有机肥可以“因地”施肥

在8000多年的有机肥使用史上，人们常常忽视有机肥也应根据作物的需要和土壤条件进行分类和准确施用。

9月5日，（NatureFood）中国农业大学资源与环境学院教授、国家农业绿色发展学院教授张伟峰的研究成果在网上公布。他们呼吁有机肥料和技术在现场准确应用，揭示了这种准确应用在协调作物生产、土壤碳固化和环境减排方面的重要作用，并制定了一套准确的有机肥料应用策略，供全球参考。

有机肥是个“多面手”

有机肥的使用历史悠久，有机肥种类繁多。论文通讯作者张伟峰介绍，传统的有机肥主要是堆肥，堆放废弃物(如豆粕、池塘泥、畜禽粪等)。)，使其腐烂无害。“人们似乎不太注意不同原料腐烂后形成的有机肥有什么区别，应该在哪里使用。”张卫峰在接受《中国科学报》采访时说。

然而，自现代以来，有机肥料的原料组成和加工技术发生了巨大的变化。例如，以猪粪为原料的有机肥料，由于猪饲料从剩菜到精细加工饲料，猪粪成分发生了变化，有机肥的营养含量增加。

中国农业大学博士生赵帅翔告诉《中国科学报》，由于全球水产养殖业的密集发展、饲料添加剂的使用和盐摄入量的变化，动物粪便和尿液的性质发生了显著变化，最终将呈现有机肥产品的特点。

“若不完全了解原料的特性，就不能科学运用，可能会对土壤、作物和环境产生一系列影响。”赵帅翔说。

此外，由于农业绿色发展的迫切需要，有机肥的应用也面临着更多的挑战。张伟峰说，除了为作物提供营养外，有机肥还具有提高产量和效率、培养和减排的功能。

张伟峰解释说，约30%的有机肥是有机质，是土壤栽培的重要物质来源；有机肥施用后，可以提高土壤保水保肥能力，减少化肥投入。“有机肥的正确地力措施中，正确施用有机肥是最好的。”张卫峰说。

同时，有机回归也是碳的固定过程。它不仅直接将有机质中的碳储存在土壤中，而且通过增加根系或丰富微生物群来促进作物生长，为固体碳提供更多的机会。

施用有机肥不仅减少了化肥的投入，而且实现了环境减排。

虽然有机肥是一种多功能综合体，但是新时代的有机肥需要多种功能。“然而，面对不断变化的全球作物生产系统，有机肥在实际应用中往往被视为一般产品，肥料的效率潜力没有根据特定的土壤作物生长环境进行设计、选择和差异化应用。”张卫峰说，到目前为止，人们还没有因地制宜地建立施用方法体系。

因地制宜地施用有机肥

古代有机肥能否满足新时代的需要，如何满足？这是一个值得研究的问题。

“首先要有数据支持。”赵帅翔说，他们花了三年时间建立了世界上最新、最大的堆肥产品效果数据库。该团队从全球发表的257篇论文中提取了约2000份数据，涉及堆肥特性(碳氮比、碳磷比、，pH氮气管理(用量)和作物生长环境(作物类型、土壤质地、土壤有机碳、pH值，温度，降雨量)。

“通过对这些数据的综合分析，对有机肥施用的增产、固碳、减排等综合效益进行了量化评价，并采用梯度提升回归模型（GBRT）定量挖掘相关影响因素的贡献”赵解释说，80%的有机肥效应是由11个关键因素决定的。

在此基础上，团队根据当地情况建立了有机肥料的选择机制。例如，有机肥在酸性土壤、砂质地、干燥气候和高温条件下具有良好的效果；低碳水平土壤适用于低碳氮和低碳磷，高碳水平土壤适用于高碳氮和高碳磷。

基于这些最新的理解，本研究提出了准确应用与作物生长环境相匹配的堆肥产品和技术的策略（PrecisionCompostStrategy，PCS），并总结了该策略的关键步骤：诊断当地生物环境障碍；设计和生产满足当地作物-土壤-气候需求的特殊产品；碳和各种营养元素（N，P最好的综合管理技术，以及其他必要和有益的营养物质。

“世界各地都忽视了有机肥施用不准确导致土壤有机质改善效果差的问题。尽管有机肥在欧美国家全年广泛使用，但近年来全球土壤有机质几乎没有大规模增长。”张说，他们使用随机森林机器学习算法（RF）首次预测和描述了主要粮食增产和农田耕层固碳的全球模式和潜力。

结果表明，如果采取精确施用有机肥的策略，世界主要粮食作物(水稻、玉米、小麦、大麦)产量可增加4%(9630万吨)；同时，土壤固体碳含量可增加26%左右(碳当量195亿吨)。“如果在未来20~30年内能够更准确地施用全球有机肥，则完全有可能实现。”赵帅翔强调。

论文审稿人指出，总的来说，这是一项非常优秀的工作，也是对现有技术的一个很好的总结。此外，本研究证明了有机肥的应用效果和应用场景，产品与技术的密切合作非常重要。

另一位审稿人认为，就主题而言，这项工作与农业的可持续发展密切相关，因为它提供了对当前有机肥使用知识的系统评估，以及如何优化全球有机肥使用，以实现可持续的多目标协调。

如何促进社会制度中有机肥的精准施用？

在接受《中国科学报》采访时，张卫峰表示，该团队在中国许多地方进行了实践，以验证这一战略。

在上海崇明岛，当地农民种植具有高经济价值的柑橘“红美人”。但由于崇明岛位于长江入口处，水中盐分含量较高，影响柑橘品质的河流或地下水灌溉种植。“建议在收集雨水灌溉的同时，施用含盐量低的蚯蚓粪有机肥，代替河水和地下水。”有机肥减盐后，柑橘品质大大提高。

在广西南宁金穗香蕉园，土壤酸化不利于香蕉的生长。碱性有机肥的施用已成为改善土壤的最佳途径；在河西走廊的盐碱地，为了减少土壤pH施用酸性有机肥取得了良好的效果。

上述实践效果明显。“过去有些地方施用有机肥，但土壤固体碳含量并没有增加，这是因为有机肥没有选对。”有了这种精确的施用策略，张卫峰说，施用有机肥可以因地制宜。

不过，张卫峰认为，利用有机肥实现增产、固碳、减排的综合目标，不仅是一个科学问题，也是一个促进社会制度的问题。

当张伟峰向一些企业展示他们对有机肥产品的设计时，企业家的回答让他觉得制定和实施相关政策的重要性：“这种有机肥我从来没有按照你说的要求生产过。”

“中国特别需要这种精确的使用策略，因为中国正在大力推动有机肥料的回归，从原材料类型到工艺，再到产品设计，都应该朝着更准确的方向发展。”张伟峰说，如果不准确，将废物转化为有机肥料将花费大量成本，然后应用于农田，但没有发挥应有的作用。

张伟峰建议改变有机肥的一刀切管理，根据不同有机肥的性质和效果进行分类管理，是确保有机肥支持农业绿色生产的重要措施。