“庄稼一枝花,全靠肥当家。”化肥可以说是农民的“宝贝”,在不少地方都引发了农民们的抢购。从1980年开始,我国化肥供应量以每年4%的速度增长。目前,我国已是世界上最大的化肥生产国和消费国。尽管耕地面积还不到全世界总量的10%,但我国的化肥施用量却接近世界总量的1/3,施用强度居全球第四。过量施肥,蔬菜、水果的口感和品质会变差,而且在土壤和水体中还会残留有害物质。在很多地方,即使大幅度增加化肥投入量,收成也不会提高。既然经济上已经得不偿失,为什么精明节俭的农民还要不断增加化肥的投入呢?
惟恐施肥不足影响收成
过去几十年,农业革命始终贯穿“高投入高产出”的技术理念。“从绿色革命开始,很多新品种都是靠化肥‘堆’出来的。农民发现增加化肥用量就能增加单产和收入,而农技推广人员和官员的主要目标,就是如何让农民多用化肥。”这种观念在农民心中根深蒂固,至今挥之不去。
过量施用化肥的危害
危害之一:削弱庄稼生产能力。庄稼就和人一样,吃得太饱不仅不利于成长,反而会不利于健康。施肥过量对庄稼造成危害的结果主要有两个:一个是容易倒伏,倒伏一旦出现,就必然导致粮食减产;另一个是容易发生病虫害,氮肥施用过多,会使庄稼抗病虫能力减弱,易遭病虫侵染,继而增加消灭病虫害的农药用量,直接威胁了食品的安全性。
危害之二:加剧环境污染。过多施用的肥料量超过土壤的保持能力时,就会流入周围的水中,形成农业面源污染、造成水体富营养化,导致藻类滋生,继而破坏水环境。据统计,中国每年因不合理施肥造成1000多万吨的氮素流失到农田之外,直接经济损失约300亿元。过量的肥料还会渗入20米以内的浅层地下水中,使得地下水硝酸盐含量增加。
危害之三:浪费大量紧缺资源。如果能够把浪费掉的化肥节省下来,就会缓解我国的能源紧缺状况。仅在2004年,我国化肥生产消耗了大约1亿吨标准煤,超过国家能源消耗比重的5%。此外,我国化肥生产每年消耗的高品位磷矿石超过了1亿吨,而磷矿石已经列入国土资源部2010年后紧缺资源之列;化肥生产还消耗了我国72%的硫资源。
新发明破解难题
在探索科学施肥的道路上,严谨的德国人走在了世界前列,他们发现DMPP能够有效抑制氮肥在土壤中的硝化作用过程,使土壤中的氨氮较长时间保持较高含量,并减少硝氮在土壤中的过量积累。
DMPP最早是由德国钾盐的子公司巴斯夫从1994年到1999年历时5年的时间精心研制的缓释肥料。利用土壤胶体吸附铵离子的原理在肥料里加入硝化抑制剂DMPP,控制铵态氮向硝态氮转化,从而实现氮素的稳定供应,减少硝态氮的淋失,氧化氮的排放,以达到提高化肥的利用率,保护环境,促进农业发展的目的。DMPP技术利用植物吸收铵态氮和硝态氮的加强效应,获得协同作用的增产效益,在减少氮用量的同时作物还提高产量。
硝化抑制剂及其原理
硝化抑制剂是能够抑制土壤中亚硝化细菌微生物活性的一类物质的总称。它进入土壤后能够抑制土壤中亚硝化、硝化、和反硝化作用,从而阻止NH4+-N向NO3--N的转化过程。氮肥更长时间以NH4+-N形式保存在土壤中,供作物吸收利用,这不仅提高了肥效,还减少了NO3—N淋溶和反硝化造成的其他损失,同时许多研究表明,植物以NH4+-N形式吸收氮,还有一个好处,即导致根际周围pH下降,结果使土壤中固定的磷活化,增加了磷的吸收。
硝化抑制剂对作物产量和品质的影响
