中国粮食产量八连增的原因、问题及发展对策

褚清河，郭耀东

（1.山西省农业科学院农业资源与经济研究所，山西太原030006；2.山西省农业科学院玉米研究所，山西忻州034000）

近年来，我国粮食总产连续增加，到2011年实现了八连增，2012年2月2日国务院中央一号文件解读新闻发布会上予以确认并进行了解读，认为粮食产量八连增，我国近年来推广配方施肥技术，并实现产量、效益增加，科技进步的贡献率达53.3%，党的一系列惠农政策起了重要的作用。而我国的统计数据表明，粮食总产的八连增，面积起了主要作用，单产并未连续增加，因此，播种面积增加导致的粮食总产增加并不能说明科技进步的增产作用，也难以体现党的惠农政策对粮食生产的导向和促进作用。我国的生产实践表明，科技对单位面积粮食产量的提高主要表现为施肥量的不断增加与作物品种的不断更新。

中央一号文件解读认为：“近几年来，国家一直在推进测土配方施肥，单位面积上使用化肥减少20%左右，并实现产量增加，效益增加[1]”，显然这与我国农业生产实际和统计结果不符。这表明我国的少数专家学者至今并未搞清楚我国粮食产量增产的原理和规律，也未能真正搞清楚影响农业增产的主要因素及增产原因，因此，出现了一号文件解读中，不能明确回答美联社记者“关于农业问题，在这次文件中提到过中国要进一步提高粮食产量，不能继续依赖使用更多的农药和化肥，中国打算推动的是怎样的农业技术？哪些技术能够激发提高农产品的最大潜力？”问题的情况。针对上述问题，讨论我国单产和总产增加的真正原因、存在的问题和对策，对于稳定提高我国粮食产量、做出正确决策具有重要意义。

1 我国粮食产量增加的原理及其规律

1.1 我国粮食总产八连增及其影响因素

我国从2004年以来，粮食总产实现了8 a连续增加（表1），无疑党实行对农民种粮补助和农业税减免的政策，对粮食生产起了重要的促进作用。但由于政策对农业生产的整体促进就像十一届三中全会以来，党实行了农村联产承包责任制一样，表现为一种对农业生产长期稳定的持续作用，因此，党的政策并非是随时间变化的自变量，粮食总产或单产也非政策的函数，我国粮食总产连续增加与影响粮食产量增加的直接因素有关。

从表1可以看出，2004年以来，我国粮食作物播种面积呈不断增加规律，而粮食单产并非连续增加，2008年我国粮食作物单位面积产量为4 951 kg/hm2，2009年则较2008年减少1.6%。对播种面积和单位面积产量分别与总产进行线性相关分析得出，粮食作物播种面积和粮食总产的线性方程为y＝1.068x－62 202，相关系数r＝0.968**；单位面积产量和粮食总产的线性方程为y＝17.968x－35 326，相关系数 r＝0.984**，播种面积、单位面积产量与粮食总产的相关检验均达到极显著水平，可见，播种面积和粮食单产是影响我国粮食总产增加的重要因素，但我国单位面积产量增加不具连续性，因此，就我国粮食总产八连增而言，粮食总产增加是播种面积增加的结果。事实上，粮食单产就不可能表现为每年都增加，如我国1988年、1991年、1994年、1997年、1999年、2004年均较上一年减产。年度间单位面积产量的增减波动很大程度上是气象因素引起的，如果把周期内产量增加认为是科学技术推广应用的结果，而产量降低则归罪于老天，显然不是科学的认识观，科技对粮食总产增加的作用主要应体现为单位面积产量的增加。

