应对土壤元素失衡 保障舌尖上的健康肥料步入中微量元素时代
■ 全国农技中心土壤肥质量监测处 李荣 任意 胡良兵
近年来，随着氮、磷、钾3种大量元素肥的大量施用，土壤中量元素和微量元素的失衡日趋严重，引发作物营养缺素，威胁人类健康。合理施用中、微量元素肥，不仅能有效增强作物的抗逆能力、提高作物产量，还能改善农产品品质，从而保障人体营养元素的合理摄入量，具有十分重要的意义。随着现代农业的发展和作物产量水平的提高，目前我国已进入大面积施用中微量元素肥阶段。要想抓住中微量元素肥行业发展的契机，企业需明晰思路，增加科技投入，相关部门也要加大监管力度，规范市场秩序，从而促进行业可持续发展。
缺素耕地面积：
中量元素倍增
微量元素增减互现
随着近几年中微量元素肥技术的发展，我国基本摸清了土壤中中、微量元素状况。据全国测土配方施肥土壤测试分析，在现有耕地中，中量元素在缺素临界值以下的面积不断增大，与第二次土壤普查相比，缺素面积增加近一倍。同时，微量元素缺素面积增减互现，缺锌、缺铁、缺锰、缺铜面积分别减少了26%、5.5%、3.6%和1.8%，缺硼、缺钼面积增大。
当前我国耕地土壤中，中、微量元素含量呈现以下特点：
钙：交换性钙含量在800毫克/千克以下的耕地面积占我国耕地总面积的64%，其中含量低于200毫克/千克的46%。这说明我国大部分耕地土壤中交换性钙含量较低。从地理分布上来看，土壤交换性钙在我国西部地区较为缺乏，东北地区含量相对较高，中南部地区含量处于中等水平。需要强调的是，在土壤交换性钙较丰富的地区，频繁出现作物缺钙现象，主要是土壤营养失衡，磷钾富集，产生钙磷固定和钙钾拮抗所致。
镁：交换性镁含量在100毫克/千克以下的耕地面积占我国耕地总面积的53%，其中含量低于25毫克/千克的占我国耕地总面积的36%，说明我国大部分耕地土壤中交换性镁含量较低。从地理分布上来看，土壤交换性镁在我国呈地带性分布情形较差，大部分地区土壤交换性镁含量均较低，仅东北地区含量相对较高，西北及西南少数地区含量处于中等水平。与钙素同样，因土壤营养失衡，在镁较丰富的地区，也经常出现缺镁现象。
硫：有效硫含量在20毫克/千克以下的耕地面积占我国耕地总面积的38%，20～50毫克/千克占38%。从地理分布上来看，土壤有效硫在我国东北地区、中部少数地区及西藏自治区部分地区含量相对较低，其余地区含量相对较高。需要指出的是，随着大气治理硫沉降贡献减少和含硫肥料投入减少，我国耕地土壤缺硫趋势将越来越明显。
铁：有效铁含量在10毫克/千克以下的耕地面积占我国耕地总面积的32%，有效铁含量在10毫克/千克以上的占68%，其中含量高于40毫克/千克的占我国耕地总面积的34%，说明大部分耕地土壤中有效铁含量相对较高。从地理分布上来看，土壤有效铁在我国西部和北部地区含量相对较低，东北地区和南部大部分地区含量相对较高。
锰：有效锰含量在15毫克/千克以下的耕地面积占我国耕地总面积的48%，其中含量低于5毫克/千克以上的占我国耕地总面积的10%，说明我国大部分耕地土壤中有效锰含量相对较高。从地理分布上来看，土壤有效锰与有效铁的分布状况相类似，在我国西部和北部地区含量相对较低，东北地区和南部大部分地区含量相对较高。
铜：有效铜含量在1毫克/千克以下的耕地面积占我国耕地总面积的26%，其中含量低于0.1毫克/千克以上的占我国耕地总面积的1.3%，说明我国大部分耕地土壤中有效铜含量相对较高。从地理分布上来看，我国东北地区黑龙江省境内有较大面积有效铜含量较高，南部大部分地区及西北部分地区有效铜含量处于中等水平，其余大部分地区含量则相对较少。
锌：有效锌含量在1毫克/千克以下的耕地面积占我国耕地总面积的42%，其中含量低于0.5毫克/千克以上的占我国耕地总面积的14%。按照原来临界值的判别，大部分耕地土壤中有效锌含量缺乏状况较轻。但是因农作物的品种和产量的变化，以及锌肥试验效果分析，土壤有效锌临界值应该提升到1毫克/千克，缺锌面积仍然比较大。从地理分布上来看，我国北部、东北及西北地区有效锌含量相对较少，南部大部分地区土壤有效锌含量相对较高。
