王玉英 高新一
现代农业的发展,产生不同的学派和不同的观点,有人认为:当今环境和食品都存在污染,其中大量施用化学肥料是污染环境和食品的重要原因,提出要恢复原生态,施肥只能用有机肥,不用化肥,因此提出通过全面发展有机农业,来保护生态环境,生产无公害的有机食品。我们认为,从增施有机肥的角度来看是值得重视的,但也决不能否定化肥的作用。
一、有机肥料的重要性
1. 改良土壤的物理化学性质。有机肥在土壤微生物的作用下,通过发酵和腐烂,可产生腐殖质,腐殖质是含有机胶体的物质,和土壤颗粒相结合,能使土壤产生团粒结构,起到既能促使土壤通气又能保持土壤水分的作用。腐殖质还能调节和缓冲土壤的酸碱性,吸附植物能吸收的营养元素,提高土壤的保肥性能。增施有机肥,可以改善土壤的松紧度、通气性、透水性、保水性和热状况,使土壤中的水分、养分、空气和温度都能满足植物根系需要,从而保障植物根深叶茂,达到高产稳产。
2. 促进土壤微生物的活动。有机肥是微生物赖以生存和繁殖所需能量和养分的来源,增施有机肥能促进有益微生物的活动,加速有机质的分解矿化过程,也包括促进一些固氮细菌的活动和土壤中蚯蚓的繁殖等,因而能提高土壤的肥力。
3. 有机肥养分全面而且肥效期长。有机肥主要有死亡的植物和以植物为食料的动物的尸体及其粪便。这些有机物经过微生物分解后,就能产生全面的营养元素,主要有氮、磷、钾和钙、镁、硫以及铁、锰、硼、锌、铜、钼等大量、中量和微量元素。所以有机肥是一种全营养肥,可提供植物需要的全部营养。另外有机肥在分解过程中可逐步给植物提供营养物质,肥效持久,性质柔和,能维持和促进土壤养分的平衡。
二、自然界的物质循环
为了搞清有机肥和化肥的作用和相互关系,到底化肥能否污染食品,我们需要了解自然界的物质循环。
自然界的物质都在不断运动,产生自身的循环。其中构成生命体的有机物和无机物,它们也在不断循环,我们可以简单画出如下图式:
从上图可看出:植物和动物的尸体、残骸和动物的粪便,这些由大分子构成的有机化合物不能被植物直接吸收,而必须通过微生物的作用,将复杂的有机物分解成简单的无机物(如同化肥),例如NH4+,NO3-,K+,PO43-,Ca2+,Mg2+,SO42-等离子水溶状态才能被植物根系吸收(叶面喷施也能吸收),加上根系吸收的水和叶面气孔吸收的二氧化碳,在植物叶片中进行光合作用,又合成各种有机化合物,构成植物有机体:这就说明化肥与有机肥一样不会使植物受到污染。
由于有了对大自然物质循环的理解,植物生理学家和农业化学家成功地进行了无土栽培和组织培养,用各种元素配制成的营养液和培养基,可以不用土壤和有机肥料,使植物生长发育良好,从而提出了植物矿质营养理论,创建了化学肥料工厂。化学肥料施入土壤后,可以直接被植物吸收,大大提高了农作物的产量。
三、化肥的作用
全面推行有机农业,不施用化肥,不符合我国人口众多、耕地少和对粮食等农作物产品需求不断增长的基本国情,因为化肥对农作物增产具有重要的作用。
1. 化肥养分含量高,植物吸收快。化肥是用人工合成的植物营养元素,因此养分含量高。例如1000千克的优质厩肥中含有纯氮(N)5千克,而1000千克的尿素中含有纯氮高达460千克,氮素的含量是有机肥的92倍。由于化肥施用后可以直接被植物吸收,因此具有速效性,用化肥做追肥,一般2~3天后即能见效,这一点是有机肥无法比拟的。
