施肥获取的利益.doc

施肥获取的利益1.导言1950年，世界化肥产量为1400多万吨；今天约为1.5亿吨。化肥产量增长10倍惊人，与下列因素有关： 世界人口增长；作物单位面积产量更高； 尽管对商用化肥对环境可能有觉察到的有害影响更加关注，人们还是对完全肥料措施的重要性了解得更多。从1950年代开始，发生了许多变化，使肥料的生产和使用变成了今天的样子。其中主要的一些是：颗粒肥料，特别是干散混肥的生产和使用大大增加；开发和生产了液体肥料，主要是过磷酸和多聚磷酸铵使其生产成为可能；直接施用液氨和其它液体肥料；引进了缓释肥料，如尿素甲醛和硫包衣尿素；发现和开采了加拿大钾储备；开采了北卡罗莱纳州和美国西部的磷矿床；化肥施用位置和施用时期；保护性耕作和残茬管理的发展；化肥工业的团结；优化作物产量、降低环境影响的施肥管理措施。 据美国农业部估计，作物产量要继续增长，可能在未来的3040年中增加一倍。如果这能实现，就可以种植更少的土地养活北美和世界。更多有敏感环境问题的土地就可以被永久地覆盖、发展为野生生命保护地或休闲胜地。 显然，世界上更多人吃饭，肥料将更为重要。要继续研究如何来盈利地、对环境安全地利用这一重要作物生产投入。2. 肥料和农民的利润不管农民对环境如何关心，他们能够在长期的农业生产中站住脚，唯一方法是得到正当利润。利润是农民施肥的根本原因。考虑一下削减施肥将影响和不影响什么。削减肥料不能：* 减少土地税* 减少利率* 减少种子和农药费用* 减少机械费用* 减少燃料费用削减肥料到低与最佳水平会：* 降低单位面积产量* 降低作物对干旱、病害和虫害和其它胁迫的抗性。 * 减少利润包括有效利用肥料和其它最佳管理措施（BMPs）的盈利作物生产有幸与环境保护携手并肩。表9-1显示氮肥和植株密度管理（两种最佳管理措施）相互作用增加玉米产量和农场利润潜力。同时土壤残留氮减少，因此硝态氮进入地下水的可能性减少（数据未给出）。(表：表9-1. 增加植株密度和氮肥用量可提高玉米产量和氮利用率 )密度 株/亩 不同施氮量下的产量 对氮的反应 6 12 18 (公斤/亩) 1980 493 577 648 155 3690 631 744 844 213 5940 686 878 966 280 对密度的反应 192 301 318 肥料占整个作物产量的三分之一或更多，在许多高产田块上达60%或更高。在许多情况下，充足施肥能说明高利润和损失利润的差别。许多人认为，没有任何其它生产投入会比有效施肥带来的收益大。3. 高产目标农民的利润有3种构成生产成本：农民对生产费用日益增高无可奈何，除非应用最佳管理措施保证更高的投入利用率。出售价格：通过做出明智的销售决定，农民接受最优的价格但不能控制市场，除非当地有某种供求关系存在。作物产量：他所能做的是提高单位面积产量。更高、更有效的产量是主要的目标。单位面积产量上高产和高利润密切相关，见下图。这种关系在农民田地和研究小区上反复出现。(图：图9-1 产量越高利润越大)上图中这种关系能保持到一定界限。在一些点上，那些能使产量增加的投入成本比能获得的收益大，对肥料和其它最佳管理措施都是如此。但只要制订的目标现实，大多数农民能够比他们现在做得更好。4. 制定产量目标要为每一块生产地制定产量目标。产量目标要现实而且具有挑战性。首先分析过去的产量，观察气候类型，评估管理决定和投入，这是可以改进或变更的。建立一个35年的增产计划，增产目标是每年1020%。增产百分率由几个因素决定，包括过去的产量和种植的作物。而且但面积较大时，应采用较为保守的方法。最好的方法是找出最薄弱的措施并加以改进，同时提高其它管理投入的水平。