化肥与粮食生产_世界形势分析.pdf

·农业科学化肥与粮食生产—世界形势分析’??? ? ? ?的?著李崇乐译徐崇敬校引言石油提供了世界所需矿物能源的约???我 们的工业和极大多数基础设施均以石油为能源然而,也有种种不利的倾向年以来,世界消耗的已知石油储量比能够发现的新油田要来得多最近是在?? ??年发现超级油田的,但是,荒谬的是,发展其他能源的计划却被 削减了这些因素对工业生产和我们的生活方式可能产生巨大影响它们对化肥供应量和分配方式的影响将具有决定性意义,因为要 维持目前的粮食生产水平 ?且不 谈达到更高的生产水平?,必须提供大量化肥因此,现在 来讨论化肥和它的使用效率就是很 合时宜的了作 物和土壤 的养份状况作物生长受养份暖乏限制的程度取决于作物的养份需要量和土壤肥力如果作物覆盖 良好,水份和养份充足,西欧多种不同作物?月到?月的生长率大致相仿?约???吨干物质 ? 公顷·日只要气候条件适宜,作物长势良好,条播作物在???天的生长期中,有?? ?天可维持这近乎恒定的干物质积累率因此,最大干物质积累率约为?吨厂公顷·年,其中可供食用的部分占? ?吨谷类作物和块根作物 常可达到这样的产量天气温暖,最高产量可大为增长,一般约达??吨总干物质?公顷·年,因为高 温下可供作物生长的日期更长,植株的光合作用效率更高。

养份充足的作物,其干物质 含量很少低于???男氮,???男磷和???弓钾因此,若要获得最高产量,土壤至少需含有?? ?公斤氮?公顷,? ?公斤磷? 公顷和?? ?公斤钾?公顷与上述养份含量相比,未施肥土壤提供的养份通常较少在英国,较大多数常年种植小麦的土壤每年每公顷仅能提供约住?公斤的氮由于矿物 质的风化,这些土壤可提供? ? ?? ?公斤钾?公顷·年?多年不施磷肥的典型 英国耕地,为作物提供的磷??公斤厂公顷·年吠温带地区到赤道地区,土壤提供养份的固有能力通常是递减的、这一方面是因为地质结构不同,一方面是因为湿热的气候条件加速了矿物质的风化作用长年累月地,这些过程使土壤中极大多数的植物养份均被淋溶,剩下的基质?通常主要含有? ????和??????几乎不能保持阳离子,抵制淋溶,却能大量吸收所施用的任何一种磷肥,但植物又无法利用这些磷肥例如,南美土壤所含的磷酸盐一般还不到 西欧土壤 中有效磷酸盐含量的??? ?高温亦有利于有机物迅速分解,因而热带土壤中所含的氮通常要少得多因而,世界上大多数耕地所能提供的养份均比英国耕地少虽然各种土壤提供某种养份的能力差异甚大,可以预料的是,如果不施肥,热带地区作物的产量很少超过最大生产潜力的约??? ?,这大致相当于西欧使用化肥之前的?? ??年的生产水平。

化肥施用一种和某几种主要养份导致世界上大多数作物的产量迅速增长联合国粮农组织在生?个发展中国家采用本地品种和 当地栽培技术进行了十万多次化肥试验?在作物生长因缺氮受阻时,每施用?公斤 ?纯?氮可生产??? ?? ?公斤谷物,施磷的增产效果较大,施钾的效果较小?表??从谷粒组成算得的最高理论产量至少要大?倍?表? ?,这说明试验中化肥的利用率很低但增 产仍相当显著,最佳施肥效应可使总产量增加??男所有试验增产效益?作物的增产值除以化肥成本?的平均值为连??,与其他农业投资和工业投资的效益相比,这一数值是很高的拍??年以来,世界各国化肥用量剧增,特别是本文为作者在?? ??,?,? ????新德里召开的印度?联合国粕农组织?挪威学术讨论会上 的演讲稿表?联合国粮农组 织化肥试验平均效用系数?公 斤养份生产 的谷粒数?公斤 ?麦粒部分养份含量的例数?????????物生长均因严重缺乏至少一种主要养份而毋显受阻,除非采取某一措施改变这一状况,谷物产量决不会显著提高似巴的需要量与日很增,其势锐不可挡,然而,表?中抵下的利用系数也揭示出存在着比目前更有效地使用化肥的余地 ??? ????尸刀一计一???必斤一发展中国家。

