王少華，陳慶峰，李曉冰，于廣武，鄭連舉

(1.黑龍江省富錦市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 黑龍江富錦 156100； 2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 黑龍江哈爾濱 150030； 3.中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 黑龍江哈爾濱 150040；4.黑龍江省五常市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 黑龍江五常 150020)

由于過度開發(fā)，尤其是長期偏施單質(zhì)和高濃度化肥，沒有給土壤補(bǔ)充適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)質(zhì)、中微量元素和有益元素，導(dǎo)致我國土壤質(zhì)量不斷下降，最終影響優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。我國目前的土壤資源現(xiàn)狀已經(jīng)迫切要求通過人為措施向土壤補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)和中微量營養(yǎng)元素，以確保農(nóng)業(yè)種植水平和農(nóng)作物產(chǎn)品品質(zhì)。

根據(jù)國際有機(jī)食品及我國有機(jī)綠色食品生產(chǎn)對肥料施用的相關(guān)規(guī)定、國家相關(guān)政策要求以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對新型肥料高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、安全、環(huán)保的需要，研制開發(fā)出了4+X生物有機(jī)無機(jī)生態(tài)肥(以下簡稱4+X生態(tài)肥)，并將其配合苗期追肥生產(chǎn)五常稻花香有機(jī)(富硒)大米取得了顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，達(dá)到了改良和修復(fù)被農(nóng)藥、重金屬和高濃度化肥污染的土壤，改善生態(tài)環(huán)境，提高人類健康水平的目的。

1 4+X生態(tài)肥研發(fā)背景及內(nèi)涵

1.1 研發(fā)背景

(1) 污染土壤修復(fù)和改良的需要

國土資源部在2013—2015年的調(diào)查結(jié)果顯示，全國土壤總點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%，耕地超標(biāo)率為19.4%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國耕地面積不足全世界的10%，卻使用了全世界近40%的化肥，單位耕地面積的農(nóng)藥使用量是世界平均水平的2～3倍。除了化肥和農(nóng)藥濫用，近年來糧食重金屬污染事件屢見報(bào)端，全國耕地重金屬污染面積在16%以上，其中大中城市、工礦區(qū)周邊的情況相當(dāng)嚴(yán)重。土壤污染已對土地資源可持續(xù)利用和農(nóng)產(chǎn)品生態(tài)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，故急需對污染的土壤進(jìn)行必要的修復(fù)和改良。

(2) 發(fā)展有機(jī)綠色食品、提高人類健康水平的需要

近年來，隨著生活水平的提高，人們保健意識(shí)大大增強(qiáng)，對營養(yǎng)豐富、安全健康、有機(jī)綠色的食品需求量越來越大。根據(jù)用戶及市場需求，采用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)配方，利用復(fù)合微生物菌劑、酵母渣、味精下腳料、腐殖酸等有機(jī)物料和大量、中微量、有益元素研發(fā)出的4+X生態(tài)肥，嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)《有機(jī)產(chǎn)品》(GB/T 19630—2005)和《有機(jī)水稻生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》的要求進(jìn)行管理和施用，生產(chǎn)出的五常稻花香有機(jī)(富硒)大米完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)《大米》(GB 1354—2009)以及《地理標(biāo)志產(chǎn)品 五常大米》(GB/T 19266—2008)的要求。

(3) 保護(hù)東北黑土地的需要

多年來，尤其是我國從20世紀(jì)80年代引進(jìn)美國產(chǎn)的磷酸二銨以來，由于傳統(tǒng)化學(xué)肥料的濫用，土壤營養(yǎng)元素失衡、酸化程度加劇、理化性狀變劣、有機(jī)質(zhì)含量逐年降低，中低產(chǎn)田面積已占我國耕地總面積的70%以上，而且農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的破壞情況也較為嚴(yán)重。尤其是作為世界三大黑土區(qū)之一的東北黑土，正遭受水土流失、土層沙化、水田鹽漬化的侵蝕，導(dǎo)致耕地質(zhì)量嚴(yán)重下降。要實(shí)現(xiàn)化肥零增長、減肥增效的目標(biāo)，首先要從改善作物生態(tài)環(huán)境抓起，為作物生長發(fā)育創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境；其次是良種、良法結(jié)合，在施用優(yōu)質(zhì)肥料以滿足作物生長發(fā)育所需營養(yǎng)元素的同時(shí)，提高肥料利用率，增強(qiáng)作物的抗逆性，使產(chǎn)品達(dá)到高產(chǎn)質(zhì)優(yōu)、安全環(huán)保的目標(biāo)。

