植物营养生长与生殖生长平衡比例关系失调是造成化肥过量使用环境污染的主要根源

孙成　孙洪峰

摘要：目前，中国快速发展的社会经济正处于一个非常重要的转折阶段，全面建设小康社会面临着能源、资源、环境以及“三农”问题的重大挑战。化肥产业作为关乎资源和能源、全方位影响“三农”并决定生态环境质量的特殊产业，正面临着前所未有的压力和机遇。国家发布的《到2020年化肥使用量零增长行动方案》已经启动实施，肥料產业的重大变革已迫在眉睫，这是实现中国社会可持续发展的大事。

关键词：植物营养；生殖生长平衡；肥料产业；可持续发展

中图分类号：S147.22 文献标识码：A

1化学农业现状与形势

新中国成立以前和建国初期五、六十年代，我国还一直传承着“传统农业”生产方式，即利用作物秸秆、人畜粪便、绿肥等方式培肥地力，粮食产量长期处于较低水平。进入七、八十年代，随着化肥大量生产施用，粮食产量快速增长。

我国目前农业基本上属于化学农业。中国已成为世界化肥消耗和生产第一大国，平均每增产一斤粮食就要施用一斤化肥，现在每年农用化肥施用量达5000多万吨。联合国粮农组织的统计资料表明，在提高粮食单产中，化肥对增长所起的作用占40%-60%，我国农业部门也认为在40%左右，正如诺贝尔奖获得者、绿色革命之父诺曼博罗格指出的那样，中国要实现粮食生产目标，用好化肥是第一位的重要措施。

我们可以毫无疑问的说，化肥产业是粮食安全的基本保证，是农民增产增收的重要因素。但是，我们也必须看到，由于没有真正的用好化肥，特别是不科学、不合理、盲目过量使用，造成植物生长与生殖生长比例关系极不平衡，进而导致了土壤有机质下降，土壤板结、环境污染等一系列严重的社会问题。

中国慢性病患者数量以每年300多万速度增加，有专家认为，主要原因是饮食安全出了问题，中国拥有地球上7%耕地，但化肥和农药的使用量却是全球总量的35%。

自上世纪70年代以来，短短几十年，我国耕地肥力明显下降，全国土壤有机质平均不到1%，有机肥资源利用率不足40%，而与此同时，我国化肥使用量及其增长速度令人吃惊。现在我国农作物亩均化肥用量21.9公斤，远高于世界平均水平（每亩8公斤），是美国2.6倍，欧盟2.5倍，据介绍，国际公认的化肥施用安全上限是225公斤/公顷，但目前我国农用化肥单位面积平均施用量达到434.3公斤/公顷，是安全上限的1.93倍。我国农药的平均施用量13.4公斤/公顷，其中60%至70%残留在土壤中。

目前，全国有70%的江河水系受到污染，其中40%基本丧失了使用功能，流经城市的河流95%受到严重污染。

据调查，中国是全球土壤污染最严重的国家之一，据全国土壤污染状况调查结果显示，19.4%耕地点位超标，以18亿亩耕地面积计算，中国约3.49亿亩耕地被污染，全中国330万公顷土地已经无法耕种，治理这些土地成本高达5万亿元。为此，有识之士呼吁，守卫18亿亩耕地“红线”，不仅是守住其数量，还要守住其健康，洁净之“红线”。

2植物营养生长与生殖生长比例关系失调极不平衡，是造成化肥过量使用、环境污染的主要根源

造成农业污染的原因是多方面的，还有农药残留微生物、寄生虫等生物污染、环境污染、工业生产加工过程中产生的毒素等许多原因。人们还普遍认为农作物的产量和品质主要决定于品种的遗传特性。但是环境因素（如温度、湿度、水分、光照、土壤等）和栽培技术措施对产量和品质的影响也是很大的。其中，以施肥对农作物产量、品质影响最大。增加或减少每种养分成份都会影响植物的生长发育，改变植物的代谢方向，促进或抑制植物体内某些营养成份的形成和转移，从而，影响到作物的产量和品质。因此，只有按着植物不同生长阶段，不同吸收营养特性规律，遵循植物营养生长与生殖生长的比例关系，科学平衡施肥，才能真正做到既能提高产量和品质，又能节约环保，实现化肥负增长，改变化学农业现状。

所谓植物营养生长与生殖生长的比例关系，就是植物（作物）生长过程中所需要的营养量与植物生殖生长数量的比例关系。换言之，就是作物的施肥量和作物果实产量的比例关系必须要协调、平衡。

