解析当前施肥中几个问题及我们的建议

汉茂油桃 2014-03-08

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刘立新、梁鸣早

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

2010年8月3日

1. 采用高新技术集成法，实现农业上的低碳、绿色、有机和环保

目前我国农业生产中施用的氮肥主要是尿素，据农业年鉴记载，2008年我国尿素施用量约为5000万吨，据计算生产1吨尿素需用1.2-1.8吨煤或耗600-700立方石油天然气、1110度电），有人戏称为“石油农业”。

为实现我国农业低碳、绿色、有机、环保的目标，应采纳低耗能的新型农业技术路线；目前一些低耗能的新型农业技术已经趋于成熟：微生物非豆科固氮、微生物药肥、药食同源平衡施肥、复混肥产业化等项技术与产品，已经在农业生产中显现出威力，若将上述多项技术整合起来，不仅可减少尿素和化学农药生产所消耗的石油天然气，还可实现我国农业生产低碳、绿色、有机、环保、造福我国人民。

2. 在测土配方施肥基础上，推广机械化侧深施肥技术以增加肥效

众所周知，机械化侧深施肥可增加化肥肥效、提高化肥利用率、减少劳动强度、并可减少因施肥引起的环境污染【9、23】,此项技术不增加新的生产肥料的能源消耗，只在现有机械上改进,如果能在农业上有条件的地方采用侧深施肥技术，氮肥利用率可提高17%～31%【23】，磷肥利用率达到25%左右，并显著增加农业生产效率。针对目前农机市场上普遍缺乏侧深施肥的排肥、排种器等机具，提出如下建议：

2.1研发机械化侧深施肥机具以及排肥、排种器、开沟器等，机具还需与各种动力（包括手工、人力、畜力以及不同马力牵引的拖拉机）相匹配；

2.2开辟机械化侧深施肥的机具市场；

2.3 建立机械化侧深施肥的农机化服务专业技术队伍；对全国不同地区的农机手，进行分期、分批的侧深施肥技术的业务培训。

3. 推广科学施肥理论、技术，以扩大肥料的功能和效果：

3.1推广药食同源平衡施肥技术；

药食同源平衡施肥技术，近些年渐渐成熟起来的低耗能新型农业技术，它具有提高作物自身防控病虫草害的能力（可以不施或少施农药），同时大幅度提高农产品产量、切实改善农产品品质和生产具有特殊风味的农产品，减少过量施肥带来的负面影响。普及和推广此项技术的意义重大，

普及工作涉及到大学基础理论教育、科学研究选题（科研立项、示范、推广）也涉及到化工生产设备的改进等诸多领域。

3.2 强化植物生理学三原则在施肥中的认知，它们是：

2 植物新陈代谢产物物质决定植物生命活动的一切；

2 植物生命活动三基点，即低量有效、适量最佳、过量有害；

2 新陈代谢中“代谢控制和控制代谢”的负反馈作用的相关关系等。

3.3普及植物的次生代谢知识；

随着人类不断增长的对物质文化的需求，人们对农产品品质和风味要求也越来越高。而农产品的品质和风味物质恰恰来源于植物的次生代谢途径及其代谢产物，植物的次生代谢还是使其自身获得免疫物质的唯一途径；普及植物的次生代谢知识，使农民认识到正确开启植物的次生代谢途径的技术，并使其有效运转充分条件（施肥等）的重要性，这些技术将成为我国新一代农民追求的施肥目标。普及植物的次生代谢知识将带来巨大的社会经济效应。

4．国家应禁止磷酸二氢铵和等比例复合肥直接施入农田

早在1984年，发达国家就规定，“对磷酸二氢铵（18-46-0）和等比例复合肥45%（15-15-15）、48%（16-16-16）、51%（17-17-17）、54%（18-18-18）、57%（19-19-19），不直接施入农田，而是根据测土情况并针对不同地区和不同作物生产专用掺混肥（BB肥）。

而我国尚未出台相关政策，市场上随处能买到磷酸二氢铵和各种高浓度等比例复合肥，使本不该直接进入农田的肥料被广泛施用，形成严重的叠加效应。这些高浓度肥料的速效养分施到农田后，其与土壤颗粒的结合是在瞬间完成的，土壤颗粒不能吸持的离子态元素也会出现暂时性过剩或永久性过剩现象，过多的阳离子养分（钾、钠、钙、镁等阳离子），导致严重的土壤养分失衡和植物的奢侈吸收，阳离子又使植物液泡pH值升高，pH值高于4.2时就为某些细菌的存活创造了条件，目前普遍出现新的连作障碍与施肥不当有关，土壤耕性也受到破坏【7、8、23】。

迄今为止，测土中从未发现任何一种土壤的营养元素缺乏是按N:P2O5:K2O为18：46:0（磷酸二氢铵）比例缺乏的；也没有任何一种作物对养分的需求是按此比例需求养分的；同样道理，N:P2O5:K2O等比例肥复合肥，也不是土壤和植物所需要的。国家应尽早出台禁止磷酸二氢铵和等比例复合肥直接施入农田的政策。

5．正确认识和使用有机肥，有序发展低碳农业

虽然我国有几千年施用有机肥的历史经验【19、23】，但还要提高认识：

5.1作为市场上流通的商品有机肥，建议国家出台更详细的标准。

有机质发酵成有机肥有四个阶段，分别为：①有机质不经过发酵的有机质，在我国近期已经发展为被直接施入农田（秸秆直接还田）技术，②预备腐殖质阶段（刚开始发酵的有机肥），③经过一段时间的发酵形成营养腐殖质阶段（达到民间称为“黒、烂、臭”阶段的有机肥，含有醌系物质，尤其是百里氢醌，④腐熟的有机肥施入土壤后再经过若干年的转化后，形成永久腐殖质（—腐植酸）的阶段。

有机肥不同发酵阶段对农业贡献是不同的。有机肥中的“百里氢醌”含量高时，表明其发酵处于营养腐殖质阶段，有增加土壤的抗逆性和抵抗的灾害性天气的作用，对有机食品的生产很有利。

目前市场上商品有机肥的生产和销售质量良莠不齐，国家应出台更详细的标准，在商品有机肥检测中，增加百里氢醌含量的检测标准、并检测是否含有腐殖酸及其含量的检测标准等项目。

