“我國的糧食產(chǎn)量在1950年到1998年間增加了3倍，氮肥用量卻增加了34倍，每年因氮肥過量使用造成的直接經(jīng)濟損失達300億元。”在日前由中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所舉行的植物基因組及新綠色革命論壇上，重慶師范大學特聘教授張漢馬給出的這組數(shù)據(jù)，讓與會的生物學家倍感壓力。
張漢馬表示，氮肥是農(nóng)作物產(chǎn)量的重要決定因素，也是上世紀“綠色革命”的主要貢獻者之一，而在當下卻很有可能成為“綠色革命”的毒藥。
氮肥高效利用仍是國際性挑戰(zhàn)
曾擔任歐洲氮代謝協(xié)會主席的張漢馬，在歐洲領(lǐng)導過不少有關(guān)氮代謝的科研項目，但氮肥的綜合利用效率并沒有提升，“全球因氮肥過量使用帶來的問題越來越多，隱患越來越大”。
據(jù)了解，氮肥生產(chǎn)的成本高、能源消耗量大。生產(chǎn)一噸用于合成氮肥的氨需要2800公斤煤、1600度電。張漢馬介紹說，我國氮肥生產(chǎn)每年耗費一億噸標準煤，并以每年1000萬噸的速度增長。以這樣高的能耗生產(chǎn)出來的氮肥，其利用效率并不高，還給生態(tài)環(huán)境帶來了災難性的破壞。
我國長期關(guān)注磷對水環(huán)境的污染，其實農(nóng)業(yè)氮同樣是水環(huán)境的主要污染源。張漢馬表示，農(nóng)業(yè)氮流失造成的氮污染超過工業(yè)和生活污染的總和，是導致湖泊、河流、淺海水域富營養(yǎng)化和水質(zhì)惡化的主要污染源。不僅如此，氮肥在生產(chǎn)和使用過程中還會產(chǎn)生有害氣體。
三個關(guān)鍵科學問題無法回答
氮肥利用低下是一個全球性問題，卻為何遲遲無法解決?在張漢馬看來，主要原因是基礎研究做得不夠。
“植物內(nèi)部對氮的調(diào)控，經(jīng)過幾億年的發(fā)展已經(jīng)形成了固定的系統(tǒng)與機制，而人類對這個最根本機制的認識基本上等于零，因此無法通過改變這個機制來增強固氮能力。”張漢馬認為，在實驗室中可以通過添加化學元素改變氮代謝的過程，但對這一過程是怎么發(fā)生的仍是一頭霧水。
植物如何調(diào)控氮的吸收與利用?如何降低氮肥投入，同時保持作物高產(chǎn)?如何能使非豆科植物固氮?這是張漢馬提出的解決氮肥高效利用的三個關(guān)鍵科學問題。
“基礎研究搞不好，其他措施都是低效率的嘗試。”張漢馬說，氮肥高效利用這一全球性的挑戰(zhàn)已引起國際上的高度關(guān)注。
比爾·蓋茨和梅琳達基金會已于2012年7月宣布為一項旨在研究氮肥高效技術(shù)途徑的項目投入一千萬美元的項目經(jīng)費，歐盟和美國也相繼推出數(shù)千萬英鎊的項目專門研究如何提高氮肥利用效率。
相比之下，我國在這方面的基礎研究投入明顯不足。“據(jù)我所知，在已啟動的國家重大項目中，還沒有專門針對氮肥高效利用的項目。”張漢馬表示。
中國政府的施肥指導缺位
中國農(nóng)業(yè)大學教授張福鎖的一項研究顯示，我國擁有占世界7%的耕地，卻消耗了全球35%的氮肥。我國的氮肥利用效率與歐美發(fā)達國家相比差距明顯。
“在全球基礎研究都沒有大的進展的前提下，為什么歐美國家做得比我們好?在這方面，政府的引導與推動起了很大的作用。”張漢馬認為。
“發(fā)達國家為本國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供很詳細的施肥指導，像英國在施肥技術(shù)上持續(xù)探索了上百年。”張漢馬說，哪個作物、在哪個區(qū)域、什么時候、該施多少肥，政府都提供明確的指導，農(nóng)民不需要自己去研究。
中科院院士武維華曾在一次論壇上表示，與發(fā)達國家的農(nóng)業(yè)從業(yè)者相比，我國農(nóng)民盲目相信“肥有多大量、地就有多大產(chǎn)”。他在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，有的地區(qū)根本就不用施氮肥，農(nóng)民卻盲目地往地里倒肥料，反而影響了作物產(chǎn)量。
據(jù)張漢馬介紹，施肥指導需要在充分掌握土壤情況、氣候等情報的前提下才能給出科學的建議，一些基礎性的研究與數(shù)據(jù)搜集顯得更為重要。
“在三個科學問題沒有得到解答的情況下，政府的詳細指導能在提高氮肥效率方面起到作用。”張漢馬表示，但最根本的還是要在生物學上找到植物固氮的機理。