植物营养生长与生殖生长的比例关系，是由作物吸收养分的特性决定的。不同作物对养分的吸收有不同的特点，但所有作物都具有吸收养分的共同特点，特别表现为：

2.1作物的吸收营养的专一性

作物的基本营养方式是无机营养。尽管作物根系能直接吸收极少量可溶性的有机物分子，但其基本的，每时每刻在发生的营养方式是吸收无机物，主要是无机离子，如果对作物施用有机肥，也要经过分解成简单无机养分离子后，才被大量吸收。德国农业化学专家李比希提出的植物矿质营养理论，也认为植物从土壤中吸收的营养主要还是无机态的矿物质。

2.2作物吸收养分的选择性

植物组织内虽然可以分析出70余种元素，但作物对必须的营养元素存在选择性。植物对养分的选择性吸收，是生物反应和体现其生命现象的一个重要因素。

2.3作物吸收养分的相对稳定性

不同作物有不同遗传特性，并在长期与一定的营养环境相互作用过程中，逐步形成和相对稳定其对必须养分的吸收，如对养分的吸收量、吸收比例，特殊的营养要求等。不同作物营养特性的相对稳定主要表现在，同一作物能在不同土壤中吸收大致相似的养分量。如种植在世界各地不同土壤的小麦，其麦粒约含氮1.8%-2.2%。如果品种相同，产量近似，其含氮量将更为相近。另一方面，种植在相同环境（如同一土壤）中的不同作物，其吸收的营养元素则可能极为悬殊。如种植在同一土壤的小麦粒，含氮2.1%，五氧化二磷0.82，%，氧化钾0.50%，氧化钙0.07%，而大豆氮5.8%，五氧化二磷1.08，%，氧化钾1.26%，氧化钙0.17%.这一营养特性，表现出不同作物对氮磷钾养分吸收量、吸收比例都存在差异。

植物营养生长与生殖生长比例关系平衡理论学说来源于农业生产实践，通过多年的大面积田间实验表明，每一种作物达到多大的产量，需要多少氮磷钾等各种营养元素，都是有一定规律的。例如水稻，在北方黑土地，碱性土地需要氮磷钾比例大致为1：0.5：0.5，南方酸性红土地水稻氮磷钾比例大致为1：0.4：0.9；春玉米需要氮磷钾比例大致为1：0.53：0.53，夏玉米氮磷钾比例大致为1：0.33：0.33。

而我国从20世纪60年代后，至今几十年来，不断增加进口的主要三元复混肥品种，也是农民较为熟悉的一种，群众有时叫“三个15复肥”，这是一种氮磷钾养分相等的1：1：1型复肥，我国至今每年仍然大批量从美国、欧洲进口这种1：1：1氮磷钾比例的无机复合肥，美其名曰“通用型复合肥”。我国国内一些肥料生产企业也盲目片面地去追求生产高养分含量肥料，按着进口复合肥l：1：1氮磷钾养分比例方法，也生产出氮磷钾比例为14-14-14，16-16-16，15-15-15等配方比例的复合肥。

其实，这种所谓通用型复混肥氮磷钾养分配方比例是最不科学‘最不合理，也是极不负责任的，它严重破坏了植物营养生长和生殖生长营养比例关系，是造成我国化肥用量过大，造成巨大浪费，破坏环境的主要祸根，我国每年大量进口的复合肥的氮磷钾比例为15—1515施用后，大约有7个磷，8个钾，共计15个左右养分是浪费无效的，甚至是有害的。也就是说氮磷钾总养分含量45%，仅有27%左右起到作用。浪费30%以上，每年就有1000多万吨化肥营养被浪费，据不完全统计，由于肥料利用率低，每年我国损失的氮肥价值就达到400亿元以上，多施浪费的肥料主要去向是水体和大气。正是因为几十年来一直这样过量施用单质化肥和植物营养配方比例不合理的无机复混肥，造成肥料利用率低，造成巨大经济损失同时，还导致环境污染，有报道表明，我国现有饮用水30%受到了污染，其中64%的内陆湖泊富营养化，威胁到了国家生态安全，每年水污染的经济损失占GDP的1.46%-2.84%。

3植物营养生长与生殖生长比例关系平衡理论学说为改变化学农业现状发展节约环保型现代生态农业指明了一条方向性有效途径

肥料生产和施用的历史现状及教训，告诉我们只有根据各种作物、植物的品种特性和土壤状态的实际情况，遵循植物营养生长和生殖生长平衡比例关系，设计先进、科学、合理的产品配方，加之科学、合理的施用，才能真正改变化学农业现状，减少化肥施用量，不但能达到化肥使用量零增长还能实现负增长，才能做到既能保证作物营养需要，实现增产增收又能提升土壤有机质，控制农业污染。