5.2 腐殖酸的使用应侧重于改土和土壤培肥的目标：

市场上常见的腐殖酸是经过工业化的处理过程：把褐煤经过化学方法（酸或碱）处理，使用腐殖酸类肥料可增加土壤有机无机胶体复合体，最终形成土壤团粒结构，这是腐殖酸的使用该侧重的改土和土壤培肥的目标。

腐植酸对土壤来说是双刃剑，过量使用对土壤有负面影响：一方面腐殖酸活化了土壤中重金属植物微量营养元素（铜Cu 铁Fe锰Mn 锌Zn钼Mo等）和活化钙镁等中量营养元素时，对作物生长、发育、高产、优质是有利的，对人类的健康也有益；另一方面腐殖酸也同时具有活化了土壤中有害重金属元素（汞Hg 镉Cd 铅Pb 砷As 硌Cr等）的作用，可造成农产品有害重金属元素含量超标，【23第61页】）。这样的农产品是不能吃的；因此，对腐殖酸的使用应控制在一定限度内（尚需开展深入研究），避免负面影响。5.3 国家应注意含钠盐的肥料不宜过多施入农田

2 腐殖酸钠不适合农田施用

腐殖酸钠肥料对土壤结构具有破坏作用，腐殖酸钠中的钠离子具有破坏土壤的有机无机胶体复合体的作用，进而破坏土壤团粒结构【7、23】。国家应禁止企业生产用于农田的腐殖酸钠，建议生产腐殖酸铵或腐殖酸钾，并标明腐殖酸含量。对于非农田使用的腐植酸钠不在此例。

2 配合饲料喂养的畜禽粪便氯化钠过量，应当设法排钠而后施用

配合饲料喂养的畜禽粪便为原料制成的有机肥含氯化钠高，如果将钠含量高的畜禽粪便施入农田，将严重破坏土壤团粒结构【7、23】，建议研究合适的排钠方法，避免出现问题。

6. 开展诱导技术在农业生产领域中的应用

6.1光诱导技术已接近成熟

光诱导技术是一种节省农业投入的低碳技术，光诱导可在施用化肥增产的基础上再增产10%～36%【28】，这一技术一定能为我国将来解决粮食问题找到一条便捷的路，光诱导技术的研究尚需开展攻关性的研究工作。

6.2 用化肥诱导植物的抗击灾害性天气能力的研究

用化肥诱导植物的抗击灾害性天气能力的研究，此项工作刚开始，很有必要开展深入的室内外、田间适应性等探索性的工作【28】。上述诱导技术研究需要的专业知识多，是跨行业的工作，需要几代人不断地努力来完成。

以上建议希望得到有关部门的重视和支助，开展立项研究，为现代化农业生产作出贡献。

参见附件，解析当前施肥基础理论、生产中的主要问题及我们的建议附件：

解析当前施肥基础理论、生产中

的主要问题及我们的建议

1．将几个成熟技术集成，实现我国低碳、绿色、有机和环保农业

我国农业战线的专业技术人员、尤其是一些杰出的专家和企业家，经过几十年的艰苦卓绝的探索和努力、披荆斩棘，克服种种困难，终于在实践中获得成功。为我们应用这些新技术措施发展低碳农业提供了可能。

目前较为成熟的几项技术如下：

非豆科固氮技术与产品、药食同源平衡施肥法的技术与产品、微生物药肥技术与产品、连同活化中微量营养元素的技术与产品（称植物生长调理剂，如活力素）、具有土壤保健功能的非金属矿物联合微量营养元素的土壤保健技术与产品（称土壤调理剂，如赛众），还有特殊复混肥生产技术与产品等整合在一起，不仅可节省尿素使用量，节省生产尿素和化学农药所消耗的石油天然气，同时实现低碳、避免农药污染，具有杀虫治病除草和抵抗灾害性天气的特殊肥料，可大幅度提高农产品品质和风味，以低投入、高产出的低碳技术生产绿色食品、有机食品；造福我国人民。

1.1采用非豆科作物固氮技术发展低碳农业

目前在我国农业生产中，施用的氮肥主要是尿素。以2008年资料为例，2008年我国氮磷钾（纯养分计）的总用量是3628.2万吨，其中氮素2302.9万吨（这其中施用的量尿素约5000万吨）。而工业化生产尿素是需要消耗大量的石油天然气的（每生产1吨尿素需用1.2-1.8吨煤或耗600-700立方石油天然气、1110度电），它们属于高碳经济生产氮肥。

如果我们能够减少每亩土地尿素的施用量，就可以大大减少生产尿素的

天然气耗量，进而大大减少为生产尿素所产生的二氧化碳量，从而实现部分节能减排。

非豆科作物固氮方面（本工作在朱安妮教授指导下开展工作）目前在

我国把空气的氮气固定成对植物有效态的氮肥为植株供应氮素养分方面，豆科作物可以由根瘤菌实现共生固氮，而对于非豆科作物实现微生物固氮是相当困难的。人们普遍承认将共生生物固氮引入世界上主要的非豆科作物将是生物技术能为农业所作的一个具有重要意义的贡献了。

在研究了豆科植物生物固氮和非豆科木本植物生物固氮机理的基础上，G实验室发明了“人工条件下非豆科植物自然固氮”，这项技术与产品“生物氮肥”可以部分代替尿素为植物供应生长所需要的氮素，它们属于应用低碳生产生物肥料的相关技术及产品。

G实验室采用多种微生物组合生产的生物氮肥，通过让固氮细菌侵染作物种子或根部，充分利用作物光合作用过程中所产生的能量ATP，来提高非豆科作物的生物固氮能力。据朱安妮教授的保守估计，可以代替30%以上的尿素态氮；中国农科院的科研科技人员2006年在河北高碑店的大棚番茄试验上，做出以生物氮肥替代尿素量高达80.5%而不减产的结果；最近，俄国专家利用实验室技术，推算出我国研发的生物氮肥替代尿素量达到80%；可以说两个不同方式的试验得出大致相同的结论。生物固氮是一种自然的固氮过程，它是一种安全、低成本、和高效的固氮方式，应成为农业生产氮肥节能减排的关键技术之一。进入二十一世纪，如果想要发展持续农业，以满足世界日益增长的需求，我们应发展这种基于生物的固氮技术。

