1 新時(shí)期保障國(guó)家糧食安全和生態(tài)文明建設(shè)對(duì)生物與有機(jī)肥料需求更大

習(xí)近平總書記指出：“糧食安全是‘國(guó)之大者’”，“耕地是糧食生產(chǎn)的命根子，是中華民族永續(xù)發(fā)展的根基”，“解決糧食安全問(wèn)題，關(guān)鍵在于藏糧于地、藏糧于技，要害是種子和耕地兩個(gè)問(wèn)題”。我國(guó)耕地地力低，中低產(chǎn)田占全國(guó)耕地面積的70%，障礙退化耕地占比高達(dá)40%，糧食生產(chǎn)能力面臨著下降的風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量平均值為18.63 g/kg，僅為世界平均水平的57%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家和南美部分發(fā)展中國(guó)家，耕地基礎(chǔ)地力對(duì)糧食生產(chǎn)的貢獻(xiàn)率僅為50%，遠(yuǎn)低于美國(guó)的80%。提升耕地質(zhì)量、建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、保障國(guó)家糧食安全是新時(shí)期國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，將進(jìn)一步推動(dòng)有機(jī)肥料的研究與應(yīng)用。

2024年中央一號(hào)文件明確提出，要加強(qiáng)農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)，持續(xù)打好農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用。我國(guó)是世界上農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)出量最大的國(guó)家，目前我國(guó)畜禽糞便年產(chǎn)量38億t、農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量9億t。這些農(nóng)業(yè)廢棄物資源折算成氮磷鉀養(yǎng)分約6000萬(wàn)t，若將農(nóng)業(yè)廢棄物的有機(jī)養(yǎng)分資源充分利用，預(yù)計(jì)可替代我國(guó)50%～70%的化肥養(yǎng)分。進(jìn)一步通過(guò)科技創(chuàng)新大幅提高農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)有機(jī)肥料的利用率，不僅保護(hù)了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，而且減少化肥使用，提高耕地質(zhì)量。

發(fā)展有機(jī)肥料是助力我國(guó)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的迫切需要，增施有機(jī)肥料是增加農(nóng)田土壤碳匯最關(guān)鍵和可行的途徑。農(nóng)業(yè)土壤具有巨大的固碳減排潛力，在助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)中扮演重要角色。據(jù)測(cè)算，如果我國(guó)1.2億hm2 (18億畝)耕地每年通過(guò)施用有機(jī)肥料，耕層土壤有機(jī)碳每年遞增0.1%，每年可以固定15億t左右的CO2，農(nóng)業(yè)土壤可為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和貢獻(xiàn)約15%的碳匯份額。

我國(guó)現(xiàn)有生物肥料生產(chǎn)企業(yè)近4000家，年產(chǎn)量超過(guò)3500萬(wàn)t，年產(chǎn)值達(dá)400億元以上，已經(jīng)成為肥料家族的重要成員，在部分替代化肥、推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。然而，生物肥料在我國(guó)整體肥料產(chǎn)業(yè)中占比較低，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家及巴西、阿根廷等國(guó)約20%占比相比，我國(guó)生物肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大。制約我國(guó)生物肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸包括優(yōu)異生產(chǎn)菌種匱乏、新型功能生物肥料產(chǎn)品缺乏等。我國(guó)提出在“十四五”時(shí)期，生物技術(shù)和生物產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，生物經(jīng)濟(jì)成為推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的強(qiáng)勁動(dòng)力，要求通過(guò)推動(dòng)生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)“綠色化”的需求逐步提高，生物肥料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展也呈現(xiàn)加快趨勢(shì)。

2 生物與有機(jī)肥料未來(lái)研究重點(diǎn)

我國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展實(shí)踐和當(dāng)今科技的快速發(fā)展為生物與有機(jī)肥料的研究提供了難得的機(jī)遇。為攻克生物與有機(jī)肥料研究中的一些難點(diǎn)和卡脖子技術(shù)，今后一段時(shí)期生物與有機(jī)肥料的研究應(yīng)在以下方面繼續(xù)加強(qiáng)。

