美国土壤肥料技术研究与推广

摘要: 本文通过介绍美国土壤调查及成果应用、测土配方施肥、化验室质量控制及技术推广的情况，以艾奥瓦州为例，重.点介绍了美国测土配方施肥工作中以速度快、效率高、服务能力强为特点的先进的容量法取样、联合浸提、自动加液、批量化操作和自动化分析等一系列先进的技术手段，探讨了土肥技术研究与推广工作中所采用的先进技术和方法，并结合中国在土壤肥料管理与建设等方面的实际，提出了加强中国耕地质量建设投入、完善耕地质量和肥料管理立法、大力推进测土配方施肥工作、加强人员培训、提高土肥队伍综合素质等对策建议。

土壤是农业的基础，肥料是作物的粮食，土壤肥料在世界各国的农业生产中都具有非常重要的地位。美国的土壤肥料工作以先进的科学技术为支撑，在世界上处于领先的地位，其基本目标可以概括为在保护环境、提高环境质量的前提下，最有效地利用和节省资源，提高产量和利润率，改善农产品品质，保持农业在国际市场上的竞争力，提高生产率和产出的稳定性，保障农业的持续发展。

美国土壤调查始于1899年，此后每年由政府拨款开展这项工作。土壤调查工作由农业部自然资源保护局(Natural Resource Conservation Serviees，USDA)负责统一协调组织。调查的目标是掌握土壤资源状况，更多地了解土壤，更好地利用和保护土壤。在调查方面充分利用先进的科学技术，以高分辨率(20Cmx20cm)航空遥感影像解译为主，结合实地调查验证，对长期固定的调查观测点进行调查，大约每5年对调查数据进行一次更新。美国农业部下属的国家土壤调查中心，西部、中部和东部三个区域性土壤调查技术支持中心负责相关技术方法研究和质量控制等工作，具体的田间调查及分析测试由各州农业厅相关部门完成。100多年来，美国农业部逐步建立健全了一整套土壤调查相关技术方法，编印了大量技术资料，如国家土壤调查手册、土壤调查指南、土壤取样和野外描述手册、土壤调查实验室方法指南等，实现了标准化和规范化。在长期持续开展土壤调查的基础上，注重数据的开发利用，为农业生产和社会经济发展提供技术支撑。近年来，在联邦政府支持下，美国实施了基于网络的土壤调查项目(Web5011Survey阮-gram)，建立了国家土壤调查数据库，包括属性数据库和空间数据库，存储土壤图，土壤物理、化学性状等属性，以Web GIS作为支撑平台，在互联网上进行土壤数据的发布，为农业生产、建筑业、商业等提供成果应用服务。任何人都可免费登陆其网站(http:llwebsoilsurvey.nres.us-da.gov)，在地图上选择或通过地理位置(地名、经纬度等)查找感兴趣的区域，显示该地区的土壤图，查看土壤的物理、化学、侵蚀等相关属性，并可根据用途进行适宜度评价，提供结果报告。土壤调查数据每年都进行更新，并逐渐补充和细化，以便更好地提供服务。此外，还在网上发布土壤科学的基础知识，进行宣传培训，让大家了解土壤学知识，起到科普培训的作用。

美国测土配方施肥工作开展较早，技术普及率和到位率很高，逐步形成了完善的样品采集、处理、分析化验、数据处理等全过程操作规范，采用了一系列先进的技术手段，速度快、效率高，服务能力强。艾奥瓦州作为美国重要的农业生产基地，测土配方施肥工作已开展几十年，完善了Mehlieh3(M3，下同)联合浸提和常规方法并存的批量化快速测试体系，建立了不同测试方法、不同作物的施肥指标体系。