1.2采用药食同源平衡施肥法（本工作在刘立新研究员指导下开展工作）

回顾历史，世界上有机肥施用历史已有几千年，有文字记载在我国春秋战国时期就用有机肥，距今有3300余年【19、23】；化肥使用自1839年过磷酸钙问世并在欧洲小麦生产上的试用成功，催生了全世界化肥工业产业，据今仅有百余年历史。

植物营养研究，始于 1640年小柳树盆栽研究确认了氢氧元素的意义开始，距今380余年，到目前已确认16种植物必要元素和7种有益元素、5种有害重金属元素；对生命元素的认知刚刚开始，尚需深入研究。

1937年，德国科学家H.Molish提出植物的化感作用概念(Allelopathy——按原意应直译为相生相克作用，现译为化感作用)【2、5、23】，由此开始的植物生理学研究，距今仅有几十年的历史【1、2～29】。1961年北京大学教授吴湘钰先生等提出“植物新陈代谢产物物质决定植物生命活动的一切”：农产品产量物质、品质物质、风味物质均来自相应的新陈代谢途径的代谢产物（参见图1、图2、图3和表1）。北京大学教授曹宗巽先生提出植物生命活动三基点观点【23】；“在植物生命活动中，广泛存在生命活动因素三基点的现象：生长的积分曲线（大S形曲线）和微分曲线（Ω形曲线）。对植物生活来讲，各种自然环境条件（温度、水分、气体、热量、密度、施肥、施肥深度和距离、养分物质）等各种物质、环境、以及人为的操作技术条件等等，都必须考虑如下三个基本数量关系：“低量有效、适量最佳、过量有害”【23】。北京大学教授兼中国科学院研究员汤佩松先生1963年提出“代谢控制、控制代谢，尤其要注意代谢产物的负反馈作用”的理论【23】：这些理论对于今天的农业生产仍有很强的指导意义。

公元2000年，中国农科院研究员刘立新在总结前人思想和经历数十年农业实践的基础上，提出药食同源平衡施肥法，药食同源平衡施肥法是利用植物的基本代谢和次生代谢，充分调动作物本身的免疫能力，不用或少用化学农药，从而实现杀虫治病除草的环保型的施肥技术，同时还能够抗击旱灾、涝灾、抗盐、抗热、抗冷、抗冻等灾害性天气危害以及抗早衰等作用，同时实现农产品品质优良性、风味独特性，生产效率大大提高【23、、26、27、28、29】参见图1；该技术中“大豆重迎茬专用肥”已通过天津市科委成果鉴定并获天津市成果奖，此技术应用于生产已历时10余年了【2～29】。

药食同源平衡施肥法的基本技术措施：首先要为农作物提供一种胁迫（自然环境就存在胁迫）、或采用人造胁迫；胁迫是打开了植物次生代谢的重要途径，次生代谢打开后需要及时提供给植物代谢需要的各种营养元素，正常运转的次生代谢，使作物具有了获得各种功能性物质，可理解为植物免疫物质的能力。

农产品产量物质、品质物质、风味物质均来自相应的新陈代谢途径；植物自身的免疫能力同样来源于次生代谢过程，下面简单介绍代谢产物中的几种功能性物质——能够杀虫、治病、除草的物质、风味物质、抵抗灾害性天气的物质、植物修复功能的物质等，它们分别是：

引入生态学概念（H.MOLISH的ALLELOPATHY和ALLELOCHEMICAS）结合威廉斯土壤学——土壤团粒结构，形成土壤内和农业种植范围内的微型生态平衡

图1、植物基本代谢和次生代谢的新陈代谢示意图

一个核心—土壤健康（有机无机胶体复合体，团粒结构）——土壤保健，土壤调理剂；两个引擎——基本代谢和次生代谢

必要条件：环境胁迫，人造胁迫——4两破千斤

充分条件：植物生长调理剂，土壤调理剂

把上述两方面（土壤水稳性团粒结构和植株新陈代谢的双引擎——指基本代谢和次生代谢两个方面）的因素调动起来，目前农业生产中的许多难题就迎刃而解了：

实现农产品生产的抗逆性、食品安全性与环保型（指数量和品质双方面满足人类容易增长的需要，并且没有化学农药和化肥的污染）、农产品品质优良性、风味独特性、高产性、生产的高效性六个方面的和谐统一的效果。

①化感物质或称作物自身免疫物质：

植物生理学称为“植物防御物质”；化学生态学称为“化感物质”；植保学称为“植保素——植物杀虫素、植物杀菌剂”，我们理解为“作物自身免疫物质”。如：

有了吲哚生物碱植株就能够杀蚜虫；

有了类黄酮类化合物，植株能杀死真菌性病原体；

有了氧肟酸类化合物植株能够杀死细菌性病原体；

当有机酸能够维持植株内体液pH值小于4.2时，就能够杀死进入植物体内的细菌性病原体；

有了萜烯类和甾类化合物就能够杀死各种害虫、线虫、细菌性、真菌性

和各类病毒性病原体；萜烯类化合物和甾类化合物进一步反应形成能够抵抗灾害性天气的物质——脱落酸（ABA——下同）。

②抗击灾害性天气的物质：

脱落酸（ABA）与植物抵抗灾害性天气的关系：

ABA能够维持细胞结构和膜结构的稳定，防止逆境对细胞器和膜系统的伤害：ABA能防止微管拆卸，维持细胞骨架的稳定；ABA能提高膜脂碳链的流动性，防止膜系统遭受低温伤害；ABA能维持抗氧化剂谷胱甘肽（GSH）含量的稳定，防止膜脂的过氧化作用；防止水分散失，促进根系吸水：在叶内，ABA能调节气孔运动，促使关闭，减少蒸腾失水；在根中，ABA能刺激离子的吸收与运转，额外增加根内渗透组分，从而提高了细胞的吸水力；

改变植物体内的代谢过程，促进某些溶质的积累：在干旱、低温、盐渍等逆境下，ABA能促进脯氨酸、甜菜生物碱、可溶性糖、可溶性蛋白的积累；

而次生代谢产物中的脯氨酸与甜菜生物碱都是最理想的渗透调节剂，当然，无机盐离子（K、Na、Ca、Mg各种阴阳离子等）也具有这种渗透调节剂作用；（当它们增加时，细胞内溶质——含无机离子和有机小分子溶质量增加，细胞吸水力增加），植物抗旱能力也随之加强；

