn)入大氣或者水體，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成一系列負(fù)面影響[3]。具體可以歸納為 5 個(gè)方面：① 污染地下水和地表水水體。土壤中硝酸根的淋失可以導(dǎo)致地下水硝酸鹽的污染；對(duì)于地表水，土壤氮素的徑流損失所引起的水體氮濃度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，引發(fā)藻類的暴發(fā)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致水體死亡區(qū)的形成。② 加劇空氣污染。土壤氮素?fù)]發(fā)的 NH3是霧霾形成的重要前體物，大量的 NH3排放到大氣中可加劇空氣污染。③ 造成溫室效應(yīng)。氮肥的過(guò)量施用顯著促進(jìn)了溫室氣體 N2O 的排放。平均而言，氮肥用量的 1% 會(huì)以 N2O 的形式損失到空氣中。同等單位重量下，N2O 對(duì)熱量的捕獲能力是 CO2的 298 倍。④ 土壤氮素的損失會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性降低。長(zhǎng)期施用氮肥會(huì)導(dǎo)致土壤真菌的多樣性和數(shù)量的降低。⑤ 影響土壤質(zhì)量。主要表現(xiàn)為導(dǎo)致土壤酸化。

圖 3 1980 2010 年我國(guó)農(nóng)田化學(xué)氮肥的當(dāng)年和累積利用率的變化趨勢(shì)

對(duì)于土壤活性氮排放所造成的總環(huán)境損失，國(guó)際上往往采樣成本收益法進(jìn)行評(píng)價(jià)。例如，歐洲氮評(píng)估的結(jié)果顯示，歐盟每年因氮肥施用引起的活性氮排放造成的總環(huán)境損失高達(dá) 200—1 500 億歐元，而氮肥施用引起的產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)收益約為 200—800 億歐元[6]。參考?xì)W洲氮評(píng)估的方法，筆者團(tuán)隊(duì)對(duì)我國(guó)氮肥施用所造成的環(huán)境損失和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了初步的評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)我國(guó)氮肥所帶來(lái)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)收益跟其導(dǎo)致的總環(huán)境損失幾乎相等[7]。因此，推廣合理的氮肥管理措施以減少活性氮造成的環(huán)境損失迫在眉睫。

4 協(xié)調(diào)作物生產(chǎn)與實(shí)現(xiàn)環(huán)境雙贏的氮肥管理策略

化學(xué)氮肥的施用是我國(guó)農(nóng)田土壤氮素的主要來(lái)源，也是農(nóng)田土壤活性氮損失的主要排放源。采取合理的氮肥管理措施來(lái)提高氮肥的利用率是解決農(nóng)業(yè)發(fā)展所面臨的三大挑戰(zhàn)（糧食安全、氣候變化和環(huán)境退化）的重要策略。2015 年，我國(guó)農(nóng)業(yè)部印發(fā)了《到 2020 年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》[8]，要求在確保糧食安全的前提下，到 2020 年實(shí)現(xiàn)我國(guó)化肥用量的零增長(zhǎng)?！盎瘜W(xué)肥料零增長(zhǎng)”目標(biāo)的提出，對(duì)肥料的高效合理利用提出了更高的要求。無(wú)疑，氮肥的高效利用成了重中之重。目前，可通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)氮肥的高效利用。

圖 4 1980 2010 年我國(guó)農(nóng)田非化學(xué)氮肥的當(dāng)年和累積利用率的變化趨勢(shì)

4.1 優(yōu)化氮肥供給類型，推廣高效氮肥的施用

協(xié)調(diào)作物生長(zhǎng)氮素需求與土壤氮素供應(yīng)的關(guān)系是提高氮肥利用率的關(guān)鍵。與傳統(tǒng)的化學(xué)氮肥（如尿素）相比，高效氮肥例如控（緩）釋氮肥能夠根據(jù)作物不同生長(zhǎng)階段的氮素需求逐漸釋放養(yǎng)分，可以最大限度提高作物對(duì)氮素的吸收，從而提高氮肥的利用率并降低各種活性氮的損失。與尿素等傳統(tǒng)氮肥相比較，同等用量的控（緩）釋氮肥的施用能夠顯著地提高我國(guó)三大主糧作物——水稻、小麥和玉米的氮素吸收量（提高 10.5%—11.4%）、氮肥利用率（提高 30.0%—37.2%）及其作物產(chǎn)量（提高 6.4%—9.2%）[9]。與此同時(shí)，控（緩）釋氮肥的施用還能夠大幅度降低活性氮的排放，可以顯著地將 NH3揮發(fā)、N2O 排放、N 淋溶和徑流分別降低 34.8%—70.1%、25.3%—50.4%、3.4%—47.3%和2.7%—44.0%[9]。

