合理施肥與土壤環(huán)境的持續(xù)發(fā)展

1、合理施肥與土壤環(huán)境的持續(xù)發(fā)展摘要： 本文論述了合理施肥對提高作物產(chǎn)量、培肥土壤、發(fā)揮良種的增產(chǎn)潛力等方面的作用，并在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了施肥不當(dāng)或?yàn)E用化肥可能導(dǎo)致的土壤環(huán)境污染、對生態(tài)系統(tǒng)的危害性及有效防治措施。關(guān)鍵詞： 合理施肥 土壤環(huán)境 持續(xù)發(fā)展施肥是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵措施之一，在解決人口快速增長導(dǎo)致的糧食危機(jī)，以及對農(nóng)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展等方面起著十分重要的作用。但是，若施肥不合理或?yàn)E用肥料，不僅無法達(dá)到肥料應(yīng)有的增產(chǎn)效果，降低肥料的有效性及利用率，還會(huì)導(dǎo)致土壤以及農(nóng)產(chǎn)品污染，給生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重威脅。1. 化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用1. 1提高農(nóng)作物產(chǎn)量。據(jù)多年多點(diǎn)試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì) ,自八十年代初

2、期以來 ,化肥對我國農(nóng)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)一般在4050%,即不施化肥的田塊農(nóng)作物產(chǎn)量只有施化肥的5060%。據(jù)世界各國資料評(píng)價(jià),化肥在糧食增產(chǎn)中的作用占50%左右1，可見化肥在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)中具有不可替代的作用。1. 2培肥土壤。施用化肥可極大地促進(jìn)植物生長發(fā)育,減少地表裸露,有效地防止或減輕地表的水土流失。同時(shí),由于施用化肥帶來生物產(chǎn)量的大幅度提高,使存留在土壤中的植物根系及枯枝落葉數(shù)量大大增加,為土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量增加和結(jié)構(gòu)更新提供了物質(zhì)條件,也為積造有機(jī)肥增加了原料。此外,化肥的投入在當(dāng)季作物收獲后,還有相當(dāng)數(shù)量殘留在土壤中,一般N(氮)肥在土壤中殘留量約為2530%,P(磷)肥約為70%,K(鉀)肥

3、約為40%,殘留的養(yǎng)分可供下季作物及以后作物利用,這就是化肥的后效。連續(xù)多年合理投肥結(jié)果,肥效疊加,并使土壤中有效養(yǎng)分含量提高,養(yǎng)分貯存量增加,土壤養(yǎng)分肥力提高。1. 3化肥能充分發(fā)揮良種的增產(chǎn)潛力。從產(chǎn)量角度來講,育種學(xué)上的所謂的良種就是高投入高產(chǎn)出和產(chǎn)投比較高、投入效果較好的品種。因此,只有加大肥料投入量,才能充分發(fā)揮良種的增產(chǎn)潛力。一般來講,同一作物的優(yōu)良品種和一般品種生產(chǎn)單位量所吸收養(yǎng)分?jǐn)?shù)量基本相同,優(yōu)良品種的增產(chǎn)潛力在于能夠吸收比一般品種多出許多的養(yǎng)分,產(chǎn)量也因此高出許多。所以,推廣優(yōu)良品種必須與增施化肥相配套,才能充分發(fā)揮其增產(chǎn)潛力。1. 4增施化肥能補(bǔ)償耕地不足。隨著社會(huì)的發(fā)展、

4、人口增多、耕地逐漸減少的矛盾越來越突出,要從有限的耕地上生產(chǎn)出越來越多的糧食等農(nóng)產(chǎn)品以滿足社會(huì)的需求,必須通過提高單位面積的產(chǎn)量,以期獲得相當(dāng)于擴(kuò)大耕地面積的效果。實(shí)踐證明,增加化肥投入,就能從較小面積的耕地上獲得與施肥量少的較大面積的耕地上獲得相同數(shù)量的糧食等農(nóng)產(chǎn)品,從某種意義上來講,就等于增加耕地面積。從近十年資料統(tǒng)計(jì) ,我國平均按合理的比例每增加投入一噸化肥氮磷鉀純養(yǎng)分可增產(chǎn)糧食7.5噸,而每公頃糧食平均產(chǎn)量也只在7 .5噸左右,也就是說每增施1噸化肥純養(yǎng)分相當(dāng)于擴(kuò)大耕地面積1公頃。從世界范圍來看,日本、荷蘭等人多地少的國家無一不是借助增加肥料投入量和推廣應(yīng)用優(yōu)良品種等生物技術(shù)來提高作物