1.土壤样品分析土壤样品

一般由农民自己采集，采样深度通常为15cm，采用特制的样品袋(内衬塑料薄膜，用来防潮)，通过邮寄或送样到化验室进行分析化验。样品放入样品盘，在风干柜中进行风干，一次可风干300个样品，温度不超过40℃。样品用不锈钢粉碎机进行磨碎，快速省时，平均每小时可磨100个样品，通过2mm孔径筛。采用容量法取样，有1g、5g、15g三种样品勺，一般分析化验采用1g样品勺量取，快速简单。测试过程采用批量化操作，用泡沫塑料制成一排11个样品盘，配套自动加液、批量化振荡、过滤、清洗设备，极大地提高了分折效率。一般样品测试项目包括pH、有效磷、速效钾、有效锌，用于进行石灰施用量、磷肥、钾肥和锌肥的推荐，有的样品还要加测硝态氮、有机碳等。测试方法则采用中北美地区土壤测试和植物分析专业委员会推荐的方法，pH采用1:1土液比、酸度计测定;有效磷可采用M3-P、Brayl一P、olsen·p三种方法;速效钾采用M3或乙酸按浸提，原子吸收分光光度法测定;有效锌采用DTPA浸提，原子吸收分光光度法测定;NO3，N采用连续流动分析仪进行测试。针对测土配方施肥的大批量样品，磷、钾通常采用M3联合浸提方法，分别测定或采用ICP联合测定。通过采用先进的容量法取样、联合浸提、自动加液、批量化操作、自动化分析等手段，大大提高了测试速度。艾奥瓦州立大学土肥化验室面积只有约250㎡，2名专职化验人员和6名学生季节性协助工作，每年可分析化验2万~4万个样品。

2.施肥指标体系建立与推荐

施肥在长期开展试验研究工作的基础上，美国各州都建立了土壤养分丰缺和推荐施肥指标体系，通过土壤、植物测试为农场提供施肥配方。艾奥瓦州立大学编制了《艾奥瓦州作物养分与石灰施用推荐指南》，规定了土壤样品采集、分析方法，建立了一套比较完整的侧土配方施肥指标。针对小麦、玉米、大豆、苜蓿等主要作物，建立TM3一P、Brayl一p、olsen一P，M3一K、乙酸按一K等不同测试方法下养分丰缺和推荐施肥指标;建立了不同土壤pH和缓冲性能下的土壤改良石灰施用量，以及基于DTPA一Zn的锌肥施肥指标。对于玉米氮肥推荐，主要采用两种方法:一是根据多年田间试验结果，推荐基肥用量，并在玉米苗期(生长到15~30cm)时，采集耕层土壤测定硝态氮含量，进行追肥推荐。另一种是在作物收获后，采集玉米秸秆进行植株分析，对作物营养状况进行评价，验证当年施肥的准确性，为下一季施肥提供参考依据。磷、钾的推荐施肥根据多年多点试验结果，将土壤磷、钾养分含量划分为极低、低、中等、高、极高五个等级，针对养分等级，提出不同的推荐施肥量。锌肥一般只在玉米上推荐使用，土壤有效锌含量分为缺乏、适宜、过量三级指标，对应不同施锌量。石灰的施用根据土壤pH进行推荐。

美国土肥化验室注重质量控制，在实验室内部，普遍采用参比样品、平行测定等进行质量控制。在每10个样品测试中，都会加人一个参比样品，通过质量控制图进行质量控制。参比样品测试结果超出2倍标准差范围的，要提出警告;超出3倍标准差范围的，要重新分析测定。除此之外，美国土壤科学联合会发起了北美测试能力验证项目(North American Proficiency Testing Program，NAPr)，目前已有美国、加拿大、墨西哥等国家的180多个化验室参加。该项目每3个月发放5个土壤考核样品，由各化验室按照相关标准方法进行分析化验，将结果反馈。NAPr将所有结果进行统计分析，并予以公布。通常情况下，化验室参加的能力验证项目中，有80%的项目合格(在2倍标准差允许的范围内)，本次能力验证综合评定为符合要求，否则该化验室的结果将被视为不可靠。通过NAPT项目的实施，能够有效地验证各地化验室的分析测试水平，使大家能够在相互比较中找出差距，不断提高技术水平。NAPT项目为自愿参加，但美国很多法规都规定，不参加NA盯项目及其类似能力验证项目，或者结果达不到其要求者，不能承担国家或州的有关科研、推广项目。农民在选择化验室进行分析化验时也会把是否参加并通过能力验证项目作为重要的依据。这种能力验证的方式科学合理，具有公开性和公平性，值得中国土壤肥料测试工作借鉴。

