在長達(dá)8000多年的有機(jī)肥使用歷史中，人們經(jīng)常忽略了有機(jī)肥也應(yīng)當(dāng)分門別類，并根據(jù)作物需要和土壤條件進(jìn)行精準(zhǔn)施用。

近日，《自然—食品》在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院、國家農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展學(xué)院教授張衛(wèi)峰團(tuán)隊(duì)的研究成果。他們呼吁有機(jī)肥及技術(shù)應(yīng)當(dāng)場景化精準(zhǔn)施用，揭示了這種精準(zhǔn)施用對于協(xié)同實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)、土壤固碳和環(huán)境減排的重要作用，并制定了一套可供全球參考的有機(jī)肥精準(zhǔn)施用策略。

01

有機(jī)肥是個(gè)“多面手”

人類使用有機(jī)肥的歷史悠久，有機(jī)肥的種類更是多種多樣。然而近代以來，有機(jī)肥的原料構(gòu)成和加工技術(shù)發(fā)生了翻天覆地的變化。例如，以豬糞為原料的有機(jī)肥，由于豬飼料從剩飯豬草變成了精細(xì)化的加工飼料，豬糞成分發(fā)生了變化，用其制作的有機(jī)肥營養(yǎng)成分含量上升。

論文第一作者、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生趙帥翔表示，由于全球養(yǎng)殖業(yè)集約化發(fā)展，飼料添加劑的使用，攝入鹽分的變化，動(dòng)物糞尿性質(zhì)發(fā)生了顯著變化，最終也會(huì)在有機(jī)肥產(chǎn)品特性上有所呈現(xiàn)。

“如果對原料的特性沒有充分的認(rèn)識(shí)，就無法對其科學(xué)施用，可能會(huì)帶來一系列土壤、作物和環(huán)境的影響。”趙帥翔說。

此外，由于農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的迫切需求，對有機(jī)肥的施用也提出了更多挑戰(zhàn)。除了為作物提供養(yǎng)分，有機(jī)肥還承載著增產(chǎn)增效，培肥減排等功能。

有機(jī)肥中大約30%是有機(jī)質(zhì)，而有機(jī)質(zhì)是土壤培肥的重要物質(zhì)來源；有機(jī)肥施用后能提高土壤保水保肥能力，從而減少化肥投入?！霸谒信喾实亓Φ拇胧├?，正確施用有機(jī)肥的效果是最好的?！睆埿l(wèi)峰說。

與此同時(shí)，有機(jī)質(zhì)的還田，也是碳的固定過程。它不僅直接將有機(jī)質(zhì)中的碳儲(chǔ)存在土壤中，而且通過促進(jìn)作物生長，通過壯大根系帶入更多碳，或者通過豐富微生物群體，為固碳提供更多機(jī)會(huì)。

由于施用有機(jī)肥減少了化肥的投入，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了環(huán)境減排。

盡管有機(jī)肥是一個(gè)多元多功能的綜合體，新時(shí)代的有機(jī)肥需要發(fā)揮多種功能?！暗鎸Σ粩嘧兓亩鄻踊娜蜃魑锷a(chǎn)體系，有機(jī)肥在實(shí)際應(yīng)用中常被看作一種通用性產(chǎn)品，沒有根據(jù)特定的土壤作物生長環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)、甄選和區(qū)別施用，制約了肥效潛力的發(fā)揮?！睆埿l(wèi)峰說，人們至今尚未建立因地制宜的施用方法體系。

02

因地制宜施用有機(jī)肥

面對新時(shí)代的需求，古老的有機(jī)肥能否滿足、又該如何滿足？

“首先要有數(shù)據(jù)支撐，通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，量化評價(jià)了有機(jī)肥施用的增產(chǎn)、固碳和減排綜合效益，并利用梯度提升回歸模型（GBRT）定量挖掘了相關(guān)影響因子的貢獻(xiàn)大小”趙帥翔解釋說，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，11個(gè)關(guān)鍵因素決定了80%的有機(jī)肥效應(yīng)。

基于這些最新認(rèn)識(shí)，該研究提出將堆肥產(chǎn)品和技術(shù)與作物生長環(huán)境相匹配的精確施用策略，并概述了該策略的關(guān)鍵步驟：診斷當(dāng)?shù)厣锃h(huán)境條件障礙因子；設(shè)計(jì)和生產(chǎn)滿足當(dāng)?shù)刈魑铩寥馈獨(dú)夂驐l件需求的專用產(chǎn)品；配合碳素和多種養(yǎng)分元素（N、P以及其他必要和有益營養(yǎng)成分）的最佳綜合管理技術(shù)。

“有機(jī)肥不精準(zhǔn)施用導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)提升效果差的問題，在全球都被忽略了。全球土壤有機(jī)質(zhì)在過去多年以來幾乎沒有大范圍增長，即使歐美國家常年普遍施用有機(jī)肥?！睆埿l(wèi)峰說，他們利用隨機(jī)森林機(jī)器學(xué)習(xí)算法（RF）首次預(yù)測并刻畫了有機(jī)肥精確施用策略對主要糧食增產(chǎn)和農(nóng)田耕層固碳的全球模式及潛力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果采用有機(jī)肥精準(zhǔn)施用策略，全球主要糧食作物的產(chǎn)量可提高4%（9630萬噸）；同時(shí)可讓土壤固碳量提高大約26%（195億噸碳當(dāng)量）?！拔磥?0-30年如果全球有機(jī)肥能夠更為精準(zhǔn)的施用，是完全有可能實(shí)現(xiàn)的?！壁w帥翔強(qiáng)調(diào)。

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社會(huì)體系如何推動(dòng)有機(jī)肥精準(zhǔn)施用

為了驗(yàn)證這一策略，該團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)多地開展了實(shí)踐，并取得了明顯的效應(yīng)。然而，“過去有些地方施用了有機(jī)肥但并沒有增加土壤固碳量，這就是因?yàn)橛袡C(jī)肥沒選對?！睆埿l(wèi)峰說，有了這套精確施用策略，施用有機(jī)肥就可以做到因地制宜。

然而，要想大面積推廣這一策略，利用有機(jī)肥實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)、固碳和減排的綜合目標(biāo)，在張衛(wèi)峰看來則既是一個(gè)科學(xué)問題，也是一個(gè)社會(huì)體系推動(dòng)的問題。

“我們中國尤其需要這套精準(zhǔn)使用策略，因?yàn)槲覈诖罅ν苿?dòng)有機(jī)肥還田，從原料種類到工藝過程，再到產(chǎn)品設(shè)計(jì)，都要往更精準(zhǔn)的方向走?！睆埿l(wèi)峰說，如果不精準(zhǔn)，就會(huì)花費(fèi)了很大的成本把廢棄物轉(zhuǎn)變成有機(jī)肥，再施用到農(nóng)田中，卻沒有發(fā)揮應(yīng)有作用。

張衛(wèi)峰建議，應(yīng)該改變對有機(jī)肥一刀切的管理局面，而根據(jù)不同有機(jī)肥的性質(zhì)和效應(yīng)實(shí)行分類管理，引導(dǎo)企業(yè)創(chuàng)制不同功能的有機(jī)肥，這是保障有機(jī)肥支撐農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)的重要舉措。