除了控（緩）釋氮肥的施用，向普通尿素中添加商品硝化抑制劑（如雙氰胺，簡(jiǎn)稱 DCD；3,4-二甲基吡唑磷酸鹽，簡(jiǎn)稱 DMPP）或者脲酶抑制劑（如氫醌，簡(jiǎn)稱HQ；正丁基硫代磷酰三胺，簡(jiǎn)稱 NBPT）也能夠顯著提高氮肥利用率（26.5%—31.3%）和作物產(chǎn)量（7.1%—10.0%），同時(shí)能夠顯著降低各種活性氮的損失[9]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005—2015 年，我國(guó)控（緩）釋氮肥的總生產(chǎn)量達(dá)到了 2 100 萬(wàn)噸，總推廣施用面積達(dá)到了 3 300 萬(wàn)公頃。到 2015 年止，混合硝化抑制劑和脲酶抑制劑的氮肥生產(chǎn)量達(dá)到了 140 萬(wàn)噸，其應(yīng)用面積也達(dá)到了 200 萬(wàn)公頃。進(jìn)一步推廣高效氮肥的施用是提高我國(guó)氮肥利用率并減少活性氮損失的關(guān)鍵策略。

4.2 優(yōu)化氮肥施用方式，科學(xué)合理施肥

除了高效肥料的施用以外，科學(xué)合理的氮肥施用措施也是提高氮肥利用率減少活性氮排放的關(guān)鍵?？茖W(xué)合理的氮肥施用措施主要是指根據(jù)作物不同生長(zhǎng)階段的氮素需求特性，選取合適的氮肥類型（right source）、合適的氮肥用量（right rate）、合適的氮肥施用時(shí)間（right time）以及合適的施肥位置（right place）進(jìn)行氮肥施用[10]。

合適的氮肥類型指的是根據(jù)作物的需肥喜好進(jìn)行施肥。例如，水稻喜好銨態(tài)氮肥而小麥等旱地作物則喜好硝態(tài)氮肥。前面提到的高效氮肥也屬于“合適的氮肥類型”的范疇。

合適的氮肥用量則主要指的是要通過(guò)測(cè)土配方的方法確定氮肥的用量?？紤]到我國(guó)氮肥過(guò)量施用所帶來(lái)的一系列環(huán)境問(wèn)題，2005 年，我國(guó)農(nóng)業(yè)部下發(fā)了在全國(guó)范圍內(nèi)開展測(cè)土配方施肥的通知。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至 2015 年，我國(guó)各省（自治區(qū)、直轄市）測(cè)土配方施肥技術(shù)推廣應(yīng)用面積超 15 億畝。對(duì)于測(cè)土配方施用氮肥的效果，研究發(fā)現(xiàn)，配方施用氮肥能夠?qū)⑽覈?guó)三大主糧作物的產(chǎn)量平均提高 1.3%，將氮肥的利用率大幅度提高 48.2%；與此同時(shí)，還能夠?qū)?4 種活性氮損失（NH3揮發(fā)、N2O 排放、N 淋溶和徑流）降低 27.6%—35.3%[9]。將氮的測(cè)土配方與磷、鉀的測(cè)土配方一并進(jìn)行，能夠更大程度地提高作物的產(chǎn)量和肥料利用率。因此，進(jìn)一步推廣測(cè)土配方施肥是實(shí)現(xiàn)我國(guó)肥料用量零增長(zhǎng)目標(biāo)的重要措施。

合適的氮肥施用時(shí)間則主要指的是要減少農(nóng)作物生長(zhǎng)前期基肥的施用比例，增大后期（如開花、灌漿等關(guān)鍵生長(zhǎng)期）的氮肥施用比例，即“前氮后移”。作物生長(zhǎng)初期根系發(fā)育不完全，對(duì)氮素的吸收能力有限，因此前期大量的氮肥投入會(huì)加劇活性氮的損失。筆者團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)減少氮肥基肥的施用比例能夠?qū)⑽覈?guó)三大主糧作物的產(chǎn)量平均提高 4.1%，并能夠?qū)⒌世寐侍岣?8.0%[9]。除此之外，適當(dāng)增加作物生長(zhǎng)后期的氮肥施用次數(shù)也是實(shí)現(xiàn)“前氮后移”的有效措施。增加氮肥的施用次數(shù)可以顯著提高我國(guó)主要糧食作物的產(chǎn)量（5.9%）和氮肥利用率（30%），并有效地降低各種活性氮的損失（5.4%—36.5%）[9]。