表9-2显示磷、钾肥提高小麦产量、减轻病害、改善氮肥利用率。(表：表9-2. 磷、钾肥交互作用提高小麦产量、减轻病害、改善氮肥利用率 )P2O5 施用量 公斤/亩 不施钾 施钾3公斤/亩 产量 公斤/亩 病害 % 产量 公斤/亩 病害 % 0 167 48 213 40 9 255 65 318 40 18 255 57 351 35 表9-2显示了“平衡”管理措施在提高产量同时提高付费投入利用率方面的重要性。提高产量目标应是一个不断改进管理措施的过程。就是说，一个目标达到了，就要建立一个新的目标。5. 高产意味着保护环境、降低单位成本和提高利润高产保护环境-持续生产农业的一个重要、必需的组成部分。健壮、早期生长迅速的植物很快形成地面覆盖（植冠），防止土壤水蚀和风蚀。植物发育出粗壮的根系将土壤固定，还能迅速吸收雨水。植物更有效地利用养分和土壤水分，产生更大量的作物残体，进一步防止土壤水蚀和风蚀。这些残体分解后养分和有机质循环进入土壤。表9-3显示残茬水平、径流和土壤损失的关系。(表：表9-3. 地表残茬对径流和土壤损失的影响 )试验 残茬 公斤/亩 径流 降雨的% 土壤损失 吨/亩 1 0 45 1.98 2 41.25 40 0.5 3 82.5 25 0.17 4 165 5 0.05 图9-2表明了玉米产量和单位生产成本的关系。产量从418公斤/亩增加到752公斤/亩，每公斤的生产成本从13.美分降8.7美分，每公斤相差4.3美分。(图：图9-2 玉米产量越高单位成本越低)表9-4表明利用图9-2的数据和两种玉米价格，怎样在1818亩玉米田中将产量和低单位成本相结合。括号中的数字代表损失量。(表：表9-4 产量（公斤/亩）和低单位成本（美元/亩）对利润的影响 )玉米价格 不同(产量/成本)下的利润 (美元/亩) 美分/公斤 (418/0.55) (502/0.48) (585/0.43) (669/0.39) (752/0.36) 9.8 (4010) (2317) (693) 950 2584 11.8 (1535) 653 2772 4911 7040 表9-4所示产量和单位成本的有利相互关系十分明显。管理良好的高产作物生产降低了低价格引起的风险，增大了盈利的可能性。进一步完善销售计划将使盈利更多。图9-2和表9-4显示的原理也可用于玉米以外的其它作物。表9-5表明了在紫首蓿上高产和低单位成本是怎样转换成利润的。(表：表9-5 单位成本降低就意味着紫苜蓿的利润升高 )平均产量 吨/亩 生产成本 净利润(美元/亩)(2种价格) 美元/亩 美元/吨 80美元/吨 110美元/吨 0.58 42.8 74 3.30 20.63 0.76 39.9 53 20.79 43.23 1.09 48.1 44 38.94 71.62 1.35 51.5 38 56.60 97.19 上例可能不适合其它农场或其它地区，但原理是相同的。结果也是相同的。随着产量提高，单位成本降低，单位面积利润增加。6. 作物和肥料价格对最佳施肥量影响甚小只要作物继续对所施用的肥料有反应，肥料最佳用量受作物价格或肥料养分价格的影响非常小。表9-6和表9-7的例子说明了这一点。(表：表9-6 最佳施氮量随玉米和肥料价格波动而变动很小 )玉米价格 美分/公斤 玉米最佳施氮量(公斤/亩) 26 40 53 美分/公斤N 7.9 13.7 13.1 12.5 9.8 14.2 13.5 12.9 11.8 14.4 13.8 13.2 当氮成本最高，玉米价格最低时，最佳施氨量为12.5公斤/亩。