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让“亚健康”的土壤再焕生机

俗话说,“庄稼一枝花,全靠肥当家”。对于北京的农民来说,这些年最深刻的感受就是“施肥简单多了”。

 农户一登录“北京市土肥信息网”,3分钟就能打印出一张用肥的“电子处方”,并且可在线与区土肥站订购专用配方肥,一步到位非常便捷。

“用这套系统后,农民可以知道自家地里缺什么,该补什么,也能知道什么作物应该用什么样的肥料,以及农作物的增产幅度。”北京市农业局土肥工作站站长赵永志告诉记者。

北京市土肥站利用GIS布点、GPS定位,设立了几百个耕地质量定位监测点,先后采集土壤样品77.8万个,建成信息总量超过1500万条的区域养分资源信息数据库,实现了全市耕地质量的动态监控。

  据了解,这套智慧施肥数据库是北京土肥工作站研发“京津冀环境友好生态施肥关键技术研究与应用”项目的一部分成果。

  “京津冀地区是京畿重地,人口密集,农业生产和生态保护矛盾突出,制约着农业可持续发展。在一些优质农田区,因长期的垦殖、掠夺式的开采以及大量使用化肥和农药,造成土壤有机质含量下降,土壤板结,耕地质量呈下降态势,农产品产量与品质下降。”赵永志说。

  对此,赵永志和项目团队针对京津冀地区农业生产施肥过量、环境压力大等突出问题,创建了环境友好生态施肥关键技术,并进行了推广应用。他们不仅让土地更有“活力”,还让农作物的经济效益大大提升。在2017年北京市科学技术奖评选中,该项目荣获三等奖。

  土壤不能承受之重

  土肥是农业的基础,直接关系到农业的可持续发展。中国用不到世界9%的耕地,养活了全球21%的人口,创造了一个奇迹。但为了追求高产量,长期用化肥投入造成耕地养分失衡、基础地力薄弱、生态功能变差、退化和污染加剧。

  “我国从上个世纪80年代开始使用化肥,虽然在一定程度上增加了农作物产量,但是长期使用化肥让土壤早已‘亚健康’。以京郊为例,土壤盐渍化、板结、土传病害等问题十分严重。”赵永志说。

  和很多地方的农民一样,北京的农民长期实行高投入高产出的生产方式,养成了“施肥越多越好”“施基肥凭经验、后期追肥看庄稼长势凭感觉”“购买肥料只看价格、不看养分含量”等落后观念,不仅增加了生产投入,而且还带来了农产品安全和农业面源污染等诸多隐患。

  据统计,2005年京郊氮磷钾用量达到14万吨,约合每亩39公斤,远高于全国平均水平。化肥无论施用多少,也不可能全部被作物吸收利用,且使用量越大,作物所吸收的比例越少。这些未被作物吸收的部分,有的存于土壤之中,有的随降雨、灌溉和地表径流进入水体,形成面源污染;还有的挥发到大气之中造成空气污染。

  在赵永志看来,土壤是一个完整的生物系统,爱护土壤要像爱护人类自己一样,不能只索取不回报。“农业必须重新审视土壤健康的重要性,合理施用无机肥,让处于亚健康和有‘病’的土壤重焕生机。”

  测土配方施肥给土壤“望闻问切”

  无论是为了提高农业生产能力,还是从源头上解决食品安全问题,都急需加强土肥科技的创新支持。

  “化肥并没有问题,我们不应‘谈虎色变’,错就错在使用方法上,应该精准地知道土壤缺什么,然后再补什么。”赵永志说。

  据赵永志介绍,测土配方施肥的核心就是调节和解决作物养分需求与土壤养分供应之间的矛盾。有针对性地补充作物所需的营养元素。作物缺什么元素就补充什么元素,需要多少补多少,实现各种养分平衡供应,满足作物的需要。破解了依靠大量增施化肥提高农作物产量的难题。

  简单的说,测土配方施肥技术就是利用对土壤“望闻问切”,有针对性地补充作物所需的营养元素,最终改善农产品品质。

  测土配方施肥可以简单地分为三个步骤,先取土样测定土壤养分含量,再经过对土壤的养分诊断,按照庄稼需要的营养“开出药方、按方配药”,最后是科学施用配方肥。

  “配方肥就好比是作物的‘营养配餐’”赵永志告诉记者,以草莓为例,通过改变“营养配餐”中的营养元素种类与配比,就可改变草莓的酸甜度,从而培育出多种不同口感的草莓。

  据了解,北京市从2006年启动测土配方施肥以来,仅用3年时间就在全市主要作物生产上实现了全覆盖,很多专家称其“创造了一个农业技术推广的奇迹”。2006—2017年,测土配方施肥累计推广4276.74万亩,农作物增产124.66亿公斤,增收节支39.01亿元,化肥用量减少35%,累计减少化肥投入26.37万吨,折合减排CO243.88万吨,应用该技术生产出“配方草莓”“配方樱桃”“配方金桃”“配方苹果”“配方大桃”等优质高端农产品,不仅带动了农民增收,也丰富了市民的餐桌。

  通过“测土配方施肥”技术,不但改良了蔬菜水果的口味,也降低了盲目施用化肥的弊端,从而对土壤质量进行了改良和障碍因子修复,减少了面源污染。2009年以前,北京每亩耕地施化肥达100公斤,现在减少到每亩施用60公斤,肥料利用率提高了9%,为郊区发展低碳农业奠定了坚实基础。

  将技术简化成“一袋子肥”

  在许多人看来,测土配方施肥原理简单、操作方便,无非是科技人员对土壤和作物“望闻问切、开出药方”,企业“照方配药”,农民“按方用药”。其实,要让测土配方施肥技术的效用真正落地并实现最大化,并不是一件简单的事情。

  农民使用配方肥料是测土配方施肥技术的落脚点和关键点。但肥料生产企业和用肥的农民都没有测土配方施肥技术,而技术推广部门又不生产肥料。

  这种肥料与技术相互分离的状态,成为制约测土配方施肥技术推广的最大障碍。为此,项目团队将“专用肥配方”交付到肥料企业,企业“按方”生产配方肥,从而将测土配方施肥技术物化成一袋子肥,新技术得到了应用推广。

  水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术,是借助压力系统将可溶性固体或液体肥料,按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点,配兑成的肥液与灌溉水一起,通过可控管道系统供水、供肥,使水肥相融后,通过管道和滴头形成滴灌、均匀、定时、定量,浸润作物根系发育生长区域。该技术通过人为定量调控,满足作物在关键生育期“吃饱喝足”的需要。

  为推广新技术提供有力的政策支撑,项目团队根据农业生产和环境保护需求,联合政府部门、科研院校、推广单位和肥料企业,不断地进行科技创新,研发适合区域生态环境、产量、质量并重的生态施肥技术,并将成果物化,转化成“一袋子肥”,极大地提升了土肥体系的科技创新能力;同时,项目技术推广单位在多年的推广实践中,不断探索和革新推广模式,实现了技术向农民的实时、无缝、快速传输,大大提高了土肥体系的社会服务能力。

  据了解,仅2015—2016两年间,项目在京津冀累计推广5663.76万亩,节省化肥投入18.56万吨,降低温室气体排放225万吨,增加农民纯收入59.18亿元。

  “成果显着提高了全社会对环境友好生态施肥理念与技术的认识,提升了土肥体系科技创新与社会服务能力,为京津冀农业生态环境政策制定与实施提供了依据,生态、经济和社会效益显着。”赵永志说。