化肥与无公害食品

1、化肥与无公害食品林葆李家康金继运中国农业科学院土壤肥料研究所，北京100081人们吃饱以后要求吃好，是事物发展的必然趋势，是社会的进步。所谓吃好，要求食物营养丰富，色、香、味俱佳外，更主要的是安全，即无污染、无公害。近年蔬菜、水果的农药残留超标，猪肉中含有“瘦肉精”，牛奶中含有抗生素等时有发生。大家对何时能吃上“放心菜”、“放心肉”极为关注，也引起了政府有关部门的高度重视。 无公害食品正是在这种情况下应运而生的。目前，无公害食品、绿色食品和有机食品受到越来越多的关注，成为一种时尚。无公害食品强调不含对人体有毒、有害的物质，或把这些物质控制在限量之内，即无污染的食品。这应当是对各类食品都应当达到

2、的共同的、起码的要求。目前国家在制定标准时， 已经基本采用无公害这一名称。绿色食品是在无公害基础上的进一步要求，其有害物质的控制量应该更为严格，对质量要求应该更高，要求生产环境（土壤、水、空气）更加清洁，对生产过程中的各项管理措施也有严格的要求。按照我国的农业行业标准，把绿色食品分为AA 级（一级）和A 级（二级）。在肥料使用方面，生产A 级绿色食品，允许限量使用部分化学肥料，如尿素、磷酸二铵等，但禁止使用硝态氮肥。生产AA 级绿色食品，不准使用任何人工合成的肥料，只能使用有机肥料和某些天然矿质肥料。这与国际上生产所谓的有机食品要求相同。只是有机食品的生产更要求在生产条件和管理措施上回归自然，

3、返朴归真。其实化肥只和植物类食品（粮食、蔬菜、水果等）有直接关系，而和动物类食品（肉、蛋、奶等）没有直接关系。化肥施用得当， 对农作物的产量和品质都有好的影响，更不会引起食物的污染和不安全问题。目前在这方面的宣传存在较为严重的片面性，甚至产生了一些误导， 使人们对使用化肥及食用施了化肥的农产品产生了恐惧心理。 这些问题是应当予以澄清的，大致说有以下几个方面的问题：一、把化学肥料与化学农药等同起来，担心施用化肥后农产品中是否也有某些有害物质的残留化肥与农药虽然通常都统称为农用化学品，但是，它们是性质决然不同的两类物质。简言之，化肥是高浓度的植物养分，是植物需要的“粮食”。 施用化肥的目的是补充土

4、壤中养分的不足，促进作物的生长与发育， 其作用是“促生”。 化肥本身也不是对人、畜的有害物质，由于其纯度高，其他杂质含量也比较低，尤其是对植物或人、畜的有害物质（如重金属等）是有限量标准的。一般说，使用化肥不存在有害物质的残留问题。而化学农药是人工合成的用于预防、消灭或者控制农业、林业的病、虫、草和其他有害生物（线虫、螨虫、鼠等）的化学物质，使用农药的目的是杀灭这些有害生物，保护农作物或树木等，其作用是“杀生”。农药一般都是有毒品。另外，化肥中的各种有效成分，例如氮、磷、钾化肥遇水后解离成的各种+-+2-等）；还有某些化肥中存在的副成分，如普通过磷酸钙中的石膏（CaS0）、钙镁磷肥离子（如 N

5、H 、 NO、H PO、K、 SO432444中的氧化钙（ CaO）、氧化镁（ MgO）等都是土壤中和有机肥料中本身就存在的物质，对人、畜是没有毒性的，也是没有危害的。而农药中的某些物质，在土壤和植物体内是不存在的，摄入超过一定量可以使人、畜致死；有的在人体内或畜、禽体内会积累，有的有致畸、致癌作用。因此，有一些农药在我国已明令禁止使用，如六六六、滴滴涕（DDT）、二溴氯丙烷、杀虫脒等。在无公害蔬菜、水果的国家和农业行业标准中，对一些常用农药的残留量都有严格的控制指标。目前，农药也正朝着高效、低毒、低残留、与环境相容的方向发展。二、把化学肥料与有机肥料对立起来，认为生产绿色食品和有机食品只能使

