合理施肥与土壤环境的持续发展

1、合理施肥与土壤环境的持续发展摘要： 本文论述了合理施肥对提高作物产量、培肥土壤、发挥良种的增产潜力等方面的作用，并在此基础上，重点探讨了施肥不当或滥用化肥可能导致的土壤环境污染、对生态系统的危害性及有效防治措施。关键词： 合理施肥 土壤环境 持续发展施肥是现代化农业的关键措施之一，在解决人口快速增长导致的粮食危机，以及对农业的持续稳定发展等方面起着十分重要的作用。但是，若施肥不合理或滥用肥料，不仅无法达到肥料应有的增产效果，降低肥料的有效性及利用率，还会导致土壤以及农产品污染，给生态环境带来严重威胁。1. 化肥在农业生产中的重要作用1. 1提高农作物产量。据多年多点试验资料统计 ,自八十年代初

2、期以来 ,化肥对我国农作物产量的贡献一般在4050%,即不施化肥的田块农作物产量只有施化肥的5060%。据世界各国资料评价,化肥在粮食增产中的作用占50%左右1，可见化肥在农业增产中具有不可替代的作用。1. 2培肥土壤。施用化肥可极大地促进植物生长发育,减少地表裸露,有效地防止或减轻地表的水土流失。同时,由于施用化肥带来生物产量的大幅度提高,使存留在土壤中的植物根系及枯枝落叶数量大大增加,为土壤有机质数量增加和结构更新提供了物质条件,也为积造有机肥增加了原料。此外,化肥的投入在当季作物收获后,还有相当数量残留在土壤中,一般N(氮)肥在土壤中残留量约为2530%,P(磷)肥约为70%,K(钾)肥

3、约为40%,残留的养分可供下季作物及以后作物利用,这就是化肥的后效。连续多年合理投肥结果,肥效叠加,并使土壤中有效养分含量提高,养分贮存量增加,土壤养分肥力提高。1. 3化肥能充分发挥良种的增产潜力。从产量角度来讲,育种学上的所谓的良种就是高投入高产出和产投比较高、投入效果较好的品种。因此,只有加大肥料投入量,才能充分发挥良种的增产潜力。一般来讲,同一作物的优良品种和一般品种生产单位量所吸收养分数量基本相同,优良品种的增产潜力在于能够吸收比一般品种多出许多的养分,产量也因此高出许多。所以,推广优良品种必须与增施化肥相配套,才能充分发挥其增产潜力。1. 4增施化肥能补偿耕地不足。随着社会的发展、

4、人口增多、耕地逐渐减少的矛盾越来越突出,要从有限的耕地上生产出越来越多的粮食等农产品以满足社会的需求,必须通过提高单位面积的产量,以期获得相当于扩大耕地面积的效果。实践证明,增加化肥投入,就能从较小面积的耕地上获得与施肥量少的较大面积的耕地上获得相同数量的粮食等农产品,从某种意义上来讲,就等于增加耕地面积。从近十年资料统计 ,我国平均按合理的比例每增加投入一吨化肥氮磷钾纯养分可增产粮食7.5吨,而每公顷粮食平均产量也只在7 .5吨左右,也就是说每增施1吨化肥纯养分相当于扩大耕地面积1公顷。从世界范围来看,日本、荷兰等人多地少的国家无一不是借助增加肥料投入量和推广应用优良品种等生物技术来提高作物

5、产量以弥补其耕地面积的不足。1。5化肥是发展经济作物、林果、畜牧业甚至水产业等多种经营必不可少的基础物质。经济作物种类多,复种指数高,对养分需求量大;林果、草场、水产等面积大,发展潜力巨大,对养分的需求也较大。从大农业的角度,合理开发和充分利用温、光、水、土、生物等自然资源,大力发展多种经营是农业可持续发展的重要方面。要产出就必须投入,其中化肥投入是上述农业发展中重要的物质条件2施肥对土壤环境质量的影响我国在长期的施肥过程中,施肥对土壤环境质量的影响报道比较多,其不利影响归纳起来主要体现在两个方面:(1)造成土壤污染;(2)化肥的不平衡施用引起其它养分元素的耗竭,降低土壤肥力。2. 1农业施肥

