我國氮肥的施用現(xiàn)狀及對策

劉艷香，姜春玲，張曉英

（膠州市農業(yè)農村局，山東膠州 266300）

1 我國農業(yè)生產中氮肥使用現(xiàn)狀

我國的氮肥的生產路和消費量從上世紀90年代開始就位居世界第一位。據(jù)資料研究統(tǒng)計，從2000年以來，我國氮肥的使用率每年都呈現(xiàn)逐步增長態(tài)勢，消耗量已經(jīng)達到每年3000萬t，占據(jù)世界氮肥消費量的30%左右。目前國內高氮肥用量集約化面積已經(jīng)占到全國農田總種植面積的15%以上，城市周邊地區(qū)的氮肥集約化施用量也達到30%左右。特別是在果樹和蔬菜、花卉等生產上，氮肥的單位土地面積的使用量則比較大，純氮肥施用量達到1000～2000 kg/hm2，是普通大田農作物的幾倍甚至數(shù)十倍，超量使用氮肥的現(xiàn)象非常嚴重。因此，超高量使用氮肥將會對生態(tài)環(huán)境造成影響，而且還會增大農業(yè)生產作業(yè)成本。據(jù)統(tǒng)計，在過去的40年中，國內的氮肥使用效率呈現(xiàn)逐步下降趨勢。上世紀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；而在部分農作物的高產地區(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就達到12億元以上。由數(shù)據(jù)顯示，在2010—2017年8年時間，國內近氮肥的投入就達到3000億元，每年僅氮肥的損失量就達到170億元以上；除了經(jīng)濟賬外，氮肥造成的生態(tài)和環(huán)境損失代價更是不可估量。

2 氮肥不合理使用對環(huán)境和農業(yè)生產帶來的危害

2.1 對土壤環(huán)境帶來的危害

2.1.1 土壤板結。研究表明，氮肥不合理使用的情況下，在土壤中會容易形成層狀結構，土壤內的有機質得不到有效補充，土壤容易發(fā)生鹽堿化和酸化，鈣鎂離子長期積累，長期以往會使得土壤的團粒結構被破壞，使得土壤產生板結現(xiàn)象，造成土壤的質量嚴重下降。

2.1.2 土壤鹽漬化。長期超過量的使用氮肥，容易造成土壤的次生鹽漬化，并且這個問題在國內比較普遍。研究表明，目前土壤中的硝酸根已經(jīng)成為我國耕地內增加最多的鹽分離子，占到土壤中陰離子總量的70%左右。對山東地區(qū)的大棚和溫室內的土壤進行鹽分含量的測定發(fā)現(xiàn)，在0～25 cm土層內的鹽分含量，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，并且隨著大棚內種植的時間增加，土壤的鹽分含量逐步增加。因此土壤次生鹽漬化已經(jīng)成為國內設施農業(yè)生產中面臨的一個重要問題。

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。由于人為的因素對氮元素循環(huán)的干擾，造成了當前土壤的酸化現(xiàn)象比較嚴重。當?shù)书L期超量使用時，就會超過植物的需氮量，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，使得土壤產生嚴重的酸化現(xiàn)象，并將土壤內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)的蔬菜種植基地內的大棚內選取了260多個土壤樣品，檢測發(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個新舊大棚內的檢測結果表明，在0～20 cm土層內，平均pH值比棚外降低了0.46個單位，而在20～40 cm土層內的pH值則比棚外降低了0.3個單位。廣西地區(qū)重點發(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個單位，并且土壤pH在4.5以下的調查樣品已經(jīng)占整個調查樣本的35%，對當?shù)氐墓麡渖a造成了嚴重的負面影響。同時，土壤酸化還會使得土壤堿性離子的淋失，還會影響作物對磷肥和鉀肥以及其他微量元素的吸收，最終會影響作物的品質和產量。

2.2 對水環(huán)境帶來的危害

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

河流湖泊等地表水的富集也會產生嚴重的水污染。據(jù)測算，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?shù)厥┯昧窟^多時，會是的地表水產生富養(yǎng)現(xiàn)象，導致藻類物質嚴重瘋長，赤潮現(xiàn)象也頻頻發(fā)生。在農村養(yǎng)殖地區(qū)，養(yǎng)分流失后會通過地表徑流排放到坑塘、河流和湖泊中，造成地表水富營養(yǎng)化。

2.3 對空氣大環(huán)境帶來的危害

在農業(yè)生產過程中，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)損失量會達到施入量的20%以上；農田中揮發(fā)的氨，在大氣層中的停留時間比較短，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。進入到大氣中的氨，會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 對農作物產量和品質帶來的危害

農作物的產量與氮肥的施用量呈現(xiàn)一個二次拋物線的變化趨勢，也就是當肥料施用增加到一定量后，如果再次增加肥料的施用量，則作物的產量將不會再增加，而只會對肥料造成施用量的損失并且會對周邊環(huán)境造成嚴重的污染。這樣，氮肥的不合理施用會對農作物的系統(tǒng)生長造成負面影響，并最終會影響到農作物的產量和品質。近年來，國內農業(yè)生產中氮肥施用量逐步增加，但是作物的產量則并沒有與施用量呈現(xiàn)比例增長關系，而只是長期保持一個微量增長的關系，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)正相關關系。如果在蔬菜種植中濫施氮肥或者偏施氮肥，會使得蔬菜內硝酸鹽含量超標。研究表明，大白菜中施氮肥的含量高于最佳經(jīng)濟施肥量時，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，但是其體內的硝酸鹽含量則呈現(xiàn)繼續(xù)增加態(tài)勢，這導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；市場上對葉菜類抽檢的結果也表明了這個結果。

3 農業(yè)生產中氮肥高效施用對策

3.1 優(yōu)化氮肥施用技術

在農業(yè)生產中，應該大力推廣配方施肥生產技術，通過以水帶肥、肥水一體化、氮肥深施以及測土配方施肥等技術，將氮肥與磷鉀肥一起配合使用，從而促進作物對氮肥的協(xié)調吸收，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。但是上述方法對氮肥利用效率的提升存在一個天花板，也就是隨著作物單位產量的增加，作物對肥料的利用效率會呈現(xiàn)遞減。而以3S為基礎的精準施肥方式則將施肥精確到定位的施肥點，會將施肥技術更加完善。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

隨著人類對更高生活質量的追求，當前人地的矛盾在我國非常突出并且日益尖銳；糧食生產壓力也增大，這樣會造成資源造成嚴重消耗，將作物產量提升。在相關學術研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)不同的植物對養(yǎng)分的吸收、利用和運輸會受到環(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，對植物的品種進行改良，將作物對養(yǎng)分的利用效率有效提升，如可以施用轉基因的手段培育出氮肥高效率利用的基因，促進作物的增產。

3.3 研制新型氮肥

針對一些氮肥施用效率低的客觀事實，從上世紀六七十年代開始，美國和日本等西方發(fā)達等國家就著手開始研究改進化肥的生產和制作技術，從養(yǎng)分釋放方面入手，生產能夠促進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，一是肥料的性質在施入土壤中容易發(fā)生改變，二是化肥溶解過快，會使得養(yǎng)分淋失。因此，對肥料進行改良，生產控釋肥料是一個改變的方法，也是肥料向現(xiàn)代化發(fā)展的一個趨勢。我國從本世紀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品，能夠將養(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。