我國(guó)氮肥的施用現(xiàn)狀及對(duì)策

劉艷香，姜春玲，張曉英

（膠州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東膠州 266300）

1 我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥使用現(xiàn)狀

我國(guó)的氮肥的生產(chǎn)路和消費(fèi)量從上世紀(jì)90年代開始就位居世界第一位。據(jù)資料研究統(tǒng)計(jì)，從2000年以來，我國(guó)氮肥的使用率每年都呈現(xiàn)逐步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，消耗量已經(jīng)達(dá)到每年3000萬t，占據(jù)世界氮肥消費(fèi)量的30%左右。目前國(guó)內(nèi)高氮肥用量集約化面積已經(jīng)占到全國(guó)農(nóng)田總種植面積的15%以上，城市周邊地區(qū)的氮肥集約化施用量也達(dá)到30%左右。特別是在果樹和蔬菜、花卉等生產(chǎn)上，氮肥的單位土地面積的使用量則比較大，純氮肥施用量達(dá)到1000～2000 kg/hm2，是普通大田農(nóng)作物的幾倍甚至數(shù)十倍，超量使用氮肥的現(xiàn)象非常嚴(yán)重。因此，超高量使用氮肥將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響，而且還會(huì)增大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在過去的40年中，國(guó)內(nèi)的氮肥使用效率呈現(xiàn)逐步下降趨勢(shì)。上世紀(jì)七八十年代的氮肥使用效率為50%～65%，但是到了2000年以后氮肥的使用效率則下降到35%左右；而在部分農(nóng)作物的高產(chǎn)地區(qū)則下降到30%以下。如山東壽光地區(qū)的蔬菜種植高產(chǎn)區(qū)，氮磷鉀肥的使用效率都下降到10%以下，山東省每年光肥料的浪費(fèi)就達(dá)到12億元以上。由數(shù)據(jù)顯示，在2010—2017年8年時(shí)間，國(guó)內(nèi)近氮肥的投入就達(dá)到3000億元，每年僅氮肥的損失量就達(dá)到170億元以上；除了經(jīng)濟(jì)賬外，氮肥造成的生態(tài)和環(huán)境損失代價(jià)更是不可估量。

2 氮肥不合理使用對(duì)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的危害

2.1 對(duì)土壤環(huán)境帶來的危害

2.1.1 土壤板結(jié)。研究表明，氮肥不合理使用的情況下，在土壤中會(huì)容易形成層狀結(jié)構(gòu)，土壤內(nèi)的有機(jī)質(zhì)得不到有效補(bǔ)充，土壤容易發(fā)生鹽堿化和酸化，鈣鎂離子長(zhǎng)期積累，長(zhǎng)期以往會(huì)使得土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)被破壞，使得土壤產(chǎn)生板結(jié)現(xiàn)象，造成土壤的質(zhì)量嚴(yán)重下降。

2.1.2 土壤鹽漬化。長(zhǎng)期超過量的使用氮肥，容易造成土壤的次生鹽漬化，并且這個(gè)問題在國(guó)內(nèi)比較普遍。研究表明，目前土壤中的硝酸根已經(jīng)成為我國(guó)耕地內(nèi)增加最多的鹽分離子，占到土壤中陰離子總量的70%左右。對(duì)山東地區(qū)的大棚和溫室內(nèi)的土壤進(jìn)行鹽分含量的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，在0～25 cm土層內(nèi)的鹽分含量，是露地的10倍以上，而硝酸鹽根的含量這是露地的16.5倍以上，這樣鹽分在土壤中的積累現(xiàn)象非常明顯，并且鹽分還主要是硝酸鹽的積累。另外還有研究表明，在哈爾濱地區(qū)，蔬菜大棚內(nèi)的總鹽含量已經(jīng)是露地土壤的3～10倍以上，并且隨著大棚內(nèi)種植的時(shí)間增加，土壤的鹽分含量逐步增加。因此土壤次生鹽漬化已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中面臨的一個(gè)重要問題。

