施肥与环境的关系

肥料对环境的影响

摘要：从人类社会发展来说，肥料的施用对人类的生存和发展做出了巨大贡献，本文从肥料的正效应和负效应两个方面分析了施肥对环境的影响，合理施用化肥在提高作物产量和产品质量的同时，还能减少CO2 等温室气体的排放和水土流失，增强植物对污染土壤的生物修复，但对有机物料管理不善或有机肥施用过量也会造成大气、水源和土壤的污染。并在此基础上，以养分资源综合管理为重点，并提出了一些解决对策

关键词：肥料；化肥；环境；解决对策

肥料是作物的粮食，化肥在现代农业生产中的作用是举世公认的。首先介绍一下中国肥料的历史发展阶段，大致可以分为四个阶段。第一阶段:氮肥阶段（上世纪30年代至70年代末），以补充“氮元素”为主题，代表产品有肥田粉、氨水、碳酸氢铵、尿素。第二阶段：磷肥阶段，以补充“磷元素”为主题（上世纪70年代末至90年代初），代表产品为钙镁磷肥、重钙、磷酸一铵、磷酸二铵。第三阶段：复合肥阶段（上世纪90年代初至本世纪06年），以“氮、磷、钾”均衡补充为主题，代表产品为中低浓度复混肥、高浓度复合肥。第四阶段：全营养肥料阶段（2006年至今后很长一段时间），诉求平衡施肥、全面营养。实现有机+无机、大中微量元素的均衡补充，代表产品为新型有机-无机复混肥。

肥料的施用对人类的生存和发展做出了巨大贡献，然而人们在如何看待施肥与环境的关系方面还存在诸多误区，诸如“施用化肥必然导致环境污染”;“只有施用农家肥才能保护环境”;“产量越高，施肥量就越大，环境污染就更严重”等。更有甚者，将化肥比作农药，将施用化肥看成是“作茧自缚”。对此，本文从不同角度就化肥、有机肥对环境的影响进行分析讨论并在此基础上探讨环境友好的施肥技术途径。

合理施用化肥在为人类提供丰富优质农产品的同时，还在以下方面为环境保护做出了重要贡献。（1）固定CO2，减少温室气体排放地球表层由于大气的保护，温度基本上维持在15℃左右，适于人类居住，大气的这种作用称为“温室效应”。近50年来，由于人为活动造成温室气体增加，使气候变暖，从而对人类的生产和生活带来不利影响。在各种温室气体中，以CO2影响最大，对气候变暖负有50%～60%的责任[1-3]。而CO2排放主要与工业化有关，其中70% ～75%来自工业发达国家。与此相反，合理施用化肥后，增加了植物生物量，通过光合作用和增加土壤有机质可以吸收和固定CO2，抑制大气中CO2浓度的升高。光合作用产生的O2 还能够提高空气质量。当然，制造化肥也会消耗O2，放出CO2，但两者比较，减少大气CO2是主要的。1 kg 化肥( 养分) 可增加7.5 kg粮食，扣除制造这些肥料而释放的CO2和消耗的O2后，仍净固定CO222.18 kg，净释放O216.17 kg[4]。合理施用化肥，在增加土壤有机质的含量和提高土壤肥力的同时，也为固定大气CO2 做出了重要贡献。20世纪80～90年代全国肥料长期定位的试验表明，不同种植条件下，氮磷钾化肥配施使土壤有机质含量平均提高了0.1～0.3 百分点[5]。按保守估计，以增加0.05 百分点计算，每公顷耕层土壤有机质可增加1125 kg，相当于施化肥后土壤多固定了2392.5 kgCO2。（2）土壤是一个养分库, 若发生水土流失, 不但丢失养分，还会污染环境。合理施肥后, 增加了作物对养分的吸收利用、地面覆盖和根系对土壤的固持作用，从而大大减少了水土流失。美国的轮作试验也表明[8]，适当增加化肥投入，由于养分和水分的持续高效利用，土壤残留硝态氮呈下降趋势, 因而减少了对水资源的污染。（3）土壤污染物主要分为有机污染物和重金属污染物两大类，由于重金属在土壤中难以降解而长期滞留，所以修复难度很大。植物不但能对过量施用的养分奢侈吸收，而且也能奢侈吸收重金属。所谓“植物修复”是指利用绿色植物从环境中吸收带走重金属或将它们无害化而达到治理目的[9]。这种“绿色修复”是当今科学