5、產(chǎn)量以彌補(bǔ)其耕地面積的不足。1。5化肥是發(fā)展經(jīng)濟(jì)作物、林果、畜牧業(yè)甚至水產(chǎn)業(yè)等多種經(jīng)營必不可少的基礎(chǔ)物質(zhì)。經(jīng)濟(jì)作物種類多,復(fù)種指數(shù)高,對養(yǎng)分需求量大;林果、草場、水產(chǎn)等面積大,發(fā)展?jié)摿薮?對養(yǎng)分的需求也較大。從大農(nóng)業(yè)的角度,合理開發(fā)和充分利用溫、光、水、土、生物等自然資源,大力發(fā)展多種經(jīng)營是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方面。要產(chǎn)出就必須投入,其中化肥投入是上述農(nóng)業(yè)發(fā)展中重要的物質(zhì)條件2施肥對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響我國在長期的施肥過程中,施肥對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響報(bào)道比較多,其不利影響歸納起來主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:(1)造成土壤污染;(2)化肥的不平衡施用引起其它養(yǎng)分元素的耗竭,降低土壤肥力。2. 1農(nóng)業(yè)施肥

6、造成土壤污染人類從自然界取得資源和能源物質(zhì)的同時(shí),產(chǎn)生的“工業(yè)三廢”(廢水、廢氣、廢渣)和“生活三廢”(垃圾、糞便、生活污水)直接向土壤或間接通過水體、大氣然后再向土壤中排放或轉(zhuǎn)化,當(dāng)污染物向土壤中輸入的數(shù)量和速度超過土壤凈化作用的能力時(shí),自然動(dòng)態(tài)平衡即遭到破壞,造成污染物的積累過程占優(yōu)勢,逐漸導(dǎo)致土壤正常功能的失調(diào)。同時(shí)由于土壤中有害和有毒物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化,引起大氣和水體的污染,并通過食物鏈構(gòu)成對人體直接或潛在的危害,這種現(xiàn)象稱為土壤污染。土壤污染具有隱蔽性、持久性、復(fù)合性、間接危害性和標(biāo)準(zhǔn)難制定等特征。農(nóng)業(yè)施肥造成土壤污染的主要污染類型和污染程度的大小與土地的利用方式和耕作制度有關(guān)2，3。污

7、染類型主要有兩大類:2.1.1 氮元素污染目前,我國化肥的年產(chǎn)量超過了1億噸 ,僅次于美國,居世界第二位,作為化肥生產(chǎn)原料的磷礦、硫鐵礦,產(chǎn)量居世界第四位。政府部門也把化肥的生產(chǎn)建設(shè)列為工業(yè)部門支援農(nóng)業(yè)的首要任務(wù)。但從農(nóng)村需要來看,化肥的質(zhì)量、數(shù)量和品種上都還不能滿足,據(jù)一九九五年統(tǒng)計(jì),有五分之一仍需進(jìn)口,主要是硫資源不足,磷精礦少,復(fù)合肥比重小,鉀鹽礦資源缺乏,造成氮磷鉀比例失調(diào),形成“三輕三重”的格局 (即重化肥輕有機(jī)肥,重氮肥輕磷、鉀、微量元素肥,重追肥輕基肥)。由于不平衡施肥,形成氮肥效益下降,農(nóng)作物生理病害日益加劇等問題。土壤過多的氮肥,導(dǎo)致亞硝酸鹽及硝酸鹽的大量生成而污染土壤。據(jù)調(diào)