2.1.3 土壤酸化。土壤酸化是由于土壤中的氫離子含量增高而引起來的。由于人為的因素對(duì)氮元素循環(huán)的干擾，造成了當(dāng)前土壤的酸化現(xiàn)象比較嚴(yán)重。當(dāng)?shù)书L(zhǎng)期超量使用時(shí)，就會(huì)超過植物的需氮量，造成肥料的氮元素以-N和硝酸根的形式在土壤中大量積累和存在，使得土壤產(chǎn)生嚴(yán)重的酸化現(xiàn)象，并將土壤內(nèi)的鐵含量和鋁含量大幅增加。有研究表明，在降雨量少的區(qū)域，施用80 kg/hm2的氮肥就會(huì)將土壤酸化的過程明顯加速。江蘇徐州市地區(qū)的蔬菜種植基地內(nèi)的大棚內(nèi)選取了260多個(gè)土壤樣品，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其pH值常年介于4.9～7.7之間，其中5.5之下的占據(jù)三成以上。山東省的98個(gè)新舊大棚內(nèi)的檢測(cè)結(jié)果表明，在0～20 cm土層內(nèi)，平均pH值比棚外降低了0.46個(gè)單位，而在20～40 cm土層內(nèi)的pH值則比棚外降低了0.3個(gè)單位。廣西地區(qū)重點(diǎn)發(fā)展的芒果果園、龍眼和荔枝果園，土壤的pH值已經(jīng)比露地下降了1個(gè)單位，并且土壤pH在4.5以下的調(diào)查樣品已經(jīng)占整個(gè)調(diào)查樣本的35%，對(duì)當(dāng)?shù)氐墓麡渖a(chǎn)造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響。同時(shí)，土壤酸化還會(huì)使得土壤堿性離子的淋失，還會(huì)影響作物對(duì)磷肥和鉀肥以及其他微量元素的吸收，最終會(huì)影響作物的品質(zhì)和產(chǎn)量。

2.2 對(duì)水環(huán)境帶來的危害

如果氮肥長(zhǎng)期的不合理施用和超量使用，會(huì)使得地下水和飲用水的質(zhì)量安全程度嚴(yán)重下降。根據(jù)對(duì)我國(guó)北方69個(gè)城市的地下水和飲用水的硝酸鹽含量的測(cè)定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有50%以上的水樣中硝酸鹽的含量嚴(yán)重超標(biāo)。當(dāng)耕地中的氮肥施用量超過500 kg/hm2以上時(shí)，地下水的硝酸鹽含量就會(huì)超標(biāo)。特別是蔬菜種植區(qū)，由于蔬菜的根系比較淺，當(dāng)?shù)蔬^量施用時(shí)，蔬菜作物吸收有限，多余的氮肥就會(huì)被淋融到地下，使得地下水的硝酸鹽含量嚴(yán)重超標(biāo)。

河流湖泊等地表水的富集也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的水污染。據(jù)測(cè)算，湖水和河水中的氮素有60%的量來自于耕地總施用的化肥。當(dāng)?shù)厥┯昧窟^多時(shí)，會(huì)是的地表水產(chǎn)生富養(yǎng)現(xiàn)象，導(dǎo)致藻類物質(zhì)嚴(yán)重瘋長(zhǎng)，赤潮現(xiàn)象也頻頻發(fā)生。在農(nóng)村養(yǎng)殖地區(qū)，養(yǎng)分流失后會(huì)通過地表徑流排放到坑塘、河流和湖泊中，造成地表水富營(yíng)養(yǎng)化。

2.3 對(duì)空氣大環(huán)境帶來的危害

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，土壤中的氨揮發(fā)造成的氮損失量也比較大，有研究表明，水稻田中的氨揮發(fā)損失量會(huì)達(dá)到施入量的20%以上；農(nóng)田中揮發(fā)的氨，在大氣層中的停留時(shí)間比較短，容易以干濕沉降的形式重新返回到周邊的水體和排放源附近水體中。進(jìn)入到大氣中的氨，會(huì)與大氣中的酸作用形成氨根離子，然后隨著降雨的形式返回到陸地生態(tài)系統(tǒng)中，造成地下水的污染。

2.4 對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)帶來的危害

農(nóng)作物的產(chǎn)量與氮肥的施用量呈現(xiàn)一個(gè)二次拋物線的變化趨勢(shì)，也就是當(dāng)肥料施用增加到一定量后，如果再次增加肥料的施用量，則作物的產(chǎn)量將不會(huì)再增加，而只會(huì)對(duì)肥料造成施用量的損失并且會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。這樣，氮肥的不合理施用會(huì)對(duì)農(nóng)作物的系統(tǒng)生長(zhǎng)造成負(fù)面影響，并最終會(huì)影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。近年來，國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥施用量逐步增加，但是作物的產(chǎn)量則并沒有與施用量呈現(xiàn)比例增長(zhǎng)關(guān)系，而只是長(zhǎng)期保持一個(gè)微量增長(zhǎng)的關(guān)系，在糧食作物和油棉作物的施肥效果已經(jīng)呈現(xiàn)明顯的下降關(guān)系。

