化肥与土壤生态环境.doc

化肥对土壤生态环境的影响及对策张蓬 14109211 工商管理091摘要：此文概述了化肥的不合理施用对土壤生态环境的影响，简述了化肥造成土壤生态环境的因素，分析并提出了相关对策，为肥料的科学合理施用提供了一定的理论依据，促进合理施肥，促进土壤生态环境的可持续发展。关键词：化肥；污染；土壤生态环境；对策引言：“肥料是植物的粮食”。中国农民有施用有机肥的优良传统，数千年来得以保持地力不衰。但是，仅仅依靠农业内部的物质循环，难以迅速地、大幅度地提高作物产量，以满足日益增加的人口对农产品的需要。正是施用化肥，为农作物提供了新的养分来源，生产出了更多的农产品。中国在这两方面的成功经验，也得到了国际上的公认。诺贝尔和平奖获得者，美国著名的作物育种家鲍洛格博士（DrNorman EBorlaug）1994年在文章中写道：“今天，中国已经成为世界上最大的粮食生产国。她农业上惊人的进步是由于多种因素。”但是，随着农业的发展，化肥用量越来越大，但是农田施用的各种化肥不可能全部被植物吸收利用。化学肥料的利用率低，施用后没有被作物吸收利用的肥料大量进入环境，对环境造成污染。不仅破坏了土地资源，而且对人类健康也构成了威胁。中同农业生产资料集团公司课题组、高祥照等根据有关统计数据，对我国施肥中存在的问题进行了分析，认为我国日前化肥总量不足、施肥和肥料结构不合理、肥料分配区域不平衡、浪费严重等现象，已导致环境污染。对环境造成污染的肥料中，以氮肥为主，磷肥和钾肥对土壤及环境质量也有重要的影响。一、化肥滥施产生的危害1、削弱庄稼生产能力 据全国测土配方施肥专家组组长、中国农业大学资源与环境学院院长张福锁教授介绍，施肥过量对庄稼造成危害的结果主要有两个：一个是容易倒伏，倒伏一旦出现，就必然导致粮食减产；另一个是容易发生病虫害，氮肥施用过多，会使庄稼抗病虫能力减弱，易遭病虫侵染，继而增加消灭病虫害的农药用量，直接威胁了食品的安全性。我国是一个农业大国，每年生产和消费的化肥量超过4500万吨，而全国氮肥利用率仅有30%左右。庄稼需要在不同阶段供给不同量的养分，比如北京的冬小麦，10月份播种后的四五个月里的生长量都很小，而传统的施肥方法就是在播种之前把整个生育期的肥料全施下去，在这最初的四五个月里，庄稼能吸收利用的肥料养分较少，因此会有大部分损失浪费，而在庄稼生长高峰期时，化肥又不能满足庄稼生长需要，限制粮食产量的提高。2、对作物品质及食物链造成影响过量施用化肥，不但造成肥料养分的浪费，而且对植物体内有机化合物的代谢产生不利影响。在这种情况下，植物体内可能积累过量的硝酸盐、亚硝酸盐。过量的硝酸盐和亚硝酸盐在植物体内的积累一般不会使植物受害。但是这两种化合物对动物和人的机体均有很大毒性，特别是亚硝酸盐，其毒性要比硝酸盐高10倍。植物性产品中高含量的硝酸盐会使其产品品质明显降低。硝酸盐有毒的形态和过多的的数量被作物吸收，成为作物产品的污染源。对同一种作物，氮肥施用愈多，土壤中的NO3-N含量也愈高，则作物体内的NO3-N含量也将随之提高，进而经由食物或饲料，影响进入人体或畜禽体内的NO3-N含量。尽管NO3-本身毒性不大，但其在人体肠胃中经硝酸还原细菌的作用会转化成NO2-，从而可能引起人体血液缺氧中毒反应。导致患有高铁血红蛋白血症。甚至引起窒息和死亡。养分投入不平衡已成为制约蔬菜产量和品质提高的重要因素，超高量的化肥施用存在着巨大的环境风险。