6、用有机肥，不能使用化肥我国农业行业标准绿色食品肥料使用准则（ NY/394-2000 ）中规定， AA 级（一级）绿色食品的生产，除了对生产地点的环境质量有严格要求外，生产过程中禁止使用化肥，但可使用秸秆、绿肥、腐熟的沼气液、残渣、腐熟的人粪尿、饼肥和微生物肥料， 也可以使用煅烧的磷酸盐和硫酸钾。其实这些规定， 主要是引自有机农业运动国际联盟的有关施用肥料的规定。根据 1972 年成立于欧洲，有一定影响的民间组织有机农业运动国际联盟的资料，在肥料使用方面大致可看出以下几点: 在一个封闭的系统中进行生产，不给环境和土壤造成污染，做到农业和自然的协调；尽可能考虑有机物的循环利用，避免使用化学合成肥

7、料和农药；无机肥料，如低氯的钾盐、碱性矿渣和磷矿粉等是允许使用的，应被看作营养物质循环的补充物，而不是替代物。 在这些观点中有的是可取的，例如农业生产中的有机物要尽可能循环利用，不给土壤和环境造成污染等。但是在市场经济的今天，封闭式的农业生产是不可取的，也是难以办到的。农产品也是商品，要上市，要流通，任何一个农业生产单位怎么可能在时闭式的条件下进行生产呢？其实中国是有机农业的发祥地。根据史料记载，使用有机肥料有2000年左右的历史。从生产普通过磷酸钙开始，化肥生产只有160 年的历史。在此之前，国外实行的也是有机农业。国内外的经验都证明，依靠农业内部物质循环利用的有机农业，农作物产量无法大幅度

8、迅速提高，难以满足人口增长和生活改善的需要。正是植物矿质营养理论的提出和化学肥料的生产，在理论和实践上取得了重大的突破。自从 17 世纪以来，人们对植物生长发育到底从土壤中吸取了什么营养物质？施肥到底起什么作用进行了试验和探讨。直到 1840 年德国农业化学家李比希提出的植物矿质营养理论，认为植物从土壤中吸收的营养主要是无机态的矿物质。同期，法国学者布森高通过试验，认为植物吸收的碳来自空气中的二氧化碳，而不是土壤的腐殖质；吸收的氮可由豆科作物从空气中固定，这就是植物的碳、氮营养学说。这两者相结合，为植物营养和肥料科学此后的发展奠定了基础。植物矿质营养理论已为此后经历百年以上的回肥料长期定位试验

9、所证实。根据植物矿质营养理论， 绿色植物从土壤中吸收的氮素主要是铵离子+-2-+（ NH4 ）和硝酸根离子（N03 ），吸收的磷素是磷酸根(H2PO4 ， HPO4) ，吸收的钾素是钾离子（ K ），与从二氧化碳和水中获得的 C、H、0 通过光合作用，形成糖、脂肪和蛋白质等有机化合物。这一理论并没有过时，化肥提供的大多是植物可直接吸收的养分。 有机肥中的各种有机组分，植物一般不能直接吸收利用，必须经微生物分解成矿质养分后才能被植物利用。植物在吸收某种矿质养分时，例如吸收+NH4，它不能辨别哪个 NH4是来自有机肥，哪个 NH4 是来自化肥，只要是NH4 ，哪一个首先到达根表，哪一个就先被吸收。

10、直到今天，植物可以在用几种化肥配成的营养液中生长良好，甚至获得很高的产量。而植物根本不能在用有机肥配成的营养物中生长，如果这些有机物经过灭菌，不被微生物分解成无机营养的话。现在有人在进行有机固态肥的无土栽培研究，并取得成功。前面已经讲到，作物并非吸收有机肥，而是吸收矿化后的无机营养。这种做法只是迎合了某些人认为生产绿色食品必须使用有机肥的心理。其实施用化肥（无机肥），农作物产量增加了，有机肥的“原料”也增加了，有机肥数量也多了。这就是有些人说的肥料的“无中生有”。我国长期以来在肥料方面推行的“有机、 无机相结合”的方针，在绿色食品、无公害食品生产方面同样是正确的，而把两者对立起来，从理论和实践

11、上都完全站不住脚的。三、把硝态氯和铵态氮、尿素态氮对立起来认为生产绿色食品（ A 级）可以使用尿素和磷酸二铵，但禁止使用硝态氮肥。这种规定是不正确的，是一种完全错误的导向。1. 通常按氮肥中氮素的形态，将氮肥分为铵态氮肥、硝态氮肥、尿素态（酰胺态）氮肥和氧氨态氮肥。单一的硝态氮肥有硝酸钠和硝酸钙， 产量和用量不大。 含有硝态氮的肥料有硝酸铵、 硝酸磷肥和硝酸磷钾肥 （用硝酸磷肥生产的三元复混肥料）等。在尿素作为氮肥主要品种的今天，硝酸铵在世界氮肥生产中仍占有较大的比重。根据联合国粮农组织（ FAO）1999年的肥料年鉴，硝酸铵在一些国家和我国氮肥总产中所占的比例见表 1。( 表：表1 1998

