我国农田土壤氮素的投入和去向
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充分利用有机养分资源，合理代替化学氮肥
动物有机肥中含有一定量的有机质、氮、磷、钾和微量元素等。动物有机肥的还田不仅可以提高土壤有机质含量，还能够提高土壤的物理化学性质，从而有助于作物产量的提高。据统计，我国当前每年产生的动物有机肥（畜禽粪便）的总量约为 1 400 万吨纯氮，约相当于化学氮肥年生产量的一半，而目前这部分有机肥氮的收集还田率仅为 40% 左右。如果能够将这个比例提高到 80% 左右，那么每年就能够节约 600 万吨的化学氮肥。用有机肥（畜禽粪便）氮部分代替化学氮肥还田是直接减少化学氮肥用量，实现化肥零增长乃至负增长的关键环节。笔者团队研究发现，由于畜禽粪便的施用能够提升土壤肥力，用畜禽粪便部分替代化学氮肥施用后能够将我国三大主粮作物的平均产量提高 6.8%，将作物的氮素吸收量提高 6.5%，氮肥利用率提高 10.4%；与此同时，还可以将 NH3挥发损失量降低 23%，氮淋溶损失量降低 25.8%，氮径流损失量降低 26.7%。
然而动物有机肥还田利用也存在一定的风险，可能引起土壤中的铜、铅等重金属的累积，并有可能增加土壤中抗生素的数量，进而增加环境风险。因此，这部分有机肥的利用需要从畜牧业饲养源头开始规范管理，严格饲料喂养管理制度，严禁向饲料中过量添加抗生素等药品，从而减少畜禽粪便中的抗生素以及重金属的含量。
强化政策引导体系，激励农民合理施肥
《到 2020 年化肥使用量零增长行动方案》的出台无疑是推广化学氮肥的高效利用措施的强大助推剂。为了更好地实现氮肥用量的零增长目标，实现作物高产和保护环境的双赢目标。在政策管理方面，我们还需要进一步推广测土配方的进程，在继续推进粮食作物测土配方的同时，扩大其在设施蔬菜、果树以及茶叶等高施氮作物上的推广应用，力求实现在所有农作物配方施肥技术的全覆盖。
除此之外，还需要进一步加强和完善配方施肥专家技术咨询系统，充分发挥教学科研单位、行业协会、农化服务公司以及地区农资部门的技术信息优势，加大对农民施肥技术的现场培训和服务推广工作。除了直接的施肥指导服务，为了进一步推广各种氮肥优化管理措施，还需要在我国的粮食主产区（如华北平原、东北平原等）建立氮肥优化管理措施的效果示范区，用实际增产效果打消农民心底的疑虑，让农民特别是种粮大户和家庭农场经营者成为技术推广的排头兵。为了提高农民对于氮肥优化管理措施推广的积极性，还可以尝试建立奖励补偿机制，对于采用优化管理措施的农户进行适当的补贴激励，从而提高他们的推广积极性。
我国耕地以小面积田块为主的事实限制了氮肥优化管理措施（例如氮肥深施）的推广。研究发现，我国现有的集约化大面积田块的氮肥利用率以及农作物的产量要明显高于小面积田块。因此，我们需要进一步推进土地流转政策的落实，在《关于引导农村土地经营权有序流转发展农业适度规模经营的意见》的指导下依法推进我国小面积田块的土地流转和集约化土地的管理经营。从法律法规层面，需要尽快出台相关的氮肥管理条例，强化氮肥使用管理规程，减少农民对于氮肥本身的依赖，加快农民增产需求从“增加氮肥施用量”到“采用优化氮肥管理措施”的转变，从而减少氮肥的不合理使用。
前面提到，动物有机肥（畜禽粪便）的有效还田是提高土壤肥力，直接减少氮肥用量的有效措施。因此，我们需要进一步扶持和推广集约化养殖场与大型种植场相结合的经营模式，通过养殖场将畜禽粪便经过简单的堆沤腐熟、无害化处理后供给大型种植场还田利用，加快动物有机肥的循环利用进程。除此之外，还需要从法律法规层面规范畜牧养殖业的饲养管理过程，严禁向饲料中过量添加抗生素等药剂，尽量减少有机肥还田以后对环境产生的负面效应。
据预测，到 2050 年，我国的总人口将达到 14.7 亿，粮食总需求量也将大大增加；与此同时，人们对于环境保护的意识也会越来越强烈。毫无疑问，加快推广氮肥优化管理措施和动物有机肥循环利用是未来实现我国粮食安全和环境可持续发展的关键策略。（作者：颜晓元、夏龙龙、遆超普 中国科学院南京土壤研究所 《中国科学院院刊》供稿）