过度施肥对土壤的污染及化肥减量增效技术分析

窦 丽，颜士平

（兖州区农业农村局，山东济宁 272100）

0 引言

过度施肥是现代农业生产中较为常见的问题，主要表现为施肥结构、施肥方法不合理以及缺乏使用微量元素等。过度施肥会导致农业生产成本明显增加，也会影响农作物的产量与质量，更会对土壤、生态环境等造成污染与破坏，并不利于现代农业的健康、良好、可持续发展。这一背景下，化肥减量增效技术自然受到了广泛关注。

1 过度施肥对土壤的污染分析

自改革开放以来，我国农业发展逐步迈入现代化阶段，化肥使用量及施用强度均在持续增长，不过增速在逐渐放缓，同时化肥施用结构也在持续调整，且复合肥施用占比持续提升。这既反映了现代农业对化肥的过度依赖，也反映了我国农业在不断的发展过程中对化肥施用的持续调整与优化。综合来看，改革开放以来我国农业的化肥施用经历了三大阶段，分别是化肥增量增产、增量调结构以及减量增效。化肥的减量增效施用是针对过度施肥问题而提出的解决措施，其既可以有效降低农业生产中的化肥成本，又能减轻化肥施用对土壤造成的污染以及对生态环境造成的破坏，有利于现代农业的可持续发展。过度施肥对土壤的污染问题不容忽视，其造成的负面影响主要体现于以下几点。

1.1 土壤板结

过度施肥会导致土壤板结。首先，土壤中如果施用过量氮肥，会导致微生物快速生长，并使得土壤中的大量有机质被消耗。当土壤有机质的消耗量达到一定程度后，土壤中有机质含量会降到极低水平，进而导致土壤团粒结构的形成受到阻碍，最终引发土壤板结的问题。其次，土壤中如果施用过量磷肥，磷肥中的大量磷酸根会与土壤中的各种阳离子反应并生成沉淀物质，如钙离子、镁离子等。当土壤中生成大量磷酸根的沉淀物质后，土壤透气性会受到明显影响，进而出现板结情况。最后，土壤中如果施用过量的钾肥，会导致大量钾离子进入土壤之中。当土壤中钾离子含量过高时，土壤团粒结构的多价阳子会逐渐被钾离子所替换，进而使得团粒结构遭到破坏，久而久之，会出现土壤板结现象。土壤板结意味着土壤通透性降低，土壤中的空气流通变得更为困难，同时植物根系难以充分下扎，还会出现土壤中营养元素减少的情况，并不利于农业生产，会导致农作物产量与质量明显下滑，甚至可能出现大量农作物死亡的情况[1]。

1.2 土壤酸化

过度施肥会导致土壤酸化。如果农业生产中施用大量氮肥，那么土壤中盈余氮肥逐渐累积成硝态氮。硝态氮流失的时候会将土壤中的钙离子、镁离子等带走，久而久之，土壤中阴离子数量占比明显多于阳离子，土壤便会逐渐变为酸性，而且酸性会逐步增强。尤其是在大量集中降雨的雨季或者大水漫灌式灌溉的情况下，土壤中的碱基离子会被冲刷并快速流失，残留的氢离子和硫酸根等离子相结合，会进一步加剧土壤酸化情况。土壤酸化会导致土壤板结问题加剧，也会导致土壤结构破坏，大量养分会随着阳离子的流失而流失，严重影响农作物对养分的吸收，导致农作物的生长大受影响，容易出现各种缺素症。土壤酸化会导致土壤微生物的活动受到抑制，进一步影响农作物的发育和生长。另外在土壤酸化严重的情况下，重金属离子会在土壤中被活化，进而使得农作物的根系遭到毒害，农产品重金属残留问题也会出现。

1.3 土壤养分结构失调

农业生产中过度施肥，会使得土壤养分结构失调。土壤中使用大量化肥，会使得土壤有机质减少，同时也会消耗大量微量元素。这意味着在长期过度施肥的情况下，土壤中的养分结构会受到影响，无法维持稳定，难以为农作物的生长提供适当的养分供给，自然会出现部分养分供给过多、部分养分供给不足的情况，严重影响农作物生长，同时会造成各种缺素症。

