化肥过量施用的危害及防治措施

王 科，李 浩，张 成，钟文挺

(成都市农业技术推广总站，四川 成都 610041)

化肥过量施用的危害及防治措施

王 科，李 浩，张 成，钟文挺

(成都市农业技术推广总站，四川 成都 610041)

化肥是农业生产中的重要资源，对农作物的生长、产量的形成及品质的提高具有重要作用。而近年来，由于化肥的不合理施用，投入到农业生态系统中的氮、磷等化肥已经成为重要的农业污染源，对生态环境造成了极大危害。本文对化肥在农业生产中的施用现状进行了总结，并分析了化肥过量施用造成的环境问题，最后提出了防治措施。

氮磷化肥；环境危害；防治措施

农作物生长需要多种必需营养元素，其中氮、磷是作物形成产量和保持品质的首要限制因素。近几十年来，由于氮、磷等化肥的大量使用，极大地提高了我国的粮食产量。但是由于不科学的施肥，使我国的氮、磷等化肥投入量远高于国际水平，而氮磷的利用效率却远低于国际水平，还造成了土壤中氮、磷元素的大量积累，对我国生态环境安全构成了较大的威胁。因此，我们应积极采取措施，推广科学施肥方法，减轻施肥对环境的不利影响。

1 化肥的使用现状

由于施肥对粮食增产的贡献超过50%[1]，因此在农业生产上，为了追求高产，化肥用量越来越大。据统计，1980年我国氮、磷肥消费量分别为1179万t和295万t，而到2010年已增加到3260万t和1197万t，分别增加了1.77倍和3.05倍[2]。伴随着氮、磷化肥施用量的快速增长，我国粮食、水果、蔬菜等农产品的产量也大幅度增加，说明化肥对我国粮食安全起到了举足轻重的作用。

然而氮肥过量施用现象在我国农业生产中十分普遍，我国在不到全球1/10的土地上施用了全世界1/3的氮肥。有研究指出，我国三大粮食作物水稻、小麦和玉米的氮肥利用率在28%～41%之间[3]，处于一个较低水平。氮肥的利用率低、损失率高、对环境危害大是世界各国普遍存在的问题。针对这一问题，英美等西方发达国家，采用了农业集约化、规模化、机械化等生产方式减少氮肥的投入[4]，也有一些地广人稀的发达国家采用了降低目标产量的方式来减少氮肥投入。而根据我国的基本国情，氮肥施用必须兼顾作物高产及环境保护，既要粮食安全又要生态环境安全。

近年来，我国磷肥施用量增幅高于氮肥，全国粮食主产区进行的肥效试验结果表明，我国主要粮食作物的磷肥利用率为7.3%～20.1%，平均为11.6%。其中水稻、小麦、玉米的磷肥利用效率分别11.6%～13.7%、7.3%～20.1%和9.7%～12.6%，均处于较低水平[5]。近20多年来，随着磷肥的大量施用，我国农田磷平衡盈余量也以年均11%的速度增加[6]。众多研究表明，施入土壤的磷肥进入土壤后，大部分被土壤固定，但在特定条件下，其仍可被作物吸收利用。

2 化肥过量施用的危害

2.1 对水体环境的危害

近10年来，农业中氮磷的排放已经成为导致地下水和地表水质量下降的重要因素。我国目前年化肥用量为41.24Mt，即400kg/hm2。对于化肥的施用量，发达国家设定了225kg/hm2的安全上限，我国的化肥用量显然超过了这一限值。以氮磷肥为例，我国农业施入土地的氮肥损失为每年124.80kg/hm2，而磷为38.80kg/hm2，农业生产中施用的氮磷养分通过各种水文途径进入河流水体[7]，农业生产中化肥的施用贡献了我国河、湖等水体中氮磷污染源的70%[8]，这不仅造成了巨大的经济损失，还严重破坏了我国的河流生态环境。

2.2 对土壤环境的危害

大量施氮会造成表层土壤硝态氮的大量盈余和累积，导致土壤酸化。土壤酸化后大量营养离子(钾、钙、镁等)被溶解活化，这将加速这些离子从土壤耕层中淋溶[9]，最终导致土壤养分的大量流失。另外，土壤酸化还会促进一些有毒有害污染物如铝、锰、镉、汞、铅、铬等的释放、迁移和活化。而且土壤中铝离子的增加会使植物减少对其他阳离子及磷的吸收，降低作物的产量。由于化肥无法补偿土壤有机质的缺失，大量施用化学氮磷肥，会造成土壤有机质存量的下降，影响土壤微生物的生存，最终不仅会破坏土壤肥力，而且还会降低化肥的肥效。农业生产中，磷肥的大量施用，尤其是长期大量施用低浓度磷肥，可造成磷素在土壤中积累，导致土壤磷素面源污染。磷肥一般是由磷矿石直接粉碎或酸制法及热制法加工而成，由于其加工工艺及原材料的关系，磷肥中富含的镉、锶、氟、锌等重金属元素也会在土壤中富集，长期积累会造成土壤重金属污染。

