□本报记者张四代

编者按氮肥为人类粮食生产和饮食结构改善作出了巨大贡献。但从氮肥生产到施用到农田中，大量的二氧化碳、氮氧化物成为农业碳排放的源头。中国是世界最大的氮肥生产和消费国，氮肥施用带来的温室气体排放已经引起政府和科学家的高度关注。2009年4月由英国外交部和中国农业部资助，在中国农业大学资源与环境学院张福锁教授和英国洛桑试验站David Powlson教授共同主持下，以“改善农业养分管理———发展低碳经济”为主题的“中英低碳农业项目”正式启动。项目运行三年之后，中国氮肥碳排放潜力有多大？减少氮肥施用会影响粮食安全吗？中国氮肥低碳农业之路在哪里？在3月19日召开的“中国低碳农业技术与政策研讨会”上，中英双方科学家给出了这些问题的答案。

减排从氮开始

根据资料，我国政府在2009年哥本哈根大会召开前，提出2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~ 45%。“如果这些技术都能推广开来，并且每项技术目标都能实现，将对中国2020年实现减排作出巨大贡献。”张福锁教授表示。

“英国和欧盟都低估了硝酸盐淋洗和氨挥发问题的规模和复杂性，并且低估了解决这些问题所需要的时间，希望中国政府能够提早重视这些问题和策略。”来自英国伦敦大学的David Norse教授在项目汇报时呼吁。

这些技术推广之后是否会与当前的全球碳交易结合起来？张福锁教授告诉记者，管理好氮肥只是中国低碳农业的一个方面，这些技术还需要政府、协会和广大企业的支持，推广。如果能够在一些规模化农业示范区尝试这些技术，政府层面组织农民采用这些技术，然后将减排的碳量进行交易，也未尝不可。

据了解，今年2月6日，国家发改委、中宣部、环保部、科技部、教育部等17个部门联合下发《“十二五”节能减排全民行动实施方案》，提出充分调动全社会参与节能减排的积极性，组织开展企业、政府机构、学校、家庭社区、科技和媒体等10个节能减排专项行动。在本次会议上，来自国家发改委、农业部、工信部、环保部、中国氮肥工业协会的相关领导参与了讨论，表示支持这些技术在中国各个层面的实施。北京、山东、江苏、山西、吉林、重庆、河北等省份已经开始展开这些中国氮肥低碳技术的推广工作。

“我们相信，政府、科研机构和企业一起行动，这些技术将会慢慢普及到农民手中，实现中国农业增产、增效和增收。”张福锁教授表示。

施氮产生CO2

“中国氮肥提供了72%的氮素和56%的蛋白质，可以说没有氮肥就没有粮食安全。但是我们研究发现，中国每吨氮肥从生产、运输到农田施用，共排放了12.85吨二氧化碳，而发达国家采用先进技术排放10吨左右，最佳的技术排放仅7.7吨。”3月19日，在“中国低碳农业技术与政策研讨会”上，中国农业大学资源与环境学院张福锁教授向与会代表公布了这一结果。

中国的吨氮肥排放量比发达国家的差距，引发了很多研究和讨论。据了解，课题组采用了低碳农业及研究方法———生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA），对中国氮肥从生产、运输到农田施用各个环节进行估算。根据测算，2005年中国氮肥生产和施用所产生的相关温室气体排放达到4亿吨，占全国温室气体排放总量的6%~8%。

为什么这么大的排放量？项目组研究发现，中国氮肥排放量较大的原因在于：1）中国氮肥生产以煤炭为主要原料，煤炭在开采和运输中排放11.4g CO2-eq/ MJ，而发达国家用天然气为原料仅排放2g CO2-eq/MJ；2）中国合成氨技术多样，并以中小企业

为主，平均能耗高达51GJ/tN，而全球最先进的技术已经达到33 GJ/tN；3）中国氮肥产品以尿素和碳酸氢铵等损失率高的肥料为主，其氨挥发损失率高达21%和16%，而欧美发达国家则以硝酸铵钙和尿素硝酸溶液为主，氨挥发损失率仅2%~3%；4）中国农民仍在延续50年前手工撒施的方式，而发达国家大部分通过机械深施；5）中国农民将50%的氮肥施用于作物生长初期，并越来越多走向一次性施肥，欧美国家通过法令和技术指导限制农户必须分次施肥。