4.3 加快施肥機(jī)械研制，推動(dòng)機(jī)械化施肥

合適的施肥位置則主要是指把氮肥施用在易于被作物根系吸收利用的位置，例如氮肥深施技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，氮肥深施是提高氮肥利用率簡(jiǎn)單有效的措施之一。與當(dāng)前農(nóng)民普遍采用的氮肥表面撒施的方法相比較，氮肥深施能夠顯著地將我國(guó)三大主糧作物的產(chǎn)量平均提高16.9%，將氮肥利用率提高 28.5%，并能夠降低 NH3揮發(fā)損失 34.6%[9]。但是，據(jù)統(tǒng)計(jì)截至 2013 年，化肥的機(jī)械化深施在我國(guó)農(nóng)田的推廣面積只有約 110 萬(wàn)公頃[10]。我國(guó)耕地以小面積田塊占主導(dǎo)，以及缺乏經(jīng)濟(jì)可行的工具，限制了機(jī)械化施肥的大面積推廣。因此，研制和推廣適應(yīng)于小面積田塊肥料深施的機(jī)械設(shè)備是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。除此之外，因地制宜推進(jìn)氮肥的機(jī)械追肥、種肥同播等也是利用機(jī)械化提高氮肥利用率和增加作物產(chǎn)量的重要措施。

4.4 充分利用有機(jī)養(yǎng)分資源，合理代替化學(xué)氮肥

動(dòng)物有機(jī)肥中含有一定量的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀和微量元素等。動(dòng)物有機(jī)肥的還田不僅可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，還能夠提高土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，從而有助于作物產(chǎn)量的提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)當(dāng)前每年產(chǎn)生的動(dòng)物有機(jī)肥（畜禽糞便）的總量約為 1 400 萬(wàn)噸純氮，約相當(dāng)于化學(xué)氮肥年生產(chǎn)量的一半，而目前這部分有機(jī)肥氮的收集還田率僅為 40% 左右[12]。如果能夠?qū)⑦@個(gè)比例提高到 80% 左右，那么每年就能夠節(jié)約 600 萬(wàn)噸的化學(xué)氮肥。用有機(jī)肥（畜禽糞便）氮部分代替化學(xué)氮肥還田是直接減少化學(xué)氮肥用量，實(shí)現(xiàn)化肥零增長(zhǎng)乃至負(fù)增長(zhǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。筆者團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，由于畜禽糞便的施用能夠提升土壤肥力，用畜禽糞便部分替代化學(xué)氮肥施用后能夠?qū)⑽覈?guó)三大主糧作物的平均產(chǎn)量提高 6.8%，將作物的氮素吸收量提高 6.5%，氮肥利用率提高 10.4%；與此同時(shí)，還可以將 NH3揮發(fā)損失量降低 23%，氮淋溶損失量降低 25.8%，氮徑流損失量降低 26.7%[13]。

然而動(dòng)物有機(jī)肥還田利用也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，可能引起土壤中的銅、鉛等重金屬的累積，并有可能增加土壤中抗生素的數(shù)量，進(jìn)而增加環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此，這部分有機(jī)肥的利用需要從畜牧業(yè)飼養(yǎng)源頭開始規(guī)范管理，嚴(yán)格飼料喂養(yǎng)管理制度，嚴(yán)禁向飼料中過(guò)量添加抗生素等藥品，從而減少畜禽糞便中的抗生素以及重金屬的含量。

4.5 強(qiáng)化政策引導(dǎo)體系，激勵(lì)農(nóng)民合理施肥

《到 2020 年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》的出臺(tái)無(wú)疑是推廣化學(xué)氮肥的高效利用措施的強(qiáng)大助推劑。為了更好地實(shí)現(xiàn)氮肥用量的零增長(zhǎng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)和保護(hù)環(huán)境的雙贏目標(biāo)。在政策管理方面，我們還需要進(jìn)一步推廣測(cè)土配方的進(jìn)程，在繼續(xù)推進(jìn)糧食作物測(cè)土配方的同時(shí)，擴(kuò)大其在設(shè)施蔬菜、果樹以及茶葉等高施氮作物上的推廣應(yīng)用，力求實(shí)現(xiàn)在所有農(nóng)作物配方施肥技術(shù)的全覆蓋。

