化肥過量施用的危害及防治措施

王 科，李 浩，張 成，鐘文挺

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

化肥過量施用的危害及防治措施

王 科，李 浩，張 成，鐘文挺

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

化肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要資源，對農(nóng)作物的生長、產(chǎn)量的形成及品質(zhì)的提高具有重要作用。而近年來，由于化肥的不合理施用，投入到農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的氮、磷等化肥已經(jīng)成為重要的農(nóng)業(yè)污染源，對生態(tài)環(huán)境造成了極大危害。本文對化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的施用現(xiàn)狀進行了總結(jié)，并分析了化肥過量施用造成的環(huán)境問題，最后提出了防治措施。

氮磷化肥；環(huán)境危害；防治措施

農(nóng)作物生長需要多種必需營養(yǎng)元素，其中氮、磷是作物形成產(chǎn)量和保持品質(zhì)的首要限制因素。近幾十年來，由于氮、磷等化肥的大量使用，極大地提高了我國的糧食產(chǎn)量。但是由于不科學(xué)的施肥，使我國的氮、磷等化肥投入量遠(yuǎn)高于國際水平，而氮磷的利用效率卻遠(yuǎn)低于國際水平，還造成了土壤中氮、磷元素的大量積累，對我國生態(tài)環(huán)境安全構(gòu)成了較大的威脅。因此，我們應(yīng)積極采取措施，推廣科學(xué)施肥方法，減輕施肥對環(huán)境的不利影響。

1 化肥的使用現(xiàn)狀

由于施肥對糧食增產(chǎn)的貢獻超過50%[1]，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，為了追求高產(chǎn)，化肥用量越來越大。據(jù)統(tǒng)計，1980年我國氮、磷肥消費量分別為1179萬t和295萬t，而到2010年已增加到3260萬t和1197萬t，分別增加了1.77倍和3.05倍[2]。伴隨著氮、磷化肥施用量的快速增長，我國糧食、水果、蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量也大幅度增加，說明化肥對我國糧食安全起到了舉足輕重的作用。

然而氮肥過量施用現(xiàn)象在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中十分普遍，我國在不到全球1/10的土地上施用了全世界1/3的氮肥。有研究指出，我國三大糧食作物水稻、小麥和玉米的氮肥利用率在28%～41%之間[3]，處于一個較低水平。氮肥的利用率低、損失率高、對環(huán)境危害大是世界各國普遍存在的問題。針對這一問題，英美等西方發(fā)達國家，采用了農(nóng)業(yè)集約化、規(guī)?；C械化等生產(chǎn)方式減少氮肥的投入[4]，也有一些地廣人稀的發(fā)達國家采用了降低目標(biāo)產(chǎn)量的方式來減少氮肥投入。而根據(jù)我國的基本國情，氮肥施用必須兼顧作物高產(chǎn)及環(huán)境保護，既要糧食安全又要生態(tài)環(huán)境安全。

近年來，我國磷肥施用量增幅高于氮肥，全國糧食主產(chǎn)區(qū)進行的肥效試驗結(jié)果表明，我國主要糧食作物的磷肥利用率為7.3%～20.1%，平均為11.6%。其中水稻、小麥、玉米的磷肥利用效率分別11.6%～13.7%、7.3%～20.1%和9.7%～12.6%，均處于較低水平[5]。近20多年來，隨著磷肥的大量施用，我國農(nóng)田磷平衡盈余量也以年均11%的速度增加[6]。眾多研究表明，施入土壤的磷肥進入土壤后，大部分被土壤固定，但在特定條件下，其仍可被作物吸收利用。

2 化肥過量施用的危害

2.1 對水體環(huán)境的危害

近10年來，農(nóng)業(yè)中氮磷的排放已經(jīng)成為導(dǎo)致地下水和地表水質(zhì)量下降的重要因素。我國目前年化肥用量為41.24Mt，即400kg/hm2。對于化肥的施用量，發(fā)達國家設(shè)定了225kg/hm2的安全上限，我國的化肥用量顯然超過了這一限值。以氮磷肥為例，我國農(nóng)業(yè)施入土地的氮肥損失為每年124.80kg/hm2，而磷為38.80kg/hm2，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用的氮磷養(yǎng)分通過各種水文途徑進入河流水體[7]，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的施用貢獻了我國河、湖等水體中氮磷污染源的70%[8]，這不僅造成了巨大的經(jīng)濟損失，還嚴(yán)重破壞了我國的河流生態(tài)環(huán)境。

2.2 對土壤環(huán)境的危害

大量施氮會造成表層土壤硝態(tài)氮的大量盈余和累積，導(dǎo)致土壤酸化。土壤酸化后大量營養(yǎng)離子(鉀、鈣、鎂等)被溶解活化，這將加速這些離子從土壤耕層中淋溶[9]，最終導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的大量流失。另外，土壤酸化還會促進一些有毒有害污染物如鋁、錳、鎘、汞、鉛、鉻等的釋放、遷移和活化。而且土壤中鋁離子的增加會使植物減少對其他陽離子及磷的吸收，降低作物的產(chǎn)量。由于化肥無法補償土壤有機質(zhì)的缺失，大量施用化學(xué)氮磷肥，會造成土壤有機質(zhì)存量的下降，影響土壤微生物的生存，最終不僅會破壞土壤肥力，而且還會降低化肥的肥效。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，磷肥的大量施用，尤其是長期大量施用低濃度磷肥，可造成磷素在土壤中積累，導(dǎo)致土壤磷素面源污染。磷肥一般是由磷礦石直接粉碎或酸制法及熱制法加工而成，由于其加工工藝及原材料的關(guān)系，磷肥中富含的鎘、鍶、氟、鋅等重金屬元素也會在土壤中富集，長期積累會造成土壤重金屬污染。

