化肥过度施用的影响和科学施肥的展望

化肥过度施用的影响和科学配施的展望
化学工艺11-03 20113226 黄智勇
前言
化肥是农田生态系统的营养元素的重要组成部分，对粮食产量的提高有着巨大的作用。

从中国开始使用化肥到现在一百多年，化肥对我国农业的发展功不可没。

据有关数据显示，目前我国已成为世界第二大化肥生产国，第一大化肥消费国。

不足世界10%的耕地却施用了世界化肥总使用量的1/3。

从1980年到2002年，我国的化肥施用量增加了61%，但粮食生产量只增加了31%，增长量极不同步。

化肥的泛滥使用而利用率低，全国各地的耕地均有不同程度的次生盐渍化现象。

长期大量施用化肥造成农田中的N、P向水体转移，造成地表水污染，使水体富营养化。

因此，长期施用化肥促进粮食增产的同时，也给农业生产的可持续发展带来了挑战。

在倡导“生态农业”的今天，如何合理地，科学地施用肥料，使农业生态系统处于良性循环状态，是农业化学的热点课题。

以此为背景，本文尝试对该课题的部分观点归纳，并梳理其理论逻辑，尝试从另一角度综合其中有价值的观点对化肥的科学施用作一些展望。

关键词：化肥土壤污染合理配施
中国从二十世纪初期开始使用化肥，至今已有一百余年，然而化肥过度施用对土壤等环境的污染研究在八十年代才形成规模，而相应的科学施肥，合理配施的概念也从这时开始逐渐见诸于文献。

一、过度施肥造成的浪费以及对土壤的污染
化肥泛滥施用造成的土壤污染，水体污染，大气污染，食品污染从上世纪八九十年代，特别是新世纪以来一直都是农业，食品安全研究方面的热点课题。

孙先良在《盲目过量施肥的危害及新型肥料的开发》中指出，我国氮肥利用率仅为30％～35％，而发达国家已达到70％～80％。

我国每年因盲目过量施用氮肥已造成几千万吨化肥资源的浪费，经济损失达几百亿元。

文献中还分析道，盲目过量施肥对环境造成污染，过量施用氮肥造成NO，挥发进入大气引起温室效应，硝态氮进入地下水中引起地下水污染。

盲目过量施用单一化肥会造成土壤中其余营养元素的缺乏。

土壤中缺乏任一作物所必需的营养元素，都会影响作物正常的生长发育，并会通过土壤——植物——动物——人类这食物链，影响人类健康。

盲目过量施肥，以接近甚至超过现有土壤环境的最大容量和作物最高产量的量施用肥料时，反而使作物产量递减，农产品品质下降，农作物经济效益下滑。

同是对过量施肥的研究，王岩，林海早在2002年发表的《浅谈化肥危害及采取的有效措施》中就详细地分析了过量施肥对土壤的危害。

他们在文献中提到，化肥泛滥施用的主要危害表现在土壤酸化和土壤板结。

生理酸性类和硝酸盐类肥料进入到土壤中，其中的酸根离子会残留于土壤使土壤呈现酸性，形成土壤酸化现象。

即使生理中性肥料如尿素，施入土壤很快转变为铵根离子，铵根离子容易将胶体土壤上的交换态盐基离子置换下来，如果降水量或灌溉量过大，将导致盐基离子的淋失，造成土壤酸化。

近十年来，由于有机肥施用减少，土壤有机质下降，化肥中的硫酸根和磷酸根易与土壤中的钙镁离子结合形成沉淀不易从土壤中淋失而堵塞土壤空隙，造成土壤板结，使土壤孔隙度低于30％。

土壤酸化、板结能导致土壤结构破坏，养分有效性降低。

土壤酸化甚至引起植物原生质变性和酶的钝化，致使农产品产量降低；土壤酸化还会使土壤交换铝和锰的数量增加，对农作物产生毒害作用。

同时土壤的板结也不利于通气、透水、种子的萌发以及
养分的转化。

张北赢、陈天林、王兵则从更高的角度——可持续发展农业的角度看待化肥泛滥施用造成的影响。

结合土壤在农业生态系统中不可替代的基础性作用和土壤质量对农业生产的持续发展带来新的挑战，认为“可持续农业”发展的前提就是土壤的可持续。

他们在2010年最新发表的《长期施用化肥对土壤质量的影响》中，从1、长期施用化肥对土壤理化性质的影响2、长期化肥投入对土壤营养元素的影响3、长期施用化肥对土壤有机质的影响4、化肥施用与土壤生物学活性5、长期施用化肥与土壤退化这五个方面对化肥的长期施用作了详细而又系统的分析。