在玉米价格最高，氮价格最低时，最佳用量为14.4公斤/亩。仅变化1.9公斤/亩，即15.7%。(表：表9-7 最佳施K2O量随玉米和肥料价格波动而变动很小 )玉米价格 美分/公斤 玉米最佳施K2O量(公斤/亩) 19.8 28.7 美分/公斤K2O 7.9 9.4 7.9 9.8 10.1 8.6 11.8 10.9 9.4 当玉米价格从11.8降到7.9美分/公斤时，最佳K2O用量在19.8美分/公斤钾肥时只降低1.5公斤/亩。即使在K2O价格较高，玉米价格仅为7.9美分时，K2O的最佳用量仍在7.9公斤/亩以上。在研究以上两个例子时，需记住以下两点：1）作物价格对最佳用肥量的影响比大多数人认为的要小得多。为什么呢?因为肥料占总生产成本的百分比相对较小，而由其有效利用而得到的利润通常较高。2）即使肥料价格显著提高，通常这是人们所关心的，也很难证明经济收入的剧烈下降。上两例中的信息即明了又清晰。我们应保持肥料用量并提高土壤测试水平，即使在作物价格低和肥料价格较高的情况下也应如此。大多数农学家们相信，利润最高的施肥量也是肥料效应曲线上产量最高点附近的施肥量。确保土壤测试水平增高并保持在高水平上，以便使产量最高、单位生产成本最低、利润潜力增加。7. 建立高水平土壤测试值是一项长期投资购买氮肥代表的是短期投资，因为可以期望在施肥当年回收其大部分。但磷、钾等养分就是另一回事，因为一般施肥第一年只能回收其中一部分。在大多数土壤中，大部分磷、钾保存下来对未来的作物有效。正如为农田安装排水系统或灌溉系统要在几年内收回投资一样，磷和钾的费用也要分摊到几年。其实这是一项长期效益。表9-8的例子表明将土壤P测试值从3.375公斤/亩提高到4.125公斤/亩的最低成本以及为支付这一花费必须达到的产量效应。培肥所需P2O5大约为6.75公斤/亩，合24.30美元，假定每公斤P2O5是60美分。(表：表9-8 在利率12%时要支付土壤磷测试值提高0.75公斤/亩的费用每年所需的花费或所需增产的玉米 )清偿期 (年) 每年所需花费 (美元/亩) 不同玉米价格下每年所需增产(公斤/亩)效应 8美分/公斤 10美分/公斤 12美分/公斤 1 4.49 56.8 47.7 38.0 5 1.11 14.2 11.7 9.2 10 0.71 9.2 7.5 5.9 20 0.54 6.7 5.9 4.6 上例指出，在10年清偿期和玉米价格9.8美元/公斤时，每年只需增产7.5公斤/亩玉米就可以收回P2O5的成本了。或者说，如果10年中有5年没有产量反应，则另外5年每年增产15公斤/亩玉米也可以收回P2O5的成本。磷、钾和其它必需养分限制产量是不符合经济概念的。提高肥力对农民有几方面的好处，不管他是土地拥有者还是租赁者。1） 一旦建立起高土壤测试值，每年维持施肥，肥力永不磨损。产量潜力可保持5年、10年、50年甚至更长。2） 即使遭受旱灾、湿度过大、寒冷、炎热、病害、虫害和其它胁迫，培肥土壤肥力也会使分期投入的各年回收更高的产量。3） 随着生产潜力的增高，土地价值（再出售时）增高。聪明人会花更多钱买管理良好的土地，因为他们知道产量潜力高的土地买肥料花钱少。要记住，高产量移走大量的大量和中量元素并在许多情况下耗竭土壤微量元素供应（见表3-1、4-1、5-1、6-1、7-1）。养分除被作物移走外，也因土壤固定、侵蚀和从土壤和叶面挥发而损失。关键是定期检测土壤测定水平，保证其增高并保持在高水平上。8. 肥料的长期效应提高和维持土壤肥力是长期赢利的重要内容。随着农民逐年改善管理和施肥措施，产量和利润不断上升。图9-3给出在四年连作玉米上提高土壤钾测试水平以及在四年玉米后种大豆增加产量。