2.3 對大氣環(huán)境的危害

許多人認(rèn)為，化肥施用與大氣污染無太大關(guān)系，其實兩者關(guān)系密切，施肥有利于溫室氣體的產(chǎn)生。例如土壤施用氮肥后，大約有0.1%～1.4%左右通過反硝化作用轉(zhuǎn)化為N2O釋放到大氣中，增加了大氣中溫室氣體的量，而N2O經(jīng)紫外線作用后產(chǎn)生的NO會造成臭氧層的損耗，加劇溫室效應(yīng)[10]。而在化肥生產(chǎn)運輸過程中，也會從其他途徑產(chǎn)生一定量的溫室氣體CO2。同時，磷肥在生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量粉塵及廢氣，這也會對大氣造成較大污染。

3 防治措施

3.1 科學(xué)施用化肥

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)以提高化肥利用率，減少化肥的施用為原則，主要方法有：①根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量確定合理的化肥用量。在土壤較低的施氮或低磷水平下，作物產(chǎn)量隨施氮量或施磷量的增加逐漸增加，超過一定用量時，產(chǎn)量反而下降。因此需要通過測土配方施肥，確定作物氮磷肥的合理施用量。②氮肥深施及分次施肥。氮肥深施是目前提高氮肥利用率技術(shù)中簡單且最有效的一種措施。與表施相比，碳銨或尿素深施可提高作物產(chǎn)量2.7%～11.6%，氮肥利用率也可提高7.2%～12.8%[11]。③平衡施肥。平衡施用氮、磷、鉀肥和中、微量元素，保證作物生長期間所需的各種營養(yǎng)成分，避免因缺乏某種或幾種養(yǎng)分而限制其他養(yǎng)分的作用。平衡施肥技術(shù)的關(guān)鍵在于科學(xué)調(diào)節(jié)不同種類營養(yǎng)元素的種類和比例，確保作物不同生長時期各類營養(yǎng)元素的供需平衡[12]。④磷肥與有機肥配施。在四川大部分地區(qū)土壤磷總量較高，有效磷含量較低。有機肥中的有機酸可以活化被土壤固定的磷素，從而提高土壤速效磷含量，最終促進作物對磷的吸收。

3.2 推廣新型肥料

新型肥料是包含有新的技術(shù)、工藝、配方、元素、物質(zhì)、形態(tài)，使用具有新的更多功能和效果的一類化肥[13]。新型肥料可以直接或間接地為作物提供必需的營養(yǎng)成分，使肥料養(yǎng)分供應(yīng)與作物養(yǎng)分需求的時間及強度相一致[14]，由此提高肥料利用率；可以調(diào)節(jié)土壤酸堿度，改良土壤結(jié)構(gòu)，有利于耕地的可持續(xù)利用；可以調(diào)節(jié)或改善作物的生長機制，提高作物抗病蟲草害的能力，確保農(nóng)作物安全健康生長，進而改善和提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量。目前已有緩/控釋肥、生物肥、工廠化商品有機肥、有機無機復(fù)合肥、多功能肥料、中微量元素肥、水溶性肥等種類的新型肥料投入使用。但由于新型肥料的成本較高，市場推廣難度較大。因此，需要國家加大扶持力度，借測土配方施肥體系加強新型肥料的推廣，生產(chǎn)出性價比更高的新型肥料，讓其成為未來測土配方施肥新方向。

3.3 因地制宜，合理耕作

適宜的耕作措施對植物氮磷養(yǎng)分的利用有十分重要的作用：①保護性耕作(少免耕+秸稈還田+平衡施肥)。秸稈覆蓋不僅能有效降低徑流氮的流失量，還能調(diào)節(jié)土壤酸度和土壤有機碳含量，減少氮的揮發(fā)，有效降低氮素徑流流失比例，進而提高氮磷利用效率[15]。因此，保護性耕作可作為源頭控制稻田氮素?fù)p失的措施加以推廣。而成都平原地勢平坦、作物秸稈產(chǎn)生量較大，采用保護性耕作可有效減少氮素?fù)p失，改善環(huán)境。②合理套作。農(nóng)作物的輪套作可以充分利用光熱資源，提高作物對養(yǎng)分的吸收和利用效率。四川川東丘陵區(qū)，玉米/大豆、玉米/紅薯、小麥/蠶豆等套作模式的推廣，顯著提高了土地的復(fù)種指數(shù)及氮磷肥的利用效率。③合理輪作。輪作可確保土地用養(yǎng)結(jié)合，保證作物平衡利用土壤中的營養(yǎng)元素；可以優(yōu)化農(nóng)田生態(tài)條件，調(diào)節(jié)土壤肥力，減少農(nóng)田病、蟲、草害的發(fā)生。例如成都平原常見的水稻—小麥、水稻—油菜、水稻—大蒜等輪作方式，均取得了較好的環(huán)境、生態(tài)及經(jīng)濟效益。

4 展望

20世紀(jì)后半葉，中國以占世界7%的耕地養(yǎng)活了占世界22%的人口，取得了巨大的成就，而化肥對糧食生產(chǎn)的貢獻居功至偉。然而過量的化肥投入，卻給我國環(huán)境安全帶來巨大威脅。因此，我們應(yīng)科學(xué)使用氮磷化肥，加大新型肥料的推廣力度，因地制宜地進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，在保證糧食產(chǎn)量的同時減少化肥的投入，實現(xiàn)“化肥零增長”，讓我國從農(nóng)業(yè)大國轉(zhuǎn)型為農(nóng)業(yè)強國。

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2017-06-14

王科(1990-)，男，四川樂山人，植物營養(yǎng)學(xué)碩士，農(nóng)藝師，主要從事土壤與植株方面的檢測與研究工作。E-mail:1173704119@qq.com