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第7章 生态肥取代化肥的可行性实证研究7.1 实证研究的哲学逻辑 （1）本项目实证研究的假设 中国肥料产业低碳发展要解决的核心问题是通过产业和产品结构调整，即用生态肥及行业取代化肥及行业的主导地位。由核心问题决定的假设是：生态肥的功效、性能和成本、增产率等综合优势胜过化肥。（2）根据此假设寻求论据即通过大量试验和示范得到数据来证实和证伪所提出的假设。同时，验证国外试验数据的真实性。（见附录15）（3）采取归纳法的思维方法，以观察事实和归纳逻辑为基础，通过案例分析法（Case Analysis Method）对生态肥（微生物肥+有机肥）的功效性能和成本描述，解释概括出命题。 （4）本项实证研究的逻辑假定理论分析或逻辑分析假设验证。验证是搜集试验与示范证据并与假设相对照。如果试验证据与假设一致，则理论假说或理论命题被证实；如果不一致，则理论假说或理论命题被证伪。7.2 案例背景及信息 为了解决长期困扰肥料产业发展的“高能耗、高排放和高污染”问题，促进全球生态农业发展，解决人类面临的粮食安全问题，为加速实施在全球范围应对气候变化，减少二氧化碳排放的行动。由世界肥料协会主席托雷福安格博士（Dr. Thorleif angler）、在微生物应用方面有20多年实践经验，并取得了重要研究成果的卡尔菲克先生（Karl Fick）和全球最大的复合肥制造商挪威海德鲁公司前高级副总裁汤姆先生等欧洲商界精英创建了挪威阿坤纳斯公司（AGRINOS AS），随后整合了美国ART公司及在墨西哥、马来西亚的工厂。他们的目的是用产品替代的方式，推动生态肥逐步替代化肥的产业变革。他们选择的产品是美国生物学家经过多年研究、在世界许多农业国家获得应用成功的微生物组合肥沃益多(HYTHigh Yield Technology)，是集营养转换吸收、抑菌防病和改良土壤等功效为一体的高新技术产品。大量试验和应用数据显示，沃益多(HYT) 中富含高活性土壤微生物菌种,经过施用前活化，能产生巨量的微生物菌群，可以代替4060%的化肥，提高农作物产量可达到2555%。 从上世纪90年代开始，本人所在的公司就关注生物技术在农业领域的应用，曾经对来自日本和中国的几个微生物肥产品进行过试验与应用研究，但都因效果不显著和成本太高的原因而放弃。 沃益多HYT组合产品 沃益多HYT是由3个独立成分组成：HYT-A、HYT-B、HYT-C；HYT-A和HYTB是通过美国OMRI组织认证的产品。经中国科学院微生物研究所检测，均为无毒、无害、无污染，无致病性，可广泛用于生产无公害、环保、绿色有机农产品。 HYT-A 由2种高活性土壤固氮菌组成，即Azotobacter vinelandii 棕色固氮菌与Clostridium pasteurianum 巴斯徳梭状芽孢固氮杆菌，是Agrinos公司在墨西哥索诺拉州实验室培养的微生物菌种。这些微生物的土壤菌种不是转基因微生物，具有极强的生命活力，可在土壤中生存一至两个月，通过314天的发酵和繁殖过程，微生物菌种大量繁殖，可直接向农作物的根部转换提供大元素营养物如氮、磷和钾以及多种无机元素。 HYT-B 含有19种氨基酸类营养液和易溶矿物质，为HYT-A土壤微生物菌及农作物提供营养。 HYT-C 是从海洋生物中提取的甲壳素，属于生物抗病虫剂，可增加植物抗病能力，防治真菌和线虫引发的土传病害。沃益多组合菌肥是根据土壤微生态学原理、植物营养、生理学原理研制。土壤主要由矿物质、有机质和微生物三大部分组成，是农作物生长发育的基础，而农作物根际土壤微生态区系的微生物的活性，对植物根部营养非常重要，因为土壤中的具有活性的有益微生物直接参与土壤肥力的形成和发育等一系列物理生物化学过程，如：土壤中物质和能量的转化、腐植质的形成和分解、养分的释放、氮素的固定等等。但纯自然状态下有益微生物数量不够，作用力也有限。因此，采用“人为方式”向土壤中增加有益微生物数量，能够增强土壤中微生物的能量和整体活性，从而提高土壤的肥力。 