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科研动态
应用新技术少施30%氮肥 粮食产量不会减
发布时间:2010年3月8日  点击数:7903

   20年来,我国高达90%的农田土壤均发生不同程度的酸化现象,土壤pH值平均下降了约0.5个单位,相当于土壤酸量(H+)在原有基础上增加了2.2倍。其中,以大棚蔬菜和果园为主的经济作物体系土壤酸化比大田粮食作物体系更为严重。即使是过去被认为对酸化不敏感的华北石灰性、碱性土壤同样出现了酸化现象。这表明,中国过去20年来的高投入集约化农业生产,大大加速了在自然条件下需要数百年甚至上千年才能完成的土壤酸化进程。这是中国农业大学资源与环境学院教授张福锁带领的研究团队,通过系统研究过去20年来我国农田土壤pH值的变化得出的结论。
  该研究团队在养分管理领域的长期研究也证明,通过区域总量控制和分期调控等新的施肥技术的应用,可以在保证粮食产量的前提下降低农民习惯氮肥用量30%-60%,既不造成氮素污染,也不影响土壤质量,相反还可能实现作物增产、资源高效、土壤培肥和环境保护的“四赢”。如果该技术能针对中国不同地区的生产情况大范围推广应用,预计农田土壤酸化的问题将在很大程度上得以缓解。
  2月19日,阐述该研究团队上述研究成果的论文“SignificantAcidificationinMa农orChineseCroplands”(中国主要农田发生显著酸化),被国际顶级学术刊物《Science》(《科学》)接受并发表。该论文首次系统揭示了自上世纪80年代至今我国主要农田土壤出现显著酸化现象,发现氮肥过量施用是导致农田土壤酸化的主要原因。
  无论在华北冬小麦-夏玉米轮作、南方水稻-小麦轮作等“一年两熟”种植体系,还是在蔬菜大棚等设施农业体系,氮肥过量施用对土壤酸化的潜在贡献率都是最高的,平均达60%-90%。该研究团队通过深入研究发现,在华北冬小麦-夏玉米轮作、南方水稻-小麦轮作等“一年两熟”种植体系中氮肥大量施用每年所产生的酸量(20-30千摩尔/公顷)约占总产酸量的60%;蔬菜大棚等设施农业中过量施氮的年产酸量(约200千摩尔/公顷)占总产酸量的90%。秸秆移出带走的盐基对土壤酸化的贡献(15-20千摩尔/公顷)虽然因农作物种类和生物产量而有所差异,但明显低于氮肥施用的贡献。
  对此,张福锁认为,长期以来被当作土壤酸化主要原因的酸雨,在农田土壤酸化中的贡献并不大,仅为0.5-2.0千摩尔/公顷。由此可见,在保证粮食安全的前提下严格控制氮肥施用量、减少过量施氮,不仅是作物高产与环境保护的需要,也是避免农田土壤酸化的重要途径。
  经该研究团队去年的另一研究结果表明,在华北平原和太湖地区农田中过量施用的氮肥主要通过气体和硝酸盐的形式进入大气和地下水,在超过作物需求后氮肥用量增加所产生的人为活性氮的环境排放将以更快的速率增长。
  “在过去的研究中,人们更多地关注大气CO2浓度升高导致的海洋酸化以及酸雨等导致的湖泊、森林和草地土壤的酸化,而全球农业生产中来自合成氨工业的化学氮肥大量使用,所引发的农田土壤酸化一直未引起人们的足够重视。”张福锁认为,从上世纪80年代以来,我国氮肥用量增长迅猛,目前在占世界7%的耕地上消耗了全球35%的氮肥。与此同时,我国粮食年产量从1981年至2008年只增长了63%,而氮肥消费量却增长了近2倍,由此带来氮肥生产效率不断下降,氮肥损失引起的环境问题日趋严重等问题。这种具有全局性的过量施氮造成的环境风险是否会威胁到农业的基础———土壤本身的健康,是值得关注的重大科学问题。


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