1.4 土壤微生物群落结构失衡

农作物种植生产中过度施肥，会造成土壤微生物群落结构失衡的问题。过度施用氮肥，会对土壤中细菌、真菌以及放线菌的数量造成明显影响。施用过量氮肥的情况下，土壤中放线菌、细菌的生长会受到明显抑制，枯萎菌的生长则会变得更为旺盛，进而使得土壤中的枯萎菌逐渐成为优势菌群，相应的土壤微生物群落结构会发生明显变化。而在过量施用磷肥的情况下，土壤中细菌、真菌以及放线菌的生长均会出现较为明显的被抑制现象，不过枯萎菌这种真菌的生长却变得更为有利，同样会造成枯萎菌逐渐成为优势菌群的问题。过度施用钾肥的情况下，土壤中微生物的生长会受到土壤pH值变化以及水溶性盐分含量变化的影响，进而导致土壤中细菌、真菌以及放线菌的数量及占比发生变化，难以形成稳定且适合作物生长的土壤微生物条件[2]。

2 化肥减量增效技术的应用要点

2.1 测土配方施肥技术

测土配方施肥技术是常见而高效的化肥减量增效技术，其核心是基于土壤测试及肥料田试验为施肥方案的制定与实施提供支持，进而实现减量增效。测土配方有科学依据作为支持，主要包括养分归还学说、最小养分律、同等重要律、不可代替律、报酬递减律、因子作用律等。养分归还学说强调通过施肥维持土壤养分的携出和输入间的平衡，以此保障土壤有足够的养分供应容量及强度，支持农作物良好生长和发育。最小养分律指明限制农作物产量的往往是土壤中相对含量最小的养分因素，其本质上和“木桶理论”一致，即只有确保各种养分均能达到一定程度才能为农作物的良好生长提供支持。同等重要律强调各种元素都是农作物生长中不可或缺的部分，不管大量元素还是微量元素都是支持农作物生长的必要元素。不可替代律强调不同营养元素在作物生长发育中都发挥着不可替代的作用，但凡任一元素不足或缺失，均会影响作物生长和发育。报酬递减律则表明随着土壤中施肥量的增加，作物产量的增加速度会逐渐减慢，甚至在肥料施用过量的情况下会造成负面作用。因子作用律则强调作物产量受多个因子的综合影响，肥料的施用往往还需配合其他农业技术措施共同促进农作物的良好生长。测土配方施肥主要包含五大环节，其一为测土，即对土壤肥力、pH值等进行测试，从而准确掌握土壤情况，为后续的肥料施用方案制定提供依据；其二为配方，即根据土壤肥力、pH情况以及气候、地貌、耕作制度等因素，对不同作物施肥配方加以确定；其三为配肥，即针对土壤配方结果配置合适的肥料以及相应施用方案，以便施肥操作的规范化与标准化发展，为广大农户科学施肥提供支持；其四为供应，即在做好配方加工工作的基础上进行示范推广与宣传培训；其五为施肥指导，面向广大农户做好相应的施肥指导工作，获得农户的反馈信息，不断完善相应的管理体系、技术体系与服务体系，确保肥料施用到位。

2.1.1 取土

取土需要在一块集中连片种植统一作物的土地上设置一个采样单元，并在前茬作物拉秧后、后茬作物种植前阶段以及作物生长期间的追肥前阶段进行取土。土壤样品的采集应当遵循“随机、等量、多点混合”的基本原则，而且针对酸化与盐化地块进行采样时通常只采集从垄背从地表开始向下0～20 cm土层的土壤。土壤取样要做到各采样点的采样量一致、土壤上层与下层采样比例相同，最好使用圆形空心管、铁锹等进行采样，如果需要测定土壤中的微量元素则应使用不会造成金属污染的不锈钢取土器或竹器进行采样处理。采样后需将土壤样品置于干净容器中，并碾碎、充分混合，然后通过四分法留取对角两份样品以及丢弃其余两份样品[3]。

2.1.2 检测

测土配方中的土壤检测涉及多个方面，检测项目内容广泛包括有机质、酸碱度、全盐含量、大量元素、中微量元素等，并且有仪器速测与化学检验两种方式。为了保障测土配方的准确性，土壤检测中多采取化学检验方式。一般来说，适宜农作物生长的土壤有机质含量为20%左右、pH值为6.7～7.5、微量元素含量能满足最低需求、氮元素含量为120～150 mg/kg、磷元素含量为80～120 mg/kg、钾元素含量为250～400 mg/kg、全盐含量不超过2 g/kg、有害物质含量较少，这可以作为土壤检测的重要参考，同时也是后续配方的重要依据。