2.3 对大气环境的危害

许多人认为，化肥施用与大气污染无太大关系，其实两者关系密切，施肥有利于温室气体的产生。例如土壤施用氮肥后，大约有0.1%～1.4%左右通过反硝化作用转化为N2O释放到大气中，增加了大气中温室气体的量，而N2O经紫外线作用后产生的NO会造成臭氧层的损耗，加剧温室效应[10]。而在化肥生产运输过程中，也会从其他途径产生一定量的温室气体CO2。同时，磷肥在生产中会产生大量粉尘及废气，这也会对大气造成较大污染。

3 防治措施

3.1 科学施用化肥

农业生产中应以提高化肥利用率，减少化肥的施用为原则，主要方法有：①根据目标产量确定合理的化肥用量。在土壤较低的施氮或低磷水平下，作物产量随施氮量或施磷量的增加逐渐增加，超过一定用量时，产量反而下降。因此需要通过测土配方施肥，确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术中简单且最有效的一种措施。与表施相比，碳铵或尿素深施可提高作物产量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、钾肥和中、微量元素，保证作物生长期间所需的各种营养成分，避免因缺乏某种或几种养分而限制其他养分的作用。平衡施肥技术的关键在于科学调节不同种类营养元素的种类和比例，确保作物不同生长时期各类营养元素的供需平衡[12]。④磷肥与有机肥配施。在四川大部分地区土壤磷总量较高，有效磷含量较低。有机肥中的有机酸可以活化被土壤固定的磷素，从而提高土壤速效磷含量，最终促进作物对磷的吸收。

3.2 推广新型肥料

新型肥料是包含有新的技术、工艺、配方、元素、物质、形态，使用具有新的更多功能和效果的一类化肥[13]。新型肥料可以直接或间接地为作物提供必需的营养成分，使肥料养分供应与作物养分需求的时间及强度相一致[14]，由此提高肥料利用率；可以调节土壤酸碱度，改良土壤结构，有利于耕地的可持续利用；可以调节或改善作物的生长机制，提高作物抗病虫草害的能力，确保农作物安全健康生长，进而改善和提高农产品品质和产量。目前已有缓/控释肥、生物肥、工厂化商品有机肥、有机无机复合肥、多功能肥料、中微量元素肥、水溶性肥等种类的新型肥料投入使用。但由于新型肥料的成本较高，市场推广难度较大。因此，需要国家加大扶持力度，借测土配方施肥体系加强新型肥料的推广，生产出性价比更高的新型肥料，让其成为未来测土配方施肥新方向。

3.3 因地制宜，合理耕作

适宜的耕作措施对植物氮磷养分的利用有十分重要的作用：①保护性耕作(少免耕+秸秆还田+平衡施肥)。秸秆覆盖不仅能有效降低径流氮的流失量，还能调节土壤酸度和土壤有机碳含量，减少氮的挥发，有效降低氮素径流流失比例，进而提高氮磷利用效率[15]。因此，保护性耕作可作为源头控制稻田氮素损失的措施加以推广。而成都平原地势平坦、作物秸秆产生量较大，采用保护性耕作可有效减少氮素损失，改善环境。②合理套作。农作物的轮套作可以充分利用光热资源，提高作物对养分的吸收和利用效率。四川川东丘陵区，玉米/大豆、玉米/红薯、小麦/蚕豆等套作模式的推广，显著提高了土地的复种指数及氮磷肥的利用效率。③合理轮作。轮作可确保土地用养结合，保证作物平衡利用土壤中的营养元素；可以优化农田生态条件，调节土壤肥力，减少农田病、虫、草害的发生。例如成都平原常见的水稻—小麦、水稻—油菜、水稻—大蒜等轮作方式，均取得了较好的环境、生态及经济效益。

4 展望

20世纪后半叶，中国以占世界7%的耕地养活了占世界22%的人口，取得了巨大的成就，而化肥对粮食生产的贡献居功至伟。然而过量的化肥投入，却给我国环境安全带来巨大威胁。因此，我们应科学使用氮磷化肥，加大新型肥料的推广力度，因地制宜地进行农业生产活动，在保证粮食产量的同时减少化肥的投入，实现“化肥零增长”，让我国从农业大国转型为农业强国。

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2017-06-14

王科(1990-)，男，四川乐山人，植物营养学硕士，农艺师，主要从事土壤与植株方面的检测与研究工作。E-mail:1173704119@qq.com