2. 可以根据作物的需要来施化肥。不同作物在不同生长发育期,需要肥料的数量和种类是不一样的,只有满足了作物的要求,才能达到作物的优质高产。例如,冬小麦关键的需肥期是返青和拔节期,这时必须要追施返青肥和拔节肥,而且要以氮肥为主,并要结合灌水才可促进小麦返青,增加有效分蘖,生长健壮,小穗分化大而整齐,为小麦茎秆粗壮、叶片浓绿宽大、穗大粒多、籽粒饱满打下基础;夏玉米在5叶期是施肥的关键期,此时要增施氮肥,结合灌水,使植株加速生长和促进小穗的分化,为夏玉米增产打下基础;种植西瓜时,当坐瓜后瓜生长到碗口大时是需肥的关键期,这时要进行追肥(以氮肥为主)、灌水,因此施膨瓜肥、膨瓜水是增产的关键,后期以施钾肥为主可提高西瓜的品质;一般果树有两次需肥时期,一次是在展叶开花期,需要氮素营养为主,第二次在果实膨大期,需增施钾肥,提高果实品质。
有些农作物因缺乏某些营养元素而产生缺素症,化肥可以防治这些生理病害。一般可以用叶面喷施的方法,使植物迅速吸收。例如棉花存在“蕾而不花”,即花蕾脱落;油菜“花而不实”,即开花而不结实;板栗“蓬而不实”,即有栗蓬而无栗子。这些都是由缺硼元素引起的,可及时喷硼酸或土壤施硼砂,这是非常重要的增产措施。大白菜“干烧心”,即紧包的菜叶中间夹有干叶片;苹果“苦痘病”,即储藏期间果皮产生痘状斑点,是缺钙引起的,要及时喷施钙肥。又如大豆根瘤少,产量低,是缺钼造成的,因为大豆根瘤菌需要钼元素,可用少量钼酸铵做种肥,通过拌种来补充钼肥。还有在我们吃番茄时常遇到有些番茄有“绿背”现象,即果实顶端为绿色不红、常有裂口,严重影响番茄的质量,这是缺钾元素引起的,增施钾肥可以防治“绿背”现象。
3. 可根据土壤情况来施化肥。不同土壤的性质可施用不同的化肥,这样能改良土壤及弥补土壤养分的不足。例如酸性严重的土壤,施用熟石灰(氢氧化钙),可中和酸性,有利于多数植物的生长。对于重碱土的改良可施用石膏(硫酸钙),能使钙离子把土壤颗粒吸附的钠离子交换出来,形成易溶于水的硫酸钠,通过灌溉,把对作物有害的钠离子随水排出耕作层,达到改良碱土的目的。当前,提倡测土配方施肥,通过测定,土壤中缺什么元素,即补充什么元素,以满足作物对土壤肥料的需求。例如南方酸性土壤,由于雨水的淋溶和冲刷,普遍出现缺钾现象,增施钾肥,可以获得明显的增产效果。北方很多地方追施磷酸二铵其效果明显好于施尿素等纯氮化肥,原因是土壤中缺磷,磷酸二铵可以补充磷元素。
四、提倡发展可持续农业
可持续农业就是能保持农作物连续稳定高产的农业。前面已讲了化肥养分含量高,见效快,能在作物最需要时提供营养,但其肥效短,不能持久。如果只施化肥而不施有机肥,化肥很容易流失,过量的氮肥和磷肥流入江河、湖泊,导致藻类过量繁殖。2007年太湖兰藻大发生就是一例。因藻类死亡后,遗体的分解消耗掉水中大量的氮,水质恶化造成大量鱼虾死亡。另外土壤中的硝态氮易向下淋洗,造成井水、地下水污染;硝酸盐能转为致癌物——亚硝胺,威胁人体健康。化肥施用过多或施在土壤表面,有一部分氮肥逸散进入大气,在臭氧层形成一氧化氮,破坏臭氧层,致使紫外线加强,使皮肤癌患者增多。这些都说明化肥施用不当,的确会污染环境。
我们提倡有机肥与化肥结合施用,以有机肥为主,合理施用化肥,就不会产生对环境的污染。因为有机肥形成的腐殖质带电荷,能吸附和螯合土壤溶液中的带电离子,使化肥不流失,固定在土壤中,逐步被植物根系吸收。施用有机肥提高土壤有机质的主要方法是种绿肥、施厩肥、发展沼气和推广秸秆直接还田、过腹还田等。
总之,目前我国不宜提倡全面推行有机农业,从而否定化肥的作用,但必须重视增施有机肥和科学施用化肥,才能达到发展可持续农业的目的。
作者简介:王玉英 中国科学院植物研究所研究员,曾担任国家攻关项目组织人,荣获国家重大科技成果奖等13项,发表论文50余篇,出版专著3本。高新一 北京农业科学院研究员,先后发表论文100多篇,出版专著8本,获得部级科技进步奖等7项。联系地址:北京市香山中科院植物园 邮编:100093。