2.1.3 配方

根据土壤检测结果制定相应的施肥建议，是测土配方施肥的关键。针对不同作物的品种，综合考量土壤检测结果、待种植作物的目标产量、待种植作物的需肥规律等因素，对施肥的肥料种类、用量、施用时期以及施用方法等加以确定即可。在此过程中需通过公式对施肥量进行计算，即施肥量应当为作物目标产量与作物单位面积产量养分吸收量之和减去地块土壤可供养分量再与肥料养分含量和肥料当季利用率的乘积进行相除。

2.1.4 配肥

以配方结果为依据，由肥料生产企业生产相应的配方肥，能为测土配方施肥的有效实践提供重要支持，大幅提升施肥的易操作性，充分发挥测土配方作用，进而促进肥料施用实现减量增效。地方农业技术部门需做好相应的指导、管理和监督工作，确保肥料企业生产的配方肥完全符合对应农业生产需求。

2.1.5 供肥与施肥

肥料经销商应在地方农业技术部门的指导下做好肥料的购买与经销工作，农户则应通过正规渠道从肥料经销商处购买基于测土配方的配方肥。农业技术部门应指导农户进行科学施肥，对施肥深度、时期、方式等进行科学指导，以此保障施肥的科学性与有效性，提升肥料利用率。

2.1.6 监测与修订

测土配方施肥是一项长期工作，需在长期实践中不断调整与优化。科学施用配方肥后，还需对作物生长过程以及最终的产量与质量进行动态监测与综合评估，从而分析施肥配方的科学性与有效性，同时充分了解农户的反馈信息，做好田间校验研究、土壤测试、田间营养诊断、数据处理等工作，进而对测土配方施肥方案进行修订与优化，不断提升施肥水平。

2.2 机械化深施肥技术

机械化深施肥技术能提高施肥精准性与效率，从而严格控制肥料施用量，降低肥料成本，同时还能减少肥料过量施用对土壤造成的污染以及避免肥料施用深度不足而影响作物吸收与生长。随着现代农业的不断发展以及肥料减量增效施用进程的推进，机械化深施肥技术需要进一步得到大力推广。目前常见的机械化深施肥技术主要有三种。其一为喷施技术，即通过机械装置将化肥溶液以细小颗粒喷射到农田中，从而实现减量增效；其二为穴施技术，即通过机械设备将肥料直接注入土壤中，从而对施肥点、施肥深度、施肥量的精准控制，实现减量增效；其三为分布器施肥技术，即通过旋转分布器、盘式分布器等把肥料均匀地撒播于土壤表面，严格控制施肥用量和范围，从而实现减量增效[4]。进行机械化深施肥应当提前做好土壤分析工作，全面了解土壤养分情况以及作物需肥量，以此作为施肥的依据。合理制定施肥计划，对施肥量与方式加以确定，准备好相应的机械设备，做好肥料试施工作，在试施无问题的情况下，再正式进行机械化深施肥。施肥后同样要对作物生长情况进行监测与评估，从而对施肥方案的有效性进行综合分析，为后续机械化深施肥方案的调整提供依据。

2.3 水肥一体化技术

水肥一体化技术作为灌溉与施肥融为一体的农业技术，其在减量增效方面有着巨大优势。水肥一体化技术的特点在于肥效快、养分利用率高，能避免肥料直接施用于表土层而造成的挥发损失、溶解慢等问题，其相较于常规施肥方式往往能实现50%～70%的节肥量。水肥一体化技术的应用难点在于成本较高，需要花费大量成本建设一套合适的滴灌系统。随着现代化农业的持续发展，肥料的减量增效施用以及节水农业的发展均对水肥一体化技术的推广提出了一定要求。应用水肥一体化技术一定要根据地形、田块、单元、土壤质地、作物种植方式、水源特点等因素，对滴灌系统进行合理设计，科学设计管道埋深、管道长度、灌区面积、灌水方式、蓄水池与混肥池位置、水泵肥泵等[5]。另外，水肥一体化技术的应用还对肥料有着较高要求，优先选择液态肥料，如需使用固态肥料则需确保肥料水溶性强、杂质少，以免堵塞管道。

3 结语

综上可知，针对过度施肥问题需通过推广应用化肥减量增效技术的方式进行应对和解决。地方农业农村部门应当从实际出发，全面、准确剖析地方农业生产中的过度施肥问题，并做好相应的试验、分析工作，尝试制定和完善化肥减量增效技术方案，做好相应的农技推广工作，不断推动地方农业生产中化肥减量增效施用水平的提升，进而为农业的可持续发展带来有力保障。