12、/1999一些国家生产硝酸铵占氮肥总产的比例)白俄罗罗马尼国家加拿大美国巴西中国法国英国乌克兰俄罗斯波兰斯亚氮肥总产 (t)37339791412783172804823238100014636000965000172500041350004432001673500313200磷酸铵产量 (t)3209441325428102773424500580000386000459700142400079900538100120500磷酸铵所占百分比8.69.414.11.839.640.026.634.418.0032.238.5(%)注释：注 资料来源： FAO肥料年鉴 (1999) 。我国数据引

13、自中国化工年鉴(2001)。从表 1 可以看出，在美洲一些国家，硝酸铵约占氮肥总产量的 10%，在欧洲一些国家硝酸铵约占氮肥总产量的 30%，而我国只占 1.8%。生产硝酸磷肥，是世界上生产复合（混）肥的一种重要工艺。根据联合国工业发展组织（ UNIDO）的资料， 1975 年世界硝酸磷肥的产量就达到了 2300 万 t （实物）。而我国目前只有山西潞城和河南开封两家工厂生产，年产量只有 100 万 t 左右。我国 1999 年生产的硝酸磷肥中含氮 24.64 万 t ，只占氮肥总产的 1.1%。2002 年 1 月至 6 月我国共进口硝酸铵34.5 万 t 。另外，我国每年都从国外进口数百万

14、吨的氮、磷、钾三元复混肥，其中相当一部分是用硝酸磷肥生产的，氮素中约有一半是硝态氮。下面是作者从市场上取的样品，委托国家化肥质检中心（北京）分析的结果（表2）。( 表：表2 三种进口复混肥中硝态氮和铵态氮含量(%) )生产公司牌号 硝态氮铵态氮 其中硝态氮占%挪威海德鲁船牌 6.528.8943.1芬兰凯米拉星王 6.987.0649.1德国巴斯夫狮马 6.488.1644.32002 年 9 月 20 日国务院办公厅已正式发文（国办发 200252号）将硝酸铵列入民用爆炸品管理，禁止将硝酸铵作为化肥销售，同时，暂停进口。这主要是出于治安的原因。同时，鉴于某些农作物对硝态氮肥的需要，允许将硝酸

15、铵作改性处理（制成复合肥或混合肥）。从以上情况可以清楚看出， 硝态氮肥在国内外都是一种主要的氮肥， 我国禁止将硝酸铵作为化肥销售， 并非由于生产绿色食品的原因。硝酸铵改性后，其中的硝态氮还是存在的。2. 硝态氮和铵态氮一样， 是植物容易吸收、 利用的两种氮素形态， 在生产绿色食品中禁止使用硝态氮肥是完全没有道理的。首先，在土壤中硝态氮和铵态氮是同时存在的，尤其是旱地土壤，其中无机态氮往往以硝态氮为主，所以不管是否施用硝态氮肥，土壤中本身就存在硝态氮。第二，尿素或铵态氮肥施入土壤后，只要温度、水分等条件合适，尿素在腺酶作用下会很快水解为铵态氮， 再经亚硝化细菌和硝化细菌作用， 氧化为硝态氮。 第

16、三，有些作物是喜硝态氮作物， 如蔬菜、 烟草等。在氮素营养以硝态氮为主的条件下， 生长明显好于以铵态氮为主的情况。 这是在植物营养和蔬菜栽培书中都一再列举的事实。有些进口化肥用于蔬菜生产很受农民欢迎， 其中一条“秘密”就是含有硝态氮。 第四，有人反对在蔬菜等作物上使用硝态氮肥，是担心蔬菜中硝酸盐含量过高。有资料认为，人体摄入的硝态氮有 80%左右来自蔬菜。其实蔬菜中硝酸盐含量的高低受多种因素影响。在施肥方面，单一施用氮肥用量过高，采收期离追肥时间太近，都会引起蔬菜中硝酸盐含量增加。不同的氮肥品种有一定影响。甚至有机肥施用过量，也会使蔬菜中硝酸盐含量超标。3. 现在有人几乎到了“谈硝色变”的程度