表1 2004—2011年粮食增产、播种面积及单产变化情况

1.2 我国粮食单产增加的规律

1.2.1 我国粮食单产阶段性增加原理及其影响因素 有研究表明，用距平值法[2]将我国1978—2007年粮食作物单产变化分为1978—1983，1984—1989，1990—1995，1996—1999，2000—2003，2004—2007年6个阶段，以年份为重复，阶段为处理，分别对1995年前3个阶段和1996年后3个阶段粮食单产进行方差分析，结果表明，阶段间差异达极显著水平，年度间差异未达显著水平；而单位施肥量方差分析表明，无论年度间还是阶段间均达显著性差异水平。说明我国的粮食单产呈台阶式增加规律，在1995年以前其增加周期为6 a，1996年以后缩短为4 a，这与我国作物品种更新周期基本一致；同时表明，单位面积产量的阶段性增加与品种更新及其施肥量的增加量密切相关。这是因为作物品种的高产特性仅是一种潜力，品种潜力的增加很大程度上表现为品种耐肥能力的提高，不同品种耐肥能力不同，即品种达到最高产量的施肥量不同，因此，同一品种达到最大施肥量后再增加肥料用量不再有增产效果，只有耐肥性较其更强的新品种，才能保证超过原推广品种的最大施肥量而仍具有显著增产效果，从而实现我国单位面积产量阶段性持续增加。因此，在品种的推广周期内，年度间粮食产量不可能显著增加，高产潜力的发挥必须借助于一定量的施肥水平，否则难以获得高产。

我国1984—1989年阶段施肥量较1978—1983 年增加 48.9kg/hm2，1990—1995 年较 1984—1989 年增加 68.5kg/hm2，1996—1999 年较 1990—1995年增加53.0 kg/hm2，阶段间产量显著增加。而2000—2003年阶段施肥量较1996—1999年增加18.2 kg/hm2，单位面积产量则较1996—1999年显著降低，说明并非增加一点施肥量就能表现出显著增产效果，这与田间肥料试验的极差，如果确定的太小，处理间就不会有显著增产效果是一个道理。已有研究表明[3]，田间肥料试验氮肥施用量极差为30 kg/hm2，处理与空白对照相比不具显著增产效果；而处理施肥量达60 kg/hm2时，处理较对照显著增产。由此可以得出，施肥量的极差只有大于30 kg/hm2，处理间才可能具有显著增产效果。我国2004—2007年阶段施肥量较2000—2003 年增加 39.2 kg/hm2，因此，2004—2007年的单产较2000—2003年显著增加。进一步说明，肥料是粮食增产的推动因素，作物品种是粮食增产的被动因素，作物新品种只有借助于一定施肥量，才能发挥其高产潜力水平。

1.2.2 我国粮食总产八连增下的单产变化与化肥的施用情况 1.2.1分析表明，化肥施用量和作物品种更新是粮食增产的2个重要因素，我国在2007年以前，粮食单产的增加是借助于作物品种阶段周期性更新基础上不断增加施肥量取得的，2004年以来，粮食总产实现八连增，粮食单产的增加是否仍然遵从这一规律，可通过2004—2009年粮食单产和单位面积施肥量的分析加以说明。以2004—2009年我国粮食作物单位面积施肥量为横坐标，单位面积产量为纵坐标作图（图1），从图1可以看出，我国单位面积产量增加趋势与单位施肥量的增加呈线性相关关系，复相关系数检验达到显著标准。统计数据表明，我国2004年化肥施用量为4 636.6万t，之后呈逐渐增加趋势，到2009年增加到5 404.4万t，较2004年增加16.6%，表明我国近年粮食单产的增加仍然是通过提高化肥的施用量获得的，同时也证明，我国的化肥施用量并未达到最高点，如果达到最高点，增加施肥量不仅不会增产，反而会使单产降低。2011年12月1日，杨迪[4]报道，农业部在回答网友中解答道：“据统计，2010年全国测土配方施肥技术推广面积达0.73亿hm2以上，受益农户达到1.6亿户，公顷均节本增效450元以上。据测算，6 a来全国累计减少不合理施肥580万t，相当于节约燃煤1 500多万t，减少二氧化碳排放量约4 000万t，节能减排效果明显”。国务院新闻发布会对中央一号文件中也进行了同样解读：“近几年来，国家一直在推进测土配方施肥，单位面积上化肥使用减少20%左右，并实现产量增加，效益增加”。这显然与我国生产实际和统计结果不符。