6、造成土壤污染人类从自然界取得资源和能源物质的同时,产生的“工业三废”(废水、废气、废渣)和“生活三废”(垃圾、粪便、生活污水)直接向土壤或间接通过水体、大气然后再向土壤中排放或转化,当污染物向土壤中输入的数量和速度超过土壤净化作用的能力时,自然动态平衡即遭到破坏,造成污染物的积累过程占优势,逐渐导致土壤正常功能的失调。同时由于土壤中有害和有毒物质的迁移转化,引起大气和水体的污染,并通过食物链构成对人体直接或潜在的危害,这种现象称为土壤污染。土壤污染具有隐蔽性、持久性、复合性、间接危害性和标准难制定等特征。农业施肥造成土壤污染的主要污染类型和污染程度的大小与土地的利用方式和耕作制度有关2，3。污

7、染类型主要有两大类:2.1.1 氮元素污染目前,我国化肥的年产量超过了1亿吨 ,仅次于美国,居世界第二位,作为化肥生产原料的磷矿、硫铁矿,产量居世界第四位。政府部门也把化肥的生产建设列为工业部门支援农业的首要任务。但从农村需要来看,化肥的质量、数量和品种上都还不能满足,据一九九五年统计,有五分之一仍需进口,主要是硫资源不足,磷精矿少,复合肥比重小,钾盐矿资源缺乏,造成氮磷钾比例失调,形成“三轻三重”的格局 (即重化肥轻有机肥,重氮肥轻磷、钾、微量元素肥,重追肥轻基肥)。由于不平衡施肥,形成氮肥效益下降,农作物生理病害日益加剧等问题。土壤过多的氮肥,导致亚硝酸盐及硝酸盐的大量生成而污染土壤。据调

8、查 4,5,有的土壤硝酸盐高达90ppm,致使蔬菜积累的硝酸盐来不及同化利用而污染蔬菜,危害取食蔬菜的人、畜健康。蔬菜是一种易于富集硝酸盐的食品,据报导,人类摄入硝酸盐的81.2 %来自蔬菜 ,国内对34种主要蔬菜硝酸盐、亚硝酸盐含量的研究表明,某些食用量大的绿叶菜类、根茎菜类更易富集硝酸盐。天津市农科院土肥所于19871989年研究了氮素化肥与不同菜类(春菠菜、小白菜、大白菜、水萝卜、小回香、韭菜 )体内硝酸盐的积累量的关系,结果是4,6,7,供试蔬菜体内硝酸盐的积累量与施氮量呈显著或极显著正相关,在相同施氮量时,老菜园土壤大白菜体内硝酸盐含量比新菜田为高。据研究5,硝酸盐在人体内可被还原成

9、亚硝酸盐,导致血红蛋白症,严重的会窒息死亡,尤其对婴幼儿反应更敏感。土壤中的亚硝酸盐,可与胺或酰胺形成N-亚硝基化合物,是致癌物质。2.1.2重金属及有毒有害物质的污染施肥如不控制肥料本身的质量,势必引入大量的有毒有害物质。尿素中含有缩二脲;磷肥中含有镉、氟、砷、稀土元素及三氯乙醛,特别是镉的含量比土壤高数百倍,如美国的过磷酸钙含镉86 -114mg/ kg,磷铵含镉7.5- 156 mg/ kg;垃圾肥中含有汞、镉、砷、铬、铅、镍、铜、锌及一些有机有害物质;许多专用肥料还含有高残留性的农药。重金属及有毒有害物质造成土壤污染,并通过土壤-植物-人体系统危害动、植物及人体健康。2.1.3对植物毒

10、性和作物产量的影响土壤中重金属等有毒有害物质对植物的影响有三种情况:一是影响作物生长,造成作物减产,如Cu、Zn、Mn、Ni以及缩二脲、亚硝酸盐等;第二是一般不影响作物产量,但含于作物的可食用部位而直接危害人体健康,如Cd、Hg、Pb等;第三是既影响作物的生长,又影响农产品品质,如砷等。当土壤中重金属等的含量超过无毒的范围时,就会对植物的生长发育产生严重影响,致使作物减产或在作物各组织器官中积累,对牲畜和人类产生危害。据试验5,每亩施用含镉7.25mg/ kg的普钙150千克,蔬菜含镉量(mg/kg)为:莴苣4、芜菁3、萝卜2 ,长期食用会引起慢性中毒造成“骨痛病”。22农业施肥引起其它养分的