我们把脯氨酸、甜菜生物碱和脱落酸三者作用结合起来，从而提高了植物的抗旱性、抗寒性和抗盐性。可以达到有效地抵抗部分灾害性天气的作用，如果再结合化感物质防控病虫草害的能力和作用，进而实现抗早衰的作用（引起作物早衰和果树生产产生大小年问题的原因，不仅有天气问题，还有病虫害的问题、有机、无机养分供应等问题）。请注意：

2 当伤害因子的破坏性还处于可逆性阶段时，这些物质可使作物恢复正常；当那些伤害强度超过可逆性范围时，这些化合物也无能为力，植株只有死亡。

2 只要存在环境胁迫或安全的人造胁迫条件下，必须施用螯合态的微量营养元素（植物生长调理剂活力素或土壤调理剂赛众等），就可以达到增加作物抗逆性、抗病性及抵抗灾害性天气的目的。

③能除草的物质：

有胡桃酸、香豆素、羟基肟酸，能杀死杂草，参见表1【16、23】等。

④风味物质：

氨基酸（氨基酸比例不同风味也不同，植物次生代谢途径产生了与基本代谢途径不同的氨基酸，更丰富了风味物质）、而芳香剂、维生素P、有机酸、糖（形成一定的糖酸比和果实和蔬菜等一定的pH值等）和一萜类化合物等，就可以直接产生各种称之为风味的物质，可以大大提高农产品品质，口感良好等。参见图1、图2、图3和表1。

⑤具有修复功能的物质

在大田考察中经常发现用赛众有很强的修复功能，不仅治好了果树的病，还修复了病灶。这说明某些元素具有增强植物光合作用的能力，可以额外形成糖、纤维素、构成细胞壁的物质，这是一些并未引起我们注意的钛、钄、铈等元素，都具有促进植物额外形成糖类化合物的能力，在微量营养元素氯的参与下，合成纤维素，进而形成细胞壁和疏导组织等，从而达到修性及抵抗灾害性天气从而实现修复的目的。

综上所述，农业生产中作物体内能否出现上述五类物质：既①化感物质或称作物自身免疫物质；②抗击灾害性天气的物质；③能除杂草的物质；④风味物质；⑤具有修复功能的物质，应成为检验有上述功能的肥料真伪与施用方法是否得当的基本原则。

开启植物次生代谢途径并使其正常运转的必要条件和充分条件：

l 必要条件：逆境环境/安全的人造胁迫；

l 充分条件：根据不同作物养分需求的充足养分的供应:必要的植

物生长调理剂活力素，或土壤调理剂赛众。

它们都具有植物生命活动所必须的具有氧化还原功能的营养元素。它们在植物生物化学中的反应中，具有既能供应电子又能吸收电子功能的植物微量营养元素。当植物同时存在胁迫、农药、养分时，新陈代谢产物化感物质、品质物质、风味物质的关系就出现了更复杂的变化，见示意图7。

图3、作物新陈代谢产物物质与作物产量、品质与人类需要的物质间关系示意图

1.3采用微生物药肥生产的技术与产品

微生物药肥生产技术与产品（本工作在周法永博士指导下开展工作）是指以微生物发酵中草药产生化感物质和开启农作物次生代谢途径为核心技术的新型多功能微生物肥料（注：这些微生物产生的杀虫治病物质与植物次生代谢产物物质基本相似），业已研制成功，而且已经面市多年了。

微生物药肥概念

微生物药肥是指含有特定微生物和微生物发酵中草药产生的化感物质以及能诱导开启农作物次生代谢途径的活性成分的新型多功能微生物肥料。本项研究的微生物药肥是按照“第三代”微生物肥料概念，并依据微生物与中草药双向培养产生化感物质和诱导农作物打开次生代谢途径产生化感物质抗病杀虫的原理，将不同功效的营养菌和生防促生菌等菌株优势组合，进行中草药发酵，再用氨基酸或腐植酸螯合微量元素，研制出的具有肥效、抗病和驱灭害虫的三效合一功能的新产品，主要含有营养菌和生防促生菌、活性萜烯多肽、中微量元素和细胞分裂素以及脱落酸等其他成分。产品剂型有颗粒、粉剂和水剂。该类产品既能转化土壤中的潜在肥源、促进农作物对养分的吸收和利用，从而减少化肥使用量和提高肥料利用率，又能不用或少用化学农药就能达到有效的抗逆和植保效果，是低碳绿色环保型产品，在持续供给土壤有机质、改善土壤结构和提高土壤肥力，尤其在控制和克服因长期过量使用化肥和农药引起的土壤连作障碍（重茬病害）方面具有独特的效果。我们已于2008年完成了微生物药肥系列产品的定型和试验示范研究，形成了科研成果和核心关键技术，并转化出高科技产品，累计推广面积达到100 万亩以上。该类产品的面世，将在我国的现代特色农业生产中发挥重要作用。

诱导农作物打开次生代谢途径产生化感物质抗病杀虫的原理，将不同

功效的营养菌和生防促生菌等菌株优势组合，进行中草药发酵，再用氨基酸和腐植酸螯合微量元素，研制出具有肥效、抗病和驱灭害虫的三效合一功能的微生物药肥。产品中主要含有营养菌和生防促生菌、活性萜烯多肽、中微量元素和细胞分裂素以及脱落酸等其他成分。这个技术也可以不用化学农药就能达到有效的抗逆和植保效果。属于绿色、环保型产品。

该项研究于2008年完成了具有肥效、抗病和驱虫三效合一功能的微生物药肥系列产品，如《生物多抗1号》、《渴望1号》、《多抗菌素》、《菌喷灵》、《多抗巨丰》、《生物多抗菌肥》、《生物有机肥》、《多抗克线菌剂》、《克线一冲灵》、《水稻壮秧剂》等。上述产品于2009年，在全国十几个省市的粮食作物和大棚蔬菜上进行了示范推广，累计面积已达100多万亩，经济、生态和社会效益很好。其中《生物多抗1号》产品中标了2009年黑龙江省农垦红管局航化产品的招投标，在红旗岭农场40多万亩水稻上飞机喷施后，整体防病防虫和增产效果显著。生物型《水稻壮秧剂》经过三年试验取得成功，2010年已在黑龙江、吉林、辽宁水稻上大面积示范推广。防治病毒病和地下害虫尤其是根结线虫的微生物肥料产品也在北京、山东、辽宁等省市进行大面积示范推广。

