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第14章 土壤肥力与化肥的发展(5)

(3)土壤养分丰缺指标法

通过土壤养分测试结果和田间肥效试验结果,建立不同作物、不同区域的土壤养分测试结果指标,提供肥料配方。土壤养分丰缺指标田间试验也可采用“3414”部分实施方案,收获后计算产量,用缺素区产量占全肥区产量百分数,即相对产量的高低来表达土壤养分的丰缺情况。相对产量低于50%的土壤养分为极低,50%~75%的为低,75%~95%的为中,大于95%的为高,从而确定出适用于某一种区域、某种作物的土壤养分丰缺指标及对应的施用肥料数量。对该区域其他田块,通过土壤养分测定,就可以了解土壤养分的丰缺状况,提出相应的推荐施肥量。

(4)土壤、植株测试推荐施肥方法

该技术综合了目标产量法、养分丰缺指标法和作物营养诊断法的优点。对于大田作物,在综合考虑有机肥、作物秸秆应用和管理措施的基础上,根据氮、磷、钾和中微量元素的不同特征,采取不同的养分优化调控与管理策略。其中,氮素推荐根据土壤供氮状况和作物需氮量,进行实时动态监测和精确调控,包括基肥和追肥的调控;磷钾肥通过土壤测试和养分平衡进行监控;中微量元素采取因缺补缺的矫正施肥策略。该技术包括氮素实时监控、磷钾养分恒量监控和中微量元素养分矫正施肥技术。

2.6.4测土配方施肥的步骤

测土配方施肥技术包括测土、配方、配肥、供应、施肥指导五大核心环节、九项重点内容。

(1)田间试验

田间试验是获得各种作物最佳施肥量、施肥时期、施肥方法的根本途径,也是筛选、验证土壤养分测试技术、建立施肥指标体系的基本环节。通过田间试验,掌握各个施肥单元不同作物优化施肥量,基、追肥分配比例,施肥时期和施肥方法;摸清土壤养分校正系数、土壤供肥量、农作物需肥参数和肥料利用率等基本参数;构建作物施肥模型,为施肥分区和肥料配方提供依据。

(2)土壤测试

土壤测试是制定肥料配方的重要依据之一。随着我国种植业结构的不断调整,高产作物品种不断涌现,施肥结构和数量发生了很大的变化,土壤养分库也发生了明显改变,通过开展土壤氮、磷、钾及中、微量元素测试,了解土壤供肥能力状况。

(3)配方设计

肥料配方设计是测土配方施肥工作的核心。通过总结田间试验、土壤养分数据等,划分不同区域施肥分区;同时,根据气候、地貌、土壤、耕作制度等相似性和差异性,结合专家经验,提出不同作物的施肥配方。

(4)校正试验

为保证肥料配方的准确性,最大限度地减少配方肥料批量生产和大面积应用的风险,在每个施肥分区单元设置配方施肥、农户习惯施肥、空白施肥3个处理,以当地主要作物及其主栽品种为研究对象,对比配方施肥的增产效果,校验施肥参数,验证并完善肥料配方,改进测土配方施肥技术参数。

(5)配方加工

配方落实在农户田间是提高和普及测土配方施肥技术的最关键环节。目前不同地区有不同的模式,其中最主要的也是最具有市场前景的运作模式是市场化运作、工厂化加工、网络化经营。这种模式适应我国农民科技素质低、土地经营规模小、技物分离的现状。

(6)示范推广

为促进测土配方施肥技术能够落实到田间,既要解决测土配方施肥技术市场化运作的难题,又要让广大农民亲眼看到实际效果,这是限制测土配方施肥技术推广的“瓶颈”。建立测土配方施肥示范区,为农民创建窗口,树立样板,全面展示测土配方施肥技术效果,是推广前要做的工作。推广“一袋子肥”模式,将测土配方施肥技术物化成产品,也有利于打破技术推广“最后一公里”的“坚冰”。

(7)宣传培训

测土配方施肥技术宣传培训是提高农民科学施肥意识,普及技术的重要手段。农民是测土配方施肥技术的最终使用者,迫切需要向农民传授科学施肥方法和模式;同时还要加强对各级技术人员、肥料生产企业、肥料经营商的系统培训,逐步建立技术人员和肥料商持证上岗制度。

(8)效果评价

农民是测土配方施肥技术的最终执行者和落实者,也是最终受益者。检验测土配方施肥的实际效果,及时获得农民的反馈信息,不断完善管理体系、技术体系和服务体系。同时,为科学地评价测土配方施肥的实际效果,必须对一定的区域进行动态调查。

(9)技术创新

技术创新是保证测土配方施肥工作长效性的科技支撑。因此,应重点开展田间试验方法、土壤养分测试技术、肥料配制方法、数据处理方法等方面的创新研究工作,不断提升测土配方施肥技术水平。

2.7肥料缓释技术的发展

缓释肥料是通过养分的化学复合或者物理作用,使其对作物的有效态养分随着时间而缓慢释放的化学肥料。

据相关统计,化肥投入约占农民进行种植业生产总投入的50%左右,发展中国家粮食增产中50%来自于化肥的作用。但传统技术生产出的肥料利用率低,不仅造成资源的巨大浪费,还给人类赖以生存的环境造成了严重污染。为解决肥料养分释放速率与植物养分吸收速率不吻合的问题,20世纪初提出了缓释肥料的概念。1955年,微溶性脲醛化合物(UF)商品化生产,缓释肥料才真正意义上用于农业生产。1961年,美国研制出硫包膜尿素。