?????? ?年,?十马?十?夕的总消耗量约增加了? ?形,在发展 中国家增 加了约?? ?男,因而,目前发展中国家的化肥?肖耗量约占世界总消耗量 的??? ?在这一时期,世界粮食产量增加了? ?男,发展中国家增加了? ??但是,世界人口亦 增 加了约? ?形,因此,按人口平均计算的粮食消费量几乎没变单位人口粮食消费量在某些国家有所增加,如印度,但在另一些国家有所下降,如大多数非洲国家世界上生产了勉强够糊口的粮食,即使一场小小的经济失调,也会对农业产生影响,引起广泛的饥荒某几个地区—印度的几个灌溉区,巴西南部各州和中国的部分地区—化肥使用量剧增是造成发展中国家化肥使用量增长的主要原因施肥效应差异显著,许多耕地仍然没有施用一点化肥事实上,世界上大多数人口都居住在化肥施用量和作物产量很低的地区某一个国家的产量和各国间的产量与施肥量密切相关世界上人口大于????? ?国家的谷物产量与栽培作物和多年生作物的平均施肥 量几乎成正比?回归消除了产量中总差异的??形、 这样高的相关性是很显著的,因为各国的谷物类型、气候 条件和栽培技术差异很大单一作物—小麦—的产量,在种植面积大于??? ?‘公顷的国家与氮肥水平?不是按钾肥水平标绘?更密切相关。

当然,大量施用化肥的国家倾向于选用较先进的农业技术和较优良的品种,因此,因为施肥量的差异引起的谷物产量差异实际上小于? ?形而其他因素,包括人口平均收入和? ?? ?公顷土地拥有的拖拉 机数与产量并不密切相关,据我所知,没有其他的单一因素象化肥水平那样与产量密切根关所有这些均证实了下述论点?大多数土壤中,作氮世界上作为氮肥施用的氮素,被作物吸收的还不到???通常,施用的各种氮肥在土壤中均可放出铁作为肥料施入土壤的氮素,大部分都挥发到土壤上方的空气 中热带国家,施于土表的尿素损失最大,但是,若采用深埋法,或选用其他氮肥,损失就可大为减少?表?、? ?按可硝化为硝酸盐,硝酸盐又能形成厌气性的“微生物生境刀???“? ?????大多数土 壤中都会发生这种情况在这种环境中,通过反硝化作用,硝酸盐又产生氨气这些过程造成的损失几乎处处可见在许多水面高低不定、时灌时干的稻田中,这一现象最显著硝酸盐并没有吸附在土表,因而,雨水可将它淋溶到根部以下的土层中为减少淋溶造成的损失,氮肥可于作物生育期间不时施用,对施肥量和施肥时间的调节,该按照新拟定的方法大加改进,这种新方法可从很容易获得的土壤、气象资料计算出淋溶损失。

其他有效措施包括?垄栽作物,并小心地将氮肥施于垄中?放置特大的颗粒肥料?将颗粒肥料包在具有半渗透性的材料中?采用分解慢的有机氮聚合物?采用化学药剂抑制硝化作用和尿素酶活性但上述有些方法成本太高,不易推广表?淹 育水稻氮肥回收率作物的氮肥回收率?万 ?处理 尿素硫酸 铁? ?? ?? ?? ?肠? ?土 表 混 合置于??匣米深处少 量频施土壤????所施舞肥量为? 公斤?公顷表?施用尿 素、硝 酸按 溶液土 壤千燥过程中???一?的损耗 亚些? 壁?全燮哩熟?望鲤翌竺 兰?竺二”??? ??” ? ????·?? ?? ? ???翌卫?后几茬 作物完全吸收这类土壤造成浪费的主要原因是作物往往极快地吸收了远远大于它们生长所需的钾,至少所施钾的???是这样被消耗掉的如果土壤的盐基交换量小,它们就无法保存钾,犹如硝酸盐,钾很快被淋溶限制淋溶损耗的措施和减少硝酸盐淋溶的方法相仿磷酸盐施用磷肥后立即栽种的作物所吸收的磷酸盐还不到施肥量的? ?粥剩余的磷酸盐中,部分由下 一茬作物吸收,再下一茬作物吸收的磷酸盐更少一些,余此类推在英国的一次试验中发现,尽管施用磷肥后未施加任何磷素,??年后仍发现所施磷肥对作物生长有促进作用。