(1)有機(jī)肥料生產(chǎn)原料中有害因子的阻控與消減

針對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物中重金屬、塑料、殘留抗生素、耐藥基因、病原菌、致病病毒、害蟲蟲卵、雜草種子等有毒物質(zhì)和有害生物的快速識(shí)別檢測(cè)和高效消減機(jī)理不清、技術(shù)缺乏等問(wèn)題，研究不同污染物及有害生物的賦存形態(tài)、傳播機(jī)制、演化規(guī)律，開(kāi)發(fā)快速識(shí)別與檢測(cè)技術(shù)，建立有毒物質(zhì)與有害生物數(shù)據(jù)庫(kù)，揭示重金屬、塑料、殘留抗生素的毒理效應(yīng)、生物轉(zhuǎn)化與調(diào)控機(jī)制，研究有害因子高效消減技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物中有害因子消減的重大理論與技術(shù)突破。

(2)農(nóng)業(yè)廢棄物好氧堆肥過(guò)程中有機(jī)碳固存機(jī)制與腐殖質(zhì)定向調(diào)控

在實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)“雙碳”目標(biāo)和有機(jī)肥提質(zhì)增效需求驅(qū)動(dòng)下，堆肥過(guò)程中固碳減排和腐殖化過(guò)程的定向調(diào)控仍然是重要的目標(biāo)。在基礎(chǔ)研究方面，進(jìn)一步闡釋有機(jī)廢棄物好氧堆肥中有機(jī)碳轉(zhuǎn)化、固存、腐殖化過(guò)程的微生物學(xué)機(jī)制，在技術(shù)上，研究定向調(diào)控的技術(shù)途徑。

(3)有機(jī)肥料的土壤固碳效應(yīng)與機(jī)制

針對(duì)有機(jī)肥料施用后土壤固碳效率不高，有機(jī)碳累積規(guī)律不明確及其周轉(zhuǎn)的微生物機(jī)制不明晰等問(wèn)題，聚焦土壤微生物主導(dǎo)的有機(jī)質(zhì)分解、轉(zhuǎn)化和固定過(guò)程，通過(guò)研究有機(jī)肥料的土壤固碳培肥效應(yīng)，提出有機(jī)肥料施用后的土壤有機(jī)質(zhì)快速提升與穩(wěn)定維持的技術(shù)途徑，實(shí)現(xiàn)耕地地力和土壤碳庫(kù)有效提升的重大突破。

(4)新型功能生物肥料研究

針對(duì)我國(guó)鹽堿、酸化等障礙土壤多、高溫干旱等農(nóng)業(yè)災(zāi)害天氣頻繁等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)限制因素，充分利用微生物提高作物耐受鹽堿、干旱、高溫、寒潮、酸化等非生物脅迫的能力，在傳統(tǒng)的以養(yǎng)分活化功能之外，研發(fā)增強(qiáng)作物抵抗非生物脅迫的新型功能生物肥料產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)作物抗逆新型功能生物肥料產(chǎn)業(yè)化，提高我國(guó)鹽堿、酸化等障礙耕地作物產(chǎn)量，保障災(zāi)害天氣下作物穩(wěn)產(chǎn)。

(5)適合水肥一體化施用的新型生物與有機(jī)肥料研究

水肥一體化是今后農(nóng)業(yè)水肥管理的發(fā)展趨勢(shì)，既能節(jié)省施肥成本，又能充分發(fā)揮水肥協(xié)同效應(yīng)，提高肥料利用效率，在生產(chǎn)實(shí)踐中越來(lái)越普及。水肥一體化的前提是肥料的完全水溶性，這對(duì)有機(jī)肥和生物有機(jī)肥是個(gè)挑戰(zhàn)，需要攻克水溶性有機(jī)質(zhì)高效制取技術(shù)。