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[肥研所]中美肥料发展与施肥情况对比 [复制链接]

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美国是一个农业发达国家,在肥料发展及施肥情况方面有很多值得我们借鉴和思考的地方。为了让大家更好的了解中美在肥料发展与施肥情况方面的差异,本届“FSHOW肥料论坛”我们有幸请到了中国农业大学张卫峰教授团队的李婷玉博士,就其团队在中美肥料发展与施肥情况对比方面的项目研究成果展开介绍。
报告从宏观政策、技术以及管理机制层面为我们展示了中美在肥料产品结构、养分管理及运行机制、肥料服务体系等方面的对比和差异。


一、中美肥料产品结构差异

以氮肥为例,我们国家和美国的产品结构差异还是比较大的。

美国氮肥的产品多样化种类很多,有复合肥的氮、硫酸铵、磷酸铵、单质的氮肥,还有一大部分水溶性液态氮肥,主要成分是硝酸铵、尿酸铵溶液,还有液氨。在美国液态氮是常用的、农民接受度比较高的产品,这两个液态氮肥产品几乎可以占到整个氮肥产品的40%。
但是对于我们国家来说,虽然氮肥品种有很多,但主要来看还是以尿素为主。2015年尿素的比例占68%,复合肥占18%,80%以上的氮肥产品一个是尿素,一个是复合肥。
当然,我们的复合肥里面氮形态也还是以尿素为主,综合来看氮肥产品还是以尿素为主的。但是尿素产品我们如何评价它呢?我们也做了很多研究,包括文献的研究、来自于实验的研究,去评价了不同的肥料产品,它在农田适用情况当中的养分利用情况,还有损失率。

我们可以看到上面这个表,损失率最高的是有机肥,因为有机肥不稳定,有大量的氨挥发,下一个就是尿素。尿素是一个含氮浓度比较高的产品,它施到土壤里面,特别是在碱性土壤上,挥发量特别高。同时,其本身可以水解为碳铵,王火焰老师也讲到了碳铵PH值可以达到8.5,在这样的碱性情况下很容易促进氮素的硝化反映,就是铵态氮转化为硝态氮的过程,也会加速硝态氮的淋洗,所以综合来看尿素在管理不当的情况下,损失率要高于其他产品。

这个表是从更久远的数据去看我们国家氮肥产品结构的变化。我们汇总了1981-2016年这个数据,变化还是比较大的,底下蓝色部分代表的是尿素,比例是逐年在增加的,而且增加的幅度也很大,目前达到了将近70%这样的比例。
碳铵下降是比较快的,目前现在市场的占有率只有5%-2%左右,复合肥市场占有率也在不断增加。其他产品相对是比较少的,这是我们国家的一个情况。

再来看美国,美国每一个产品都能占有一定的市场,产品比较多元化。使用率最高的是尿酸硝铵溶液和液氨两个业态的氮肥,占氮肥使用总量的40%左右。美国复合肥比例是在不断下降的,单质肥能保持一定的比例,这是我们国家和美国施肥量的差异。
除了产品结构和施肥量,我们从另一个角度——施肥机械上也可以看出我国与美国在农业现代化方面的差距。

美国不仅是产品的优越性比较好,更重要的是它施肥的机械和产品是配套的。无论你用的是固态的氮肥还是液态的肥料,都有相应的配套机械去实现肥料产品的施用,施肥的深度可以达到15-20公分左右。液体肥料可以通过注射的方式均匀的施在土壤的耕层,能够达到提高利用率的目的。
新型肥料近年来发展趋势是比较快的,本次也是新型肥料发展与贸易的一个论坛,接下来再看一下在新型肥料方面中美两国之间的差异。

先看我们国家,从缓控释肥料和稳定性肥料这两个增效氮肥中很重要的两类产品的发展情况给大家做一个介绍。
从缓控释肥料的角度来看,我国增加量还是比较快的,从2012年的200万吨到2016年增长到300万吨,稳定性肥料包括硝化抑制剂和脲酶抑制剂的比例也在不断增加,说明目前新型肥料在我国的发展趋势是比较好的。

再来看美国的新型肥料的发展,这个是我们的合作伙伴,美国团队统计了一下美国近十六年(2000-2016年)缓控施肥和增效氮肥、稳定性氮肥增长的情况,增长还是很快的,比我们国家的增长速度要快一些。15年增了6倍,特别是稳定性肥料(硝化抑制剂和脲酶抑制剂)比例增长是更快的,要快于控释肥,目前,其在美国的消费量是我国的二倍左右,大概有700万吨的体量。应用的作物也从原来的经济作物、园艺、草地、高尔夫球场这样的作物走向了大田,大田现在应用的新型肥料比例也达到了60%,这是美国最近的发展情况。


