中国有机肥协会
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导读
日本是一个典型的人多地少国家，农业生产和资源环境矛盾突出，但日本通过科技和政策的带动已经成为世界农业现代化程度最高，农业生产和环境协调发展最好的国家之一。在日本现代农业发展的初始阶段，也同样由于过度追求产量，过量施用化肥、农药造成环境污染。而后出台的一系列农业环境政策极大推动了农业的转型，如日本政府于年提出了“环境保全型农业”理念，并颁布许多法案和措施来推动其发展进程，成立了“环境保全型农业对策室”专门负责推进环境保全型农业政策的实施和相关技术的试验与论证。此后颁布的环境三法，《家畜排泄物法》、《肥料管理法》以及《持续农业法》，使化肥及有机肥的合理安全生产、管理及施用以法律条文的形式确立下来，为日本的节肥增效奠定了法律基础。技术层面，日本通过推广优质品种，采用土壤复壮、机械深施和缓控释肥料等技术实现了农产品高品质和低投入，其中日本农协对技术传播起了至关重要的作用。此外，有机食品和生态农户的认证制度使得环保型农业生产模式得到大规模应用，进一步促进了农业的转型升级。我国农业生产特点和日本存在相似之处，解决我国农业绿色发展的瓶颈问题可以借鉴日本在节肥增效和农业可持续发展方面的政策经验，如化肥和有机肥的规范化管理，对公众的宣传教育以及环保生产认证制度等。
文/王晨珲1，李婷玉1*，马林2，贾小红3，张卫峰1，张福锁1（1.中国农业大学资源与环境学院/中国农业大学农业绿色发展研究院/中国农业大学农业绿色发展学院，北京；2.中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心，河北石家庄；3.北京市土肥工作站，北京）
来源：土壤通报（年第3期）
日本在第二次世界大战后由于粮食短缺，大力提倡化肥的施用以换取农作物高产但与此同时也带来严重的环境污染。根据年日本《环境白皮书》资料显示全国有40%的河流、62%的湖泊和24%海域的生物需氧量、化学需氧量等有机污染指标超标[1]。随着日本消费观念的转变以及对高品质农产品需求的增加，日本的农业结构逐渐从数量型转向质量型。日本政府在年提出了发展“环境保全型农业”法案，该法案立足环境保护宗旨，通过实施科学合理的农业生产措施，发挥农业系统物质循环功能减少外源化学品投入，提高养分资源利用效率，减少环境压力，同时颁布了一系列法律法规来支撑农业可持续性发展。经过二十余年的发展历程，日本的环境保全型农业体系已趋近成熟，化肥投入也逐步合理。目前针对日本环境保全型农业的研究有很多，如李筱琳主要通过研究日本现代农业环境政策的实施路径总结了对中国农业的可持续发展道路的启示[2]；井焕茹等主要通过研究日本政府法律法规和在技术层面所做的宏观调控，阐明了中国如何通过政府的宏观调控扭转目前的农业生态环境恶化的趋势[3]。目前尚缺乏从政策调控、技术创新和市场机制等多维度阐述日本化肥减量增效实现途径的系统研究。本文将通过介绍从20世纪60年代以来的日本农业的政策法规、技术演变、养分管理机制以及市场服务体系四个方面来系统揭示其化肥减量增效机制并为我国提供经验。
1日本养分平衡历史变化
以氮素为例分析了日本的养分投入和产出的历史变化，大致可分为三个阶段。第一个阶段是快速增长期，二十世纪六十年代日本为了应对粮食危机，氮肥施用逐年增加，于此同时农田总氮投入迅速增加，到年达到历史最高水平，氮素总投入达到kghm-2，氮肥投入达到kghm-2（图1）。第二阶段是转型适应期，从七十年代到八十年代近10年间,由于氮肥和有机氮肥投入的不断变化，日本的总氮素投入处于不断波动状态。第三阶段是下降期，上世纪八十年代以后，日本田间氮素总投入逐步下降，目前保持在kghm-2左右，氮肥投入稳定在kghm-2左右。同时氮肥的投入占总氮素投入的比例也有所下降，从年的70%左右下降到年的60%（图1），这主要是有机肥带入氮素增多。