功效与性能1）减少肥料用量，提高肥料吸收利用率，加速氮、磷、钾的分解和吸收。可减少化肥用量高达40%-50%，减少约40%温室气体排放。2）大量产生生物激素，活化有机质释放营养，促进植物生长发育，多生根、保花、保果，增产效果高达25%-55%，改善作物和农产品的品质，使农民增收。 3）沃益多中含有多达百种的高活性有益微生物菌，通过大量繁殖，形成优势菌群，提供更多的天然抗生素，抑制土壤中的真菌和线虫及植物根部病虫害，发挥生态农药的作用，从根本上减少了农药的使用量。 4）能活化土壤，保肥、保水，防止土壤板结，激发土壤活力，改善土壤生态环境；提高土壤植物系统的抗病能力和抗旱、抗寒等抗逆性。对改良盐碱地有明显作用，长期连续施用，可实现土地免耕，有利于减少土壤排放温室气体。 配制方法 在洁净的容器中，按照：水: B: A：C = 100:1:1:0.5 配置稀释液。 用布料或网遮盖容器的顶端或者开口，稀释液在避光温暖处放置3天以上，但不超过14天，否则影响肥效。根据农作物种类，加适量水稀释活化液后，施到地里。施用方法 1） 撒施法：粮食作物如小麦、玉米、大豆、土豆等，结合翻耕或在播种时均匀地撒施在土层中，做到土肥相融；2） 拌土施法：多年生作物如香蕉、柑桔、芒果、荔枝、茶树、橡胶树等，栽种时直接拌土施入穴中；3） 环状沟施法：柑桔、香蕉、芒果、荔枝、茶树、橡胶树等幼年树种，距树干2030厘米，绕树干开一环状沟（约十厘米深），施肥后盖土；4） 放射状沟施：柑桔、香蕉、芒果、荔枝、茶树、橡胶树等成年树种，距树干30厘米处，向四周开45个50厘米长的沟，施肥后盖土；5） 穴施法：点播或移栽作物，如玉米、棉花、西红柿、烟叶等，将肥料施入播穴，然后播种或移栽。 注意事项 沃益多液体在从配制到施用整个过程中，不能接触杀菌剂、杀虫剂、除草剂等有杀灭微生物类的化学物质。施用农药后，要间隔为7天以上。 不要暴露阳光下，因为阳光中的紫外线会使蛋白质变性，杀死微生物，降低肥效。 在土壤水份、温度适宜条件下，施用有机肥或适量化肥（减少化肥用量50%）后，施用HYT效果最佳。注意化肥浓度过高将不利微生物的存活。 让HYT稀释液尽快、直接到达植株根部为最好的施用方法（如浇施根部等）7.3实证研究方案及评价影响农业生产的不确定因素很多，为了得到可靠的数据，在中国南方和北方主要农业区，选择了60个试验和示范地和6种蔬菜，在一个生长季节开展了施用沃益多HYT组合生物肥试验和示范。7.3.1试验与示范目的1) 验证施用沃益多组合肥料对改良土壤环境、增加肥力、节约化肥用量，抗逆抗病虫害。2) 观测记录对试验和示范作物生长、果实性状与品质的影响,对比计量增加产量和收益情况。 3) 总结当地提高肥效、降低成本和获得最佳收益的施用经验，包括最佳施用量、施用时机、施用次数、间隔时间、施用方法（根施、滴灌、穴施、沟施、浇灌等） 7.3.2 试验和示范地点、时间、主持单位和技术人员 试验和示范地点 试验和示范时间 主持单位和技术人员 试验和示范标示 7.3.3 试验材料和方法 试验材料：挪威阿坤纳斯公司提供沃益多HYT【a+b+c】 试验和示范地要求 施用肥料情况：如施用大量、中量和微量元素肥料, 肥力水平要均匀，排灌方便.；每一小区的栽插蔸数和根数要一致。7.3.4试验设计 该试验和示范共占地(X)面积，三个处理，每个处理(X)公顷。从苗期在每个处理上选三点进行定点定位调查。 试验品种要求：高产、优质、抗性强的。 收获时要单割、单打、单晒、单称。 施肥方法：空白区CK不施沃益多，常规区B按当地习惯施肥法，配方区A按配方要求进行。 建议具体处理为：A减少施肥50%沃益多【a+b+c】 B正常施肥100%CK. 减少施肥50% 7.3.5 配制与施用方法 按照【沃益多应用指南】7.3.6田间管理与调查田间管理措施：各处理的田间管理和技术措施相同。病虫害防治要求，本试验和示范对保护地（蔬菜大棚）不使用任何农药；对大田可按常规施用农药。灌水：按常规统一进行。施肥：各处理肥料做基肥时，全部一次性施入，追肥时仍按A,B,CK规定施肥量。 田间调查 作物施用沃益多生物菌肥的三个处理比对照。