然而，高土壤钾肥力的后效对大豆产量的影响只是其中一部分。四年中每年玉米平均增产105公斤/亩。(图：图9-3 施给玉米的钾肥提高钾土壤测试水平并提高大豆产量)农民必须记住，只将施肥管理决定建立在短期基础是误导，甚至是灾难性的。表9-9明确表明这点。(表：表9-9. 对磷肥的长期反应 )5年种植 对3公斤P2O5/亩/年的反应 产量(公斤/亩/年) 利润(美元/亩/年) 第1个5年 4 (1.3) 第2个5年 88 6.9 第3个5年 171 15.2 第4个5年 196 17.7 第5个5年 142 12.2 第6个5年 309 28.7 表9-9中的利润计算基于每公斤玉米9.8美分，P2O560美分。第1个5年磷肥回收为负6.6美元/亩。如果此时做出以后不再施用磷肥的决定，则根据6个5年的平均计算，30年的总损失为397美元/亩。在停施磷肥后的25年计入磷肥成本，每年平均损失约16美元/亩。按该地块的1/4部分（967亩）计算，每年损失15360美元，后25年共损失384000美元。9. 交互作用和肥效交互作用是指一个生产投入，即产量因素对另一因素的影响（见表9-1）。表9-10表明播期和钾交互作用，在这种低钾土壤上钾和播期相互作用，增加玉米产量。6月初播种时，钾的肥效不到5月中旬播种的一半。此例的意义在于，只有在其它管理措施跟上后，肥料效率才能最优。(表：表9-10. 钾与播期交互作用提高玉米产量 )播期 钾肥增产(公斤/亩) 4月初 109 5月初 105 5月中 84 6月初 50 表9-11表明氮、磷和钾交互作用提高小麦产量氮肥利用率。数据分析表明磷是三种养分中限制产量最大的因素，但只有施用磷、钾肥才能达到最高产量。(表：表9-11. 氮、磷和钾交互作用提高小麦产量氮利用率 )处理(公斤/亩) 籽粒产量 (公斤/亩) 氮利用率 公斤/公斤N N P2O5 K2O 0 0 0 121 - 7.5 0 0 100 13.4 7.5 9 0 188 25.2 7.5 0 9 109 14.6 7.5 9 9 217 29.1 当肥料与其它措施正交互作用时，作物会表现出较大的反应。这些措施包括行距、种植日期、杂草和病虫害控制、品种、轮作、土壤pH和其它措施。当采用最佳管理措施生产时，肥料回报率最好。许多影响肥料利用率的交互作用投资低或不投资（表9-12）。例如，适时是最重要的，无论是按时播种、按时将一切准备就绪、控制害虫或者田间观察时。(表：表9-12. 投资极少或不投资的管理措施 )适时性耕作品种种植日期行宽排种量施肥位置记录10. 最大经济产量施肥最大经济产量是指单位成本降低到每亩净收入最大点时的产量，即利润最高的产量。最大经济产量的另一个定义是最佳管理措施生产体系。最大经济产量年年不同、块块地不同。必须定点处理气候、病虫害和其它影响产量的因素。每个因素都生产投入，包括肥料的管理。何时增加肥料用量变得不获利了呢?当然不是每美元肥料投资的最大收益点，而是最大利润点。我们对报酬递减听到了许多。追加肥料增量的关键不是最后一次增量能否产生如前一样高的收益，而是它能否产生比成本高的收益。表9-13表明了这个原理。(表：表9-13. 玉米施氮肥的收益 )施氮量 产量 增产 氮净收益 美元/亩 收益/美元N 公斤/亩 0 330 - - - 2.25 418 101 7.48 6.29 4.5 489 71 5.83 4.90 6.75 548 59 4.59 3.86 9 594 46 3.35 2.82 11.25 627 33 2.11 1.78 13.5 644 17 0.46 0.39 15.75 648 4 (0.78) (0.65) 从11.25到13.5公斤/亩氮的2.25公斤增量获得的每美元投资收益约为第一个2.25公斤增量的四分之一。