上述相关分析仅表明，我国近年粮食作物单位面积产量增加与化肥施用量增加具有显著相关性，但我国2008—2011年粮食作物单产是否必然增加，这要看这一阶段施肥量的增量是否大于30 kg/hm2。我国2008—2009年单位面积平均化肥施用量较2004—2007年的316.3 kg/hm2增加21.7 kg/hm2，如果6 a真的减少化肥施用量580万t，那么粮食单产就很难实现显著增产，因此，中央一号文件解读中把单产的增加认为是减少肥料施用取得的，得出“提高单产，靠继续增加化肥农药，不仅效应在降低，而且破坏环境，也难以为继”的结论，这不仅会使人们对我国粮食产量八连增产生怀疑，导致对稳定实现粮食增产缺乏可行的措施与使科学创新失去方向，而且也无法明确回答美联社记者的提问。这样的结论也无疑是对布朗先生的观点“你们即使采用世界上最严格的保护政策，你们还是养活不了自己，因为你们的资源短缺，而肥料生产潜力已达到了极限，再增加肥料也不能增产，那你们的粮食从哪里来，中国还是养活不了自己”提供了不科学的“事实”依据。无论是农业部的解答还是中央一号文件的解读，其依据还是我国施肥领域权威专家、学者的研究结果或观点。中央一号文件解读中出现与农业生产实际不符的事实说明，个别专家、学者并未真正搞清我国粮食产量八连增的原因。

2 我国粮食产量增加及农业施肥技术的应用

2.1 我国农业施肥的基本理论

理论来源于实践，又反过来用于指导科学研究和农业生产，那么，我们在施肥方面究竟有什么新理论与新技术，它们在生产中究竟发挥了什么样的作用，这是需要认真思考的问题。在学术讨论、技术推广示范工程总结或电视报道等场合，通常会听到一些学者或技术推广人员满腔热忱地慷慨陈词“农业技术推广难，农民文化素质低，阻碍了农业技术的推广应用与生产的发展。”言外之意，就是说我们的科研成果没有问题，我们的农技推广人员的素质也没有问题，有问题的就是化肥和农民。因此，粮食增产后总是说科技人员起了重要的作用，科技贡献率达到多少；而当某一年粮食减产，就认为那一定是农民对科学技术缺乏热情和对技术接受能力差，技术实施不能到位与积极性下降造成的，农民不仅要蒙受应用不成熟技术造成的损失，而且还要受到批评。

最小因子理论至今仍是我国施肥的基本理论依据，最小因子理论是1843年著名德国化学家李比希在《化学在农业和植物生理学上的应用》一书第3版中提出的。在1843年提出最小因子理论20 a后，1863年出版的《化学在农业和植物生理学上的应用》第7版中进行了修正[5]。修正后的最小因子不再是1个，而是1个或多个，据此，我们不难理解，氮、磷作为作物生长的大量元素就有可能同时均为最小因子。但由于我们的一些专家、教授和学者至今并不了解《化学在农业和植物生理学上的应用》一书第7版中最小因子的内容，因为我国目前高等农业院校21世纪新教材[6]中引用的仍然是《化学在农业和植物生理学上的应用》一书第3版中的内容，自然也不可能知道最小因子理论的产生发展和存在的问题，致使我国在化学肥料应用于农业生产上走了很长时间的弯路。

李比希在《化学在农业和植物生理学上的应用》一书第3版中谈到的最小因子理论实际是一种养分单施的理论，也就是现在一些所谓的专家说的缺什么补什么。我国著名的肥料专家陈伦寿先生在《农田施肥原理与实践》一书[7]中对此进行了详尽解读。他认为，“决定作物产量的是土壤中某种对作物需求来说相对含量最少而非绝对含量最少的养分，最小养分不是固定不变的，而是随条件变化而变化的，当土壤中的最小养分得到补充，满足作物需求之后，作物产量就会迅速提高，原来的最小养分就不再成为最小养分而让位于其他养分”。据此，他叙述到：“20世纪50年代我国农田普遍缺氮，氮就成为当时限制产量提高的最小养分，因此，对于一般土壤和作物来说，增施氮肥的增产效果十分显著；到20世纪60年代，随着生产水平的提高和化学氮肥施用水平的增加，不少地区的土壤供氮水平得到提高，并不能显著提高产量后，磷可能成为限制作物产量提高的新的最小养分”；“到20世纪70年代，随着农业生产的进一步发展和复种指数的相应加大，农作物丰产所需的养分就越来越多。在长江以南地区，单施氮、磷肥料往往并不能显著提高作物产量”。因此，在最小因子理论的指导下，20世纪80年代以前，我国施肥技术的研究主要是氮、磷、钾的肥效试验研究，直到20世纪80年代后，我国化肥试验网研究证明氮磷配合施用较单施更有效后，我国化肥施用才走上氮磷配合施用的道路，这成为我国农业或农民施肥的基础。1984年以后，我国化肥施用量的不断增加，有力地促进了我国农业粮食产量持续增加。但试想，如果我们在20世纪50年代就应用李比希在《化学在农业和植物生理学上的应用》第7版中提到的最小因子理论指导施肥研究和农民进行氮磷配合施用，可以肯定，我国的粮食总产将远不止今天的57 121万t的水平。