要求将生态学原理贯彻到农业发展中，使农业生态系统达到良性循环，并维持其稳定性和持续性；将农业安全（特别是土壤安全）与人类健康列为首位，按区域特点建立多层次的高效农业生态模式，从而使现代生态农业更好地为国家及地区经济发展服务。

二、不同配施制度下土壤的污染状况，营养成分的影响以及肥料利用率
众多的科技研究者在注意到化肥的泛滥施用、长期施用对土地等环境带来严重的影响后，也对化肥单施，有机肥单施以及有机无机肥配施等农业配施方法在试验田进行了大量的研究。

主要研究各种施肥措施中对土壤污染的状况，对土壤中各种植物所需营养成分的影响以及肥料在不同配施制度下的利用率。

对不同配施制度下肥料对土壤中成分的研究，比较早期的有王彩绒、杨学云、张付申对不同配施制度下土壤有机质含量的研究。

土壤有机质是土壤肥力的重要指标，而有机碳又是土壤有机质的重要组成，土壤全氮含量与土壤有机质也呈显著的相关关系，土壤有机碳和氮含量是评价土壤肥力的重要指标。

根据《施肥对土壤有机质的影响研究》这一文献，他们于1984～1990年在陕西省农科院试验农场内进行定位试验，研究长期施用化肥、有机肥、化肥与有机肥配施对土壤中有机质的含量有、机质的氧化稳定性和活性及土壤腐殖质组成变化产生的影响。

结果表明，长期施用化肥，对土壤易氧化有机质的含量影响不大，使土壤松结合态和紧结合态腐殖质含量降低，不利于作物的生长。

而有机肥长期单施或与化肥配施，均明显促进耕层土壤有机质的积累，增加了易氧化有机质和活性有机质的含量，使耕层土壤松结态、联结态、紧结态腐殖质含量增加！
同样是对土壤有机质的研究，乔云发，韩晓增等人的《长期施用化肥对农田黑土有机碳和氮消长规律的影响》研究表明，近年由于农民大量施用化肥和掠夺式的开发利用，导致黑土有机碳和氮含量均呈下降趋势。

长期施用化肥，氮用量的增加对土壤有机碳含量的影响较大，使土壤有机碳含量降低。

经过的长期施肥，土壤中的有机碳、全氮及碱解氮的含量较试验前有了显著的变化，有机碳和碱解氮均显著下降，这表明即使每年施用化肥也不能阻止土壤有机碳的矿化。

由于只施化肥没有外源有机质投入土壤，土壤中有机碳的来源主要依靠作物收获后残留在土壤中的作物残茬，但这部分残留物不足以弥补有机碳的矿化消耗，使土壤有机碳的含量逐年下降，不能维持土壤有机碳的水平。

因而调整施肥水平、不同化肥的配比和增加有机肥的施用，对于维持和提高土壤有机碳、全氮及有效氮的含量显得尤为重要。

土壤酸化也与肥料的不同配施方案有极大的关系，研究表明单施化肥将使土壤的酸性加重，不利于作物的生长。

张永春、汪吉东等人经过在太湖农田的研究，发现土壤中铵根硝化、硝酸盐淋溶以及作物对阴阳离子吸收的不均衡是加速土壤酸化的重要因素。

研究发现，与农业措施相比即使最严重的酸雨沉降也只贡献总酸性物质输入的7％一25％，施用氮肥引起的土壤酸化作用较酸雨沉降的影响大
25倍。

因此，在太湖水旱轮作区，高氮量投入是引起土壤酸化的主要原因。

研究提出，氮的输入是加速农田土壤酸化的重要因子，这主要是由于氮循环过程中可以产生大量的酸有关。

从尿素、有机肥及水稻秸秆对土壤酸化的影响上，增施尿素显著促进土壤的酸化，单施尿素造成的土壤酸化速率比单施水稻秸秆或有机肥造成的土壤酸化速率要大。

在尿素的基础上增施有机肥和水稻秸秆的土壤酸化速率则最大。

从不同施肥处理上看，有效氮的存在导致土壤酸化较严重。

同样是对太湖地区的农田进行不同肥料的配施制度的研究，邱多生，李恋卿等人则着重对土壤肥力的研究。

他们经过长达12年的长期定位不同施肥试验，在《长期不同施肥下太湖地区黄泥土肥力的变化》中提出，长期单施化肥下土壤耕层中养分都有所下降，且表层土壤养分的下降量不及亚表层土壤。

