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天然”肥帮助土地“自然”美

时间:2016年02月16日 信息来源:中国科技网收藏此文 【字体:

天然”肥帮助土地“自然”美

——南京农业大学破解有机肥作用机制关键难题获国家科技进步二等奖

本报记者张晔  通讯员陈洁

化肥见效快,但是土壤易板结;有机肥能改善土壤质量,但是见效慢。

记者走访发现,许多农民面对化肥和有机肥也有“选择困难症”。那么,有没有好办法能够扬长避短,叠加化肥和有机肥的优势,解决土壤板结、提高土地肥力,帮助农民多收粮食呢?

南京农业大学沈其荣教授团队的研究成果“有机肥作用机制和产业化关键技术研究与推广”,针对这些“长短”,研究了有机肥、有机无机复混肥养分在土壤-植物-动物体系中的循环与转化及对土壤性质的影响,研发出商品有机肥和有机无机复混肥生产工艺与技术,进行推广施用,并摘得2015年度国家科技进步二等奖。

肥料处置不当污染大

庄稼一枝花,全靠肥当家。

氮(N)是植物生长需要量最大的元素,同时又是十分活跃的元素,极易流失。目前,我国化学氮肥利用率在30%左右,也就是说100公斤尿素施到土壤里,30公斤给当季作物利用了,60公斤损失掉了,还有10公斤残留在土壤里。

我国是世界上消耗化肥最多的国家,每年达5800多万吨,其中约一半流失到环境中,造成大量面源污染,局部地区的环境承受能力已经达到极限。

与此同时,我国的有机肥使用率仅有20%,而欧盟国家已达到50%以上。畜禽粪便、秸秆、食品废料等大量有机废弃物得不到利用,又成为新的污染源。

我国在肥料使用上似乎已经走入死胡同,如何破解?

“肥”冤家结对,让农作物生长更快

“由于过量施用化肥,导致我国土壤酸化,降低化肥用量已成为大势所趋,但粮食产量不能降,甚至还要稳步提升,怎么办?”

沈其荣告诉记者,他带领团队多年来专攻有机肥和土壤微生物领域的学术研究和科技攻关,以及有机肥生产新工艺的推广应用。

为了找到合理使用化肥和有机肥的途径,他们首次建立了采用同位素13C15N双标记作物秸秆、畜禽粪便等有机肥料的技术。

通过研究揭示,土壤中残留的有机13C约有15%存在于土壤腐殖酸类物质中,80%在土壤胡敏素中,5%左右在土壤微生物体内。也就是说,通过有机肥使化肥15N快速转化成微生物有机15N,再被矿化出无机氮,构成土壤有效氮的存储“过渡库”,使土壤氮素供应过程与作物吸氮更相吻合,减少了氮素的挥发和浪费。

这项有机无机肥料氮素协同增效的主要机制,改变了以往化肥无机氮供应太快、土壤有机氮供应太慢的特性,用碳素“抓牢”氮素,为确保作物高产稳产提供了良好的氮素供应模式,为国内外同行运用氮素进行相关研究打通了“快速通道”。

庄稼“减”肥环境更美

在江苏常熟古里镇,年近70的高健浩回忆说,他年轻时,大家对有机肥重视得很,河泥、杂草、秸秆、人畜粪便、草木灰都用来沤肥还田,整个农业生产过程中几乎没有多余的废物产生。

但是,如今每到夏收秋收季节,田间地头时常可见浓烟滚滚、火光冲天,大量秸杆不仅烧坏了土壤,也污染了空气。而像江苏这样的经济发达地区,农村的畜禽养殖大户越来越多,畜禽粪便量猛增,糟蹋了环境,还污染了水源。

一方面大量使用化肥造成浪费和污染,另一方面农业废弃物得到循环利用,资源变成了污染源。

可是,假设把两者颠倒一下,结果会怎样呢?沈教授团队给出了科学证据。

研究结果表明,与施用化肥相比,长期有机培肥不仅显著提高土壤微生物量、多样性及土壤酶活性,更使土壤微生物类群分布均匀,植物有益菌类群,如假单胞菌、芽孢杆菌、拟杆菌等丰富度增加,而喜酸环境的酸杆菌类显著减少,有效抑制了土壤酸化。

有机培肥还使土壤氮素循环相关的功能基因拷贝数显著增多。此外,施用有机肥和有机无机复混肥还能降低土壤有机质分解,并有助于土壤有机质积累和土壤团粒结构。这些研究结果的取得为提高有机肥施用量,减少化肥用量提供了重要的理论支撑。

为了让更多的农民能用上有机肥,该项目还建立了新鲜畜禽粪便生物脱水工艺。和传统的固液分离工艺相比,新工艺不仅降低了脱水成本、减少环境污染,也减少了脱水环节的养分流失。研究人员在此基础上还建立了适合于现代畜禽粪便的腐熟度检测方法企业用比色法,使有机肥的生产更加方便高效。


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