2.2 我国的农业施肥技术及其应用状况

2.2.1 我国的农业施肥技术 测土配方施肥技术被称为20世纪80年代以来我国形成的重要施肥技术成果，它由3大类6种方法组成，其中，田间函数效应法和目标产量测土施肥法是骨干技术。实际上，田间函数效应法是确定某一地块种植某种作物最佳或最大施肥量的一种田间试验方法，并非是能直接应用于农业生产中的成熟技术。田间函数效应法进行田间试验，包括田间试验设计与试验结果的抛物线回归分析2个步骤，而试验确定的作物施肥量并不适用于时空变化的土壤种植相同作物，理论上讲可应用于类似土壤养分条件的地块，但在无判断类似的数学方法的情况下，其很难科学地大面积准确应用。此外，由于田间试验设计未考虑氮磷比例问题，因此，试验并不遵从单一差异原则，施肥量与作物产量为函数关系的回归分析也是一种误用[8]，其作为试验研究方法也无科学性而言。目标产量测土施肥法是20世纪60年代美国土壤学家提出的一种用目标产量估测单一氮或磷肥用量的施肥方法，该方法是由一种简单推理所得，而非试验所得。该法在应用中，氮、磷、钾目标产量需肥量分别计算，没有考虑养分的联合效应和土壤肥力因素的影响，因此，根本不符合传统施肥理论。而计算公式中将本为变量的肥料利用率、养分利用系数作为常数看待，不仅违背了数学统计的基本原理，而且由于这些变量是随土壤养分状况和施肥技术的变化而变化，难以准确获得，生产上根本不具有可操作性。

此外，目标产量的确定无科学依据，而用每形成100 kg经济产量所需养分或作物地上部氮或磷的吸收量计算目标产量需肥量，没有考虑秸秆中吸收的养分或把吸收进入秸秆中的养分均看成有效和可利用的养分，完全不符合生理学规律，因此，由于方法本身不具有严密的科学性和可操作性，因此，并未在生产中显示出其应用价值。田间函数效应法是19世纪国外学者提出的施肥量试验的基本方法，而目标产量测土施肥法则于1982年从印度文献传入我国，20世纪80年代以来我国进行大规模的化肥网田间试验，实际就是基于这些基本方法的肥料试验研究，而这些方法并非我国学者的独创。

2.2.2 测土施肥技术增产效果 评价一种施肥技术或方法在农业生产应用中是否具有显著增产效果，首先要看该技术在生产应用中改善了哪些影响作物增产的重要因素，或有效解决了影响作物增产的哪些问题及其解决程度；其次要看技术或方法本身所具有的科学性，而最重要或无可争议的评价方法就是实际应用效果。目前的研究证明，作物施肥期、氮磷或氮磷钾施肥比例及其施肥量是作物施肥的3要素[9-10]。

我国测土配方施肥技术中的田间函数效应法和目标产量测土施肥法，所解决的问题是确定作物最佳或最高产量施肥量和人为确定的目标产量施肥量，前者是通过田间试验获得，但大规模田间试验通行的以磷定氮或以氮定磷方法，人为确定的肥底与抛物线回归法确定的最大或最佳施氮量或施磷量的比并非作物最佳施肥比例；后者目标产量施肥法分别计算的目标产量施氮量和施磷量的比也非最佳施肥比例，还由于计算过程中把肥料利用系数、土壤养分利用系数和每形成单位经济产量所需的养分量这些变量作为常量处理，计算的用量也不可能正确。因此，2种技术均不能有效确定作物最佳氮磷或氮磷钾施用比例。而测土配方施肥技术确定的作物总施肥量是哪一个生育时期的施肥量或不同生育时期所占比例是多少，技术研究应用中并没有得到系统解决。因此，在生产实践中通常基肥与追肥并用，有的追2次或3次甚至更多，田间试验时确定的最佳施肥量或计算的目标产量施肥量的作用期与生产实际并不一致，所有这些都影响了施肥量的增产效果。