N营养过剩，一方面会导致蔬菜叶面积过大，结实不良，易感病虫害，对不良气候环境的抗逆性变弱；另一方面，N过量会造成土壤中亚硝酸、氨气等气体挥发而引起作物地上部分直接受害，造成气体障碍。当菜地土壤较其他土壤有效磷含量高出十倍至数十倍时，高磷土壤蔬菜生育期明显延长，并由于作物对N、P的过量吸收，而引起其他营养元素的缺乏、营养失调等生理病害，严重影响蔬菜的产量和品质。3、导致土壤板结，肥力下降化肥使用过多，大量的NH4+、K+和土壤胶体吸附的Ca2+、Mg2+等阳离子发生交换，使土壤结构被破坏，导致土壤板结。大量施用化肥，用地不养地，造成土壤有机质下降，化肥无法补偿有机质的缺乏，进一步影响了土壤微生物的生存，不仅破坏了土壤肥力结构，而且还降低了肥效。4、化肥中有害物质对土壤产生污染制造化肥的矿物原料及化学原料中，含有多种重金属放射件物质和其他有害成分，它们随施肥进入农田土壤造成重金属污染。磷肥的施用，不可避免地带给土壤带来许多有害物质，如Cd、Sr、F、Ra、Th等。施用磷肥过多，会使施肥土壤中镉含量比一般土壤高数十倍、甚至上百倍，长期积累将造成土壤Cd污染，由于Cd在土壤中移动性很小，不易淋失，也不为微生物所分解，被作物吸收后极易通过饮食进入并积累于人体，是某些地区骨通病、骨质疏松等重要病因之一。我国磷矿Cd含量大部分在0225 mg，比世界主要同家磷矿都低。目前随磷肥进入土壤中的Cd含量最多为059 g/hm2，远低于我国最低绝对环境容量。可以认为，同产磷肥长期施用时所带入土壤的Cd量不至于造成环境问题。但是，我国还进口一些圈外磷矿，这些磷矿含Cd量远高于我国磷矿。对于这些磷矿生产的磷肥，应对其含Cd量加以监测，以确保我国土壤不受污染。5、造成土壤硝酸盐污染和土壤次生盐渍化频繁施用氮肥能直接影响土壤中NO3-N的含量水平。在过量施用氮肥和大量灌溉的情况下，肥料氮主要以硝酸态形式从土壤中淋溶损失。研究表明，土壤中的硝态氮含量随施肥量的增加而增加。古巧珍等通过大田长期定位施肥试验研究了土壤剖面硝态氮的分布与累积，表明长期单施化学氮肥或氮钾、氮磷、氮磷钾肥使土壤中NO3-N大量累积，从而随土壤水分，通过土壤-植物系统而部分淋失。与大田作物相比，蔬菜保护地施肥量大且施肥次数频繁。由于温室大棚内土壤水分蒸发快，土壤返盐现象比较严重。因此，大量施用化肥，容易使保护地NO3-大量剩余与迅速累积，加速了土壤盐积和次生盐渍化。此外，由于农民缺乏必要的技术指导，对N、P、K及微量元素肥料使用缺乏科学知识。只注重施用见效快的氮肥，导致养分供应失衡，影响作物正常吸收利用，势致使土壤盐分的过剩而累积。设施栽培条件下，次生盐渍化通常是造成连作障碍的重要因素之一，盐分的过分积累会造成作物生理性干旱。甚至生理毒性物质的形成。二、造成土壤危害的因素1、社会对土壤环境保护意识不大中国是人口大国，是最近几十年才快速发展起来的，人们还保留着很传统的农业生产模式，在短的时间内难以接受较为科学的现代农业生产模式。另一方面，社会上缺少向广大农民推广现代先进知识的志愿团队，导致化肥生产进程步履维艰。2、政府政策因素随着人口增长，国家粮食需求不断提高，而人均耕地面积逐年减少，增加单位面积粮食产量之需求凸显。面对如此国情，为保持粮食产量，降低农民生产成本增加农民收入，国家曾推出系列化肥优惠政策。这一政策，成为单位耕地面积化肥施用量增加的直接因素。由于许多化肥都没有被充分利用而损失到环境中，既浪费了资源又给环境造成了压力。