2.7.1肥料缓释技术的形成

(1)缓控释肥在国外的发展历程

自从1948年美国科学家合成了世界上第一个缓控释缩合肥——尿素-甲醛后,缓控释肥的研发经历了一个多元化的发展过程。1960年以前主要是尿素-甲醛结合物的初步研究。20世纪60年代,缓控释肥的研发取得了巨大进展,研究主要集中在尿素-甲醛缩合物的生产及其应用方面,石蜡、松香等作为包裹膜方面,缩二脲的应用和危害等。

到了20世纪70年代,研究方向主要为尿素-甲醛缩合物、聚烯类等作为包裹膜,肥料中掺杂其他难溶物、添加剂、抑制剂生产缓控释肥,异丁叉二脲和正丁叉二脲缩合物缓释肥料的研究方面。

20世纪80年代是缓控释氮肥研发突飞猛进的年代,缓控释氮肥开始走多元化道路,其研究方向也随之扩大,主要是对硫黄、聚乙烯、磷酸镁铵[(NH4)MgPO4·H2O]等作为包裹膜材料方面的研究,以及关于包裹缓释肥料理论模型的研究。

20世纪90年代缓控释肥趋于成熟,各方面的研究不断完善细化,并对新的领域进行探索研究,其中包括对有机高分子聚合物包裹膜分解过程的研究、吸附缓释肥料的研究等。

(2)缓释肥料在国内的发展历程

20世纪60年代末,中国科学院南京土壤研究所就开始长效氮肥的研究,在国内首先研制成功了包膜长效碳酸氢铵。

近几年我国缓释肥料发展迅速,主要采取两种技术路线,分别是将肥料进行微溶化或包膜处理来实现肥料养分的缓释。前者的代表性产物有脲醛化合物(UF),后者的代表性产物有硫包膜尿素(SCU)、聚合物包膜尿素(PCU)等。

目前中国农科院、中国农业大学、山东农业大学、华南农业大学、郑州大学、北京农林科学院等单位正在开展不同类型缓释肥料的开发和应用研究,并取得了一定的实质性进展,有部分产品及肥料生产设备已经面世。例如,郑州大学磷肥与复肥研究所不仅在国内建立了缓释肥料生产厂,并且以钙镁磷肥为包裹物的缓释肥料还取得了美国专利,成功在美国建厂;山东农业大学与金正大集团合作,建成了年产30万吨缓释肥料生产设备,并投产;华南农业大学资源与环境学院则在探索用低成本控释材料和非专用设备生产包膜肥方面获得初步成功;北京农科院植物营养与资源研究所成功研发出了树脂包衣缓释肥料生产设备,并研制出适合不同作物需要的控肥系列新产品。该项科研成果标志着我国缓释肥料的研究已取得了较大进展,缓释肥料已达到了国外同类产品的质量标准和水平。然而,要使缓释肥料生产成本进一步降低,尽快扩大推广应用范围,仍有大量的工作要做。

2.7.2缓释肥料的分类

缓释氮肥按其农业的化学性质可分为4种类型:合成有机氮肥、包膜肥料、缓溶性无机肥料、天然有机质为基体的各种氨化肥料,其中最主要的类型是合成有机氮肥和包膜肥料。合成缓释氮肥的品种主要有:脲甲醛、亚异丁基二脲、亚丁烯基二脲、草酰胺等。包膜肥料主要品种有:硫黄包膜肥料、聚合物包膜肥料、石蜡包膜肥料、磷酸镁铵、包膜肥料(如缓效碳酸氢铵)等。

2.7.3缓释肥料的优点

1)缓释肥料在水中溶解度小,营养元素在土壤中缓慢释放,减少了营养元素的损失。

2)缓释肥料肥效长期、稳定,能源源不断供给,满足植物在整个生长期对养分的需求。

3)缓释肥料具有低盐指数,一次大量施用不会“烧苗”。

4)缓释肥料减少了施肥的数量和次数,节约了成本。

5)缓释肥料适合于不同类型的土壤和植物,有效防止土壤板结。

在原始农业时期靠自然力去恢复地力,主要是开掘一块土地后,撒播种子,不进行田间管理,在连续种植几年后弃耕,待地力恢复后再种,有几块土地轮换种植;或者先用刀斧砍倒树木,晒干焚烧后做肥料,然后开穴下种,种2~3年农作物,需休闲10~20年才能恢复地力。在传统农业时期创造了利用人工施有机肥的办法来提高土壤肥力。近代农业时期通过施用化学肥料来提高土壤肥力。现代农业时期通过生产复合肥料、浓缩肥料、液体肥料和缓解肥料等,增加化学肥料的品种和提高化学肥料的质量,使施用化学肥料成为提高土壤肥力的核心。但化学肥料的大量不合理使用,导致土壤污染严重、土壤酸化、微生物活性降低、养分失调、土壤肥力和农产品质量下降等不良影响。

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