有机肥替代化肥技术研究与应用

陈道云 滕召君 石媛 陈生兰

摘 要：随着我国粮食产量的不断增长，化肥在保障粮食安全方面发挥了重要作用。但化肥的不合理施用，易造成环境污染、土壤退化等负面影响。由于化肥施用简便且增产效果显著、有机肥来源不足以及劳动力成本不断增加等原因，导致有机肥的推广应用被忽视。有机肥兼有养分全、肥效长等功能，能有效增加土壤有机质含量，改善土壤结构和理化性状，提高土壤酸碱缓冲性能，促进微生物繁殖，改善农产品品质。

关键词：有机肥；替代化肥；技术研究

随着国家测土配方施肥技术的推广应用，化肥使用量逐年有所降低，2016年吉首市化肥使用总量逐步回落到2.2 X 104t左右，单位面积化肥用量约为42.1kg/0.067hm2。化肥的大量施用带来了土壤板结、肥效降低、农业面源污染、农产品品质下降等问题。实现化肥减量增效有多种途径，其中有机肥替代化肥是最重要的一种模式。

一、化肥和有机肥历年（1978年—2014年）施用情况

1978年以来，随着化肥工业快速发展，农业种植结构的不断调整及耕地集约利用程度逐步增加，绿肥种植面积的不断减少，导致化肥施用总量总体上呈上升趋势。1978年—2014年，吉首市化肥施用情况大致可分为五个阶段，即1978～1985年为低位快速增长阶段，年化肥施用量增长率达11.8%；1986～1999年为中位慢速增长期，年化肥施用量增长率为2.1%；1999～2006年为高位中速增长期，年化肥施用量增长率为5.5%；2007～2009年为高位调整期，年化肥施用量增长率为-4.2%；2010～2014年为高位徘徊期，年化肥施用量增长率为0.7%。

单位面积肥料施用量方面，化肥与有机肥总体上变化呈相反趋势。1978～1987年，单位面積化肥施用量快速增长，从17.1kg/0.067hm2上升到42.8kg/0.067hm2，在本阶段农民对农作物增产期望值高，特别是大面积常规水稻增产措施主要以增施化肥为主要手段，且该时期刚实行家庭联产承包责任制 ，加上化肥工业相对落后，肥料养分含量偏低，同时有机肥用量在1981年后逐年减少，造成化肥施用量急剧升高。1988 ～1999年，单位面积化肥施用量有所回调，从41.3 kg/0.067hm2调整到36.0 kg/0.067hm2，在本阶段常规水稻增产潜力已充分发挥，挖掘空间不大，加上化肥施用成本升高，农民以肥促产的积极性降低，同时化肥工业较快发展，化肥总养分含量有较大提高。2000～2006年，单位面积化肥施用量高位快速上升，从41.0 kg/0.067hm2上升到54.4 kg/0.067hm2，在本阶段高产杂交水稻品种已大面积推广应用，从而提升了肥料增产的比较效益，激发农民施用化肥的热情，加上该阶段新垦果园面积的快速增加，且新垦果园化肥施用水平较高，导致该时期化肥施用需求量大增。

1978年—2014年，全市化肥施用量不断上升，而有机肥施用量却不断降低，全市每年有机肥施用量从1978年39.9万t，降至2014年20.6万t，单位面积有机肥施用量从1533.7 kg/0.067hm2下降至382.1 kg/0.067hm2 。复混肥及单质肥料单位面积施用量与施肥总量变化趋势相近。

二、有机肥资源利用情况与推广应用模式

1.有机肥资源利用情况

吉首市有机肥资源主要包括农作物秸秆、绿肥、规模养殖畜禽粪便、农家肥商品有机肥等五大类。2016年全市有机肥资源总量达329425吨，其中农作物秸秆资源总量76391t，绿肥资源总量80653t，规模养殖畜禽粪便资源总量2622t，农家肥资源总量167239t，商品有机肥总量2520t，分别占有机肥资源总量的23.2%、24.5%、0.8%、50.7%和0.8%。有机肥（用作肥料）利用总量212953吨，有机肥利用率为64.6%，单位面积有机肥施用量达396.8Kg/0.067hm2。其中农作物秸秆利用量40140t，绿肥利用量71328t，规模畜禽粪便利用量2537t，农家肥利用量96428t，商品有机肥利用量2520t，分别占有机肥资源利用总量的18.8%、33.5%、1.2%、45.3%和1.2%（见表1）。