(4) 滿足用戶及市場的需要

開發(fā)新型肥料，尤其是生物有機(jī)無機(jī)生態(tài)肥，是我國乃至世界肥料的發(fā)展趨勢，具有廣闊的發(fā)展前景和市場潛力。隨著世界貿(mào)易一體化進(jìn)程的加快，中國農(nóng)產(chǎn)品正在大量走出國門，世界的有機(jī)化潮流為中國提供了市場和機(jī)遇。因此，迫切要求新型肥料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，滿足有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的需求。

1.2 內(nèi)涵

在4+X生態(tài)肥中，4是指大量元素、中量元素、微量元素和有益元素；X是指生物有機(jī)肥，即以優(yōu)質(zhì)復(fù)合微生物菌劑和腐殖酸、氨基酸、禽畜糞便、作物秸稈以及飼料、食品、輕工、醫(yī)藥、制糖、造紙等行業(yè)下腳料為主的有機(jī)物料，經(jīng)螯合覆膜新工藝處理的高科技產(chǎn)品；w(N+P2O5+K2O)為30%～40%，w(有機(jī)質(zhì))在15%～20%，w(中微量元素)≥5%，復(fù)合微生物菌劑≥0.2億個(gè)/g。

4+X生態(tài)肥把有機(jī)肥、無機(jī)肥和生物肥結(jié)合起來，使生物肥的增效和促效作用與有機(jī)肥的緩效和長效作用、無機(jī)肥的速效和高效作用相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。同時(shí)，把有機(jī)肥的改良土壤結(jié)構(gòu)、培肥地力、減輕環(huán)境污染、改善作物品質(zhì)、提高化肥利用率與無機(jī)肥提供大量元素、中微量元素和有益元素等作物必需的主要營養(yǎng)元素結(jié)合起來，既保證了作物生長不可缺少的營養(yǎng)成分的供應(yīng)，又具有顯著的改土、促生、抗病、改善生態(tài)環(huán)境、提高作物品質(zhì)、減輕環(huán)境污染的效果。

2 4+X生態(tài)肥對五常稻花香有機(jī)(富硒)大米的影響

五常稻花香有機(jī)(富硒)大米是以4+X生態(tài)肥為底肥，分蘗期和抽穗期追施腐殖酸、氨基酸、中微量元素肥以及含有效硒的葉面肥，按照GB/T 19630—2005和《有機(jī)水稻生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》要求，在生產(chǎn)加工過程中絕對禁止使用農(nóng)藥、高濃度化肥、激素等物質(zhì)，并且不允許使用基因工程技術(shù)；在土地生產(chǎn)轉(zhuǎn)型方面有嚴(yán)格規(guī)定，需2～3年的轉(zhuǎn)換期；從選種、育苗、插秧、施肥、除草、收獲等田間管理到加工、餐桌均嚴(yán)格按照有機(jī)食品標(biāo)志認(rèn)證規(guī)范進(jìn)行，產(chǎn)品質(zhì)量完全符合有機(jī)食品標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1 優(yōu)越的生態(tài)環(huán)境

(1) 地域

五常市是黑龍江省最南端的縣級(jí)市，地處北緯44°04′～45°26′之間，總面積7 512 km2，耕地面積約405萬畝(1畝=666.67 m2，下同)，水稻面積約200萬畝。龍鳳山鎮(zhèn)位于五常市東南部，坐落在長白山脈張廣才嶺下，屬第一積溫帶，五常市光輝有機(jī)水稻種植農(nóng)民專業(yè)合作社老富家地有機(jī)大米種植基地就坐落在該鎮(zhèn)。

(2) 氣候

黑龍江五常市年最高溫度35.6 ℃，年最低溫度-45.4 ℃，平均年降水量608 mm，年日照時(shí)間2 629 h，全年無霜期120～140 d，終霜期5月上中旬，初霜期9月中下旬；水稻生長季節(jié)(4月至9月)日平均溫度17 ℃，晝夜溫差10 ℃，最大溫差20 ℃；水稻生長后期(7月至9月)雨熱同季，晝夜溫差大，日照時(shí)間長，有利于水稻干物質(zhì)的積累和形成。因此，五常市種植的水稻中干物質(zhì)積累多，大米營養(yǎng)豐富、口味獨(dú)特、食味值高。