硼：水溶态硼含量在1毫克/千克以下的耕地面积占我国耕地总面积的85%，其中含量低于1毫克/千克以上的占我国耕地总面积的56%，说明大部分耕地土壤中水溶态硼锌含量较低。从地理分布上来看，我国东北地区黑龙江省境内有较大面积水溶态硼含量相对较高，西北地区水溶态硼含量处于中等水平，南部及北方大部分地区土壤水溶态硼含量相对较少。需要强调的是，因作物对硼的敏感性不一样，在施用硼肥时要注意下茬作物对硼的反应，避免上茬作物施用过多的硼肥，对下茬作物产生硼肥毒害。
钼：有效钼含量在0.2毫克/千克以下的耕地面积占我国耕地总面积的59%，其中含量低于0.15毫克/千克以上的占我国耕地总面积的49%，说明大部分耕地土壤中有效钼含量较低。从地理分布上来看，我国中部、南部部分地区及沿海少部分地区土壤有效钼含量相对较高，其余地区土壤有效钼含量缺乏较为严重。
硅：我国大部分地区土壤中有效硅含量相对较少，从分布上来看，我国南部沿海地区有效硅缺乏较为严重，西部地区含量处于中等水平，西南及东北地区有效硅含量缺乏状况相对较轻。
土壤缺素归于两大主因
作物缺素表现不一
影响土壤中微量元素有效性的因素主要有：
1）土壤磷含量大幅增加。20世纪80年代以后，随着磷肥的大量施用，我国土壤中速效磷含量逐渐增加，80年代以前土壤速效磷含量低于3毫克/千克的土壤面积占我国土壤总面积的80%以上。根据2005～2009年的数据统计，我国土壤速效磷含量高于40毫克/千克的面积已达到80%以上，说明磷肥的大量施用显著增加了我国土壤中速效磷的含量。据统计，土壤速效磷含量30多年平均增加了190%。从分布上来看，我国土壤中有效磷含量普遍较高。其中，东北地区、西北少部分地区及东南沿海地带有效磷的含量相对较高。土壤磷素的增加，降低了钙、镁以及大多数微量元素的有效性，造成植物缺素症状的产生。（详见图1，图2）
2）土壤酸化严重。20世纪80年代以前，我国土壤pH在6.5以下的面积占土壤总面积的38%左右，80年代以后，随着化肥的大量施用，我国土壤的pH逐渐降低，pH在6.5以下的土壤面积增加了近5个百分点。30多年我国耕地土壤pH平均下降了0.8个单位。从分布范围来看，我国东北及南部地区即主要农作区土壤pH较低。土壤pH降低，活化了土壤金属元素，打破了耕地的微生态平衡，影响农产品品质。（详见图3，图4）
土壤营养的缺失引发了作物微量元素的缺乏。作物缺素症状首先出现在老叶上的养分包括氮、磷、钾、镁、锌、钼，缺素症状首先出现在新叶上的养分包括铜、硫、铁、锰，缺素症状首先出现在分生组织（顶端）的养分包括钙和硼。
中微量元素肥时代
产品种类不断细分
在上世纪60年代以前，我国以施用有机肥为主；60～70年代，随着氮肥工业的发展，我国氮肥的施用量显著增加，这大幅提高了我国农作物的产量；70～80年代，由于我国土壤当中普遍缺少磷，磷肥的施用能够使作物的产量得到显著提升，因此这一阶段磷肥的施用量较高；80～90年代，钾成了限制我国作物产量提高的主要因素，因此钾肥在这一阶段得到普遍施用，并且增产效果明显；90年代初期我国微量元素肥的施用量逐渐增加，增产效果明显；近些年，我国中量元素肥的增产作用也逐渐被农民所认可，施用量也逐渐增加。因此，60年代以前可以认为是我国肥发展史上的有机肥时代，60～90年代是大量元素肥时代，90年代以后逐渐进入到中微量元素肥时代。
现阶段我国肥料具有市场极度细分、技术要求高，品种丰富等特点。根据统计，截至目前，我国有机水溶肥种类最多，达3596种，占我国肥料种类的36%；微量元素肥共1844种，占我国肥料种类的18%；大量元素肥共1699种，占我国肥种类的17%；微生物肥共1470种，占我国肥种类的15%；中量元素肥共373种，占我国肥种类的4%；其他肥共982种，占我国肥种类的10%。
当前，我国新型肥料的种类十分丰富，主要包括中微量元素肥、有益元素肥及调理剂类肥。
中量元素肥为钙肥、镁肥和硫肥，钙肥主要有石灰、石膏、硝酸钙、石灰氮等，镁肥主要有硫酸镁、水镁矾、泻盐、氯化镁、硝酸镁、氧化镁、白云石、钙镁磷肥等，硫肥主要有石膏、硫磺、硫酸镁、硫酸铵、硫酸钾等。
微量元素肥主要有锌肥、钼肥、硼肥、钴肥、锰肥、铜肥及铁肥等。有益元素肥主要包括硅肥和硒肥，硅肥是一种以含硅酸盐为主的玻璃体矿质肥，由于硅肥常常含有钙和镁，有时也称之为硅钙肥或硅钙镁肥；硒肥在果树、蔬菜等作物上具有一定的增产提质效应，硒肥的施用方法也有土壤根施及叶面喷施两种，以叶面喷施效果较好。