研究表明，氮肥的施用量影響蔬菜中硝酸鹽的含量，并且呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。如果在蔬菜種植中濫施氮肥或者偏施氮肥，會(huì)使得蔬菜內(nèi)硝酸鹽含量超標(biāo)。研究表明，大白菜中施氮肥的含量高于最佳經(jīng)濟(jì)施肥量時(shí)，如果繼續(xù)增加氮肥的施用量，這大白菜的施肥量不再增加，但是其體內(nèi)的硝酸鹽含量則呈現(xiàn)繼續(xù)增加態(tài)勢(shì)，這導(dǎo)致在氮肥施用量比較高的地區(qū)，葉菜類的硝酸鹽含量均明顯高于世界衛(wèi)生組織規(guī)定的含量；市場(chǎng)上對(duì)葉菜類抽檢的結(jié)果也表明了這個(gè)結(jié)果。

3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥高效施用對(duì)策

3.1 優(yōu)化氮肥施用技術(shù)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)該大力推廣配方施肥生產(chǎn)技術(shù)，通過以水帶肥、肥水一體化、氮肥深施以及測(cè)土配方施肥等技術(shù)，將氮肥與磷鉀肥一起配合使用，從而促進(jìn)作物對(duì)氮肥的協(xié)調(diào)吸收，這樣就可以在很大程度上減少氮肥的損失，從而將氮肥的利用效率提升。但是上述方法對(duì)氮肥利用效率的提升存在一個(gè)天花板，也就是隨著作物單位產(chǎn)量的增加，作物對(duì)肥料的利用效率會(huì)呈現(xiàn)遞減。而以3S為基礎(chǔ)的精準(zhǔn)施肥方式則將施肥精確到定位的施肥點(diǎn)，會(huì)將施肥技術(shù)更加完善。除此之外，控釋肥、葉面施肥等方式，也可以在一定程度上將肥料的利用效率提升。

3.2 選育氮素高效品種

隨著人類對(duì)更高生活質(zhì)量的追求，當(dāng)前人地的矛盾在我國(guó)非常突出并且日益尖銳；糧食生產(chǎn)壓力也增大，這樣會(huì)造成資源造成嚴(yán)重消耗，將作物產(chǎn)量提升。在相關(guān)學(xué)術(shù)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)不同的植物對(duì)養(yǎng)分的吸收、利用和運(yùn)輸會(huì)受到環(huán)境條件和遺傳條件共同影響和控制；不同的植物遺傳基因型的作物品種，其肥料的利用效率各不同，高效率的品種其肥料利用率是低效率品種利用率的3倍。因此可以通過育種和遺傳的手段，對(duì)植物的品種進(jìn)行改良，將作物對(duì)養(yǎng)分的利用效率有效提升，如可以施用轉(zhuǎn)基因的手段培育出氮肥高效率利用的基因，促進(jìn)作物的增產(chǎn)。

3.3 研制新型氮肥

針對(duì)一些氮肥施用效率低的客觀事實(shí)，從上世紀(jì)六七十年代開始，美國(guó)和日本等西方發(fā)達(dá)等國(guó)家就著手開始研究改進(jìn)化肥的生產(chǎn)和制作技術(shù)，從養(yǎng)分釋放方面入手，生產(chǎn)能夠促進(jìn)肥料增效的新型肥料。研究表明，化肥利用效率低的主要原因在于，一是肥料的性質(zhì)在施入土壤中容易發(fā)生改變，二是化肥溶解過快，會(huì)使得養(yǎng)分淋失。因此，對(duì)肥料進(jìn)行改良，生產(chǎn)控釋肥料是一個(gè)改變的方法，也是肥料向現(xiàn)代化發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。我國(guó)從本世紀(jì)初開始研制控釋肥料，根據(jù)氮肥施用量大且容易損失等特征，研制出了系列控釋肥料產(chǎn)品，能夠?qū)B(yǎng)分緩慢釋放，顯著的降低氮素的淋失和揮發(fā)，從而將氮素的利用效率極大的提升。