面对新形势，未来中国的化肥政策也许会朝着取消对生产的补贴、直接补贴给农户、完善管理制度的方向发展，但这取决于政府对于不同阶段农业生产情况、化肥产业发展以及贸易市场变化的判断。3、有机肥推广困难着国内人民生活水平的不断提高，发达地区人们对食品安全关注度增大，天然无公害作物需求亦随之增加。近年来国内许多城市大力推广有机肥使用。然而，有机肥推广面对各种困难，如投资少、规模小、发展慢、技术瓶颈、农民的认知程度有待提高等都制约着中国有机肥产业的发展。有机肥主要的功效是增加土壤有机质含量和多种生物活性物质，改善土壤物理、化学和生物学性状，提高土壤肥力，据了解，有机肥的肥效期持续200 天以上，使土壤有了可持续增产增收的发展潜力。但与传统化肥施用后直接产生肥效不同，有机肥在施用后短时间内并不能带来显著效果，其肥效缓慢，肥料中的养分当季利用率低。在作物生长旺盛，需肥较多的时期，有机肥料往往不能及时满足作物对养分的需求，因此农作物产量并不像传统化肥那样会有明显的提高。这与广大农户施用化肥达到增产增收的目的有着一定的距离。短时间内收到成效的愿望与有机肥肥效期长的事实相抵触，给有机肥的生产者与经销商设下障碍。三、对策与建议针对当地土壤生态条件的特点，制定相应对策，科学合理地使用化肥，充分有效地发挥其肥效，尽量减轻和避免对环境的不良影响，根据我国目前土壤肥力状况和肥料资源的特点提供如下对策。1、 合理灌溉，减少化肥流失 灌溉技术的优劣与化肥流失关系很大。中国的灌溉技术以传统的地面漫灌为主，并在向管道灌溉、滴水灌溉等节水灌溉技术过渡，其中水的利用率与化肥的流失率很相关。地面漫灌引起土壤化肥流失的量是惊人的。2、适当调整种植业结构充分利用豆科作物的固氮肥源，减少化肥使用量。3、确定化肥的最适施用量施肥量特别是氮肥，不应超过土壤和作物的需要量。不同的土壤和相同土壤的不同地块，在养分含量上往往存在很大的差异。而且不同作物和同一作物的不同品种，各有其不同的生育特点。在其生长发育过程中所需耍的养分种类、数量和比例也都不同。因此，在拟定施肥建议时必须严格按照作物的营养特性、预期产量和土壤的农化分析结果，来确定化肥的最适施用量。即要了解土壤肥力，这样才能做到合理施肥，减少淋失对生态环境的不良影响。4、化肥与有机肥结合施用实现作物养分综合管理，有机和无机相结合，是提高作物生产力和氮肥利用率的重要措施之一。有机肥是营养比较齐全的肥料而且含有丰富的有机物，对改善土壤的物理性状，提高土壤养分含量具有重要作用。有机肥和无机肥二者配合使用可增加微生物的活性，促进有机物的分解，增加土壤中的速效养分。以满足作物生长的需求。有机-无机肥料结合施用符合我同的国情，也是培肥土壤、建立高产、稳产农田的重要途径。5、改变土壤微生物生长繁殖如石灰可抑制真菌的繁殖，促进细菌繁殖。6、氮磷钾等肥配合均衡施用目前，我国N、P、K比例及土壤养分状况与作物对养分的吸收状况不相协调，关键是必须从宏观上凋整肥料结构，在配合施肥的基础上，采取“适N、增P、补K”的施肥技术，使植物的矿质营养处于最佳状态。在目标施氮量中扣除一定比例的氮肥(如1020)，视需要进行补施，这样可避免氮素过多的危害和流失。在当前钾肥亏缺较大的情况下。应当充分利用农家肥中的钾，以缓解钾素供应不足的矛盾，将有限的钾肥资源用在严重缺钾的土壤和需钾量高的作物上。