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技术可以开启高效使用氮肥的新时代吗？近期，来自BASF的三位肥料专家Markus Schmid博士、 Wolfram Zerulla博士、Gregor Pasda博士应AgroPages世界农化网之邀，分享了他们对这一问题的专业解读。继第一部分介绍有机、无机氮肥的对农业及环境的影响利弊后，第二部分他们将着重探讨减少氮肥以氨(NH3)、硝酸根离子(NO3-)以及一氧化二氮(N2O)形式损失的方法。



第二部分：减少氮肥损失
 
农民有多种方式可持续的施用氮肥。首先便便是选择合适的肥料类型。通过种植季节的用肥环境可以预测可能存在肥料损失：如果农民使用以尿素为基础的氮肥，潜在氨挥发损失将远高于以硝酸铵为基础的氮肥。如果在热带气候条件下使用硝酸盐类的氮肥，那么硝酸根因淋失造成的损失也是可以预测的。
 
虽然选择合理的肥料类型有助于减少氮肥的损失，但中国农民的选择却没有太多选择使用尿素以外的其他肥料。这是因为中国目前生产的氮肥80%都是以尿素为基础的，此外生产偏好和分销渠道也多聚焦于尿素类氮肥。
 
一旦肥料的类型被确定后，农民便可以通过选择合理的用肥方法和时间来减少氮肥损失。正确的信息和工具有助于用肥者获得更好的机会，以降低挥发、淋失、反硝化过程中的氮损失。

减少挥发

通常降低尿素挥发损失的方法是施肥后及时覆土。欧、美相关田间数据显示，施用尿素后仅仅覆土5厘米并不能很好的避免氨挥发损失。但在覆土10厘米后，降低氨挥发的效果却十分显著（表1）。对春播作物如玉米和啤酒大麦，在播种前使用尿素并及时覆土并不会影响作物的生长。但对越冬作物如牧草、冬油菜，则必追肥以确保作物的产量和品质。
 
表1：尿素氮中氨挥发百分比与覆土厚度的关系


减少尿素氨挥发最简单且经济有效的方法便是使用脲酶抑制剂，如BASF的Limus®（力谋士）氮管理产品。Limus®（力谋士）是一款BASF最新开发的脲酶抑制剂，该产品也是目前市场上唯一同时提供两种活性成分以达到减少氮肥损失、维持尿素稳定的产品。关于Limus®（力谋士）详细的技术信息将在本文（连载三）中详细阐释。
 
降低氮淋失的风险
 
在前文中第一部分中已经解释了氮素循环反应机理，含有硝酸根离子的肥料如硝酸铵、硫酸铵、硝酸铵钙及相关的氮磷钾复合肥，在常规的土壤气候条件下很容易造成硝酸根离子损失，因土壤团粒的负电荷与硝酸根离子的负电荷同性相斥，而容易流失到地下水中。
 
淋失通常出现在降雨量大、施肥后灌溉水过度的地区。在多数高降雨量的种植区域，农民很难获得及时可靠的天气预报。因此常规的农业耕作技术很难在高降雨量的地区避免氮肥淋失。无论是否覆土或是变换施肥的位置都难以避免氮肥的淋失。
 
不过少量多次使用氮肥可以在一定程度上减少氮肥的损失，但这样做同时也会因重复劳动而增加农民的劳动、机械成本。
 
另一个选择是考虑使用硝化抑制剂（nitrification inhibitor），该物质可以抑制土壤内亚硝酸细菌（Nitrosomonas）对铵态氮的硝化，由BASF研发的DMPP(二甲基吡唑磷酸盐)便是该产品系列的典型代表。有关DMP的技术信息将在本文（连载三）中继续讨论。
 
反硝化作用

如前文（连载一）所述，一氧化二氮（N2O）的排放是在反硝化过程中产生的。目前控制反硝化过程的方法极其有限。而硝化抑制剂可以通过间接的方式将一氧化二氮（N2O）的排放量减少50%。(AKIYAMA et al. 2010; RUSER and SCHULZ, 2015).
 
其他工具
 
目前许多工具都可以帮助农民确定作物所需的氮肥量，如利用土壤分析工具检测土壤在春季和作物营养生长时期的氮肥供给能力。这样有助于农民及时调整追肥量，以满足作物的需求。
 
作物组织营养分析则有助帮助农民确认作物是否处于最佳的营养状态。利用光学和广谱检测方法，可以测定作物本身的氮素水平。有条件的农民还可以采用特定的精准农业技术，这样可以精准的确定二次追肥的具体时间。以上方法最终目的都是为了避免氮肥损失。
 
大多数农民都同意应该在作物吸收氮肥和补充氮肥之间保持平衡。但农民常常会因为不良天气、虫害、不可预测的氮损失过度施肥，以防止作物营养不良。
 
因此，很明显选择正确的肥料对于氮肥可持续使用至关重要。除脲酶抑制剂、硝化抑制剂技术外，利用缓控释肥技术也可以达到减少氮肥损失的效果。但问题是，目前的缓控释肥成本较为昂贵难以满足大田作物生产的用肥成本需求。其次，养分释放曲线很难完美拟合一年生作物的快速生长养分需求。因此，缓控释肥市场多聚焦于观赏园艺、苗圃、草坪细分领域。
 
由于农业本身的复杂性，许多农民在面对多重经营成本决策时忽略了控制氮肥损失的各种方法。然而，随着提高氮肥利用率逐渐被列为农业发展的重点，越来越多的农民已经意识到灵活使用氮肥的新技术所带来的经济效益和环境效益。