化肥配施有机肥，可长期保持土壤中的养分，稳定提高作物生产力。

目前的纯化肥的施肥状况，虽能保证农作物的产量，但土壤表层肥力增加不明显，供氮潜力不足，而化肥有机肥配施，可以明显的增加土壤中的全氮含量。

他们研究中指出，长期单施化肥造成了土壤中的氮磷含量的下降，如再配以有机的农家肥或者秸秆，便能稳定农作物的产量，而且农家肥也能增加土壤中的养分含量，对于低产田的增肥有明显的作用。

合理地实行有机无机肥料配合施用，既可保持和提高土壤肥力，也可促进土壤有机碳的增长，这对水稻土有机质的提高有积极意义。

肥料的利用率是衡量肥料发挥作用的一个重要的参数。

归根结底，肥料的科学施用，合理配施是为了提高肥料的利用率。

研究发现，我国的氮肥当季利用率只有30％～40％，磷肥的当季利用率为10％～25％，钾肥的当季利用率一般为45％左右,这不仅造成严重的资源浪费，还会引发农田及水环境的污染问题。

吴萍萍，刘金剑等人在《长期不同施肥制度对红壤稻田肥料利用率的影响》中提到，在红壤水稻土17年长期定位施肥试验的研究中，比较了不同施肥制度下水稻产量及肥料表观利用率、农学利用率、生理利用率之间的差异。

发现在有机无机肥配施施肥制度下，水稻产量和增产率相对于不施肥制度最高；其次为节约型有机无机肥配施施肥制度，最后是纯化肥施肥。

对肥料表观利用率、农学利用率、生理利用率的研究中发现，有机无机肥配施施肥制度和纯化肥施肥制度的肥料利用率处于较高水平。

但综合产量和肥料利用率两因素来看，节约型有机肥无机肥配施施肥制度更符合现代农业发展需要。

试验中还特意提到，过高的化肥料施用量不能带来相对等的产量增加值，除了被植株吸收的那一部分外，多余的部分都通过淋溶、固定、挥发等途径损失掉，过高的养分供应还会导致作物徒长，易倒伏以及虫害增强，同时造成作物对肥料的奢侈吸收而不能有效地转化到子粒中。

总结
本文系统地总结了很多篇文献关于化肥对土壤等环境的影响状况，也系统地归纳了不同研究者单肥单施，有机无机肥配施等方面的研究成果。

总的来说，不同的研究者在化肥污染和合理配施方面的研究成果还是比较系统而全面的。

他们在各自的文献中也提出了科学而恰当的解决方法，对农田生态系统的良性循环，持续稳定发展有着重要的指导意义。

同时也应指出其中的研究成果更多是建立在试验田和特定农田的基础上的，且大多趋向小规模的研究，难有广泛的应用基础。

另外，在中国传统农业根深蒂固的“施肥为上”观念下，也鲜有研究成果真正在现实中实施应用。

因此要真正做到科学施肥，促进农田生态系统的良性循环，首先要让“生态农业”的观念深入人心，加强合理施肥，科学配施等观点的宣传。

只有在根本上转变中国农民传统的施肥观念，才能积极地推进科学施肥。

其次，要从化肥的生
产到化肥的施用着手。

加强新型绿色化肥的研制，强调加大有机肥的施用，适当减少无机化肥的施用，积极推广有机无机肥配施的科学施肥措施。

只有从农民的思想观念和现实肥料的施用双管齐下，才能迅速改变我国化肥泛滥施用的现状，才能推进农田生态系统良性循环，实现农业的“可持续化”。

参考文献
[1]乔云发，韩晓增，韩秉进，李海波，王树起. 化肥对农田黑土有机碳和氮消长规律的影响. 中国土壤与肥料，2007（4）
[2]吴萍萍，刘金剑，周毅，谢小立，沈其荣，郭世伟. 长期不同施肥制度对红壤稻田肥料利用率的影响.植物营养与肥料学报，2008，14(2)
[3]孙先良. 盲目过量施肥的危害及新型肥料的开发. 中氮肥，2005（6）
[4]王岩，林海. 浅谈化肥危害及采取的有效措施丹东师专学报，2002（24）
[5]杨学云，王彩绒，张付申. 施肥对土壤有机质的影响研究. 陕西农业科学，2000(7)
[6]张永春，汪吉东，沈明星，沈其荣，许仙菊，宁运旺. 长期不同施肥对太湖地区典型土壤酸化的影响. 土壤学报，2010，47（3）
[7] 邱多生，李恋卿，焦少俊，潘根兴，张英. 长期不同施肥下太湖地区黄泥土肥力的变化土壤肥料. 土壤肥料，2005（4）。