同时应重重视发展我同高含量复合肥料，并以增加高含量磷肥和氮磷复混肥为主攻方向，既起到调整氮磷比例，又起到逐步改变我同化肥品种结构以单一、低含量为主的现状。7、改进施肥方法针对当前施肥不当和过量施肥造成的土壤污染，专家们进行了大量研究，提出了许多具体方案。如过量施用氮肥引起的NO3-污染，可通过施用缓效氮肥，使用硝化抑制剂、脲酶抑制剂来降低土壤中的NO3-的含量；对于施肥造成土壤的重金属污染，可采用施用石灰、增施有机肥料、调节土壤PH等方法降低植物对重金属的吸收积累，还可以采用翻耕和换土来去除或稀释土壤中重金属和其他有毒元素。为提高肥料利用率，提倡改地面浅施为开沟深施和叶面喷施，改分散追肥为重施底肥等。减少施肥次数，减少肥料流失的机会。化肥对土壤的危害 化肥的概念：用化学和（或）物理方法制成的含有一种或几种农作物生长需要的营养元素的肥料。化学肥料的简称。只含有一种可标明含量的营养元素的化肥称为单元肥料，如氮肥、磷肥、钾肥以及次要常量元素肥料和微量元素肥料。含有氮、磷、钾三种营养元素中的两种或三种且可标明其含量的化肥，称为复合肥料或混合肥料。化肥的有效组分在水中的溶解度通常是度量化肥有效性的标准。品位是化肥质量的主要指标，它是指化肥产品中有效营养元素或其氧化物的含量百分率，如：N、P2O5、K2O；CaO、MgO、S；B、Cu、Fe、Mn、Mo、Zn的百分含量。常用化肥：1、氮素化肥 氮是蛋白质构成的主要元素，蛋白质是细胞原生质组成中的基本物质。氮肥增施能促进蛋白质和叶绿素的形成，使叶色深绿，叶面积增大，促进碳的同化，有利于产量增加，品质改善。在生产上经常使用的氮素化肥有： 硫酸铵(硫铵)：白色或淡褐色结晶体。含氮20一21，易溶于水，吸湿性小，便于贮存和使用。硫铵是一种酸性肥料，长期使用会增加土壤的酸性。最好做追肥使用，一般每667平方米施用量为1520千克。 碳酸氢铵(碳铵)：白色细小结晶，含氮17，有强烈的刺激性臭味，易溶于水，易被作物吸收，易分解挥发。可作基肥或追肥使用，追肥时要埋施，及时覆土，以免氨气挥发烧伤秧苗。 尿素：白色圆粒状，含氮量为46。尿素不如硫铵肥效发挥迅速，追肥时要比硫铵提前几天施用。尿素是固体氮肥中含氮量最高的一种，尿素为中性肥料，不含副成分， 连年施用也不致破坏土壤结构。 2、磷肥 磷是形成细胞核蛋白、卵磷脂等不可缺少的元素。磷元素能加速细胞分裂，促使根系和地上部加快生长，促进花芽分化，提早成熟，提高果实品质。在生产上常用的磷肥有： 过磷酸钙：为灰白色或浅灰色粉末，也有颗粒状的， 含P2O5 12一18，具有吸湿性和腐蚀性，施入土壤后易 被土壤固定而降低肥效，可作基肥和追肥使用，在施用时宜集中施用或和有机肥料混合施用，这样可以降低磷的固定， 从而提高肥效。也可用作根外追肥，使作物直接吸收。 重过磷酸钙(重钙)：含P2O5 约45左右，是一种高效磷肥。施用重钙的有效方法和过磷酸钙相同，重钙有效成分含量高，用量要相对减少。 3、钾肥 钾元素的营养功效可以提高光合作用的强度，促进作物体内淀粉和糖的形成，增强作物的抗逆性和抗病能力，还能提高作物对氮的吸收利用。在生产上常用的钾肥有： 氯化钾：是易溶于水的速效性钾肥，含K2O 60左右，呈白色、淡黄色或紫红色结晶。物理性状好，可作为基肥和追肥使用。在酸性土壤上施用氯化钾应配合石灰和有机肥料。 硫酸钾：为白色结晶，溶于水，含K2O 50-52左右。除可作基肥和追肥外，也可作根外追肥使用，根外追肥浓度以0.2为宜。 