但它仍净收入2.11美元/亩，或者说，每美元投资仍能获得1.78美元。农民要权衡这种风险，他愿意承担的潜在产量损失和作物价格低到什么程度。当然，最终维持最高利润的最好机会是转向实现最大经济产量的管理措施。本章开始时就已说明利润与高产量和低单位成本的关系。农民希望制订高产目标，因为他们想使利润或“利润区”最大。他们知道事情并非总如计划一样。产量可能比目标低；价格可能比期望低；产量和价格都可能比期望低；生产成本可能超过预算量。高而有效的产量可以帮助消除这些负面影响，扩大利润区。在图9-4给出三个利润区、三种产量目标和三个生产费用水平，玉米价格分别为8、10和12美分/公斤。请看随着产量的升高，利润区扩大，直到达到最大经济产量。(图：图9-4 玉米价格、成本和产量影响盈利区域)即使玉米价格为12美分/公斤，目标为293公斤/亩玉米的农民仅能忍受2.9公斤/亩的减产或市场价格降低1.4美分/公斤，才没有损失。然而，目标为753公斤/亩的农民减产288公斤/亩或价格降低4.5美分/公斤仍能盈利。答案很清楚：肥料和其它最佳管理措施能达到最大经济产量。11. 施肥的其它问题11.1. 石灰和土壤pH给酸性土壤施石灰提高肥料利用率是一项重要的管理投入。它减少土壤中的有毒物质、改善物理性质和增强微生物活性。表9-14表明作物对石灰的显著反应。这些土壤上施肥怎么才能有效？（参看第二章）(表：表9-14. 大豆对石灰的反应 )土壤pH 石灰用量 产量 公斤/亩 5.1 0 75 165 159 4.2 0 67 1000 184 11.2. 耕作耕作制度向少耕制的转变要求施肥方法作相应的改变。残茬管理、垄作和其它管理因素改变了根系形状和生长习性，因为土壤温度、湿度保持、养分分布和有机质积累豆油所改变。第3、4、5、10章都讨论了耕作和残茬管理对肥料和环境保护的影响。施用基肥和施肥位置都比减少耕作次数更重要。11.3. 提高作物质量在许多情况下，高质量农产品对市场价值的提高足以抵消肥料成本。养分影响质量的方式各异。图片9-1描述了平衡施肥对适宜成熟进度的影响。对植株生长而言，植株成熟就和农场利润一样。成熟象利润一样，处在平衡之中，处在肥力平衡之中。正是在这样的平衡之中，植株才得以生长，得以自我繁殖，生产种子。所以，当植株利用使所需的某一养分短缺时，就会减缓下来，成熟推迟，产量常常下降。适当的平衡的施方法有助于促进成熟，保证最好的产量和利润。氮增加非豆科植物籽粒和牧草的蛋白质含量。表9-15表明了氮对玉米产量和蛋白质含量的影响。(表：表9-15. 氮提高玉米产量和蛋白质含量 )施氮量 籽粒产量 籽粒蛋白质含量 公斤/亩 % 0 489 8.0 6 669 8.5 12 765 9.5 磷也改善籽粒和牧草的质量。亚利桑纳肉牛在饲料中含磷仅0.22%时怀胎率为59%，含磷提高到0.3%时怀胎率为89%。钾减轻作物病害（例如大豆上的豆荚和茎枯病），故常能提高质量，减少杂质。钾大大降低了岸杂狗牙根草的叶病，并提高了皮棉质量。氯明显减少真菌疾病发病率，特别对小粒谷物，促进成熟和提高产量。其它植物必需养分也能影响作物质量。图9-5显示硫提高了巴喜亚雀麦草的蛋白质含量。(图：图9-5 硫肥提高巴喜亚雀麦草的蛋白质含量)11.4. 有机肥料今天在美国乃至全世界都更加重视使用有机，即“天然”肥料。当农业生产使用动物粪便等有机肥并且继续使用时，要了解它在使用和经济上的一些限制。进