17、，主要是认为硝态氮是一种对人体有害的物质。从 20 世纪 40 年代后期开始讨论这一问题， 1962 年世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）提出了人体每日允许摄入的硝态氮量，同年美国确定了饮用水的硝态氮含量标准， 1997 年欧共体（EU）提出了蔬菜中硝态氮最高含量的规定，前后经历了50 年。有关资料认为，硝态氮主要对人体可能产生两大危害：第一，硝酸盐容易还原成亚硝酸盐， 亚硝酸盐可将人体血液中的低铁血红蛋白氧化为高铁血红蛋白， 使之失去输氧的能力，使人体缺氧， 称反高铁血红蛋白症， 在婴儿中较为常见， 国外也称“蓝婴症”。 第二，亚硝酸盐与某些有机物（如酰胺）结合，形成亚硝胺，是

18、一种致癌的化学物质。但是，医学界对此有较大的争论。有人认为“蓝婴症”是由于饮用了被细菌污染的不洁井水，随着饮水条件的改善，在欧洲和美国，婴儿的这种病症已大为减少。而把硝态氮作为亚硝胺的前体， 把两者直接联系起来，更是把问题看得过分简单。2001 年 11 月在法国出版了专著 硝态氮与人 ?有毒的、无害的还是有益的？，以大量资料提出了不同的意见，甚至认为硝态氮与人体健康的关系是50 多年世界范围的科学错误， 应当予以纠正。 这些新的动向必将对食物和饮水中的硝态氮含量问题，乃至含硝态氮肥料的施用问题产生重大的影响，是我们应当密切注意的。四、关于化肥和有机肥中的重金属问题重金属含量超标，主要是种植在

19、被污染土壤上的农作物吸收土壤中的金属离子或化合物所致。所谓重金属是指比重在5以上的金属，包括了金属的大部分，其中有环境效应的重金属称为环境重金属，如Hg、Cd、 Pb、Cr 等。由于重金属离子进入环境后， 不像有机物那样能被降解，而参与食物链直接危及生态环境和人体健康，它对人体的毒性是积累性的。重金属中有一些如Cu、Fe、Mn Zn、Mo，对植物是微量营养元素，对动物也是必需的。只有这些重金属的有效态含量在土壤中过高，才会在植物体内积累，对人、畜等动物产生危害。而有些重金属，如Hg、Pb、Cd 并非植物和动物需要的营养元素，在植物体内积累，经人、畜等食用后是有害的。还有As、F，虽然不是金属元

20、素，人、畜的摄入量超过一定限度也是有害的。因此，国家标准“农产品安全质量”（GB18406.1-18406.4 ）中，对无公害蔬菜、水果中的As、Hg、 Pb、Cd 、 Cr 和 F 的含量有明确的限量标准。其中尤其是镉，它毒性大，多数植物对它有富集作用，应当引起人们的特别注意。土壤中的重金属有多种来源，施用肥料是其来源之一。化肥中的重金属含量，因化肥种类不同而有较大差别。总体上说，生产氮肥和钾肥的原料比较单一，含杂质较少，生产出的成品纯度较度，重金属含量很低。例如氮肥，从合成氨的生产开始，由精制后的氢、氮混合气体，在高温高压并有催化剂的条件下进行氨合成反应。由合成氨生产的各种氮肥，如尿素、碳

21、酸氢铵、硫酸铵等，其中重金属含量低，不会对环境或农产品造成污染。 钾肥则主要由可溶性固体钾盐或含钾卤水等加工而成，产品（氮化钾、 硫酸钾等） 中的重金属含量也很低。而生产磷肥的磷矿石成分复杂，大多含有较高的重金属组分，例如含有一定量的Zn、Cr、Ni 、 Cu、 Cd、 Pb 等，并且其含量高于土壤。由于镉对人体健康的危害大，是磷矿和磷肥中检测的重点。一般说，火成岩类型的磷矿含镉成，沉积岩类型的磷矿含镉高。 磷矿中的镉， 在制成过磷酸钙之类的产品后全部带入肥料中。生产高浓度磷肥， 在用磷矿制作磷酸时，有 50%80%的镉仍将进入磷酸中。在生产重过磷酸钙时，则磷酸和磷矿中的镉都进入肥料，因此，使

22、用相同的磷矿生产重钙，比生产普通过磷酸钙中的镉要高。生产钙镁磷肥在锻炼过程中镉挥发掉一部分，产品含镉量低。中国科学院南京土壤研究所曾对我国36 个矿区 67 个磷矿标本和全国30 个主要磷肥厂的磷肥样品的含镉量进行过分析，并与国外的磷矿与磷肥中的含镉量进行了比较。结果说明，我国磷矿中的含镉量比较低，除了俄罗斯的科拉磷矿外，比世界的主要磷矿含镉都低（表 3）。用国产磷矿生产的磷肥，其含镉量在0.12.9mg/kg，远低于国外磷肥含镉 550mg/kg 的常见范围(表 4)。(表：表 3我国和世界主要国家磷矿的含镉量)国家矿名含量范围 平均值(mg/kg)中国55 个矿样 *0.14.40.98俄

