图1 中国31省市农作物播种面积与秸秆产量分布图

　

       中国作为世界上最大的农业国之一，拥有丰富的秸秆资源，当下我国农作物秸秆主要用于生物能源、牲畜饲料以及农田肥料等。同时，我国也是化肥生产和使用大国，化肥施用对粮食增产的贡献较大。2017年，农业部印发《“十三五”农业科技发展规划》通知，指出“十三五”期间农作物秸秆综合利用率指标达到85%以上；此外，农业部制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，力争到2020年，主要农作物化肥使用量实现零增长。在此政策背景下，怎样平衡秸秆还田与化肥施用量间的关系，以及如何在改善土壤质量前提下保障国家粮食安全，已成为新时期我国农业绿色发展的一项重大挑战。

        中国科学院成都生物研究所刘庆课题组基于中国官方数据统计年鉴，全面收集了1998至2014年中国31个省（自治区、直辖市）的主要农作物产量、播种面积、化肥施用量、秸秆产量、秸秆养分资源量等数据，并首次定量评估了秸秆养分库对化肥替代的潜在贡献作用。研究发现，秸秆中具有大量的养分资源库，若考虑能被植物有效利用的化肥施用量，理论上28.92%与98.86%的秸秆还田率就能完全替代钾肥与磷肥的有效施用量，100%秸秆还田即可替代87.22%的氮肥有效施用量。该结果表明，秸秆还田是实现化肥施用零增长行动和维持粮食稳产增产的潜在重要措施之一。为此，我们提倡应将秸秆还田作为秸秆资源化利用的主要方式与优先鼓励政策，同时应大力支持新型秸秆分解技术并研发更为高效的还田策略，以确保中国绿色农业的可持续发展，实现“十三五”期间化肥使用量零增长的目标。

图2 不同还田比例模式下秸秆养分资源对氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）的替代贡献作用  

        课题组全面基于中国官方数据统计年鉴，收集到1998至2014年间，我国31个省、自治区、直辖市的主要农作物产量、播种面积、化肥施用量等数据。通过秸秆系数及秸秆养分参数等，分别计算出水稻、小麦、玉米、大豆、花生、油菜和棉花等7大类农作物的秸秆产量与秸秆氮、磷、钾的养分储量：主要农作物在秸秆中氮、磷、钾的含量分别为0.65%~1.82%、0.08%~1.96%、1.02%~1.94%。

        在此基础上，课题组全面分析出过去17年粮食增产和化肥施用量增加的变化趋势和相互关系，并首次定量评估出了秸秆养分库对化肥替代的潜在作用，提出未来秸秆替代化肥的可行性对策和建议：理论上28.92%与98.86%的秸秆还田率就能替代钾肥与磷肥的有效施用量，100%的秸秆还田率即可替代87.22%的氮肥有效施用量。也就是说，秸秆还田能替代钾肥和大部分磷肥以及一部分氮肥的施用量。

        植物吸收和归还养分是生态系统中的重要物质循环过程，农田作为一类人工生态系统，也应符合生态系统物质循环理论。近年来，我国化肥施用年均增长率是粮食年均增长率的约2.5倍，而作物产生的大量秸秆，作为废弃物从农田中移出，使农田养分归还不足，施用化肥成为补充养分和维持农田生态系统平衡的一种主要途径。

        课题组通过研究发现，2010到2014年间，我国7大主要农作物的秸秆年平均总产量达674.91百万吨。他们据此测算出我国秸秆年平均总养分资源为19.52百万吨，其中含氮6.11 百万吨、磷2.00 百万吨、钾11.41百万吨。

        长期大量施用化肥会带来土壤肥力退化、环境污染等一系列问题。基于生态系统物质循环理论，刘庆认为应该尽可能将秸秆还田所增加的养分归还给农田，从而全面改善我国的耕地质量，维护国家生态系统的健康稳定，同时降低环境污染。

        此外，刘庆表示，我国很多地区农田耕作利用率或复种指数高，一年几熟。而秸秆要作为有机肥料资源还田，如果不能快速及时腐熟，就难以被后续的农作物吸收利用，因此，未来必须及时研发出秸秆的快速分解新技术，才能保证秸秆还田的有效实施。 返回小木虫查看更多