二、中美养分管理现状比较


下面再来看一下中美养分管理现状的比较,从2016年的情况来说。2016年我国农用化肥的使用总量将近6000万吨,比2015年减少了近40万吨。2016年也是我们国家第一次实现了化肥的负增长,粮食产量并没有减少,而是保持在一个比较稳定的水平这就是我们负增长的情况。

这是我们化肥利用率变化的情况,总体来看我们的肥料利用率比例还是不断增加的,这是农业部发表的一个数据,从2013年的33%,到2017年达到将近40%,主要作物的肥料利用率是在不断增加的。

下面我们再来看一下美国化肥用量的历史变化,和我们国家不同,我们是先经历了一个增长,后来保持不断稳定,近两三年又开始有下降的趋势。美国的情况是一直比较稳定的,近十年总量一直稳定维持在2000万吨左右,同时还可以保持粮食产量不断地增加。

关于美国氮肥施用情况和具体作物的施肥情况。氮肥总的用量也是比较稳定的,维持在1000-1200万吨左右,作物的平均施氮量目前是180公斤/公顷,年度的差异并不大,我们也分析了近十年(2000年-2011年)在粮食作物和主要的豆类作物,水稻、玉米、小麦三大粮食作物和棉花作物体系上的施肥情况。总得来看水稻的施肥量还是比较高的,但是小麦、玉米是趋于比较合理的。近十年它的变化量也不是特别大,是比较稳定的。
我们又评价了它的投入和产出比,来看了一下它的环境风险。使用的指标是氮素盈余,这个指标是指你在农田当中总的氮素的投入,包括化肥的氮、生物固氮,因为在美国玉米和大豆轮作这样的种植是比较普遍的。上一季的大豆可以为下一季的玉米提供很多氮素,所以它们的化肥用量并不高,但是它们的产量一直是比较高的,是因为它们其他来源的氮素是比较高的。

我们可以通过右边的图看出,绿色的是它们的生物固氮,可以提供很大比例的氮素来源,还有一定有机肥的投入,使得他们总的投入是不断增加的,但是化肥的氮的投入并没有显著地增加,甚至是低于总的产出的氮。这也是他们管理当中的一个先进的值得我们借鉴的地方,多种氮素来源都充分利用,特别是来自于生物本身的,比如生物固氮,天然的自然界给的投入。

再来看一下盈余情况(总氮投入-氮的产出)。这个盈余也是可以反映农田氮素损失风险的一个指标。如果是总投入高出总产出很多的话,说明并没有很好地、有效地利用总的投入的氮。
我们得到的美国的数据是,盈余还是不断增加的,但处于相对比较安全的水平,小于90公斤/公顷。这里我要解释一下什么叫做肥氮盈余,是指自有氮肥-产出,如果是负的话,就说明作物带走量要高于氮肥投入量,或者说氮肥投入是要低于氮素的产出,因为有其他很多来源的氮保障了作物的产量。
我们再看红线是我们国家的,盈余还是比较高的,而且还是逐年递增的趋势,目前高达250公斤/公顷以上。肥氮的盈余要达到100公斤,意味着每公顷的氮肥投入是高于作物需求,高出多少呢?100公斤。所以,我们有很大的潜力。
下面我们想来说说美国在养分管理的先进地方。总结来看,美国实现养分高效利用,主要还是依赖于技术的进步。因为他们的投入近些年一直稳定在一个比较合理的水平,而产出却在不断增加,说明他们用了很多很好的技术和方式。

比如拿美国的玉米来说,这张图反映的是近150年玉米的单产。从1930年代左右,美国的玉米产量就开始不断地增加,后面又经历了两期产量的突飞猛进。这些都源于技术的不断更迭。
比如说30年代到1980年代,这个时期主要是依靠杂交玉米完成了第一个阶段的玉米产量的提升。下一个是1980年代到上世纪末,是产量提升的非常重要的一个阶段,主要依靠了机械化,机械化可以实现养分的精准管理,还有养分综合管理,比如说4R技术,也是源起于美国的。
还有一项重要的就是与豆科的轮作,提高了生物固氮的氮素来源。当然还有测土配方,美国的测土配方(后面我也会讲到),是美国政府、企业、科研单位共同合作、多元融合来完成的,效果也是非常好的。
从2000年到现在,产量进一步提升,可能主要是来自于品种的改变,比如转基因品种。当然还有信息化技术,信息化这几年在美国的发展也是非常快的。这就是整体的美国技术演变的情况。