调理剂类肥是指用于改善土壤的物理、化学、生物学性质以及植物生长机制的一类肥，主要包括土壤结构改良剂、植物生长调节剂以及土壤酸碱调理剂等。
施肥方式因地制宜
在技术上，对施肥方式、肥的营养结构以及肥品质的要求较高。农业部2012年发布的《关于深入推进科学施肥工作的意见》中指出，要将化肥施用增长态势得到控制，使氮、磷、钾和中微量元素等养分结构趋于合理。
同时，肥的施用要按照作物、施肥方式、施肥区域、肥市场、施肥时间及肥的品质细分，坚持重点区域采取不同的施肥原则：在东北地区，应减氮、减磷、增钾，补锌、铁、钼等微量元素肥；在黄淮海地区，应减氮、控磷、稳钾，补充硫、锌、铁、锰、硼等中微量元素肥，设施农业要应用秸秆和调理剂等改良盐渍化土壤，推广水肥一体化技术，使用石灰和调理剂改良酸化土壤；在长江中下游地区，应减氮、控磷、稳钾，配合施用硫、锌、硼等中微量元素肥，同时注重利用硅钙等碱性调理剂改良酸化土壤，酸化严重的水稻田应采取根外追肥防止早衰；在华南地区，应减氮、稳磷、稳钾，配合施用钙、镁、锌、硼等中微量元素肥，同时注重利用硅钙等碱性调理剂改良酸化土壤；在西南地区，应稳氮、调磷、补钾，配合施用硫、锌、硼等中微量元素，同时注重利用硅钙等碱性调理剂改良酸化土壤；在西北地区，应统筹水肥资源，以水定肥、以肥调水、水肥协调，稳氮、稳磷、调钾，配合施用锌、硼等中微量元素，同时利用石膏等调理剂改良盐碱土壤。
随着全国测土配方施肥技术的不断拓展和深化，施肥作物由大田作物逐渐向经济、园艺作物拓展，肥的养分配比也逐渐由氮磷钾向氮磷钾、钙镁硫、硼锌铁钼铜锰等全营养配比深化。根据农业部《测土配方施肥技术规范(2011年修订版)》，施肥要通过土壤测试、肥效试验来判断土壤中中、微量元素的丰缺指标，进而科学指导施肥。
在测土配方施肥项目的推动下，一些中微量元素肥也蓬勃发展，硫肥、硼肥、锌肥、锰肥、铁肥、钼肥等肥不断涌现，部分地区特定作物的缺素症状得到缓解或消失，微量元素肥逐渐得到广大农民的认可，从2010、2011年开始，在冬小麦区开展“一喷三防”，喷洒磷酸二氢钾、叶面营养肥等，每年实施面积约1.2亿亩，2012年国家财政补贴资金17亿元用于“一喷三防”物资补贴，2013～2015年补贴资金每年都在10亿元以上；江西等省针对土壤酸化导致水稻根系早衰，产量降低等问题，积极采取措施遏制土壤酸化，大面积叶面喷施营养肥，防止水稻早衰，提高了水稻产量。
未来发展：
明晰思路 规范秩序
未来，随着国家对科学施肥重视程度的不断提高，中、微量元素肥将迎来广阔的发展空间。相关企业若想抓住契机，还需明晰不同种类中微量元素肥的发展思路。
对于中量元素肥，过磷酸钙和钙镁磷肥将被重新施用，硝酸铵钙会发展为一种新型钙肥；硫或成为作物需要的第四大营养元素，硫磺将作为含硫肥进行施用。
对于微量元素肥，为避免某些微量元素在土壤中富集，微量元素肥将朝着单质化方向发展；同时将采取螯合、络合等方法，提高施用效果，使微量元素肥高效化；为达到既满足作物高产，又提高作物抗逆能力、改善品质，微量元素肥的发展还将实现多功能化。
土壤调理剂将朝着突出调理土壤理化性状、改良土壤的特色，突出土壤调理剂的后效，达到改良土壤的实效性方向发展。同时，为使施用方便，土壤调理剂还会就近开发。对于酸化土壤，将利用贝壳和钾长石等富钾岩矿研发土壤调理剂，而盐碱化土壤的改良则主要对石膏和酸性副料进行综合利用。
土壤养分的失衡，需要科学施用中、微量元素肥。土壤障碍因素的存在，特别是土壤酸化趋势的急剧发展，以及由此引发的重金属活化、土壤生态失衡等问题，需要大量应用土壤调理剂。经济园艺作物的快速发展，迫切需要用中、微量元素肥改善其品质，含硫肥在提高某些农产品的品质和风味上也将起到不可低估的作用。
然而，目前我国中、微量元素肥市场混乱，主要存在研发滞后、监测缺乏、管理缺失及虚假宣传等问题。因此，必须加强中、微量元素肥市场的管理，严格肥料登记制度，建立统一标准体系，加强市场监督和培训宣传，进一步完善中、微量元素肥市场管理体制。除此之外，在今后中、微量元素肥研发过程中，还应保证研发产品的有效性、肥料施用的安全性、加工工艺的先进性以及肥料资源的可靠性。