最终发现,作物仍然只 吸收了最初所施磷肥的约??? ?然而,施用磷肥的近期和远期效果,随土壤类型、肥料和作物的化学? 物理结构有很大变化对这一变异性原因的某些深入理解,是通过对两个重要原理的估量而获得的这两个原理是???施用的磷酸盐和土壤组分反应后形成了几乎完全不溶解的化合物,施肥时间越长,这种化合物白勿容解度就变得越小???大部分根表在生育初期需要吸 附 磷酸盐,在生育晚期,若要获得较高的生长率则不需要吸附磷酸盐施用的磷酸盐和土壤组分反应,形成几乎完全不溶解的化合物但是,如果施用颗粒状磷肥,或将磷肥沟施,磷肥固定率就 会下降然而,这些将磷酸盐“集中朋于土壤 中狭小范围内的施肥方法,会限制植物根系吸收磷酸盐,因为只有磷酸盐分布于整个根系四周才有利于根部吸收各种土壤、各种作物为满足这两个原理而采用的习惯做法之 间的最佳折衷方案差异很大最迫切的需要是在深刻理解有关过程的基础之上,设计出一些装置,以预测不同情况下各种习惯做法的最佳组合,从而建立起一个更合理的基准,以提高磷肥使用效率钾为各种作物施用的钾有?一?男由该作物吸收如果象温带地区那样,土壤通常都具有显著的盐基交换量,则剩下的钾就能全部被吸附在土壤 中,可由预测肥料需要 量如果施肥量未能满足作物的需要,上述方式的养份损耗就增加得更快。

作物的养份需要量变化很大,土壤提供各种养分的能力变化也很大植物从土壤中吸收的养份量亦取决于土壤物理条件对根系生长发育和活性的影响,特别是对根系、水份和各种养份相互间空间分布的影响因此,肥料试验强调指出,各主要养份效用在不同地点、不同作物条件下变化巨大,也就不足为奇了若 要有效地施肥,重要的是较可靠地分别预测单块土地上三种主要养份各种施用水平的产量特性曲面小农或他的参谋在合理选购 昂贵的化肥前,就需要 进行这 种 预测否则,臂如说在 使用了??????? ??之后,他也许会发现作物并未增产,如果他买不到石灰,使用??????? ??后土壤还会变成酸性,这决不是什么鼓舞人心的好消息吧?为了改进一些重要的计划工作,如该购买的肥料种类?农户常常会买了成份不合要求的化肥??该生产的肥料数量?常常不够用??以及交 货时间?常常因到货过晚,错过最佳施肥时机而造成浪费?,亦需预测特性曲线农户都要求政府作出决定,扩大农业服务项目,提供信贷,调整农产品和?某种程度上 由政府控制的?化肥的比价然而,在大田中预测特性曲线通常十分差劲例如英国,氮肥施用率是按种植某种作物大田的“土壤氮指数护调整的,如果施肥制度完美无缺,那末,种植在具有相 同氮指数土地上的某一种作物,氮肥需要量就该永远相同。

事实上,在具有相同氮指数???的不同地点测得的冬小麦“最佳刀氮肥水平?即使上壤中其他养份含量较高?差异仍大于? ??公斤公顷当缺乏多种主要养份 时,预测更为困难,此时,一种养份的效用可能由于缺乏另一种元素而受到限制在早期缺乏某些微量元素?如?? ?,或是另一些微量元素已达毒性水平 ?许多老年土中常会出现这一情况 ?时,亦使预测更为复杂化难以探测、调整微量元素 引起的一系列问题,导致许多作物的氮、磷、钾肥肥料效用很差一 我们过去的预测方法,很少考虑土壤科学和植物营养学原理我们过多地注重于设有几个处理的大田试验,尔后又仅用统计方法来解释试验结果这种方法不考虑充分应用 现有的科学知识,通常运用一些简单的、科学性欠缺的模型难以设想,这 一方法怎能提供一种预测许多互相制约因素影响肥料效应的手段事实上,预测数据很少以独立试验的结果进行验证我认为,我们需要在透彻掌握现存原理的基础上采用一种更加吓机械化刀的方法来进行预测在荷兰和西德 学者杰出的著作中已详细描述了这一方法的优点,这种方法大大改进了调整不同土壤氮肥用量的计算方法最重要的是,确定了主要过程,且能定量地加以表达,最后得到用以进行预测的模式,预测结果再通过实验加以验证。

在英国,采用了一种有点类似的方法,提供了一种简单的手段,预测牲质极不相同的土壤上施用氮、磷、钾后,? ?种蔬菜的特性曲线这种方法所需进行的试验比较少由这些曲线可进一步组成 一些模型,这些模型就可很好地预测不同施肥方法,不伺施肥水平下作物每日的生长。