三、美国养分管理运行机制及服务体系

这张图也是我们团队这么多年疏理的美国都有哪些不同单位来参与养分管理,总体的运行机制是什么样的。

整体来看,美国的养分管理运行机制是多元融合、市场主导。什么意思呢?美国的政府、科研单位和企业,都充分参与了他们的养分管理。
下面是比较有创新性的几个制度:
1、养分咨询师制度:这也是美国独创的。在美国农民要施肥或者是经营农场,首先要提交一个最佳养分管理的计划。要提交一个报告,跟政府说明要怎么施肥,这一季目标产量是多少,施肥是多少,施用了什么产品、用的什么施肥方式,这都是要提交的。如果经农业部审核达标以后,你才可以进行农业生产。
最佳养分管理计划,农民可以自己制定,也可以雇佣养分咨询师来给他做养分管理、养分最佳计划的制定,因为在美国有一个职业叫做养分咨询师。养分咨询师的认证是需要美国的州政府和州立大学共同完成的。美国的州政府会委托州立大学对申请养分咨询师的申请者进行培训,如果达到了资格要求,州政府会颁发资格证,他就可以持证上岗,为农民提供相应的咨询服务。
2、测土施肥制度:这个是由美国主导的,当中有一个吨税制度,也是能体现其先进性的一个案例。美国的州政府会向他们州的肥料生产商收取一定的税,他这部分的税收补贴给当地的州立大学,州立大学拿到这部分经费后,去为当地州的农民进行测土的服务,告诉农民他们土壤的情况,然后把测土的数据再拿到公司,送到配肥厂配肥,再给农民施用。这也是体现了由政府主导,科研单位和企业共同合作完成养分管理的一个方面。

3、美国大学的技术服务体系:在美国他们还有一个比较特殊的地方,就是大学是要承担技术服务的,该技术服务的发源来自于《赠地法案》。联邦政府要求每个州立大学的农学院都要成立农业试验站,向农民展示田间的一些养分管理的技术和科研成果。
州立大学会在他们州进行推广,每个县都会成立推广办公室,主要针对大农户,进行科研研究方面的技术服务。当然美国现在的服务也比较多元化,不仅包括农业生产技术方面的,还有社区建设、家庭和青少年教育,这样就能让农民和大学之间建立一个更好的联系,也让农民更加信任其服务体系,更好地接受他们的技术。

我找到了一个案例,在美国明尼苏达州,它的州立大学做的服务推广就比较好。我们可以看到他们的服务点,红色的点代表了每县办公室的分布情况,可以说整个州每一个县都有相应的技术推广办公室。
他们的养分管理服务一方面是培训当地的农民,另一方面也是培训咨询师,可以通过他们的培训拿到相应资格证,然后为农民服务。

这是一份州大学制定的养分管理手册,是特别实用的,对多种技术有一个推荐的分类,我只是截取了一个案例。
比如说他们对当季氮素的管理技术,分成了“推荐技术”,就是我们在试验当中最优秀的,我们认为是比较先进的技术,是什么;其次是“可以接受”,可能在优化的基础上稍微简化一些,不是最好的,但是是可以接受的,当然有一定的环境风险;还有一个是“不推荐技术”,就是养分损失比较高的。比如说连作玉米体系上,一次性全部追施氮肥,这个是不推荐的,因为本来连作体系损失就比较高,然后又一次性全部追施氮肥,损失率会更高。比如秋季沙土以及冻土上施用氮肥,这个也是不推荐的。秋季施用不加硝化抑制剂的尿素和液氨,这个也是不推荐的,因为秋季的时候雨季比较高,淋洗的风险比较大,如果用普通的尿素或者是液氨,风险可能就更大。要是加了硝化抑制剂,就作为可以接受,但是有风险的技术,但是要是不加硝化抑制剂的话,肯定是不推荐的技术。
推动这样的一个分类,可以让农民准确地定位在用的技术风险有多大,离最优的技术还有多远,什么是可以接受但是有风险的,但是可能对劳动力的要求比较低,这样农民心里就会算一笔账。

上图可以看到不同的大学都有这样一个养分管理计划的方案,刚才我说到明尼苏达州是养分管理做的比较好的,还有其他的州也是有比较好的案例,比如说密苏里、科罗拉多,还有佛罗里达州。