在农业生产中，如果我们同时采用微生物药肥生产技术与产品，从植物体外供给作物能杀虫治病除草的生物活性物质和结合药食同源的原理从作物体的内源产生防控病虫草害的功能性物质相结合，就能实现无化学农药达到植物保护的作用。为此，在实现农业生产绿色、有机、环保的大目标产品时，均有相关的特有技术与产品供应市场。

1.4采用特殊的复混肥生产技术与产品

复混肥生产的技术与产品（含控释肥料，特殊配方其中不含农药的，具有诱导植物开启作物产生次生代谢产物物质的复混肥料等），已经成功的用于农业生产，特殊配方复混肥业已通过实践的检查，可以源源不断地供应市场；同时，促释型的肥料已经面世，賽众28就是在自然环境条件下，水分促释型肥料。

把上述四项技术整合在一起，实现我国农业低碳、绿色、有机、环保的伟大目标。

2.在测土配方施肥基础上，推广机械化侧深施肥，提高化肥肥效

1982-1995年由中国农业科学院土肥所所参与的农业部、化工部和当年国家科委的政策调节性项目中“关于机械化施肥的研究项目”，研究结果表明，机械化侧深施肥（含追肥）可增加化肥肥效、提高化肥利用率、减少劳动强度、节省肥料，并可减少因施肥引起的环境污染【9、23】等;已经获得三项国家级科技进步奖励等（刘立新研究员参与并指导了部分相关研究）。

此项技术已经得到部分推广应用，并取得了明显效果，在推广中显示出其具有的强大生命力，机械化侧深施肥不增加生产肥料新的能源消耗，只是在现有机械上的改进，如果能在农业上广泛采用侧深施肥和侧深追肥的技术，氮肥利用率可提高17%～31%，磷肥利用率达到25%左右，显著增加农业生产效率。

但我国目前农机市场上普遍缺乏侧深施肥的排肥排种器、相应的开沟器等，建议开展下列工作：

2.1 研发相关侧深施肥的机具

研发机械化侧深施肥的机具以及排肥、排种器、开沟器等，这一系列产品，适用于各种动力匹配（包括手工、畜力以及不同马力的拖拉机牵引的）农业机具【9】；

2.2 市场运作

开辟机械化侧深施肥的机具市场；

2.3 建立专业技术队伍

建立机械化侧深施肥的农机化服务专业技术队伍；并对全国不同地区的农机手，进行分期、分批的业务培训。

3．规范肥料市场，禁止磷酸二氢铵和等比复合肥直接施入农田

早在1984年前，发达国家就规定，“对磷酸二氢铵（18-46-0）和45%（15-15-15）、48%（16-16-16）、 51%（17-17-17）、54%（18-18-18）、57%（19-19-19）的等比复合肥料，不直接施入农田，而是通过测土施肥配制成掺混肥（BB肥）施入农田。而我国尚未出台相关的政策，市场上随处能买到上述肥料，使本不该直接进入农田的肥料被广泛施用，形成严重的叠加效应等一系列危害作用等问题。

迄今为止，测土中从未发现任何一种土壤的元素是按N:P2O5:K2O为18：46:0（磷酸二氢铵）比例的缺乏的，也没有任何一种作物对养分的需求是上述比例需求养分的；同样道理，N:P2O5:K2O等等比例（15-15-15、16-16-16、17-17-17、18-18-18、19-19-19）复混肥，也不是土壤和植物所需要的比例。

因此，上述两类肥料是不符合测土施肥的原则的，没有单独存在和单独使用的必要性。

磷酸二氢铵和等比例复合肥，它们是高浓度的速效养分肥料，施到农田后，与土壤颗粒的结合是在瞬间完成的，当土壤颗粒不能吸持那么多的离子态元素时，就会出现这些离子暂时性过剩或永久性过剩现象，过多的阳离子养分（钾钠钙镁等阳离子），导致严重的土壤养分失衡和植物的奢侈吸收，阳离子使植物液泡pH升高，当pH高于4.2后就为某些细菌性微生物的存活创造了条件，并出现新的连作障碍【7、8、23】。土壤的耕性被破坏，固碳能力下降，若想恢复土壤原貌，必须经几十年的时间不懈努力，才能勉强复原，或者根本就无法回原。

因此，规范肥料市场，禁止磷酸二氢铵和等比例复合肥直接施入农田，就成为我们应该尽早解决的问题之一。

3-1详述由于过量施肥或不适量施肥所引起的系列问题

① 关于过量施肥引起的土壤养分的叠加效应【7、23】

我们在施肥过程中,往往发生,上一次所施肥料的某些养分,作物没有利用完毕,还有剩余（残留在土壤中）,在下茬作物施肥时理应把这些残留的肥料扣除 ,但我们在实践中,不仅没有扣除,而是再加大施肥量，这就是施肥的叠加效应【7、9、23】。叠加效应造成一系列的问题。

在我国的土壤肥料学界和农民眼中 ,往往还把这种施肥的叠加效应理解为“是培肥土壤的措施”，这一看法，它已经发展成为对施肥原理在认识上的一个误区。 1998年夏天，在北京顺义县，凡是县里的攻关高产田,每年都施用大量磷酸二铵,使粮田土壤有效磷（OLSEN法P2O5）高达100ppm左右,表面上土壤的磷素营养被培肥了,但在这种攻关田中,仔细观察,可明显看到玉米“长期施用氮磷肥所致缺素综合症的“金边叶”的存在（参见图3、4、5、6）。这表明,该田块发生了严重的大、中、微量元素失去平衡现象，必须是调整施用各种营养元素（含中、微量营养元素）的比例的时候了。

② 过量施肥加重病虫害、形成严重土壤盐浓度障碍【23】和养分间拮抗

施肥能够明显改变土壤环境 ,因此，与土壤病虫害的发生有很大关系【23】：近年来，日本专家长谷川杢治指出，日本的细菌性班病、细菌性立枯病等病害急剧增加。它们是细菌寄生引起的病害 ,也和土壤环境变化有着密切关系：本来细菌和霉菌不同,它适于在pH高的条件下生活，具有不喜欢在pH值低的酸性条件下生存的特性【23】。当作物体液的pH值大约为4.2，属强酸性时,所以细菌不能寄生。尽管如此 ,由于过多施用钙、镁、钾、钠,提高了土壤的pH值,也使作物体液的pH值上升,，因此 ,细菌性病害增加了。由于环境的变化,过去不是病原菌的细菌，却作为新的病原菌的面貌出现了【7、23】。