各生育期调查，表7.1：表7.1 试验和示范作物各生长时期性状调查表 （根据作物设定）处理播期苗期开花期结果期ABCK据上表得知结果评价：7.3.7 土壤环境测定分析（可进行定量分析，也可以仅作观测定性分析）（1） 试验地块的背景资料主要内容包括历年作物的施肥情况，产量状况，病虫害发生情况（特别是土传病害）及防治措施等管理情况。（2） 土壤理化性状动态变化测定使用沃益多前后土壤理化性状。取样法（10点），采取0-25cm的混合土样，测定项目包括：基础五项、PH、EC值、活性铁、硼、钙。测定方法为常规理化测定方法。（3） 土壤微生物区系动态变化 测定使用沃益多前后、土壤的微生物区系变化。取近根系的土壤混合，测定项目包括：土壤微生物总（细菌、放线菌、真菌、线虫）。7.3.8结果与分析表7.2 经济效益分析表项目处理株高根系亩株数亩产量折合亩产增 产公斤ABCK 根据调查数据汇总分析，根据根系调查，用生物菌肥的根系（），毛须根（），增产效率达。7.3.9 总 结 通过试验和示范，使用沃益多组合生物菌肥的（作物）：7.7.1出苗情况、长势整个生育期情况评价。7.7.2减少肥料用量,提高化肥的利用率（）%， 7.7.3改良土壤环境、增加肥力情况7.7.4抗逆抗病虫害。7.7.5对比产量、品质与收入，计量增加产量和收益情况。 产量：经测产，同时采摘时，增产幅度 %，另，综合增产达 %。 品质：色泽 。 甜度增多 度。 增收 : 净增收入 产出/投入比 每公顷投入 元，产出 元；则 产出/投入比 7.4案例评价 7.4.1根据本项研究的假设，生态肥的功效、性能和成本、增产率等综合优势胜过化肥，通过部分完成的试验和示范得到的数据，作出以下评价。（1） 在蔬菜大棚（设施农业）土地里，按常量施用有机肥及减少化肥用量50%后，再按试验和示范方案施用沃益多HYT组合肥料，与试验地块对比，平均增产： 表7.3 施用沃益多HYT增产率试验作物增产%国外测验增产数据验证对比结果番茄27 23 高4%黄瓜38 47 低9%国外增产试验数据，见 （2） 因使用时间短，初步观察到试验地块的土壤疏松，但尚无明显变化。（3） 试验地块没有施用农药杀菌剂。（4） 成本与收益分析： 番茄试验地成本与收益对比2009年农民购买化肥支出（不包括其他农药、有机肥等）。 每公顷施用100%化肥，农民支付费用为：3265元/公顷。 每公顷施用50%化肥+HYT，农民支付费用为：1632+1500=3132元/公顷。 农民节省费用为：133元/公顷；约为：4%番茄销售价：2.7元/公斤；施用100%化肥番茄产量：49,700公斤/公顷农民收益：2.7元/公斤X49,700公斤/公顷= 134,190元/公顷施用50%化肥+HYT 番茄产量：63,120公斤/公顷 提高产量农民多收益：2.7元/公斤X13,420公斤/公顷= 36,234元/公顷 提高产量,降低化肥用量50%，增施HYT，农民节省费用为：133元/公顷农民多收益合计：36,234元/公顷+133元/公顷=36,367元/公顷；即：27.1% 黄瓜试验地成本与收益对比 2009年农民购买化肥支出（不包括其他农药、有机肥等）。 每公顷施用100%化肥，农民支付费用为：3473元/公顷。每公顷施用50%化肥+HYT，农民支付费用为：1736+1500=3236元/公顷。 农民节省费用为：237元/公顷；约为：6.8%黄瓜销售价：3.2元/公斤；100%施用化肥黄瓜产量：28,440公斤/公顷农民收益：3.2元/公斤X28,440公斤/公顷= 91,008 元/公顷施用50%化肥+HYT黄瓜产量：39,247公斤/公顷提高产量,降低化肥用量50%，增施HYT，农民节省费用为：237元/公顷农民收益：3.2元/公斤X39,247公斤/公顷+237元/公顷= 125,827元/公顷 农民多收益合计：125,827-91,008=34,819元/公顷；即：38.25% 实证结论 （1） 从投入与产出角度分析，减少化肥用量50%，增施HYT，虽然农民直接用于施肥的投入降低46.8%，但从增加农产品