8、查 4,5,有的土壤硝酸鹽高達(dá)90ppm,致使蔬菜積累的硝酸鹽來不及同化利用而污染蔬菜,危害取食蔬菜的人、畜健康。蔬菜是一種易于富集硝酸鹽的食品,據(jù)報(bào)導(dǎo),人類攝入硝酸鹽的81.2 %來自蔬菜 ,國內(nèi)對34種主要蔬菜硝酸鹽、亞硝酸鹽含量的研究表明,某些食用量大的綠葉菜類、根莖菜類更易富集硝酸鹽。天津市農(nóng)科院土肥所于19871989年研究了氮素化肥與不同菜類(春菠菜、小白菜、大白菜、水蘿卜、小回香、韭菜 )體內(nèi)硝酸鹽的積累量的關(guān)系,結(jié)果是4,6,7,供試蔬菜體內(nèi)硝酸鹽的積累量與施氮量呈顯著或極顯著正相關(guān),在相同施氮量時(shí),老菜園土壤大白菜體內(nèi)硝酸鹽含量比新菜田為高。據(jù)研究5,硝酸鹽在人體內(nèi)可被還原成

9、亞硝酸鹽,導(dǎo)致血紅蛋白癥,嚴(yán)重的會(huì)窒息死亡,尤其對嬰幼兒反應(yīng)更敏感。土壤中的亞硝酸鹽,可與胺或酰胺形成N-亞硝基化合物,是致癌物質(zhì)。2.1.2重金屬及有毒有害物質(zhì)的污染施肥如不控制肥料本身的質(zhì)量,勢必引入大量的有毒有害物質(zhì)。尿素中含有縮二脲;磷肥中含有鎘、氟、砷、稀土元素及三氯乙醛,特別是鎘的含量比土壤高數(shù)百倍,如美國的過磷酸鈣含鎘86 -114mg/ kg,磷銨含鎘7.5- 156 mg/ kg;垃圾肥中含有汞、鎘、砷、鉻、鉛、鎳、銅、鋅及一些有機(jī)有害物質(zhì);許多專用肥料還含有高殘留性的農(nóng)藥。重金屬及有毒有害物質(zhì)造成土壤污染,并通過土壤-植物-人體系統(tǒng)危害動(dòng)、植物及人體健康。2.1.3對植物毒

10、性和作物產(chǎn)量的影響土壤中重金屬等有毒有害物質(zhì)對植物的影響有三種情況:一是影響作物生長,造成作物減產(chǎn),如Cu、Zn、Mn、Ni以及縮二脲、亞硝酸鹽等;第二是一般不影響作物產(chǎn)量,但含于作物的可食用部位而直接危害人體健康,如Cd、Hg、Pb等;第三是既影響作物的生長,又影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì),如砷等。當(dāng)土壤中重金屬等的含量超過無毒的范圍時(shí),就會(huì)對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生嚴(yán)重影響,致使作物減產(chǎn)或在作物各組織器官中積累,對牲畜和人類產(chǎn)生危害。據(jù)試驗(yàn)5,每畝施用含鎘7.25mg/ kg的普鈣150千克,蔬菜含鎘量(mg/kg)為:萵苣4、蕪菁3、蘿卜2 ,長期食用會(huì)引起慢性中毒造成“骨痛病”。22農(nóng)業(yè)施肥引起其它養(yǎng)分的

11、耗竭 ,降低土壤肥力如果土壤中存在的某些限制因子沒有通過施肥糾正,偏施某一種或幾種其它的肥料,則不僅不能獲得應(yīng)有的增產(chǎn)效果,還會(huì)使其它養(yǎng)分元素消耗過度,降低土壤肥力。全國肥料試驗(yàn)網(wǎng)曾于19581963年和19811983年間在全國范圍內(nèi)安排了大量田間試驗(yàn),研究不同作物的施肥增產(chǎn)效應(yīng)8,發(fā)現(xiàn)在19811983年試驗(yàn)中,氮肥對三種作物的增產(chǎn)效應(yīng)都明顯下降了;磷肥的增產(chǎn)效應(yīng)在水稻上下降了,而在小麥和玉米上有上升的趨勢;鉀肥的增產(chǎn)效應(yīng)在三種作物上都顯著提高了。反映了我國在過去氮肥施用偏高,而未能補(bǔ)充鉀肥,造成土壤中鉀素的耗竭。加拿大鉀磷研究所通過中加合作項(xiàng)目引進(jìn)土壤養(yǎng)分狀況系統(tǒng)研究法研究出我國土壤中存