③ 日本专家坦承他们在土壤管理和施肥上有失误

日本的专家长谷川杢治承认，他们过去在土壤管理和施肥方面存在着重大的失误【7、23】。而我国国内的专家对此很少进行研究，大家被非科学的“道理”忽悠着，钱花掉了，庄稼表面上长的高一头、深一色了，个头长的不小，产量不高，其后果，不仅是产量没有上去，病虫害却加重了，化学农药大量施用，农业生产成本提高了，品质下降了，污染严重了，甚至生产有毒农产品。

④ 高氮、高钾的复混肥在土壤中引发严重的盐浓度障碍

如果用做基肥的肥料全部溶解在土壤溶液中，那时，土壤溶液中的盐分浓度就会像海水一样高【26】。因盐分的危害,作物就会枯死（这就是我们经常说的发生了化肥烧种烧苗现象）。在实践中，如果施肥量没有错,施肥位置恰到好处,就不会发生由于基肥使作物枯死的事例【9、23】。

作物所以会在海水般的土壤盐溶液中枯死,是因为作物在吸收水分时,取决于作物体内的盐浓度和土壤溶液盐浓度的差别,当作物体内盐溶液浓度高于土壤溶液的浓度时,作物可以顺利吸收水分,但是，反之,作物就无法从土壤溶液中吸收到水分,进而发生枯萎和死亡【7、9、23】。

化肥溶于土壤溶液 ,必然使土壤溶液盐浓度大大提高。在水培时可观察到,如果提高了营养液的浓度,就会促进作物发病率增大,同理，当土壤溶液盐浓度提高到一定程度，但尚未超过作物体内盐浓度时,作物也会产生一系列不正常现象，如使作物对病虫害的抵抗能力下降【7、23】等。

重要说明：过量施肥又分两种情况：

一种是总施肥量过量；另外一种是相对施肥过量。前者是指不应该施那么多的肥料，但是总是因为担心不高产或怕减产，而有意的多施肥造成总施肥量过量的绝对过量施肥现象。

另一种情况是相对过量施肥，如小苗没有能力吸收一次性底肥所施入土壤中的肥料（尽管总施肥量对全生育期来讲并不多，但是，对于幼苗生长已经过量了——这种情况在大田生产中常见），这就造成相对过量施肥。

不管哪种过量施肥对作物生长发育都是有害的。只要发生了过量施肥，就会产生如下危害【23】：

分别叙述氮磷钾营养元素过量施用的危害：

当氮肥过量施用时：当氮素施用过量时，会引起氮氧化合物对土壤、地下水、空气以及农产品食品品质的污染。它属于面源污染，是进一步造成温室效应的N2O气体的源泉；是造成“蓝婴死亡事件”的罪魁祸首；也是大量肿瘤（含良性瘤或癌症）产生的间接原因之一。要控制施用氮肥总量，从而达到避免氮氧化合物的产生【23】等问题。

当钾肥过量施用时：钾肥过量施用，导致植株地上部缺镁（指离子态的镁），作为食品，食用这些植物及其产品的，必然无法得到充足的镁离子。缺镁造成人和动物的肌肉无力，情绪烦躁，最终影响社会的稳定；同时，由于人类和动物食品中镁的不足，会因为镁不足而不断从人体的骨骼向血液排放钙和镁离子，由于它们的絮宁作用而导致血液粘稠，以致形成高血压、高血脂、糖尿病，最终引起心脑血管病变【23】。从食品与健康的角度看，缺镁与转基因大豆油所含反式脂肪酸的损害作用极其相似。这二者是我国目前心脑血管病异常增高的主要原因之一【7、23】。

当磷肥过量施用时：

磷肥过量施用引起的负反馈作用（在一般情况下，人们对这些现象不能理解，往往不会想到是磷肥惹的祸，因为当时人们普遍不理解磷酸盐的负反馈作用的机理），试解释如下：作物在光合磷酸化过程中生成葡萄糖，然后再合成淀粉，由于淀粉不溶于水，在作物体内不能转移，为使其转移必需将叶片内形成的淀粉溶解。在作物体内有两种反应 :一种是淀粉酶参与淀粉水解，另一种是在磷酸化酶参与的加磷分解过程。在作物体内经常进行的是后一种生物化学反应，但这一反应常出现由于储藏器官无机磷酸盐非正常积累而产生负反馈现象，因为糖在储藏器官的反常积累，使粮食籽粒不饱满、果实不饱满（正常情况下，只累积淀粉和有机磷；而在无机磷过量情况下，累积的却是淀粉、葡萄糖、有机磷和无机磷），参见图4。因此，在这种情况下，农产品不仅子粒不饱满，而水果果实中由于糖过多而变软，产量和品质严重下降。使农产品不耐储藏，易滋生微生物而腐败、霉烂。水果和果菜的商品寿命变短。

目前把大量磷酸二氢铵（18-64-0）、等比复合肥45%（15-15-15）的肥料施入农田，尤其在幼苗期，其祸害相当严重，原因很简单，土壤因大量磷的积累，由于叠加效应的严重后果，进而使土壤养分严重失调的问题加剧和进一步导致养分间的相互沉淀、拮抗、失效，并由此可以导致新的连作障碍【23】，当然，目前存在土壤有效磷丰富时，由于水溶性磷严重不足，势必还要补充水溶性磷，这时施用磷酸二氢铵仍然表现出增产效果（如小麦），但是由此引起更严重的磷酸盐积累。正常的解决方法是给幼苗喷施或施用一点磷酸二氢钾以供应幼苗达到磷素供应临界期前有适量的水溶性磷的供应，因为这时的幼苗还没有能力直接吸收土壤有效磷（——拘溶性磷或碳酸氢钠可溶性的磷），只能吸收水溶性磷【23】从而避免小麦在磷元素临界期前没有适量的水溶性磷供应的问题，从而增产。