氮素盈余是氮素总投入和有效氮素产出之差，是养分管理中评估环境风险的重要指标[4]。我们计算了总氮素投入与氮素产出之差以及氮肥投入与产出之差。如图2所示，日本从年到年，氮素盈余经历了先逐年递增后平稳的过程，总氮素盈余由年的64kghm-2增加到年的kghm-2，达到历史最高。之后由于氮肥投入的降低氮素盈余也逐步下降，并稳定在～kghm-2之间。氮肥盈余（氮肥与产出之差）也同总氮盈余趋势相同，从年的26kghm-2增加到年的95kghm-2，达到历史最高后逐步下降，且远低于总氮素盈余。从年到年氮肥与产出之差在30~40kghm-2之间。总体来说日本的养分盈余显著低于我国（目前在kghm-2左右），较我国平均氮素盈余低40%，其单位面积氮素投入水平平均仅kghm-2，是我国的一半左右。日本氮肥投入和盈余的下降也改善了当地的大气和水体质量。在4年的日本财务报告中，湖泊和水库的化学需氧量指数达到51%，已达到环境质量标准[5]。而~年对我国22个湖泊的调查发现59%的调研湖泊的水体全氮（TN）超过富营养化指标，尤其在农业集约化程度高、氮肥用量大的地区，过量施用化肥导致环境污染问题突出[6]。
2日本农业生产技术演变
减肥增效的实现离不开技术的不断进步。以水稻生产为例，日本的水稻产量从年至今呈现一个总体增加的趋势，单产由年的4Mghm-2增加到年的6.7Mghm-2，增幅达到28%。日本的水稻并不追求高产，在全球主产区中处于较低的水平，如我国的水稻平均单产可达7.6Mghm-2，高于日本平均产量13%。但日本水稻的品质显著高于其他国家，也产生了更高的经济效益，如日本水稻的销售价格是中国水稻的4倍[7]。高质量的稻米很大程度上得益于较低的氮肥投入，因为氮肥用量过大不利于稻米品质的改善，还会降低食味品质[8]。日本水稻生产的氮素投入不到kghm-2，仅为我国单位面积投入的40%，而控释肥的大面积应用更加降低了氮肥投入，氮素投入仅平均70kghm-2左右。同时日本水稻生产氮素利用效率一直维持在一个较高的水平，50%~60%之间，控释肥的施用可增加氮肥利用效率到70%~80%[9]。在这几十年中，日本水稻生产的配套技术也在发生变化，包括品种的更新、施肥技术的优化、新型肥料的应用、机械化这四个方面。
2.1优质品种
20世纪五六十年代以高产、耐肥性强的品种为主来提高产量，到20世纪60年代末，随着机械化的推进，高产、抗倒伏、适宜机械种植、矮杆、多穗的日本晴成为主导品种[10]；年后由于对品质的要求逐渐提高，食用品质好、耐低温能力强、适应性广的越光代替日本晴成为主导品种；年，一见钟情、阳之光、秋田小町等优质品种开始出现，但目前越光仍是日本水稻种植的主要品种，其种植面积维持在日本水稻种植总面积的37%左右[11]。
2.2施肥技术的进步
在20世纪五六十年代，一般选用盐人松三郎的水稻全层氮肥施肥法、田中稔的水稻深层追肥法、V字施肥法[12]；20世纪八十年代初，水稻侧条状施肥法开始应用，这种施肥方法与传统施肥方法相比，可以减少10%~30%的氮肥投入，可以有效降低生产成本，提高农户收益[13]；20世纪90年代，水稻育苗箱全量施肥法开始大面积应用，这种施肥方法是在育苗期氮肥一次性施入，在大田期间不再施肥，这是一种肥料与种子或植物根系接触的施肥方式，可以有效提高肥料利用率。
2.3新型肥料的应用
日本早在20世纪60年代就开始研发缓效型肥料，是世界缓控释肥的研究与应用的引领者。20世纪80年代以包膜尿素为代表的新型缓效型肥料日趋成熟，用在水稻上的缓效期从一个月到三年，其氮肥利用效率高达80%[14]。目前来说，日本的肥料研发机构根据各都道府县的施肥标准和地域品种研制适宜本地区的专用型缓控肥料，可以做到因地制宜，使肥料发挥更好的效果。
2.4机械化程度的提高
农业配套技术的不断更新发展是实现日本农业现代化的重要基础和保障。在年日本就已实现耕地、除草、喷药、运输以及农产品加工等环节的机械化。机械化的发展缩短了用工时间，解放劳动力，使日本能够在农业人口趋高龄化的状态下依旧能保持较高的生产效率。
总之，优质品种是实现作物高产、品质提升的关键，施肥技术包括施肥方式的优化和新型肥料的应用提高了肥料利用效率，节约了肥料用量，而农业机械化程度的提高和覆盖提高了农业生产效率。技术不断的更新和发展为日本实现环境保全型农业提供了重要科技支撑。
3环境保全型农业的政策法规
除了技术进步外，在推进环境保全型农业的进程中，日本政府也颁布了一系列的法案来推进农业的转型。年日本颁布了第二次世界大战后的第一部关于农业的法律《农业基本法》，这部法律以提高农业生产效率、提高农业收入和缩小工农收入差距为目标。而后出台的政策逐渐开始