有研究表明，在氮磷最佳施肥比例1∶1条件下，玉米施氮60 kg/hm2就较对照不施肥显著增产，玉米达到最高产量时的施氮量为240 kg/hm2时，增产幅度达47.2%；而在磷肥肥底为120 kg/hm2的条件下，玉米施氮量为75 kg/hm2的处理并未较施氮60 kg/hm2显著增产，且玉米施氮量大于75 kg/hm2不再具有显著增产作用，可见，施肥比例对于作物增产增效是十分重要的。新闻媒体报道，我国测土施肥技术在生产中的增产效果一般在10%左右，但是由于试验误差、取样误差与统计误差等原因，增产10%左右的产量很可能达不到显著差异水平。关于测土配方施肥技术的增产效果，可通过引用测土配方施肥技术研究应用的老一辈专家周祖澄等在《两种配方施肥方法的比较研究》一文[11]中提到的数据加以说明（表2）。

表2 玉米测土配方施肥方法与常规习惯施肥效果比较 kg/hm2

从表2可以看出，在巴吉垒乡测土施肥（目 标产量测土施肥法）和回归施肥法均较不施肥显著增产，较习惯施肥7 245 kg/hm2分别增产12.8%和10.1%，但并未达到显著性差异水平。合辣海乡测土施肥较习惯施肥5 025 kg/hm2增产5.7%，检验未达到差异显著水平；而回归施肥虽然较习惯施肥增产16.1%，统计检验却达到差异显著水平，但施肥量较习惯施肥量增加96.1%，可见，应用配方施肥技术并不能达到增产增收的目的。中央一号文件解读中，减少20%的不合理施肥，实现增产增收显然缺乏试验结果的支持。2011年人民网网友在“人民网部委领导留言板”中留言反映的推广测土配方施肥技术写道：“你好部长，我建议取消测土配方的大面积推广，理由是：（1）可操作性差；（2）太过理想化；（3）不经济——投入大而产出小。（全国来看）我们农民希望：（1）多用些钱来培训我们，多学技术，多学文化，多长知识，多开眼界；（2）多给我们些简单又实用的好技术”。可以看出，农民对配方施肥技术应用效果的认识符合实际应用情况，他们也最有发言权。

2.2.3 我国粮食作物单位面积施肥量增加及测土施肥技术的应用 肥料施用量是施肥技术3要素之一，化肥施用量的阶段性增加是我国单位面积粮食产量提高的重要因素，我国从20世纪80年代以来，化肥施用量有增无减，氮磷比例基本稳定在1∶0.33左右，每个阶段每年平均较上一阶段增加施肥量10 kg/hm2左右，我国的测土配方施肥技术并没有推广或也无法计算确定这一数据。我国在1981—1983年进行了大规模的田间肥料试验，也就是田间函数效应法的研究应用，期间也进行了目标产量测土施肥技术的研究应用。通过试验统计得出，我国当时农作物氮肥最适施用量是172.5 kg/hm2，氮磷比例南方为1∶0.5，北方为1∶0.6，而后国家将配方施肥技术立为十大农业推广技术在全国推广，如果真的在生产中得到应用，施肥量和施肥比例理应在生产中短时间内得到体现，氮磷施肥比例得到有效调整与施肥量有较大提高。但我国1990年农作物氮肥施用量为110.4 kg/hm2，氮磷比例为1∶0.282，到2009年，我国的氮磷施用量已达到340.7 kg/hm2，远远超过了1981—1983年大规模田间肥料试验确定的最适氮磷施用量，但也未达到试验结果的施肥比例和氮肥施用量水平。可见，我国施肥量阶段性增加是农民在生产中逐渐探索的结果。

2005年我国重提推广配方施肥技术，其实推广测土配方施肥技术实际就是推广田间肥料试验研究。既然是施肥研究，也就不可能在短时间内做大量的施肥试验，更难在短时间内大面积推广应用，增产效果也与我国的阶段增产情况不符。在20世纪90年代，山西一个曾参加过化肥网试验的专家，在山西汾阳市与农民各半种植搞了10个配方施肥点，结果有7个点较农民减产。由此，我们目前并没有什么真正实用可行的技术，现在推广的测土配方施肥技术恐怕专家都难以掌握，农民才是粮食产量增加的真正推动者。

