▲陵县试验基地长期定位监测试验田正在进行不同试验对比。
▲与会代表现场参观禹城试验基地。秦志伟摄
无论是化肥还是有机肥，使用量越大，土体硝态氮残留量越高，环境风险越大；但是，不使用肥料也不行。如何将化肥和有机肥科学配施并将各自风险降到最小是关键，在农业可持续发展受到挑战的情况下，只有——
没有化肥的农业行吗？在化肥被妖魔化的当下，完全用有机肥又是否可行？在国家倡导有机肥替代化肥的大背景下，两者各占多大比例效果最佳？中国农业科学院德州实验站用30年的研究试验给出了答案。
日前，中国农业科学院化肥减施增效长期试验与新型肥料示范现场会在山东省德州市召开。记者获悉，德州实验站通过连续30年的定位监测试验，初步建立了有机无机配合施肥实现高产、培肥和环境保护协调发展的高效施肥理论体系，认为有机肥替代50%化肥的效果最佳。
示范现场会结束后，中国农业科学院党组书记陈萌山用两句话概括了他的感受：“层层入胜、如饥似渴”。在他看来，做到科学施肥，一个重要措施就是要把中国传统的农耕文明与现代的科学施肥结合起来，把化肥和有机肥结合起来，“德州实验站几十年的科学实验给了我们很好的模式、方法。”陈萌山告诉《中国科学报》记者。
非100%的替代
今年年初，中央一号文件的发布，使得“有机肥替代化肥”成为农资企业关注的焦点；农业部紧接着印发了《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》，让有机肥又火了一把。
于是，备受误解的化肥再次遭遇当头棒喝。近年来，化肥总被妖魔化，食品安全出问题归结于化肥，生态环境出问题也归结于化肥……一时间化肥成为众矢之的。不可否认，这些问题与化肥的不合理使用存在一定的关系。
长期以来，农田高投入、高产出与施肥环境风险并存一直是困扰我国农业高产与环境保护协调发展的重大课题。但如果为此否定化肥的作用而完全用有机肥替代，这种观点并不被业内人士认可。
农业部种植业管理司司长曾衍德也向记者介绍过，开展有机肥替代化肥，并不是不要化肥，而是需要把过去不合理的施用量降下来，把过量施用的势头降下来。
“在粮食增产和环境保护双重压力下，高效利用有机肥资源，替代部分化肥，促进化肥减量施用，是缓解上述压力的重要途径之一。”中国农业科学院德州实验站站长、新型肥料与施肥技术创新团队首席科学家赵秉强研究员告诉《中国科学报》记者。
记者了解到，从1986年开始，德州实验站以建立化肥与有机肥相结合的科学施肥制度为核心，以有机肥培肥改良土壤、替代部分化肥，实现高产、培肥和环境保护协调发展为目标，在山东禹城市和陵县试验基地设立长期定位试验。
以在禹城市实施的化肥、有机肥、有机无机配合施肥制度长期定位监测试验为例，定位监测结果表明，有机肥替代50%化肥，具有保障作物产量、培肥地力、减轻环境污染，实现农业可持续发展的功能，为建立区域科学施肥制度提供了依据。
此外，定位监测试验还表明，在有机肥和化肥等氮量投入的条件下，有机肥的氮素环境问题显著小于化肥，这为建立区域科学施肥制度提供了理论依据。
但如果长期过量施用有机肥或化肥，可以吗？赵秉强给出的答案是，“可以保证作物高产、优质和土壤肥力，但肥料损失严重，环境问题突出。”
农业部种植业管理司副司长陈又权现场观摩后认为，德州实验站的定位监测试验对开展化肥减施、绿色增产具有重要意义，在引导公众正确认识化肥，避免妖魔化方面起到积极作用；同时，试验也表明只有将有机肥和化肥合理配施才是最佳选择。
合理配施，让高产与优质同步
平常生活中，很多人抱怨现在的食物越来越没味儿了，比如水果、蔬菜的口感不如过去了。“这与化肥施用过多有一定关系。”曾衍德说。