“如果不采取措施，任由氮肥用量不断增加，2030年中国人口最大时，氮肥温室气体排放量将增加到5.4亿吨，而通过技术和政策措施，全面优化氮肥工业和农业施肥，温室气体排放潜力高达70%，这些减排当量相当于法国等欧洲国家在1990年~2006年减排量的两倍。”张福锁教授说。

“必须管理好氮肥，因为氮肥的过量施用不仅仅会带来环境的破坏，更增加了农民的负担。欧洲已经治理了20多年，但是为时已晚，氮对欧洲环境的损害仍达到700亿~3200亿欧元，是其对农业收益贡献的2倍。”英国洛桑试验站David Powlson教授发出了同样的观点。他援引《欧洲氮评估报告》中一句话说，“二十一世纪环境保护的核心问题是减少氮肥温室气体排放”。

低碳管好氮肥

由于化肥对中国粮食生产的贡献率在40%以上，这些年国家各级管理部门非常重视化肥生产和供应，认为粮食连年增产，化肥功不可没。据国家统计局数据，中国2010年全国氮肥生产和消费总量分别达到4521万吨和2353.7万吨（折纯，下同），分别比2001年增长79%和17%。数据为我们带来了新的问题，如何在保证粮食安全的情况下管好氮肥？

“很多人担心减少氮肥用量，产量就会下来。但是我们做了这么多试验，发现中国粮食作物上不是氮肥施用得太少，而是施用得太多了。许多农户用了两倍多的氮肥，却没有获得更高的产量。”张福锁教授介绍说。项目组综合分析欧美国家发展经验以及中国过量施肥的原因，提出了四种关键途径或方法。

第一种方法，氮肥总量控制技术。就是将全国分为不同作物、不同区域，区域内采取控释氮肥投入的总量，然后针对不同作物生长关键期分次施肥。就拿安徽一季稻来说，农户氮肥用量每亩7~19公斤，受各种因素影响，农民施肥量变异非常大，有的施用量不够，而有的施用量高出很多。“采用氮肥总量控制技术后，专家推荐的区域一季稻氮肥每亩的总量控制在14公斤左右，这样区域总养分投入不会超标，而实验结果显示一季稻产量增产12%，一些地区的氮肥施用降下来了，但产量反而上去了。”

除了总量控制，张福锁教授还介绍第二种办法，那就是将氮肥施用在作物生长的关键时期。“我们经常在肥料播种之前把整个生长期的肥料施用下去了，很多氮肥都在前期损失掉了，而后期作物需要养分时又不够用了，所以造成了很多产量上不去。”

山东惠民冬小麦氮肥实时监控技术，460户农民小麦氮肥平均每亩投入28公斤，播种期基肥11公斤（占39%），返青期追肥17公斤（占61%），而专家经过计算在保持同等产量水平下，每亩推荐8.5公斤氮肥，基肥3公斤（35%），追肥5.5公斤（65%），氮肥亩施用量减少近70%，而小麦的产品保持稳中有增。项目研究组对中国农田减少氮肥的潜力进行了估算，如果采用前两种方法，中国目前可以减少1000万吨氮肥用量，减排潜力7700万~12850万吨二氧化碳。“

第三种方法，发展适合小农户的机械化施肥技术。这其中又包括了氮肥深施技术、播种施肥一体化技术、水肥一体化技术。氮肥深施可以减少氨挥发38%，减少硝酸盐淋洗20%，提高肥料利用率11个百分点，即使考虑机械燃油排放，减排潜力仍可达每亩15公斤二氧化碳。

第四种方法，发展适合农业需求的肥料产品。据了解，目前中国氮肥按照产品结构划分尿素和碳酸氢铵分别占到60%和9%左右，而硝酸铵仅占3%。尿素和碳铵的氨挥发损失率非常高，欧美等国家硝酸铵钙和尿素硝铵溶液用量大，如果用硝酸铵钙替代尿素，每吨氮可以减排1.48吨二氧化碳。“这仅是一个假设，毕竟不同国家有着不同的工业发展道路和历史，我们希望通过这种比较引起大家对肥料产品的重视。”张福锁说。此外，他还着重强调了硝化抑制剂、脲酶抑制剂型肥料产品对减排也有潜力。

此外，项目组还对最后一种产品———有机肥的减排潜力进行了估算。全国有机氮素总量2500万吨，实际只用了900万吨，如果把还田率提高到欧洲水平（还田率达到80%），可以提供2000万吨氮素，相当于减少1000万吨的化肥，减排潜力可达7700万吨至1.29亿吨。