(3) 土壤

五常市位于東北黑土帶，轄區(qū)內(nèi)有暗棕壤土、草甸黑土、水稻土、沼澤土、泥炭土等九大土類、33個(gè)亞類。龍鳳山鎮(zhèn)光輝村的黑土層厚度均在35 cm以上，土壤類型主要為砂壤土和草甸土，耕層土壤pH為6.0～7.2(平均為6.5)，有機(jī)質(zhì)平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.24%，堿解氮平均含量108 mg/kg，有效磷平均含量為32 mg/kg，速效鉀平均含量為215 mg/kg，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.12%，內(nèi)梅羅綜合指數(shù)(一種兼顧極值或稱突出最大值的計(jì)權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù))為0.541。

(4) 水源

水為米之魂，五常市內(nèi)河網(wǎng)縱橫交錯(cuò)，水庫、塘壩星羅棋布，有拉林河、牤牛河、溪浪、阿什河4條主要河流，一級(jí)支流15條，二級(jí)支流17條，小河溪325條，河流總長2 240 km。主要灌區(qū)水源均由原始植被覆蓋的高山濕地、溪流和山泉匯聚而成，所有水源地沒有任何工業(yè)污染和生活污染，磨盤山、龍鳳山2座水庫的水質(zhì)被認(rèn)定為符合國家二級(jí)飲用水標(biāo)準(zhǔn)。老富家地有機(jī)大米種植基地以龍鳳山水庫的水為灌溉用水，水質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求》(GB 5084—2005)的要求。

2.2 良種良法、科學(xué)管理

(1) 優(yōu)良的品種

五常大米之所以優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)是源于五常市獨(dú)有的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種“稻花香2號(hào)”，系由南方的秈稻和北方的粳稻經(jīng)遠(yuǎn)源(緣)雜交并經(jīng)多年培育而成。經(jīng)品質(zhì)分析，該品種糙米率84.1%，精米率75.7%，整精米率66.8%，粒長6.6 mm，膠稠度67.0%，食味評(píng)分88.9；植物特征為主莖15片葉，株高105 cm，穗成熟粒120粒，分孽強(qiáng)而集中、整齊，葉片直立，葉色深綠，穗長21.6 cm，平均結(jié)實(shí)率90%，千粒質(zhì)量26.8 g，種皮淺褐色；生育期約147 d，氮肥減量施用可縮短生育期5～7 d(138 d)，活動(dòng)積溫2 700～2 800 ℃，抗病、活桿成熟，產(chǎn)量潛力8 500 kg/hm2。

(2) 先進(jìn)的栽培技術(shù)

圍繞“增加栽插密度，前期促早發(fā)；中期健株壯稈，促進(jìn)大穗形成；后期養(yǎng)根保葉，提高結(jié)實(shí)率”的高產(chǎn)栽培策略進(jìn)行合理調(diào)控。根據(jù)《有機(jī)水稻生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程要求》，適時(shí)進(jìn)行苗床和本田種植管理。施肥量視稻田肥力和產(chǎn)量指標(biāo)而定，底肥如以有機(jī)肥為主，用量不少于1 800 kg/畝，4+X生態(tài)肥施用量40 kg/畝。采用人工除草、人工收割和打稻，施用寧南霉素、井崗霉素、大蒜油、煙草汁、蝦肽氨基酸等生物殺蟲、殺菌劑防治病害。

(3) 良種良法相結(jié)合

五常市從1830年開始種植水稻，訖今已有189年的歷史。優(yōu)良的水稻品種加之精湛綜合的農(nóng)藝措施，即良種良法相結(jié)合，是“稻花香2號(hào)”保持優(yōu)良品質(zhì)的重要保證。

(4) 符合有機(jī)食品標(biāo)準(zhǔn)要求

老富家地有機(jī)大米種植基地的有機(jī)大米種植、加工均嚴(yán)格按照GB/T 19630—2005和《有機(jī)水稻生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》要求進(jìn)行，其產(chǎn)品質(zhì)量完全符合GB 1354—2009和GB/T 19266—2008的要求；環(huán)境空氣符合國家標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)中二級(jí)的規(guī)定要求。大米質(zhì)量依據(jù)GB 1354—2009對加工精度、水分、雜質(zhì)、碎米、黃粒米、色澤、氣味、口味等指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)判定，同時(shí)依據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 糧食》(GB 2715—2016)對黃曲霉毒素B1、農(nóng)藥殘留等有毒有害物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)判定，只有符合質(zhì)量和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的大米才允許上市銷售，確保消費(fèi)者食用安全。