3 我国施肥量增加及其所带来的环境污染问题

3.1 施肥与环境污染

世界上任何产品的生产应用都会产生副作用，就像人类如果不注意自身吃、住、行及粪便的清洁问题，也会给环境带来污染使居住环境恶化。作为农业的主要生产资料化肥甚至是有机肥，如果不注意科学的合理施用，自然也会带来环境问题。如在黄土丘陵区耕地土壤养分伴随水土流失进入河流，在平原地区由于肥料在灌溉和降水时普遍实行多次追肥，肥料随降水引起的径流或大水漫灌进入河流湖泊，就有可能使地下水硝酸盐含量超标和湖泊发生富营养化。但在生产中，如果我们能科学合理地施用化肥，就可能减少或避免环境污染问题。近年来，我国对坡耕地进行退耕还林与修筑水平梯田综合治理，使黄土丘陵区的水土流失基本得到控制，无疑也就解决了施入土壤肥料的流失问题；而我国平原区只要改变施肥方式，普遍实行肥料播前一次性施用，并辅以合理的氮磷施肥比例，作物就能及时而有效地吸收施入土壤中的肥料，极大地减少肥料的损失。

一些专家认为，我国氮肥的利用率仅30%左右，而我国的化肥施用量远远超过20世纪80年代化肥试验网确定的作物最大施肥量或世界上的标准施肥量，大部分养分损失，污染了环境，氮排放提高，湖泊富营养化，蔬菜硝酸盐含量超标，土壤板结并使农产品品质下降，显然这些结论无科学的、具有抽样多点试验为基础的田间科学试验做支持。黄国勤[12]引用一些学者的文献认为：我国的氮肥利用率为9%～72%，平均为30%～41%，化肥每年的流失率占到施用量的40%左右。关于30%氮素利用率，其实也是基于失去时效试验结果的一种陈腐认识。20世纪90年代，虽然有些专家也进行过一些氮肥利用率的研究，但试验处理氮肥用量较小，试验设计的单位面积氮肥施用量并未达到我国目前农作物的施肥水平，同时试验设计也未考虑氮磷或氮磷钾施用比例的问题，因此，其试验结果并不能说明我国农业氮肥利用率的总体现状。因为氮肥利用率是在20世纪80年代施肥量很低与当时应用耐肥性较低品种下得出的试验结果，今天在所应用品种与较高的氮肥施用量下，氮肥的利用率均在70%以上，氮肥利用率和施氮量呈直线相关关系[3，8]，因此，施入土壤的大部分肥料已被作物吸收。此外，专家学者认为，土壤氮磷养分提高或在土壤中积累，也说明剩余的还有一部分累积在土壤中，因此，大量养分损失并污染环境的观点缺乏科学的试验依据。

3.2 施肥与土壤板结

土壤板结是一个缓慢的物理过程，主要与不良的耕作法如浅耕、耕作的精细程度及栽培密度和施肥状况有关，在平原地区有可能由于污水灌溉破坏生物生长的环境，最后导致土壤板结，但在黄土高原旱作区至今并未发现大面积土壤板结和相关报道。土壤大面积板结成因的研究报道过去未曾有过，今天也未见相关报道，只是个别专家的简单试验或推理而已。黄国勤认为：“长期施用化肥对土壤酸度有较大的影响。在江西红壤中，盆栽试验结果表明，在酸性土壤中施用硫酸钾、硫酸铵等，都会使红壤的酸度不同程度增大。同时，硫酸钾在中性和石灰性土壤中形成硫酸钙，而在酸性土壤中形成硫酸，因此，在中性和石灰性土壤上长期大量施用硫酸钾，土壤中钙会逐渐减少，而使土壤板结”。可以得出，这种论述完全是一种不切实际的主观判断。在中性或pH值较高的土壤中，钙多以碳酸钙形式存在，形成的硫酸钙和碳酸钙均为难溶解物质，怎能谈得上钙的减少和形成土壤板结，完全是一种错误推断。我国近年来，多数地区已实现了机械耕作，化学肥料的应用也不再是过去那样仅施用1种单一肥料，而是氮磷或氮磷钾配合施用，作物的栽培密度也较过去有很大提高，在我国粮食产量不断提高的同时，耕地土壤归还的生物量也不断提高，自然不可能形成土壤板结，事实上我国耕地也没有出现大面积土壤板结。多年前，北京大学刘巽浩先生就提出了无机换有机的观点，生产实践证明是正确的。土壤板结主要是由于耕作栽培技术不到位和生物归还量较少形成的，并非化肥本身，道路及其路旁从来没有施用化肥，但它的板结程度高于耕性最不好的农田。