研究的热点之一。现在，国内外已发现400 多种超积累植物，对Zn，Cd，Hg 等的吸收量可分别达到非超积累植物150，10，5 ～8倍，As 可以达到数十万倍。此外，植物对土壤有机、无机污染物还有降解和稳定作用。因此，化肥的施用，通过增加绿色植物体能为污染土壤的修复做出贡献。目前该项技术已有不少成功应用的实例，虽然距人们的期望值尚有相当大的距离，但借助于分子生物学研究等多学科综合技术的发展和应用，其前景是远大的[11]。

科学合理施肥，不仅能增加农产品的产量，改善农产品的品质，提高农产品的商品价值。而且还能够改良与培肥土壤，然而，若施肥措施（包括种类、数量、方法、时间、地点等）不当，不仅会影响肥料施用的经济效益，降低农产品的品质，而且会造成土壤、水源、大气和农产品的污染。

一、土壤污染

肥料对土壤的污染主要有化学污染、生物污染和物理污染[13]。

(一)化学污染。肥料的化学污染主要是化学肥料污染，而化学肥料对土壤的污染主要是磷肥污染，因为磷肥的原料磷矿石往往含有一些有毒物质如砷、镉、铬、氟、钯等，其中以可致癌的镉毒性最强。美国、摩洛哥、澳大利亚等国磷矿石中的镉含量比我国和俄罗斯的要高几十甚至上百倍，所以生产无公害农产品应优先选用国产或俄罗斯产的磷肥及含磷复合肥。在农业生产中起了至关重要的作用，因此，氮肥的施用历史最长，应用最广泛，用量也最大。但过量施用氮肥对环境和人体产生的危害也最大。①首选对土壤的危害，氮肥施入土壤后，都会在微生物作用下成形NO3—N。一旦过量会导致土壤逐渐酸化，土壤理化性质不断恶化，土壤板结，透气性差，有机质含量下降等，使土壤保水保肥能力减弱。另外，NO3 - N 不能被土壤胶体所吸附，易遭雨水或灌水淋入地下水及汇入地表水，或随着水分不断下渗，对水源造成严重污染。其次施用过量、方式不当也会造成大气污染，如把化肥直接撒施于地面，尤其在夏季，由于温度过高会造成氮的大量挥发，从而污染大气，破坏臭氧层，加剧温室效应。钾一般不会造成直接环境危害，但当KCl或K2SO4 过量时，Cl-或SO4 在土壤中过量积累，会破坏土壤结构，影响一些作物的品质，同时也污染土壤。

（二）生物污染。生物污染主要是施用未经无害化处理的有机肥引起的。垃圾、粪便、植物残体中微生物种类很多，其中不少含有对人体和植物有害的病源体，它们最终以肥料的形式进入土壤。有的与作物接触使其感染病害，有的附着于作物，尤其是附着在蔬菜上，进入厨房，危害人体健康。

（三）物理污染。未经处理的有机肥料，常混有塑料袋、煤渣、碎玻璃、建筑垃圾、旧金属等，大量施入土壤后将降低土壤保水保肥能力，影响土壤水分运动，妨碍植物根系生长。

二、水体污染

施肥对水体的污染主要由肥料中的营养元素和有害物质随降水和土壤水分运动进入水体造成的。大量施用化学肥料，是导致农作物种植区域水体污染的主要原因。水体富营养化导致水生植物如某些藻类过量增长，其死亡以后腐烂分解，耗去水中的溶解氧，使水体脱氧，引起鱼、虾、贝大量窒息死亡，使水质变差，并进一步发出恶臭，失去饮用价值，甚至不能用于农田灌溉。

三、大气污染

与大气污染有关的营养元素是氮。长期大量施用氮素化肥，必然会对大气产生污染。氮肥对大气的污染主要有氨的挥发，反硝化过程中生成的氮氧化物的挥发。氮氧化物对大气的臭氧层有破坏作用，是造成地球温室效应的有害气体之一。在温室大棚中，如果氮氧化物浓度过高，会对植物产生伤害，表现为叶片脱色，并伴有细胞皱缩和焦枯，在潮湿条件下或在夜间要比干燥或白天受害程度重。未充分腐熟的有机肥如果施在土表会散发恶臭，施入通气