美国农业技术推广体系由农业部、州立大学、县级推广部门和社会咨询机构等构成。根据莫雷尔法(The Morrill Land-Grant Acts)，美国曾经于1862年和1890年两次划拨联邦土地给各州建立州立大学(Land一Grant University)，州立大学必须设有农业推广机构。艾奥瓦州立大学农学院负责技术推广工作的小组有8名推广专家，分别负责玉米、大豆等作物以及科学施肥、绿肥种植、废弃物处理等技术推广工作。州立大学技术推广小组设立农业教育项目，2007年举办了12次系列培训活动，由27位专家进行科场技术讲座，为农业商业从业者、农场主和县级农业技术人员提供实用性、针对性强的最新研究成果，用现场面对面交流、互动的新形式替代发放宜传资料的传统方式，注重双向交流。农民和农业技术人员可根据需要，选择合适的地点、感兴趣的作物和主题参加培训。通过培训，还可获得艾奥瓦州立大学作物指导中心颁发的继续教育证书，包括作物管理、病虫害管理、养分管理、土壤和水管理四类。由于有政府财政支持，参加培训只需要交纳少量的注册费用，如果申请继续教育证书，每个证书要收费25美元。在艾奥瓦州还有12名区域农业技术推广专家，每个区域专家对下负责6一11个县的技术推广与咨询，对上通过每年一次的与州立大学推广专家的磋商会，把县级推广人员和农场主的需求、农业生产中的问题反映上来，纳人州立大学下年度推广专家和研究人员的工作任务。农民可通过上网或电话等方式，与有关专家联系，及时获得技术支持。

1.加强耕地质量建设  耕地是农业生产的基础，是不可再生的自然资源。美国耕地资源相对丰富，但仍十分重视耕地培肥与保护工作，完善科研、教学、推广机构，通过农业法案和肥料销售税收，提供稳定的经费支持。中国人地矛盾突出，后备资源不足，面临土壤退化、退耕还林还草和耕地质量下降的压力。要满足不断增长的优质农产品需求，确保粮食安全，维护和提高现有耕地质量是唯一的现实选择。建议加大“沃土工程”实施力度，加强耕地质量建设，建立健全耕地质量监测预警体系。

2.完善肥料立法，规范管理程序  美国各州都有肥料管理法规，农业部门负责肥料管理，生产、经营、登记、市场监督、检测收费等规定非常明确细致，操作性强，市场监督过程规范具体，很多州还规定肥料的登记证保有和肥料销售要提交肥料销售额的0.3%作为本州土壤肥料相关技术研究与推广。中国至今还没有一部专门的肥料管理法规，建议尽快制定肥料管理条例及配套法规，依法规范肥料的生产、销售和使用行为。

3.大力推进测土配方施肥工作  测土配方施肥是一项长期的基础性工作，取土化验、田间试验等都需要持续稳定的经费来源。在艾奥瓦州，取样化验费主要来源于肥料经营的税费及财政预算支出。中国耕地分散经营，农民难以承受高昂的测试费用，必须由政府财政投人支撑，保障取样化验、田间试验等环节的经费需求。在当前情况下，应进一步加大财政支持力度，扩大测土配方施肥服务范围。同时充分调动科研、教学、推广部门的积极性，加强协同攻关，尽快建立完善推荐施肥指标体系。

4.加强人员培训，提高土肥队伍综合素质  美国的农业推广人员，每年定期或不定期地到州立大学推广站进行在职培训，更新知识，提高业务技能。中国土肥推广人员长期缺乏技术培训，知识普遍老化，难以适应发展现代农业的需要及未来土肥事业发展的要求。为此，应采取有力措施，采取多种形式，加强土肥队伍业务技能的培训，包括现代化推广手段的培训、土肥知识的更新、农业法规政策的培训等。