中美肥料发展与施肥情况对比（上）
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。
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报告内容： |
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中美肥料产品结构差异 |
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中美养分管理现状比较 |
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美国养分管理运行机制及服务体系 |
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我国目前减肥增效的进步 |
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。
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。
（未完待续~~~）