4、复合肥料：前面说的化学肥料一般只含一种营养元素，属单元素肥料。复合肥料是指在成分中同时含有氮磷钾三要素或只含其中任何两种元素的化学肥料。它具有养分含量高，副成分少，养分释放均匀，肥效稳而长，便于贮存和施用等优点。 磷酸铵：是以磷为主的氮磷复合肥料，含氮1218，含P205 46-56，适用于各种作物和多种土壤，最适合条施作基肥，667平方米用量7-10千克，撒施作基肥667平方米2530千克。其中磷酸一铵呈酸性，磷酸二铵呈碱性，二者均易溶于水，水溶液为中性，有一定的吸湿性。 氮磷钾复合肥：含氮磷钾各约10，淡褐色颗粒。氮钾均为水溶性，有一部分磷是水溶性的。主要用作基肥，667平方米用量2530千克。 磷酸二氢钾：含P2O5 24、K2O 21，白色易溶于水，一般用于黄瓜无土育苗及无土栽培生产。因价格较高，在大面积生产中多用于根外追肥。化肥对土壤的危害：化肥对农作物有增产作用，但是它们对土壤也有危害。磷酸钙含有大量的游离酸，连续大量施用，会造成土壤酸化。钙镁磷肥含有25%-30%的石灰，大量施用会使土壤碱性加重和理化性质恶化。过量施用磷酸钙，会使土壤里的锌与过量的磷作用，产生磷酸锌沉淀，作物无法吸收。过量施用钙镁磷肥，过剩的磷又会与土壤中的镁作用，产生作物不能吸收的氢氧化镁，造成作物缺镁。适量施用磷肥，会促进作物对钼的吸收，但过量施用磷肥，却会使磷和钼失去营养平衡，影响作物对钼的吸收，表现出“缺钼症”。据研究，过量施用磷肥后，还会造成土壤中的硅被固定，不能吸收，引起作物缺硅，特别是对喜硅的禾本科作物的影响更大。土壤含磷量过高，作物吸磷越多，导致植株呼吸作用过于旺盛，消耗的干物质大于积累的干物质，造成繁殖器官提前发育，引起作物过早成熟，籽粒小，产量低。土壤表层在降雨或灌水等外因作用下结构破坏、土料分散，而干燥后受内聚力作用的现象。土壤的团粒结构是土壤肥力的重要指标，土壤团粒结构的破坏致使土壤保水、保肥能力及通透性降低，造成土壤板结。 有机质的含量是土壤肥力和团粒结构的一个重要指标，有机质的降低，致使土壤板结。土壤有机质是土壤团粒结构的重要组成部分。土壤有机质的分解是以微生物的活动来实现的。向土壤中过量施入氮肥后，微生物的氮素供应增加1份，相应消耗的碳素就增加25份，所消耗的碳素来源于土壤有机质，有机质含量低，影响微生物的活性，从而影响土壤团粒结构的形成，导致土壤板结。 土壤团粒结构是带负电的土壤粘粒及有机质通过带正电的多价阳离子联接而成的。多价阳离子以键桥形式将土壤微粒连接成大颗粒形成土壤团粒结构。土壤中的阳离子以2价的钙、镁离子为主，向土壤中过量施入磷肥时，磷肥中的磷酸根离子与土壤中钙、镁等阳离子结合形成难溶性磷酸盐，即浪费磷肥，又破坏了土壤团粒结构，致使土壤板结。 向土壤中过量施入钾肥时，钾肥中的钾离子置换性特别强，能将形成土壤团粒结构的多价阳离子置换出来，而一价的钾离子不具有键桥作用，土壤团粒结构的键桥被破坏了，也就破坏了团粒结构，致使土壤板结。 向土壤中施入微生物肥料，微生物的分泌物能溶解土壤中的磷酸盐，将磷素释放出来，同时，也将钾及微量元素阳离子释放出来，以键桥形式恢复团粒结构，消除土壤板结。 各类化肥的危害： 过量施用氮肥：会导致庄稼植株徒长，茎秆柔弱、叶片浓绿、易倒伏和感染病虫害，贪青晚熟、籽实不易干燥而易霉变；会使蔬菜硝酸盐含量增加，烂菜现象突出，一些瓜果的风味和色泽劣化，还可能对人体健康造成不利影响。 过量施用磷肥：会减弱土壤的微量元素