11、耗竭 ,降低土壤肥力如果土壤中存在的某些限制因子没有通过施肥纠正,偏施某一种或几种其它的肥料,则不仅不能获得应有的增产效果,还会使其它养分元素消耗过度,降低土壤肥力。全国肥料试验网曾于19581963年和19811983年间在全国范围内安排了大量田间试验,研究不同作物的施肥增产效应8,发现在19811983年试验中,氮肥对三种作物的增产效应都明显下降了;磷肥的增产效应在水稻上下降了,而在小麦和玉米上有上升的趋势;钾肥的增产效应在三种作物上都显著提高了。反映了我国在过去氮肥施用偏高,而未能补充钾肥,造成土壤中钾素的耗竭。加拿大钾磷研究所通过中加合作项目引进土壤养分状况系统研究法研究出我国土壤中存

12、在的养分限制因子,结论表明9,除了氮、磷、钾大量营养元素外,中、微量元素的耗竭和缺乏问题也相当普遍,有的已成为主要的产量限制因子,主要原因亦是不平衡施肥所致。我国东北地区土壤上缺硫就是一个很好的例证,由于近年来东北地区的磷肥逐渐由过去的过磷酸钙(含P2O51518%,S1517%)为主改为以不含硫的高浓度复合肥,如磷酸二铵和三元复合肥,断绝了植物体系中硫的补充,引起硫的耗竭,出现在吉林的一个水田试验中,施硫使水稻增产28.135.9%10。3. 科学施肥,保护环境当今世界,我们面对急剧增长的人口和有限的土地资源,真正要做到既能提供足够粮食,又能同时保护十分脆弱的环境,是我们农业工作者面临的严峻

13、挑战。如何控制施肥对环境质量的负面影响,出路只有一条:以科技为依托,协调发展,持续发展。其具体措施包括:(1 )加强肥料管理,杜绝劣质化肥进入市场主要是加强各种肥料的生产环节和销售环节的管理,严防不合格的肥料引入农业系统危害作物生长、污染土壤环境。(2 )合理施肥包括平衡施肥 (N、P、K及中、微量元素协调施肥);分期施肥(结合作物生长发育特征,分期施肥,减少肥料的损失,抑制污染物的产生,既有经济效益又有环境效益);有机肥和无机肥结合施用;施肥方法的改进等。(3)合理灌溉利用灌溉 ,调节水、气、肥等肥力因子,大力推广应用既有利于提高肥料利用率和节约用水,又能减少产生污染物的施肥技术,如湿润灌溉

14、法、以水带氮深施技术等。(4)防止水土流失和侵蚀,减少非点源污染防止水土流失和土壤侵蚀,既是减少肥料和土壤损失,保持土壤肥力,又是防治水体富营养化的一个有效途径。(5)其它措施包括氮肥深施;缓效肥料、包膜肥料和颗粒肥料;施硝化抑制剂;加强科研工作;以及加强宣传,充分认识科学施肥的重要性,增强污染防治的自觉性。参考文献：1 中国农科院土肥所，中国肥料，1994，上海科学技术出版社2 张世贤.中国的农业发展及平衡施肥在农业生产上的应用.见:国际平衡施肥学术讨论会论文集.北京,农业出版社,3 张世贤.中国土地资源保护与平衡施肥技术对策.见:施肥与环境学术讨论会论文集.中国农业科技出版社, 1994, 194 周艺敏.天津市菜田施肥对土壤环境及蔬菜品质的影响.见:施肥与环境学术讨论会论文集.中国农业科技出版社,1994,11145 罗奇祥等译.施用氮肥的环境后果综述.土壤学进展,1994,22 (2) :29326 周艺敏等.天津市园田土壤和几种蔬菜中重金属含量状况的调查研究.农业环境保护, 1990,9(6):30347 周艺敏等.城市垃圾农用对土壤生态环境的影响.土壤肥料, 1992 , (1) :7108 刘更另.中国粮食生产和平衡施肥.国际平衡施肥学术讨论会论文集.农业出版社, 1989,1 6219 Lin Bao and Jin J