由于硝化抑制剂能够抑制硝化作用,添加之后氮肥能更长时间内以铵态氮的形式保持在土壤中,由于作物对土壤中NH4+-N和NO3—N均能吸收利用,但不同的作物对这两种氮素形式的喜好不一样。而且土壤的肥力水平的不同、作物种类的各异、硝化抑制剂品种的多样和土壤本身等因素都是硝化抑制剂增产效果不稳定的原因之一。应用硝化抑制剂DMPP后,冬小麦对氮素的吸收增加9%左右。在没有硝化抑制剂时,棉花对肥料氮的回收率仅有57%,而施用DMPP后,棉花对肥料氮的回收率增加到74%。通过实验表明:DMPP与尿素、硝酸铵尿素复合肥应用于玉米地,可提高玉米叶片的全氮含量。通过在肥料中添加DMPP在水田和旱田2种条件下表明:在水田条件下,增产幅度为12.2%~14.3%;在旱田条件下增产3.4%~6.6%。DMPP由于添加量少,适用多种土壤类型,是目前报道中具有较稳定增产效果的抑制剂,多年试验结果表明,添加DMPP的肥料的增产效果:冬小麦+0.25t.ha-1,水稻+0.29 t.ha-1,玉米+0.24 t.ha-1,马铃薯+0.1.9 t.ha-1,甜菜+0.24 t.ha-1,胡萝卜+4.9 t.ha-1,莴苣+1.9 t.ha-1等。
国内的许超,吴良欢等的试验得出了添加DMPP的肥料不仅可提高蔬菜产量、降低NO3--N含量,还可提高Vc、氨基酸、Zn、N、K含量,改善了蔬菜品质。孙志梅等(2006)通过室内培养试验和盆栽试验相结合的方法对在尿素中添加DMP硝化抑制剂对水稻产量影响的结果表明:水稻产量、籽粒粗蛋白含量相对于对照都有显著提高。
近几年,新型硝化抑制剂DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐)经几年的田间试验表现出较好的效果,
大田试验数据
1、施用含DMPP氮肥对小白菜的影响
采用田间实验对过量施用含硝化抑制剂3,4二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)氮肥对小白菜硝酸盐累计及营养品质的影响做了研究。结果表明,与尿素(urea)、硫硝铵(ASN)相比,DMPP与硫硝铵、尿素配合形成的新型氮肥(ASN+DMPP,urea+DMPP)均可显著降低小白菜硝酸盐累积,提高Vc、氨基酸、可溶性糖和Zn含量,改善品质,ASN+DMPP作用更为明显。与ASN、urea相比,ASN+DMPP处理小白菜NO3-—N含量分别降低16.0%和14.1%,均达到了显著性水平;urea+DMPP与urea、ASN相比,小白菜NO3-—N含量分别降低7.9%和7.6%,均达到了显著性水平。urea+DMPP、ASN+DMPP明显减少茎叶、特别是茎中硝酸盐积累,抑制幅度以ASN+DMPP较大。此外,ASN+DMPP还可缓解因氮肥过多引起的减产效应。
2、硝化抑制剂DMPP在砖红壤中的应用效果
在砖红壤中施用硝化抑制剂DMPP能显著抑制土壤中NO3-—N的比例。土壤表观硝化率随DMPP添加量的增长而降低,硝化抑制率随DMPP添加量的增加而升高。不同添加量处理试验结果表明,砖红壤中施用DMPP的适宜添加量为纯N量的0.5%。
3、DMPP在不同作物上的应用效果
通过大田试验,研究了DMPP和ASN、尿素配合施用时在玉米、水稻上的施用效果,并根据玉米、水稻、辣椒、西瓜试验结果对ASN和尿素的肥效进行比较,主要结论如下:
1)在海南省气候、土壤条件下,DMPP能有效抑制氮肥在土壤中的硝化作用过程,使土壤中的NH4+-N较长时间保持较高含量,并减少NO3—N在土壤中的累积。
2)在不同地区,在氮肥中添加DMPP能提高玉米、水稻的籽粒产量、吸氮量、氮肥利用率。其中在玉米上的试验结果表明,在150KG.hm-2施氮水平下,玉米籽粒产量、吸氮量、氮利用率分别提高1.9-18.8%、2.2-28.4%、2.7-17.5%。在225KG.hm-2水平下,玉米籽粒产量、吸氮量、氮利用率分别提高2.4-2.5%、5.8%、1.3%。在水稻上的试验结果表明,在150KG.hm-2施氮水平下,水稻籽粒产量、吸氮量、氮利用率分别提高0.5-25.8%、6.6-14.5%、3.9-9.1%。随着施氮量的增加,DMPP和氮肥配合使用的效果表现出下降的趋势。
DMPP在玉米、水稻上的应用效果表现出地区差异,在云南、海南等南方地区应用的效果比在北方地区应用时明显。