张福锁:从食物链的视角进行养分资源综合管理

　　建国以后，特别是改革开放以来，我国经济取得了飞速的发展。根据国家统计局资料，2004年我国的国民生产总值达到了13.65万亿人民币，占世界总产值的4%。随着经济的快速发展，人民的生活水平也有了明显的改善。与80年代初相比，我国城乡居民的储蓄增长了近200倍，城市居民的居住面积增长了6倍；粮食，畜禽产品，水产品，蔬菜及工业原料作物的生产的增长也十分迅速。目前，我国居民的膳食结构正从追求“吃的饱”向“吃的好”发展，这在发达地区尤其明显。

　　然而，经济的快速增长也带来了严重的资源和环境问题。我国目前能源的年消耗量达到26.78亿吨标煤，能源紧缺逐渐成为限制经济发展的重要因素。生态环境日益恶化，据报道，二氧化碳排放量达到7.8亿吨，居于世界第二位；30%人口的引用水受到了氮和磷不同程度的污染，61%的湖泊富营养化，其他的环境问题也日益突出。同时，居住条件的改善也加速了食物链中养分的贮存和流动。例如，我国居民的氮消费量从1980年的290万吨，增加到了2001年的530万吨。但是，我国的作物与畜牧业生产系统中的养分利用效率却远远低于发达国家。

　　本文估计了我国养分管理的总体形势，讨论了我国作物和畜牧生产系统、家庭消费系统在养分管理方面取得的成就，存在的问题和发展机遇；提出了从食物链的视角进行养分资源综合管理的思想和策略。

　　二 作物生产系统养分管理的成就和存在的问题

　　从1949年到2003年，我国播种面积减少10%，而粮食总产量增加了2.2倍，作物单产增加了3.2倍。我国成功地用占世界9%的可耕地面积养活了世界22%的人口。在增产的诸多因素中，化肥的贡献约在50%左右。然而，目前我国许多地区肥料的过量施用和施用不足并存。一项调查表明：我国约有1/3农户施氮过量，而1/3农户施氮不足。这对于进一步增加粮食产量，同时提高养分利用效率的技术体系建立和政策措施的制定提出了很大的挑战。

　　在作物生产系统中，农田水平的养分资源综合管理的策略和技术近几年取得了较快的发展。养分资源综合管理的目标是兼顾作物高产和保护环境，在策略上强调养分资源，如化肥、有机肥、土壤养分和环境养分（灌溉，雨水等）的综合利用，在技术体系建立方面强调与其他农作技术，如土壤保护技术，高产栽培技术的有机整合。在我国的十二个作物体系，50多个试验示范点的结果表明：养分资源综合管理技术体系能够减少5-30%的氮肥施用，在增加氮肥利用效率10－15％，同时提高谷物产量10-15%。

　　然而，我国的“粮食安全”问题不得不面对耕地资源限制、环境污染和人口增长方面多重的压力。据预测，到2050年，我国的粮食总产需达到520－580百万吨。满足日益增长人口对粮食的需求，同时提高养分利用效率和减少环境恶化，这是我国未来几十年在作物生产方面面临的巨大挑战。

　　畜牧业生产中养分管理面临的挑战

　　改革开放以来，我国的畜牧业生产有了很大的发展。根据国家统计资料，2003年，肉，蛋，奶的产量分别达到了69.3，26.1和18.5百万吨，比1980年分别增长了4.8，12.5和9.2倍。中国肉类年产量已位列世界第一。

　　传统的家庭养殖目前仍然扮演重要角色，据统计，我国目前73%的猪，86%的肉牛，9%的绵羊和23%的家禽仍然以传统的家庭养殖为主，但是集约化养殖也取得了很大的发展。集约化养殖工厂大部分集中在城市的周围。由于废弃物处理设施十分有限，而且周围也基本没有农田。因此，大量的动物粪便没有经过处理就直接排放到环境中。根据报道，只有不到一半的动物废弃物（肉牛，猪，家禽和奶牛粪便的44%，43%，10%,3%）在排放前经过了处理。在许多发达地区，动物生产系统中的产生的氮肥和磷肥，已经成为一个主要的面源污染源。

　　我国畜牧业的发展面临的重要挑战是协调动物生产、作物生产及保护环境之间的矛盾。从目前集约化养殖和作物生产脱节，以及集约华养殖对饲料需求的潜在压力来看：集约华养殖场必须控制在一定的规摸内。此外，通过发展养分管理技术体系以提高畜牧业生产系统养分的利用效率和改善动物废弃物循环利用在我国也非常迫切。

　　家庭消费对养分管理的重要意义

　　我国居民的生活水平日益提高，饮食结构也发生很大变化。到2003年，我国人均肉、蛋、奶、鱼、和水果的消费量比1990年分别增长了约0.3，0.5，3，0.7，和0.4倍。

　　饮食结构的改变驱动了食物链中养分的输入，储存和输出的变化。从1980年和2001年的比较就可看出：我国人民氮的消费量从2.9百万吨增加到5.3百万吨。作物系统向实物链输入的氮养分增加了1.2倍。为了满足作物产量增加的需求，氮肥的消费量由1980年的11百万吨上升到了2003年的23.1百万吨。

　　食物链中养分输入，储存和输出的增加的另一个影响因素就是我国家庭数量和大小的变化。在1985到2000年间，我国家庭数量的增加差不多是人口增加速度的3倍，而家庭的大小却从4.5人减少到3.5人。小规膜的家庭导致更多的资源消费，驱动了食物链中养分流量的增加。

　　家庭消费系统排放养分数量的增加加大了对环境的压力。报道表明：2001年18.5%的污水未经处理就直接排放，而我国城市废弃物以每年8%的速度增长。这意味着由城市废弃物引起的环境污染随城市化进程的加速而日益严重。

　　地区之间经济发展的不平衡，我国人民贫富差距的存在也引起我国居民“营养过盛”和“营养不良”现象并存。例如，我国成人的超重率为22.8%,肥胖率为7.1%,比1992年增加了1.97倍。另一方面，儿童营养不良在农村地区仍然比较严重，5岁以下儿童和生长迟缓率和低体重率分别为17.3％和9.3％；有些贫困地区分别高达29.3％和14.4％。

　　然而，我国针对家庭消费系统中养分管理的研究还非常有限。以下两方面的问题需要深入研究：（1）需要深入理解居民生活水平的改善，城镇化和都市发展对食物链养分通量的影响；（2）需要在满足居民养分需要和环境保护前提下，规划食品或食物发展战略和发展养分管理技术。

　　从食物链视角进行养分资源综合管理综上所述，我国的经济发展已经取得了巨大的成就，但是，经济的快速发展也带来了严重的资源和环境问题。这将逐渐成为限制经济进一步发展的重要因素。

　　鉴于我国人口的持续增长和耕地资源日益减少的事实，养分管理应当重点强调提高生产和消费系统的养分利用效率，减少养分从食物链的损失。这也是我国植物营养科学家肩负的重要使命之一。探索新的养分资源综合管理策略和技术，不仅仅考虑农田养分管理，也要关注畜牧业、家庭消费系统，即从食物链的视角进行养分资源综合管理，是我国需要构建的新的养分资源综合管理模式。