目前，我国许多肥料生产企业，正在遵循植物营养生长与生殖生长的平衡比例关系，研制生产出一系列的先进肥料技术产品，广泛应用在各种作物，植物上，为改变化学农业现状，发展现代生态农业做出了巨大贡献。最有代表性的是目前中国规模最大的有机无机缓释复混肥企业联盟——世纪田王企业联盟生产企业生产的“世纪田王”生物有机肥、高浓度有机无机缓释复混肥等发明专利技术产品，被列为国家重点新产品计划项目和高技术产业重点示范工程项目。“世纪田王”肥料产品是采用有机无机相结合，纳米缓释技术与农业生物技术相结合，按着作物营养生长与生殖生长平衡比例关系设计先进科学合理的产品配方，经过特定的一种节约环保型缓释复混肥的控缓释生产新工艺加工制造的产品。产品技术指标在有机质达到20%的情况下，氮磷钾总养分指标可达到30%-45%，这是国内外其它任何肥料产品达不到的，标志着中国肥料技术处于国际领先地位。

这是世界肥料历史上的奇迹。国家发改委对外经济研究所2009年3月在编制《100万吨节约环保型有机无机高效控缓释复混肥项目资金申请报告》中指出：“这一奇迹的创造将对中国乃至世界化肥行业产生震撼，对提高生产效率、土地产出率；资源利用率、农业生产率和发展节约环保高效生态现代农业，保障粮食安全，实现农民增产增收将作出无法估量的巨大贡献，这是造福人类子孙后代的重大课题，对我国高技术产业发展和参与国际竞争具有战略意义，对形成具有国际竞争力的高技术产业群和新的经济增长点有巨大的节约和示范作用”。

自2000年“世纪田王”肥料被列为国家重点新产品计划开始，历经长达16年的大面积田间试验证明，施用氮磷钾总养分30%的“世纪田王”肥料，与进口的氮磷钾总养分45%的无机复合肥相比，不仅肥效比进口复合肥好，而且还节省化肥施用量30%，减少了化肥残留，大大降低农业成本，除养分之外，“世纪田王”生物有机无机复混肥中还含有20%以上的有机质，10%以上的腐殖酸和微生物菌剂、纳米缓释剂，具有提升土壤有机质，改良土壤，修复重金属污染耕地，抗涝、抗旱、抗病虫害等其它功能，这都是化肥和无机复合肥不可比拟的，全国劳动模范、种粮大户、江西省优秀村党支部书记孙祖升过去施用国内其它知名品牌肥料，水稻早稻平均亩产800多斤，2008年他施用N、P、K为18-5--7≥30%，“世纪田王”有机无机复混肥料，水稻早稻平均亩产1100多斤，高达1200斤，创全国早稻亩产历史最高纪录，2008年7月13日中央电视台《新闻联播》节目对此进行了报道。

世纪田王企业联盟生产企业十几年来已累计生产“世纪田王”肥料1500多万吨，农作物施用面积累计达3亿亩，每亩按最低增产100斤计算，累计增产300亿斤粮仓。“世纪田王”肥料提高肥料利用率30%以上，减少施用化肥1500万吨，节约资金450亿元人名币，减少温室气体排放达1亿吨。

通过世纪田王企业联盟，遵循植物营养生长与生殖生长平衡比例关系，研制生产的“世纪田王”肥料产品及田间应用实战，提示人们对有些课题值得去进一步研究和探讨；

（1）有机无机相结合，缓释技术与农业生物技术相结合是改变化学农业现状发展中国现代生态农业的必经之路；

（2）根据各种作物品种特性和土壤状态的实际情况遵循植物营养生长和生殖生长平衡比例关系设计先进，科学合理产品配方，进行测土配方施肥，是减少化肥进口，降低化肥施用量，落实《到2020年化肥施用量零增长行動方案》，实现使用量负增长的重要措施；

（3）充分发挥有机物资源，提高有机资源利用率，是减少化肥使用量，改变化学农业现状的有效途径；

（4）作物的基本营养方式是吸收无机营养，这说明生产绿色食品、有机食品、无公害食品、普通食品都离不开化肥，因此，不能把化学肥料与有机肥料对立起来，认为生产绿色食品和有机食品只能使用有机肥，不能使用化肥；

（5）化肥是高浓度的植物养分，是植物需要的“粮食”，只要科学合理使用化肥不存在有害物质的残留问题，不应把化学肥料与化学农药等同起来，农药作用是“杀生”，一般都是有毒品。