有实验表明，施用有机肥的果园产出果实的外观和品质均有明显提高。其中，花青素含量会提高20%~30%，维生素C会提高10%~30%。
赵秉强向记者介绍，德州实验站长期定位监测结果表明，有机肥替代50%化肥处理冬小麦、夏玉米的产量和品质与化肥处理相当或高于化肥，高产与优质同步。
实际上，不同类型的有机肥与化肥配施对作物产量和品质的影响也是不同的。在禹城试验基地，记者发现牛粪、鸡粪、猪粪3种不同类型的有机肥，其投入比例也不一样。
据介绍，上述试验开始于2014年10月，试验采用冬小麦—夏玉米轮作的种植模式，设有3种不同有机肥种类，在等氮量条件下，有机肥投入比例分别设有0%、25%、50%、75%和100%等5个配比。
记者看到，不同类型有机肥及其各异的投入比例的小麦生长情况也各异，比如高量施用鸡粪冬小麦长势就好于同类型有机肥不同投入比例冬小麦的长势。
德州实验站定位监测发现，在常规施氮量的条件下，单施鸡粪、猪粪处理对小麦各品质指标的提升作用与化肥处理相当，且明显优于施用牛粪的处理。
“常量配施时，化肥比例高而有机肥比例低的处理，如25%有机肥＋75%化肥，更有利于籽粒蛋白质含量的提高。”赵秉强说。
此外，结果表明，有机肥替代50%化肥处理后的土壤肥力较化肥处理得到明显改善，土壤有机质含量提高43%，全氮含量提高38%。
对于未来在大田的推广，赵秉强认为技术上问题不大。自从今年一号文件提出开展有机肥替代化肥试点以来，农业部就提出开展果菜茶有机肥替代行动，选择100个果菜茶重点县并拿出10亿元作为补贴进行示范。
记者了解到，果菜茶等是推进化肥减量潜力最大的领域。“在推进过程中，坚持减量与增效并重、生产与生态统筹，突出苹果、柑橘、设施蔬菜和品牌茶叶等重点品种。”农业部新闻发言人叶贞琴告诉记者。
改善环境，一举多得
如上所述，生产和生态越来越不可分割。但近年来，我国农业生产出现了一个现象，一边是化肥过量施用带来土壤酸化和水体的富营养化，一边是畜禽粪污堆积得不到有效利用造成的污染，最终的结果都是破坏了生态环境。
在曾衍德看来，通过有机肥替代化肥，可以把这一问题解决好，“使农牧结合更紧密，把畜禽粪污利用起来，也使农产品质量提升，这是一举多得的好事。”曾衍德说。
近年来，我国畜禽养殖规模逐步扩大，农作物秸秆生物量不断增加，大中型沼气工程发展迅速。据测算，全国每年产生的各类有机肥资源养分总量约7400多万吨，但实际利用不足40%，资源丰富，潜力巨大。
众所周知，化肥因容易挥发而降低肥效，并带来环境污染。“有机肥替代50%化肥处理后，农田氨挥发和氧化亚氮排放量较化肥降低30%，土体硝酸盐累积量降低43%。”赵秉强告诉记者。
前面讲到，长期超量施用有机肥也会带来环境问题。据赵秉强介绍，长期大量施用有机肥后，土壤会因磷素过度积累而导致环境风险。
德州实验站在陵县试验基地长期定位试验结果表明，无论是化肥还是有机肥，使用量越大，土体硝态氮残留量越高，环境风险越大；但在等氮条件下，有机肥处理后土体硝态氮累积量显著低于化肥处理。
不得不说，只有将有机肥和化肥合理配比，尽量将各自的风险降到最小，才能达到多赢。但河北农林科学院副院长王海波向《中国科学报》记者提到，目前有机肥种类繁多，在应用前还需了解其成分的不同作用。
事实上，德州实验站通过30年的施肥制度监测试验得到的并不只这些。“这些定位试验数据科学总结、明确回答了化肥减施增效等一系列重大科学问题，用实践告诉我们怎么做到合理配施、采取什么样的方法等。”陈萌山说。
