化肥污染与缓控释肥料的应用

化肥污染与缓控释肥料的应用

摘要分析化肥的不合理应用将会引起的环境污染问题，介绍缓控释肥料在农业生产和环境保护中的作用，并对我国缓控释肥料的发展提出建议，以为化肥的科学利用提供参考。

关键词化肥；环境；污染；缓控释肥料

土壤肥力由于过度耕作、生态破坏等不断降低，导致农业对肥料依赖度越来越大。据估计，2020年全世界70%的植物生长所需养分将来自肥料。目前，中国每年生产和消费的化肥量超过4 500万t，预计2015年化肥需求约5 100万t，2020年约5 300万t，但其利用率普遍偏低。我国化肥的当季利用率，氮肥为30%～35%，磷肥为10%～20%，钾肥为35%～50%[1]。以氮肥为例，中国每年因不合理施肥造成逾1 000万t氮素流失到农田外。

1 肥料不合理应用导致的环境问题

1.1 对海洋生态环境的影响

通过地表径流和淋溶而流失的营养元素（如N、P），将在海岸带引起藻华或赤潮。藻体在分解过程中消耗水中溶解氧，导致鱼类及其他海洋生物因缺氧死亡，某些藻类分泌有毒物质对水体造成严重污染。藻华和赤潮都将使海洋的正常生态系统遭到严重破坏，并导致海洋生物多样性降低。

1.2 对淡水水体的影响

通过地表径流和淋溶流失的肥料中的N、P将引起水体富营养化，破坏水生生态系统。据研究，含量仅为十亿分之十五的磷和百万分之零点三的氮，就可使淡水水体产生藻华[2]。水体的污染还可能危害人类健康。

1.3 对大气和平流层的影响

化肥生产和使用过程中产生的N2O、CO2、NH3等是温室气体的主要来源之一[3]。据统计，大气中约90%的N2O来自于化肥的使用。N2O不仅引起温室效应，还导致平流层臭氧的消耗；养分的挥发将导致酸雨的产生，从而引起土壤和水体的酸化，促进有毒物质的释放，严重时将直接损伤植物叶片，并打破土壤的养分平衡。

1.4 对土壤及陆生生物的影响

化肥的大量使用将导致植物物种和土壤微生物的减少。长期大量施用化肥易造成土壤酸化，土壤酸化后会导致有毒物质的释放，或使有毒物质毒性增强，对生物体产生不良影响，甚至导致物种消亡。此外，化肥无法补偿有机质的缺乏。

长期施用普通化肥会造成土壤有机质下降，影响土壤微生物的生存，不仅破坏土壤肥力结构，而且还降低肥效。

2 缓控释肥料的应用

肥料利用率低、易流失是造成环境污染的主要原因。缓控释肥料可通过降低（控制）养分的释放速度长期稳定地为农作物提供养分，并可有效地避免养分流失，降低肥料对土壤和环境的污染。

目前，缓控释肥料主要有合成有机氮类缓释肥料和包膜型缓控释肥料，其对养分的控制释放主要通过限制肥料的溶解性来实现。合成有机氮类缓控释肥料是由尿素与醛类物质经化学反应制得的，氮素释放速度较慢的一类有机微溶性氮缓释肥料，可通过土壤、水和微生物的作用缓慢降解释放养分[4]。包膜型缓控释肥料是在肥料颗粒表面包覆其他物质制成的缓控释肥料，其可通过包膜的溶解或分解逐渐释放养分，降低由于肥料的冲洗流失、分解挥发、硝化和反硝化作用引起的养分损失，从而提高肥料的利用率。按包膜材料的主要成分，可分为无机包膜肥料和有机包膜肥料。无机包膜肥料可用来成膜的物质主要有硫磺、磷酸盐、石膏等无机物。这类物质不仅不污染土壤，还可作为植物“营养”。但无机薄层包覆时对肥料颗粒的封闭性差，膜层表面容易形成较大尺度的空隙，肥料养分容易快速溶出，且膜层在储存或运输过程中容易脱落，影响缓释性。有机包膜肥料可用来成膜的物质主要有纤维素、木质素、聚乙烯、聚乙烯醇等有机聚合物。相对于无机包膜而言，聚合物包膜技术水平更高，控释效果更好。但由于聚合物本身难以降解，且在生产过程中大多要用到有机溶剂，可能导致二次污染，对溶剂回收、设备密封要求严格。另外，聚合物包膜肥料的成本过高，制约其生产和应用规模。

我国缓控释肥料总体发展缓慢，一是由于价格高，一般为普通肥料的3~9倍。二是由于工艺技术尤其是包膜造孔技术还未成熟掌握，包膜肥料普遍只强调抑制养分释放，未能做到促释和缓释双向调节。

3 我国缓控释肥料的发展方向

目前，我国还没有真正意义上作物需多少营养就补充多少营养，何时需要就何时释放的智能型肥料。因此，提高缓控释效率、开发更为智能化的缓控释技术，并能有效降低生产成本、实现工业生产，是我国缓控释肥料研究的必然方向。

4 参考文献

[1] 许秀成.提高肥料利用率化工部门能做些什么[J].磷肥与复肥，1999，14（3）：6-11.

[2] BISWAS M R，BISWAS A K.Environmental impacts of increasing the world’s food production[J].Agriculture and Environment，1975（2）：291-309.

[3] WRI，UNEP，UNDP，et al.World Resources：A Guide to the Global Envi-ronment[M].UK：Oxford University Press，1996：97.

[4] 罗斌，束维正.我国缓控释肥料的研究现状与展望[J].化肥设计，2010，48（6）：58-60.