12、在的養(yǎng)分限制因子,結(jié)論表明9,除了氮、磷、鉀大量營養(yǎng)元素外,中、微量元素的耗竭和缺乏問題也相當(dāng)普遍,有的已成為主要的產(chǎn)量限制因子,主要原因亦是不平衡施肥所致。我國東北地區(qū)土壤上缺硫就是一個(gè)很好的例證,由于近年來東北地區(qū)的磷肥逐漸由過去的過磷酸鈣(含P2O51518%,S1517%)為主改為以不含硫的高濃度復(fù)合肥,如磷酸二銨和三元復(fù)合肥,斷絕了植物體系中硫的補(bǔ)充,引起硫的耗竭,出現(xiàn)在吉林的一個(gè)水田試驗(yàn)中,施硫使水稻增產(chǎn)28.135.9%10。3. 科學(xué)施肥,保護(hù)環(huán)境當(dāng)今世界,我們面對急劇增長的人口和有限的土地資源,真正要做到既能提供足夠糧食,又能同時(shí)保護(hù)十分脆弱的環(huán)境,是我們農(nóng)業(yè)工作者面臨的嚴(yán)峻

13、挑戰(zhàn)。如何控制施肥對環(huán)境質(zhì)量的負(fù)面影響,出路只有一條:以科技為依托,協(xié)調(diào)發(fā)展,持續(xù)發(fā)展。其具體措施包括:(1 )加強(qiáng)肥料管理,杜絕劣質(zhì)化肥進(jìn)入市場主要是加強(qiáng)各種肥料的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和銷售環(huán)節(jié)的管理,嚴(yán)防不合格的肥料引入農(nóng)業(yè)系統(tǒng)危害作物生長、污染土壤環(huán)境。(2 )合理施肥包括平衡施肥 (N、P、K及中、微量元素協(xié)調(diào)施肥);分期施肥(結(jié)合作物生長發(fā)育特征,分期施肥,減少肥料的損失,抑制污染物的產(chǎn)生,既有經(jīng)濟(jì)效益又有環(huán)境效益);有機(jī)肥和無機(jī)肥結(jié)合施用;施肥方法的改進(jìn)等。(3)合理灌溉利用灌溉 ,調(diào)節(jié)水、氣、肥等肥力因子,大力推廣應(yīng)用既有利于提高肥料利用率和節(jié)約用水,又能減少產(chǎn)生污染物的施肥技術(shù),如濕潤灌溉

14、法、以水帶氮深施技術(shù)等。(4)防止水土流失和侵蝕,減少非點(diǎn)源污染防止水土流失和土壤侵蝕,既是減少肥料和土壤損失,保持土壤肥力,又是防治水體富營養(yǎng)化的一個(gè)有效途徑。(5)其它措施包括氮肥深施;緩效肥料、包膜肥料和顆粒肥料;施硝化抑制劑;加強(qiáng)科研工作;以及加強(qiáng)宣傳,充分認(rèn)識(shí)科學(xué)施肥的重要性,增強(qiáng)污染防治的自覺性。參考文獻(xiàn)：1 中國農(nóng)科院土肥所，中國肥料，1994，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社2 張世賢.中國的農(nóng)業(yè)發(fā)展及平衡施肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用.見:國際平衡施肥學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.北京,農(nóng)業(yè)出版社,3 張世賢.中國土地資源保護(hù)與平衡施肥技術(shù)對策.見:施肥與環(huán)境學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 1994, 194 周藝敏.天津市菜田施肥對土壤環(huán)境及蔬菜品質(zhì)的影響.見:施肥與環(huán)境學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.中國農(nóng)業(yè)科技出版社,1994,11145 羅奇祥等譯.施用氮肥的環(huán)境后果綜述.土壤學(xué)進(jìn)展,1994,22 (2) :29326 周藝敏等.天津市園田土壤和幾種蔬菜中重金屬含量狀況的調(diào)查研究.農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù), 1990,9(6):30347 周藝敏等.城市垃圾農(nóng)用對土壤生態(tài)環(huán)境的影響.土壤肥料, 1992 , (1) :7108 劉更另.中國糧食生產(chǎn)和平衡施肥.國際平衡施肥學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.農(nóng)業(yè)出版社, 1989,1 6219 Lin Bao and Jin J