23、罗斯Kola-0.3美国Florida3127N.C.-36多哥Togo386053摩洛哥Khouribga11712Joussoufia-4阿尔及利亚 Algier-23突尼斯Gafsa555756注释： * 去除广西等不重要矿后( 表：表 4 我国和几个国家磷肥含镉量的比较)国家含量范围 (mg/kg)中国0.12.9美国7.415.6加拿大2.19.3澳大利亚1819有机肥中的重金属含量，也因有机肥种类而有差别。秸秆等有机物中含重金属是很低的。畜、禽粪尿中的重金属因饲料种类而不同，一般也比较低，但近年因饲料添加剂的应用，使工厂化养殖场的畜、禽排泄物中也含有较高的重金属，如铜、砷。污泥、污

24、水和城镇垃圾含重金属高，在农田使用应当慎重。同时，有机肥中还可能含有各种病源微生物和寄生虫卵等。在我国已有“城镇垃圾农用控制标准”（GB8172-87），对上述有害物质均有最高限量。五、展望从李比希矿质营养理论的提出， 到大量生产和使用化肥，只有 160 年的历史。 化肥在提高农作物产量和质量， 满足人们对农产品需要的作用是有目共睹的。 这是从科学理论上的突破， 推动了科学技术进步的很好例证。 时至今日， 在植物营养和肥料学的范畴内，还没有像这样重大的突破，更没有否定植物矿质营养理论及其 100 多年来发展中积累的大量事实和进展。但是，目前在生产绿色食品中， 在使用化肥方面的一些提法， 违背了

25、 100 多年量来在植物营养和施肥方面的一些基本原理和事实。世界化肥生产量和使用量的增长已经开始放慢。在最近的 1520 年，西欧的化肥用量呈下降趋势，北美的化肥用量保持平稳，而亚洲的化肥用量是急剧上升的。我国属于最后这种情况。说到底还是为了增加农产品生产的需要。进入新的21 世纪我国还要不要使用化肥？化肥用量还会不会增加？直到目前，我国的耕地面积在减少，人口在增加，到2030 年预计要达到 16 亿的高峰。为了满足新增3 亿多人口的需要，我国农产品的总产量要进一步提高，而提高总产的途径主要靠提高单位面积产量。 提高单产要靠综合技术措施，其中离不开增施肥料。首先要做好农田养分的再循环利用，即充

26、分收集和利用秸秆、人、畜粪尿等有机物料，同时，增施化肥仍然是必不可少的。我国化肥（以养分计算）的使用量由1970 年的 351.2 万 t ，增加到 1980 年的 1269.4 万 t ，1990 年的 2590.3 万 t 和 2000 年的 4146.3 万 t ，速度惊人。在今后的二三十年中，化肥增加的数量将会减慢， 化肥使用的对象将会扩大。 除粮食作物外，经济作物、饲料作物、 蔬菜、水果、经济林木、 速生人工林、苗圃、草地、水产的施肥量将会明显增加。化肥的品种结构需要做进一步调整，高浓度的氮肥、磷肥、复合肥、钾肥的比例将明显增加。国产化肥和进口化肥的竞争是十分激烈的。任何一项新技术、

27、新产品的出现，往往会有正、负两方面的效应，关键在于掌握和使用新技术、新产品的人。由于化肥是植物的营养物质，其负效应的产生都在使用过量或不当的时候在过去的一段时间，我们主要在研究使用化肥的正效应，而对其可能产生的负效应的研究是很不够的，应当加强， 但是，我们不应当在没有充分根据的情况下，进行一些不正确的宣传，甚至制定一些措施或标准，从而在化肥使用上起了误导作用。主要参考文献1 NY/T394-2000 ，绿色食品 肥料使用准则及其编制说明2 农业部绿色食品开发办公室 . 国际有机农业规定选编 .19923 FAO. 肥料年鉴 .19994奚振邦 . 正确认识绿色食品、有机产品与化肥. 磷肥与复肥 .2002.17 （ 2）： 145 中国农业科学院蔬菜研究所 . 中国蔬菜栽培 . 北京：农业出版社， 19876鲁如坤，时正元，熊礼节明 . 我国磷矿磷肥中镉的含量及其对生态环境影响的评价. 土壤学报 .1