3.3 施肥与产品品质

化肥的生产应用产生于西方发达国家，早在20世纪80年代，国外由于化肥施用量增大使施肥的不合理程度增大，瓜果品质下降与蔬菜硝酸盐含量超标的问题就已显现，并变得越来越严重。20世纪80年代末以来，美国就逐步实施农业投入氮、磷总量控制，氮、磷化肥用量分别下降了大约30%和50%，并提倡推广有机农业。我国化肥的生产施用一直就是跟着西方国家后面走，当今天我国由于随着施肥量的增加，也同样出现瓜果品质下降与蔬菜硝酸盐含量超标的问题时，有些专家学者自然又不加研究和分析地高调重复西方国家的观点或效仿他们的做法。提倡有机农业与减少化肥施用量的进口观点已影响到国家的决策，“而提高单产，靠继续增加使用化肥农药，不仅效益在降低，而且破坏环境，也难以为继[1]”。

农产品品质下降与蔬菜硝酸盐含量增加主要是由于施肥比例和施肥量不合理造成的，如果土壤氮素养分较高且氮磷供应比例不合理，即使不施肥，蔬菜硝酸盐含量也会很高。此外，同样的养分条件下，不同品种植株硝酸盐含量也有很大差异，而这些问题并非能通过施用有机肥得到有效解决。当人们了解有机肥必须经过矿质化才能被作物吸收与有机肥所含的氮磷元素和化肥中的氮磷元素是同一性质的元素时，自然会知道过量施用也会增加蔬菜中的硝酸盐含量。牟建梅等[13]研究表明，在施用复合肥225 kg/hm2的基础上施用不同数量的有机肥，当有机肥施用量由1 500 kg/hm2增加到7 500 kg/hm2时，夏白菜硝酸盐含量由2 647.9 mg/kg增加到3 540.3 mg/kg，有机肥施用量与夏白菜硝酸盐含量呈显著线性相关关系，相关系数r＝0.972**，硝酸盐含量提高33.7%，可见，有机肥达到一定施用量，同样也会使产品品质下降和导致硝酸盐含量提高。化肥在氮磷施肥比例和用量合理的情况下并不会使蔬菜硝酸盐含量提高。有研究表明，马铃薯不施肥的硝酸盐含量为960.7 mg/kg，单施氮225 kg/hm2时硝酸盐含量较对照显著增加，为1 141.4 mg/kg；在施氮基础上施用磷钾肥，当配施比例不合理时也会显著提高硝酸盐含量。如每公顷施氮225 kg，P2O5150 kg，K2O225 kg时，硝酸盐含量为1 088.8 mg/kg；每公顷施氮 225 kg，P2O5225 kg，K2O225 kg时，硝酸盐含量为1 169.8 mg/kg，均显著与极显著高于对照不施肥；但当氮磷钾施用量每公顷为氮 225 kg，P2O5337.5 kg，K2O 225 kg时，硝酸盐含量为1 004.8 mg/kg，硝酸盐含量并未显著高于对照不施肥，可见，蔬菜硝酸盐含量显著增加主要是由于不合理的施肥比例和施肥量以及不合理的施肥方式造成的。

然而，自从提出施肥理论和化学肥料应用以来，直到今天科学家并未发现施肥比例是影响产品品质和作物产量提高的重要因素，国内外至今也没有形成科学的施肥理论和施肥技术，因此，只好把施肥出现的这些问题归咎于化肥。但我们的研究证明，施肥比例是影响产品品质的重要因素，如果作物施肥能做到因土因作物确定合理的氮磷钾比例，并且采用一次性施肥方式，作物就会高效吸收利用施入土壤的化学肥料，自然不会形成硝酸盐在作物体内累积及产品品质降低。