刚才说的是美国大学主导的服务体系,其实美国的企业在技术服务上,也是比较先进的,是有引领作用的。比如说他们的公司可以提供生产的全产业链一体化的服务,从农机到专业生产到田间指导,包括用清晰化的手段记录土壤的情况,还有多年来产量的情况,都会帮农民记录下来。当然,还会提供一定的信贷支持。
产品和技术的融合。他们提供4R服务,让合理的产品用合理的用量,使用在合理的位置,达到最好的效果。公司也会提供测土的服务,测土的服务一般是和他们合作的测土公司共同完成的。


四、我国目前减肥增效的进步

我刚才讲的是美国先进的地方,我们国家这几年也做了很多工作,在不断地改善现在施肥不合理的现状,开始我们讲到的化肥负增长就是很好的迹象。我举一个简单的案例,在这里就不展开说了,第一个可能就是测土配方施肥,从2000-2013年我们取得进步是不能忽视的。

比如配方从传统单一的配方也开始不断地走向专用肥,我们的技术覆盖率现在也能够达到68%这样比较高的水平,技术到位率可以达到39%,技术贡献率也可以到32%,这都是我们现在减肥增效的进步。

同时,我们也在充分地利用其他有机资源,包括秸秆和有机肥,我国秸秆还田比例也是逐年增加的。上一次全国的普查数据是2010年秸秆还田比例可以达到43%。有机肥也超过了40%,在蔬菜体系的比例可能还会更高。

除了秸秆还田、有机替代,我们在宏观政策方面的调控,对我们国家整体的减肥增效的作用也是不可忽视的,我们梳理了近三年(2015-2017年)我国关于化肥合理施用等方面做出的一些政策情况,最有代表性的就是化肥零增长,还有对于肥料生产厂家的环保法规和政策、土壤污染的防治、污染的攻坚,还有果、菜、茶体系有机肥替代等等,这些都帮助我们加速了养分合理管理的进程。

当然,还有其他方面,从技术上,我们的机械化比例也是在不断增加的,水肥一体化在很多点已经能开始看到一些很好的成果了。从服务体系上看,现在我们的企业也开始重视农化服务,不光是产品要过硬,服务也要跟得上,这样一体化才能让农民更好的接受你的产品。
我们的科技服务不光包括企业的,科研单位也在不断地努力,包括张福锁院士在全国也建立的“科技小院”的服务网络,覆盖作物可以达到43种,可能快到50种这样的数量。服务的农民人数也是不断增多的,这也为我们养分管理做出了贡献。
市场的需求提高对我们可能也有一定的影响,比如说消费者对农产品品质的要求是在不断增加的。
最后,对于未来的发展我们也有一些自己的建议:

1.还要继续完善养分管理机制。
虽然现在有很多政策出台,但是从宏观上还缺乏有效的管理机制,特别是在肥料的施用上。我们的测土配方施肥确实也取得了一定的进展,但是下一步养分管理还是面临比较大的挑战。还是应借鉴国外先进的经验。比如说建立一些管理指标体系,然后采用多样化的调控手段,可能不仅包括限制性的,还应该用一些鼓励性的措施帮助和引导农民合理的施肥。
2.加强多方合作,完善农业服务体系。
我们现在的农业服务体系还是不太健全的,比如和美国相比,我们现在的服务体系还是各干各的,并没有做到多元融合,协同发展。我们也应该借鉴美国的一些先进制度,比如刚才提到的吨税制度和养分资源师制度等等。
3.技术方面的。
因为从美国经验可以看到,他们得益于技术很多,特别是信息化和机械化。我们施肥的方式很重要,但由于我们缺乏施肥的机械,导致我们现在的养分管理还有一个很大的瓶颈,所以机械化也是我们未来所要重视的。
以上就是本报告的全部内容。“他山之石,可以攻玉”,在充分学习推广国内外先进的管理技术及服务体系的同时,结合我国农业发展现状,取其精华,去其糟粕,相信在各位行业同仁的努力下,中国的农业发展前景广阔!
本文由“肥料国际贸易”出品,未经许可,禁止转载!
 
 
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在线dos0001

只看该作者 沙发  发表于: 04-10
谢谢分享,但个人觉得单纯的数字不能反映出国情不同带来的差异
离线李新博

只看该作者 板凳  发表于: 04-11
看了一下  太专业
离线守望足迹

只看该作者 地板  发表于: 04-12
比较专业的学术报告了!只能说国情不同吧!美国是大农场主式的集约生产,我们是小耕户!对作物的肥水营养的认知水平天渊之别啊!!
离线余超

只看该作者 4楼 发表于: 04-17
谢谢分享。
在线xjnz128

只看该作者 5楼 发表于: 07-02
了解了,谢谢!
在线15662462859

只看该作者 6楼 发表于: 07-02
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