2.当前肥料施用存在的问题

（1）单位面积肥料施用量偏高。农作物单位面积化肥用量（纯量）为22.3kg/0.067hm2左右，远远高于世界平均水平（8kg/0.067hm2），是美国的2.6倍，欧盟的2.5倍。

（2）肥料施用量不均衡现象突出。城市郊区肥料施用量偏高，蔬菜、果树等附加值较高的经济园艺作物过量施肥现象比较普遍。

（3）肥料施用结构不合理。重化肥、轻有机肥，重大量元素肥料、轻中微量元素肥料，重氮肥、轻磷钾肥，“三重三轻”问题较为突出。传统施肥方式仍然占主导地位，化肥撒施、表施现象比较普遍，机械施肥仅占主要农作物种植面积10%左右。

（4）有机肥资源利用率低。目前，全市有机肥资源总量约为32.9万吨，实际利用率约为60%左右，其中人畜粪便还田率为55%左右，农作物秸秆还田率为50%左右，农作物单位面积有机肥用量仅为390kg/0.067hm2左右。

3.主要农作物肥料使用存在的问题

（1）水稻。主要问题：一是有机肥施用不足，化肥施用量过大，特别是氮肥过量施用比较普遍、后期经常出现倒伏现象；二是肥料施用结构不合理，只重视氮肥肥、磷肥、钾肥施用，而忽视中微量元素特别是硅肥和锌肥的施用；三是施肥时期不当，氮肥大部分在前期施用，中后期施用比例偏低。

（2）油菜。主要问题：一是土壤有机质含量较低，保水保肥性能弱；二是氮肥、磷肥、钾肥施用结构不合理，养分比例不协调；三是有机肥施用不足，微量元素（硼）缺乏。

（3）玉米。主要问题：一是重化肥，轻有机肥；二是重氮肥、磷肥，轻钾肥；三是重大量元素肥料，轻中微量元素肥料；四是施肥方法不当，肥料表施现象严重，肥料利用率低。

（4）蔬菜。主要问题：一是化肥施用量过大，施入的肥料不能完全被作物吸收，大量残存的养分聚集在土壤表层；二是化肥和有机肥施用比例不平衡，中微量元素肥料施用不足；三是基追肥比例不合理，后期追肥不足。

三、有机肥调减化肥潜力分析

到2020年，各种作物推荐无机氮肥施用量较调查氮肥平均用量都有不同程度的降低，其中以根茎类蔬菜降幅最大，达64.9%，水稻次之，为51.3%，其他作物降幅在38.1%-49.4%之间；推荐无机磷肥施用量较调查磷肥平均用量除水稻、油菜有较大幅度增长外，其他作物均有不同程度降低，其中叶菜类蔬菜、茶叶降幅都在30.0%以上，玉米等作物相差不大；推荐无机钾肥施用量较调查钾肥平均用量有升有降，其中玉米、水稻、红薯、油菜、花生等五种作物施用量升幅大于15%，以玉米、水稻两种作物较高，升幅在65.0%以上，其它作物有不同程度的降低，以茶叶和根茎类蔬菜降幅较大，降幅在20%以上（见表2）。

到2020年全市化肥总减量可达6780吨，其中以柑桔、茶叶和叶菜类蔬菜减量较大，都在1000吨以上，大豆、红薯、花生和烤烟等四种作物减量在100吨以下。水稻、油菜、茶叶、蔬菜及柑桔等作物施肥量可分别降低630.2吨、269.2吨、1306.5吨、1997.3吨、2065.1吨。

四、有机肥替代化肥存在的问题

1.有机肥资源自身存在的问题

（1）有机肥发酵处理过程中存在的问题。一方面是人畜粪便、农家肥一般堆沤发酵不彻底，腐熟不完全，易致有机肥施用后农田杂草、病虫害有加重发生迹象。另一个方面是未形成良好的农牧种养循环结构，一边是规模化养殖场只注重养殖效益，未重视畜禽粪便的发酵处理；一边是农民发展产业生产缺乏有机肥肥源。此外，养殖场在养殖过程中大量使用抗生素，畜禽粪便中重金属超标现象也不容忽视。

（2）秸秆还田过程中存在的问题。一是农民不愿意投资机械化秸秆还田。机械化秸秆直接还田投资成本约45元/0.067hm2，秸秆粉碎后耕翻还田投资成本约60元0.067hm2。秸秆还田后是个宝，这个道理农民都知道，就是不想花这部分钱。二是机械化秸秆直接还田耕翻深度不够，部分秸秆裸露在地面，影响到第二年的春播。三是秸秆粉碎覆盖还田效果不如粉碎后再耕翻入田的培肥效果。

