化肥過量施用的危害及防治措施

王 科，李 浩，張 成，鐘文挺

(成都市農業技術推廣總站，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

(成都市農業技術推廣總站，四川 成都 610041)

化肥是農業生產中的重要資源，對農作物的生長、產量的形成及品質的提高具有重要作用。而近年來，由于化肥的不合理施用，投入到農業生態系統中的氮、磷等化肥已經成為重要的農業污染源，對生態環境造成了極大危害。本文對化肥在農業生產中的施用現狀進行了總結，并分析了化肥過量施用造成的環境問題，最后提出了防治措施。

氮磷化肥；環境危害；防治措施

農作物生長需要多種必需營養元素，其中氮、磷是作物形成產量和保持品質的首要限制因素。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量。但是由于不科學的施肥，使我國的氮、磷等化肥投入量遠高于國際水平，而氮磷的利用效率卻遠低于國際水平，還造成了土壤中氮、磷元素的大量積累，對我國生態環境安全構成了較大的威脅。因此，我們應積極采取措施，推廣科學施肥方法，減輕施肥對環境的不利影響。

1 化肥的使用現狀

由于施肥對糧食增產的貢獻超過50%[1]，因此在農業生產上，為了追求高產，化肥用量越來越大。據統計，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、蔬菜等農產品的產量也大幅度增加，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象在我國農業生產中十分普遍，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，英美等西方發達國家，采用了農業集約化、規模化、機械化等生產方式減少氮肥的投入[4]，也有一些地廣人稀的發達國家采用了降低目標產量的方式來減少氮肥投入。而根據我國的基本國情，氮肥施用必須兼顧作物高產及環境保護，既要糧食安全又要生態環境安全。

近年來，我國磷肥施用量增幅高于氮肥，全國糧食主產區進行的肥效試驗結果表明，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 對水體環境的危害

近10年來，農業中氮磷的排放已經成為導致地下水和地表水質量下降的重要因素。我國目前年化肥用量為41.24Mt，即400kg/hm2。對于化肥的施用量，發達國家設定了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，我國農業施入土地的氮肥損失為每年124.80kg/hm2，而磷為38.80kg/hm2，農業生產中施用的氮磷養分通過各種水文途徑進入河流水體[7]，農業生產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濟損失，還嚴重破壞了我國的河流生態環境。

2.2 對土壤環境的危害

大量施氮會造成表層土壤硝態氮的大量盈余和累積，導致土壤酸化。土壤酸化后大量營養離子(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]，最終導致土壤養分的大量流失。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，降低作物的產量。由于化肥無法補償土壤有機質的缺失，大量施用化學氮磷肥，會造成土壤有機質存量的下降，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。農業生產中，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 對大氣環境的危害

許多人認為，化肥施用與大氣污染無太大關系，其實兩者關系密切，施肥有利于溫室氣體的產生。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化為N2O釋放到大氣中，增加了大氣中溫室氣體的量，而N2O經紫外線作用后產生的NO會造成臭氧層的損耗，加劇溫室效應[10]。而在化肥生產運輸過程中，也會從其他途徑產生一定量的溫室氣體CO2。同時，磷肥在生產中會產生大量粉塵及廢氣，這也會對大氣造成較大污染。

3 防治措施

3.1 科學施用化肥

農業生產中應以提高化肥利用率，減少化肥的施用為原則，主要方法有：①根據目標產量確定合理的化肥用量。在土壤較低的施氮或低磷水平下，作物產量隨施氮量或施磷量的增加逐漸增加，超過一定用量時，產量反而下降。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成分，避免因缺乏某種或幾種養分而限制其他養分的作用。平衡施肥技術的關鍵在于科學調節不同種類營養元素的種類和比例，確保作物不同生長時期各類營養元素的供需平衡[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、工藝、配方、元素、物質、形態，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成分，使肥料養分供應與作物養分需求的時間及強度相一致[14]，由此提高肥料利用率；可以調節土壤酸堿度，改良土壤結構，有利于耕地的可持續利用；可以調節或改善作物的生長機制，提高作物抗病蟲草害的能力，確保農作物安全健康生長，進而改善和提高農產品品質和產量。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，還能調節土壤酸度和土壤有機碳含量，減少氮的揮發，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損失的措施加以推廣。而成都平原地勢平坦、作物秸稈產生量較大，采用保護性耕作可有效減少氮素損失，改善環境。②合理套作。農作物的輪套作可以充分利用光熱資源，提高作物對養分的吸收和利用效率。四川川東丘陵區，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種指數及氮磷肥的利用效率。③合理輪作。輪作可確保土地用養結合，保證作物平衡利用土壤中的營養元素；可以優化農田生態條件，調節土壤肥力，減少農田病、蟲、草害的發生。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，均取得了較好的環境、生態及經濟效益。

4 展望

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

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2017-06-14

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