磷过剩还会引起将来农业生产成本大大提升的问题：过多的磷酸盐，因其固定土壤和植株内的各种可溶性的重金属微量营养元素，必然导致必须施用昂贵的螯合态的中微量营养元素，如植物生长调理剂活力素或土壤调理剂赛众类的趋势，大大地增加了农业成本【23】；并且使农产品品质因缺素而下降，风味物质也严重下降（不好吃了），抗逆性也会严重下降，也必然加大农药的投入，从另一个方面增加农药成本；由于磷素过量还会引起对钾的拮抗作用，导致所施的钾肥无效，还必须加施钾肥，进一步增加大农业成本；而加施钾肥又会产生严重的钾过量，继续着上述恶性循环；过量施磷使植物次生代谢途径的运转及其产物产生也会受到严重影响，致使化感物质、风味物质大大减少或荡然无存。这些物质对人类的健康也是极其重要的，因为这些功能性物质不仅对作物抗逆性不可缺少的，而对人类的健康也是不可缺少的。（如，类黄酮类化合物和萜烯类化合物就是“银杏叶片”所含的两个有效成分，是治疗心脑血管疾病的药物之一），因此，过量施磷，对作物抗逆性、对人类的健康都是极其不利。

示意图6：当植物的大量营养元素氮、磷、钾其中的一种、两种或三种同时过量施用会产生的拮抗其它养分（有效性严重）下降的问题示意图

从田间实验室地观察到，高浓度等比复合肥或磷酸二氢铵单独施用时的

作物长势情况，可以看出，这两种肥料的直接效果并不好。

实际上，我国当前在农业生产中，大量存在由于施肥不合理而出现营养元素之间的拮抗现象（图5），遍布全国的玉米特殊金边叶正说明拮抗的存在见照片（图7）。特殊玉米金边叶并不是土壤缺钾或病害引起的，而在植物营养上不是单纯缺钾现象，特殊金边叶没有玉米缺钾时表现出的特有边缘焦枯现象，而是同时缺乏多种养分，它不是养分不足引而引起的问题【23】，而是拮抗作用的结果，这些验证了拮抗理论的正确性参（图5和图6）。

A 中上位的照片上玉米金边叶很特殊，研究表明缺乏六种营养元素：缺钾、钙、铜、锌、锰、硼【23】它们的边缘没有焦枯现象；B 左边的三张连同中间下方的照片是引自国际植物营养研究所的典型缺钾照片；C 右侧两张照片上是一个记者照的所谓“玉米缺钾照片”实际上是玉米特殊金边叶。

⑥ 胁迫、农药、养分对次生代谢产物的影响

关于胁迫、农药、养分（具有螯合的中微量营养元素，具有供应电子和吸收电子功能的营养元素——如植物生长调理剂活力素或土壤调理剂赛众）对作物次生代谢产物（化感物质和风味物质产量）影响，参见示意图7：

2 从示意图7看，可以概括为：凡用了农药的，抑制了次生代谢，使化感物质（各种功能性物质）与风味物质均有下降；

2 凡施用了螯合态微量营养元素（如植物生长调理剂活力素或土壤调理剂赛众产品）均能促进次生代谢，使化感物质与风味物质数量均有所提高（机理：化感物质与品质物质风味物质是并行产生，参见图2）；

2 为了提高品质、风味、避免农药污染而不用农药，也不施肥料，这是以牺牲产量而保品质和风味的办法，这就是目前的绿色食品和有机食品生产技术，是一种得不偿失的技术，应当改进；

2 只要有农药就有污染，为了保证产量，人们采取不得已而为之的对策——施用农药同时并再加施螯合态微量营养元素植物生长调理剂活力素或土壤调理剂赛众，以便适当提高抗逆性和提高品质和风味，并使农药药效有所增加，也值得推广。

图7，胁迫、农药、养分（具有供应电子和吸收电子功能的营养元素

——如活力素或赛众）对作物次生代谢产物（化感物质和风味物质产量）影响的示意图

4. 强化相关知识在科学施肥中的推广和应用：

4.1推广药食同源平衡施肥技术：

药食同源平衡施肥技术涉及大学基础理论、科学施肥科研选题（科研立项、示范、推广）、以及协调各个部门联合协作的，也涉及化工生产系统进行的相应的工艺技术改造等问题。但是，这是一个革命性的进展。这个目标一定要实现，一定能够实现。

4.2 强化植物生理学三个观点在施肥中的认知，以减少施肥的盲目性：

2 植物新陈代谢产物物质决定植物生命活动的一切；

2 植物生命活动三基点，即低量有效、适量最佳、过量有害；

2 新陈代谢中“代谢控制和控制代谢”的负反馈作用的相关关系。

4.3普及植物的次生代谢知识；

随着人类不断增长的对物质文化的需求，人们对农产品品质和风味要求也越来越高。而农产品的品质和风味物质恰恰来源于植物的次生代谢产物，植物的次生代谢还是使其自身获得免疫物质的唯一途径；普及植物的次生代谢知识，使农民认识到正确开启植物的次生代谢，并使其有效运转的重要性，这些技术将成为我国新一代农民追求施肥的目标。普及植物的次生代谢知识将带来巨大的社会经济效应。

5．正确认识和使用有机肥，有序发展低碳农业

我国施用有机肥的历有几千年了【7、23】，但还要提高认识：从有机质发酵成有机肥有四个阶段，分别为：①有机质不经过发酵直接施入农田（秸秆直接还田），②预备腐殖质阶段（刚开始发酵的有机肥），③经过一段时间的发酵形成营养腐殖质阶段（达到民间称为“黒、烂、臭”阶段的有机肥，含有醌系物质，尤其是百里氢醌），④腐熟的有机肥施入土壤后再经过若干年的转化后，形成永久腐殖质阶段——真正的腐殖酸。

有机肥不同发酵阶段对农业贡献是不同的。有机肥中的“百里氢醌”含量高时，表明其发酵处于营养腐殖质阶段，它有增加土壤的抗逆性和抵抗的灾害性天气的作用，对有机食品的生产很有利。处于营养腐殖质阶段的有机肥中含有“百里氢醌【7、23】”，一种可提供活性氢的有机肥料，使土壤溶液内的硝酸盐因土壤微生物活动，通过一系列加氢反应，得以被还原成铵态氮，从而使土壤溶液的硝酸盐浓度再次下降，不产生或减少产生硝酸盐在植株体内的大量积累（奢侈吸收）的危险，使植株健壮；从而在人类食品加工过程中容易发生硝酸还原反应时形成的亚硝酸的反应也相应减少），这对人类的食品安全也是十分有利的。

5.1建议对秸杆直接还田立即采取有条件的部分叫停：

对已经产生土传病害的地块的作物马上停止秸杆直接还田；对尚未发生土传病害的仍可以直接秸杆还田。对重茬种植的不要秸秆还田，轮作种植的可以秸秆还田，比来比去，最好还是过腹还田或堆呕发酵还田为好。