（3）商品有机肥使用过程中存在的问题。主要是商品有机肥价格偏高，用量大，农民购买意愿不强。商品有机肥价格居高不下，再加上运输量大，增加了生产成本。商品有机肥价格约在1000～1500元/t，有机肥施用量若按200公斤/0.067hm2标准计算，单位面积有机肥施用成本约为200元～300元/0.067hm2之间，与化肥施用成本相当甚至超过，农民使用积极性不高。

2.农民使用有机肥中存在的问题

（1）有机肥肥效较慢，增产效果短期效应不明显。目前，土地流转时一般土地流转期短，属农民的短期投资行为，导致农民不愿意在耕地培肥上下功夫。

（2）有機肥施用量大，费工费时。主要是在农业生产中施用有机肥时，机械施肥不配套，农民施用农家肥基本为人工抛撒后耕翻入土，既费工又费时，劳动强度大，还抛撒不均匀。

五、有机肥替代化肥的对策与措施

有机肥替代化肥要牢牢把握农业供给侧结构性改革这条主线，以绿色发展为导向，以科技创新为动力，大力发展种养循环农业，优先推进果菜茶有机肥替代化肥行动，推动农业绿色有机发展。有机肥替代化肥主要做好以下几个方面：

1.出台政策领引有机肥替代

将耕地质量保护与地力提升同农业生态环境保护、农村能源建设、畜禽粪污无害化处理利用等纳入统一规划，整体推进。结合耕地质量保护与地力提升示范区建设、高标准农田建设和绿色高产高效示范基地建设，全面开展有机肥替代化肥行动。同时各级政府要出台相关惠农补贴政策，给予农民适当的推广补助，努力提高农民全面使用有机肥的积极性，严格控制化肥零增长。

2.财政扶持助推有机肥替代

实践证明，机械化秸秆直接还田投资成本约45元/0.067hm2，秸秆粉碎耕翻还田投资成本约60元/0.067hm2。为了保护生态环境，改善土壤结构，提高土壤肥力，确保秸秆还田面积和使用效果，建议由当地政府全额配套相关推广示范经费，以粮食生产功能区为重点，大力推广应用秸秆还田技术，由农业部门统一推广实施，实行整县整乡镇推进，全面提高秸秆还田率，不断提升耕地地力。

3.创新技术支撑有机肥替代

引进先进有机肥生产加工线，配置先进的有机肥加工设备，如：自动化翻抛机、搅拌机、筛分机等系列设备，研究引进条垛式、发酵主体工艺的加工技术，实现有机肥加工机械化、规模化、全天候转型升级，逐步实现畜禽粪便无害化处理与综合利用。

4.推广示范带动有机肥替代

大力开展水稻、玉米、蔬菜、柑桔、茶叶、猕猴桃等主要农作物有机肥替代化肥化肥减量增效示范。目前，全市创办各类农作物化肥减量增效示范样板6个，示范面积达2.5万亩，示范区实现了亩均减化肥用量3.5公斤，亩均节本增效115元，辐射带动周边县市10.5万户推广应用机肥替代化肥技术。

5.宣传培训引导有机肥替代

围绕“科学施肥进万家”主题宣传活动，利用广播、电视、报刊、互联网等媒体，大力宣传培训有机肥替代化肥技术，增强农民科学用肥意识，营造良好社会氛围。同时结合新型职业农民培训、农村实用人才带头人素质提升计划，加大新型经营主体培训力度，着力提高种植大户、家庭农场、专业合作社、农业企业科学施肥水平。

六、结语

有机肥替代化肥对作物增产及耕地培肥影响很大，化肥具有肥效快、易被作物吸收等特点，而有机肥肥效缓慢，不能及时满足作物关键生育时期对养分的需求，而采取有机肥部分替代化肥施用，可满足作物生长需求并能获得高产。有机肥替代化肥施用后，与单施化肥相比，增产效果、农产品品质差异显著。

参考文献：

[1] 吕凤莲 侯苗苗 张弘弢.塿土冬小麦–夏玉米轮作体系有机肥替代化肥比例研究[J].植物营养与肥料学报，2018（01）.

[2] 张雪丽 董文怡 刘勤等.有机肥替代化肥氮对水稻田面水和土壤中氮素含量的影响[J].中国农业气象，2018（04）.

作者简介：陈道云 （1969-8） ，男 ，本科 ，高级农艺师 ，主要从事：土肥水资源利用及测土配方施肥技术工作。