2.3 施用4+X生態(tài)肥對水稻品質(zhì)的影響

按照GB/T 19630—2005和《有機(jī)水稻生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》要求，在水稻種植過程中禁止使用高濃度化肥、硝態(tài)氮肥；禁止使用化學(xué)除草劑，采用人工除草或生物除草；禁止使用化學(xué)農(nóng)藥和生長調(diào)節(jié)劑，使用生物有機(jī)農(nóng)藥和生物菌劑防治病蟲害。種植基地耕層土壤及所施用的肥料、藥劑等生產(chǎn)資料，重金屬砷、鉛、鎘、鉻、汞含量均不能超標(biāo)；嚴(yán)格控制農(nóng)藥殘毒，按照標(biāo)準(zhǔn)要求不得檢出或微量檢出。

(1) 重金屬、農(nóng)藥殘毒的影響

國家農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測與研究中心(黑龍江)的檢驗(yàn)報(bào)告顯示，被檢測的老富家地有機(jī)大米的31項(xiàng)指標(biāo)均為合格，其中：直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)17.3%，比普通東北產(chǎn)的粳米高3.0%以上；總汞、磷化物、樂果、敵敵畏、馬拉硫磷、殺螟硫磷、三唑磷、甲胺磷、殺蟲雙、溴氰菊酯、稻瘟靈、三環(huán)唑、噻嗪酮等有毒物均未檢出；鉛、鎘等重金屬及黃曲霉毒素B1含量均為合格。

農(nóng)業(yè)部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(哈爾濱)的抽樣檢驗(yàn)結(jié)果顯示，被檢驗(yàn)的11個(gè)項(xiàng)目均為合格，其中：甲胺磷、三唑磷、三環(huán)唑、吡蟲啉、樂果、噻嗪酮、三唑酮及黃曲霉毒素B1均未檢出；砷、鉛、鎘微量檢出，均為合格。

(2) 品味技術(shù)指標(biāo)

為進(jìn)一步驗(yàn)證五常稻花香有機(jī)(富硒)大米與普通東北大米品味技術(shù)指標(biāo)的差異，委托農(nóng)業(yè)部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(哈爾濱)進(jìn)行了食味值、粗蛋白、直鏈淀粉、膠稠度的檢驗(yàn)，結(jié)果顯示五常稻花香有機(jī)富硒大米各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于普通東北大米，其食味值極高，品味極好。

(3) 硒對人類健康的影響

硒是人體所必需的一種微量元素，許多國家的學(xué)者發(fā)現(xiàn)硒具有明顯的抗癌防癌作用，人體一旦缺硒，會(huì)導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生，如心腦血管疾病、白內(nèi)障、癌癥、腫瘤等。全世界有40多個(gè)國家和地區(qū)處于缺硒危機(jī)之中。我國是個(gè)嚴(yán)重缺硒的國家，根據(jù)土壤調(diào)查表明，從東北三省起斜穿至云貴高原，存在著占國土面積72%的一條缺硒地帶，華北、東北、西北等大中城市都處于缺硒地區(qū)，約7億人生活在低硒區(qū)。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《富硒稻谷》(GB/T 22499—2008)的要求，富硒大米的硒含量應(yīng)在0.04～0.30 mg/kg之間。經(jīng)農(nóng)業(yè)部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(哈爾濱)檢測結(jié)果顯示，五常稻花香有機(jī)富硒大米的硒含量為0.298 mg/kg，完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 結(jié)語

經(jīng)多年生產(chǎn)實(shí)踐及大田試驗(yàn)驗(yàn)證，4+X生態(tài)肥在五常稻花香有機(jī)(富硒)大米種植中取得了顯著效果，五常稻花香有機(jī)(富硒)大米的質(zhì)量完全符合GB/T 19630—2005和《有機(jī)水稻生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》的要求，經(jīng)多年、多點(diǎn)抽樣檢測結(jié)果顯示，其食味值、直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量、米飯外觀、膠稠度以及重金屬砷、鉛、鎘含量完全合格，甲胺磷、三唑磷、三環(huán)唑、吡蟲啉、樂果、噻嗪酮、三唑酮及黃曲霉毒素B1均未檢出，有效硒含量適中，食用以4+X生態(tài)肥為主要肥料生產(chǎn)的五常稻花香有機(jī)(富硒)大米有助于提高人們的健康水平。