除此之外，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)和完善配方施肥專家技術(shù)咨詢系統(tǒng)，充分發(fā)揮教學(xué)科研單位、行業(yè)協(xié)會(huì)、農(nóng)化服務(wù)公司以及地區(qū)農(nóng)資部門的技術(shù)信息優(yōu)勢(shì)，加大對(duì)農(nóng)民施肥技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)和服務(wù)推廣工作。除了直接的施肥指導(dǎo)服務(wù)，為了進(jìn)一步推廣各種氮肥優(yōu)化管理措施，還需要在我國(guó)的糧食主產(chǎn)區(qū)（如華北平原、東北平原等）建立氮肥優(yōu)化管理措施的效果示范區(qū)，用實(shí)際增產(chǎn)效果打消農(nóng)民心底的疑慮，讓農(nóng)民特別是種糧大戶和家庭農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者成為技術(shù)推廣的排頭兵。為了提高農(nóng)民對(duì)于氮肥優(yōu)化管理措施推廣的積極性，還可以嘗試建立獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)償機(jī)制，對(duì)于采用優(yōu)化管理措施的農(nóng)戶進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼激勵(lì)，從而提高他們的推廣積極性。

我國(guó)耕地以小面積田塊為主的事實(shí)限制了氮肥優(yōu)化管理措施（例如氮肥深施）的推廣。研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)現(xiàn)有的集約化大面積田塊的氮肥利用率以及農(nóng)作物的產(chǎn)量要明顯高于小面積田塊[14]。因此，我們需要進(jìn)一步推進(jìn)土地流轉(zhuǎn)政策的落實(shí)，在《關(guān)于引導(dǎo)農(nóng)村土地經(jīng)營(yíng)權(quán)有序流轉(zhuǎn)發(fā)展農(nóng)業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)的意見》的指導(dǎo)下依法推進(jìn)我國(guó)小面積田塊的土地流轉(zhuǎn)和集約化土地的管理經(jīng)營(yíng)。從法律法規(guī)層面，需要盡快出臺(tái)相關(guān)的氮肥管理?xiàng)l例，強(qiáng)化氮肥使用管理規(guī)程，減少農(nóng)民對(duì)于氮肥本身的依賴，加快農(nóng)民增產(chǎn)需求從“增加氮肥施用量”到“采用優(yōu)化氮肥管理措施”的轉(zhuǎn)變，從而減少氮肥的不合理使用。

前面提到，動(dòng)物有機(jī)肥（畜禽糞便）的有效還田是提高土壤肥力，直接減少氮肥用量的有效措施。因此，我們需要進(jìn)一步扶持和推廣集約化養(yǎng)殖場(chǎng)與大型種植場(chǎng)相結(jié)合的經(jīng)營(yíng)模式，通過(guò)養(yǎng)殖場(chǎng)將畜禽糞便經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的堆漚腐熟、無(wú)害化處理后供給大型種植場(chǎng)還田利用，加快動(dòng)物有機(jī)肥的循環(huán)利用進(jìn)程。除此之外，還需要從法律法規(guī)層面規(guī)范畜牧養(yǎng)殖業(yè)的飼養(yǎng)管理過(guò)程，嚴(yán)禁向飼料中過(guò)量添加抗生素等藥劑，盡量減少有機(jī)肥還田以后對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)。

據(jù)預(yù)測(cè)，到 2050 年，我國(guó)的總?cè)丝趯⑦_(dá)到 14.7 億，糧食總需求量也將大大增加；與此同時(shí)，人們對(duì)于環(huán)境保護(hù)的意識(shí)也會(huì)越來(lái)越強(qiáng)烈。毫無(wú)疑問(wèn)，加快推廣氮肥優(yōu)化管理措施和動(dòng)物有機(jī)肥循環(huán)利用是未來(lái)實(shí)現(xiàn)我國(guó)糧食安全和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵策略。

1 FAOSTAT. Statistical Database of the Food and Agricultural Organization of the United Nations. [2016-02-08]. http://faostat.fao.org/site/405/default.aspx.

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4 Lassaletta L, Billen G, Garnier J, et al. Nitrogen use in the global food system: Past trends and future trajectories of agronomic performance, pollution, trade, and dietary demand. Environmental Research Letters, 2016, 11, doi: 10.1088/1748-9326/11/9/095007.5 Yan X Y, Ti C P, Vitousek P M, et al. Fertilizer nitrogen recovery efficiencies in crop production systems of China with and without consideration of the residual effect of nitrogen. Environmental Research Letters, 2014, 9, doi: 10.1088/1748-9326/9/9/095002.

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11 Zhang F S, Cui Z L, Chen X P, et al. Integrated nutrient management for food security and environmental quality in China.Advances in Agronomy, 2012, 116: 1-40.

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13 Xia L L, Lam S K, Yan X Y, et al. How does recycling of livestock manure in agroecosystems affect crop productivity, reactive nitrogen losses and soil carbon balance? Environmental Science and Technology, 2017, 51(13): 7450-7457.

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