4 我国粮食生产中存在的问题及对策

4.1 问题及对策

近年，我国粮食总量实现8 a连续增加，单产也呈阶段性增加，但提高施肥量的增产潜力几乎要达到极限，突出表现为随着阶段施肥量的增加，边际产量递减速度加快，如1984—1989年的阶段施肥量较1978—1983年增加49 kg/hm2，但每千克化肥增产粮食13.5 kg；而近年来阶段施肥量增量为39 kg/hm2，但每千克化肥的增产量减少到3.9 kg左右。其重要原因，一是氮磷施肥比例严重不协调，二是我国近年来生产中推广应用的作物新品种大多是在高肥力和高水肥条件下育成的品种，抗不平衡能力逐渐减弱，因此，品种在高肥力与高水肥条件下示范，玉米、水稻的单产水平均在10 500 kg/hm2以上，超级稻可达到13 500 kg/hm2，但在低肥力下增大施肥量并不具有很好的增产效果，因此，我国玉米、水稻单位面积产量只有品种潜力水平的50%左右。针对上述问题，我们首先要在生产中调整氮磷施用比例，从长远看，要采用新的育种方法和技术。作物品种产量潜力水平的提高是耐肥性和养分平衡吸收特性的进化过程，而目前所育品种仅仅利用了品种的耐肥特性与抗不平衡性，而没有选择利用其平衡特性及耐瘠薄特性，因此，所育品种增产潜力有限，对土壤肥力的适应性不强，无法实现良种良法配套。今后我国育种，必须采取土壤高、中、低肥力类型辅以最佳施肥比例和施肥量条件下进行品种选育，这样才能做到增强品种的适应性和真正实现良种良法配套，从而达到高产优质的目的。

4.2 我国未来的粮食安全

布朗先生在20世纪90年代发表《谁来养活中国人》的文章后，在10 a后的另一篇文章中又进行了重新论述：“即使你们采用世界上最严格的耕地保护措施，你们还是养活不了自己，因为你们水资源短缺，而肥料的生产潜力已到达极限，再追加肥料也不能增产，那你们的粮食从哪里来，中国人还是养活不了自己”。我国的一些专家也认为，我国的肥料生产潜力已经达到极限。人类对事物发展方向及其科学的认识从来都是建立在新的科学理论和试验结果之上的，原有施肥、育种理论和技术不可能发现和解决自身的问题，建立在原有理论方法上的认识或观点必然违反科学发展规律，得出粮食产量无法提高的结论。

作物单位面积产量水平的提高是作物品种阶段性更新的结果，而作物品种潜力水平的提高则是作物耐肥特性的表现形式，它是作物育种过程中适应土壤环境的进化结果。作物耐肥能力首先表现为最高产量施肥量的差异，作物品种耐肥能力提高就意味着其最高产量施肥量也相应增大，表现在生产中，我们就可以通过增大施肥量来提高产量水平。假如不同作物品种其最高产量施肥量相同，那么即使我国过去几十年的施肥量未达到不同作物最高产量的施肥量，但今天专家们认为，肥料的增产潜力已达到极限，这也就是说作物品种更新将不再具有增产作用，显然不符合事物螺旋式不断发展变化的规律。事实上，不同作物品种其最高产量施肥量相同的假设是不正确的，因为全国的品比试验表明，在相同施肥量下，新品种较对照品种显著增产，说明新旧品种的耐肥性是不同的。

品种更新是单位面积粮食产量提高的前提，而品种产量潜力提高的动力是施肥技术。今天，我们已发明了能因土因作物确定最佳施肥比例的调控施肥技术，这为我国调整氮磷施用比例提供了技术和方法，也为因土壤肥力和养分类型育种提供了技术支撑。调控施肥技术的增产幅度一般在30%左右，在低产地区应用该技术单产可实现翻番。因此，在全国分区应用该技术宏观调整氮磷施用比例和用量就可实现大幅度增产，每千克化肥增产粮食量可由目前的3.9 kg提高到13.5 kg。从长远看，它为我国分区、分土壤肥力进行平衡育种提供了新的思路和方法，在不同肥力的土壤上进行品种选育，它的成功与应用将使我国中低产田的单产水平有较大幅度的提高，实现分土壤肥力育种与分肥力种植，可真正做到良种良法配套，使我国品种高产更具普遍性。科学技术的重大突破从来都是建立在创新思路和改进方法[14]基础之上的，新的育种思路和方法在育种中的应用，必然会使我国育种技术取得重大进展，给我国的粮食生产带来持续的繁荣和发展。

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