一方面，直接还田的秸杆难以腐烂，而当它们在土壤中腐熟过程中，土壤微生物与植株根系争夺养分，不利于产量的提高；第二方面，由于原植株体内的病原体原封不动的施在土壤中，使土传病害在土壤中迅速繁殖，导致土传病害严重发生而破坏农业生产，并且使许多的连作障碍迅速蔓延，不仅减产，还要加大农药的投入，进一步加大农业生产成本，加重了农药污染与残毒，必须研制妥善地措施解决秸秆直接还田的问题。

如果成本适宜，也可在已经发生或即将发生连作障碍的地块上，采取能够有效地对抗土传病害病原体的微生物促进秸秆分解、促进腐熟，确保不发生土传病害的条件下，秸秆是可以直接还田的。在这种情况下，不采取任何有效措施预防土传病害是不负责任的，因为，一旦发生土传病害，治理是相当困难的，将严重增加防治成本和农药污染与残毒。

5.2建议国家出台更详细地标准规范商品有机肥：

在有机肥中需要增加检测“百里氢醌”含量和“腐殖酸”含量（对后者有两种情况必须加以说明：尚需进一步转化才能形成腐植酸的情况或已经是腐植酸的情况必须加以区分和说明）；测定方法应列入国家有机肥料的检测标准中。有机肥中的 “百里氢醌”含量高时，表明有机质的发酵处于营养腐殖质阶段，可用于有机食品生产。因为它有增加土壤的抗逆性，抵抗不利的灾害性天气的作用。

强调说明：有机肥中的百里氢醌有利于克服不利的气候条件，尤其当阴雨连绵，太阳的光照不足，或在设施农业中，当土壤和植株内的硝酸盐无法正常还原时，在此情况下土壤、植株内的活性氢严重不足，引起的作物生长纤细、易患病害，倒伏，因此，植株表面积累丙二醛，它还会吸引昆虫在这些植株上产卵，召来虫害。同时，还会引起作物体内硝酸盐过量积累，从而引起作物及农产品一系列品质问题【7、23】，当有了有机肥的百里氢醌时，这些问题会迎刃而解了，换言之，使土壤、植株体内的硝酸还原作用正常进行，使土壤和植株正常，增加了土壤和植株抵抗不利气候条件的影响，土壤和作物表现出抗逆性，抗倒伏、作物生长健壮，我们农产品可食部分的硝酸盐含量也大幅度下降，对人类的健康十分有利。硝酸盐对人体健康并无直接大碍，但是硝酸盐在土壤中或在植株体内的还原过程中，含微生物的活动或在土壤植株里的硝酸还原酶的作用产生的中间产物，对人类的健康是十分有害的，它们是氮氧化合物，就是氮氧化合物构成了氮肥对土壤环境的污染及农产品的残毒，对人类健康十分有害，或亚硝酸盐直接致人死命，或在人体消化系统内转化为亚硝胺引起肿瘤、癌症等。因此施用含有适当百里氢醌的有机肥是很重要的。

5.3 国家应注意含钠盐的肥料不宜过多施入农田

2 腐殖酸钠不适合农田应用，而应生产腐殖酸铵或腐殖酸钾肥料：

腐殖酸钠肥料对土壤结构具有破坏作用，腐殖酸钠中的钠离子具有

破坏土壤的有机无机胶体复合体的作用，进而破坏土壤团粒结构。国家应禁止企业生产应用于农田的腐殖酸钠，建议用于农业的腐殖酸肥改为生产腐殖酸铵或腐殖酸钾，并标明腐殖酸含量【7、23】（对非施肥目的的腐植酸钠生产不在此例）。

2 配合饲料喂养的畜禽粪便氯化钠过量问题，

由于饲料中加入了大量的氯化钠，不仅引起土壤盐害，还会引起土壤有机无机胶体复合体的破坏，进而破坏土壤团里结构，长谷川杢治指出，使当年的日本国的京都赛马区的土壤（电子显微镜显示图像），向我国丝绸之路上的土壤结构方向变化的严重问题【7、23】。要求对这类肥料实施脱钠。在田间可以采取碱化土壤脱钠的办法治理，参见下图

在山东陵县盐碱土改良试验站（佟家寨）

每亩施用一吨磷石膏棉花长势尚可，对照无苗

5.4 腐殖酸的使用应侧重于改土和土壤培肥的目标：

对腐殖酸的应用应侧重于改土和土壤培肥，腐殖酸可增加土壤有机无机胶体复合体，最终形成土壤团粒结构，腐殖酸的使用量以形成土壤有机无机胶体复合体为度，多施有害。市场上常见到的腐殖酸是经过工业化的处理过程：把褐煤中经过化学方法（酸或碱）处理，使用腐殖酸类肥料可增加土壤有机无机胶体复合体，最终形成土壤团粒结构，因此腐殖酸应作为土壤培肥的主要目标。

腐植酸对土壤来说是一把双刃剑, 有正负两方面作用：腐植酸的过量使用对土壤也有负面影响：一方面腐殖酸活化了土壤中重金属植物微量营养元素（铜Cu 铁Fe锰Mn 锌Zn钼Mo等）和活化钙、镁、硅等中量营养元素时，对作物生长、发育、高产、优质是有利的，对人类的健康也有益；另一方面腐殖酸也同时活化了土壤中有害重金属元素（汞Hg 镉Cd 铅Pb 砷As 硌Cr等），可造成农产品有害重金属元素含量超标，【23第61页】）。这样的农产品是不能吃的；

因此对腐殖酸的使用量应控制在一定限度内。此点尚需开展深入的研究，才能确定适宜用量。

6. 强化诱导技术在科学施肥领域的应用：

6.1 光诱导技术

已经接近成熟的光诱导技术，它可以显著提高光合作用强度，充分利用光能，在现有施用化肥的基础上再大幅度提高产量（约10%到36%）显然需要开展深入、攻关研究。

6.2 抗大豆包囊线虫病技术

抗大豆包囊线虫病的肥料有待发展和完善；抗棉花黄萎病的专用肥尚需开展攻关研究。

6.3抗击灾害性天气的研究

关于抗击灾害性天气，需深入的室内外探索研究【28】。

以上建议希望得到有关部门的重视和支助，开展立项研究，为现代化农业生产作出贡献。

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