正确认识化肥对环境的副作用
近年来,随着化肥用量的稳步增加,肥料的增产能力和利用率却不断下降,相应的养分在土壤中的残留和损失则持续提高,尤其是集约化农业生态系统中过量施用化肥导致肥料利用率下降和造成的环境危害已成为肥料使用中被广泛关注的问题。鉴于目前施肥量仍在持续增加,因此,有必要对施肥引起的环境影响有一个清醒的认识。
合理施肥不会造成地下水硝酸盐污染
上世纪六十年代人们已开始注意到地下水硝酸盐污染。氮素的流动性大,不易在土壤中驻留,因而,施入土壤未被作物吸收的氮常以淋洗、田间排水、地表径流等方式进入水体,尤其是硝酸根离子,土壤对其吸附力微弱,在土壤中很易随水由土壤剖面上部向下淋洗。硝酸盐淋洗必须具备两个条件:一是土壤中有硝酸盐的积累;二是有下渗的水流,使硝酸盐随之迁移。一般土壤质地轻、结构疏松、降水或灌水量大且持续时间长,土壤有充足的硝态氮累积,就易于发生淋溶而导致地下水污染。因此,地下水中的硝酸盐的来源既包括直接施入的硝态氮肥,还有有机氮和铵态氮硝化作用产生的硝态氮,在有机肥使用量过高的情况下,即便不使用化肥同样可以引起地下水硝酸盐污染。而施用氮肥并不一定导致地下水硝酸盐污染。
国内外的研究表明,在合理施肥条件下,并不会造成地下水硝酸盐污染。如在华北小麦?玉米作区每季作物施氮量小于225kg/ha时,对地下水是安全的,否则可能威胁到地下水的质量。在西北等干旱和半干旱地区,虽然土壤中有硝酸盐存留,但由于降雨量小,地下水埋藏深,硝态氮淋洗也不构成对地下水污染威胁。但在氮肥投入过量情况下,地下水硝酸盐污染是明显的,尤其是高度集约化区域。国外大多数农牧区地下水硝态氮的增高主要来源于化肥的大量使用,如西欧国家22%耕地地下水中硝酸盐超标,早已成为世界上硝态氮污染最严重的地区。美国威斯康星州17~26%的农区水井硝酸盐超标。阿根廷Pantanoso盆地地下水硝酸盐超标率高达36%。我国在北京、天津、河北、山东、陕西等地的调查显示,近约半数地下水硝酸盐含量超过欧盟标准(50mg/L),尤以集约化蔬菜种植区更为严重,甚至造成地下水硝酸盐含量达数百mg/L。
施用化肥不是水体富营养化的主要原因
水体富营养化是指湖泊、水库、海湾和滞留河流等封闭性或半封闭性的水体内氮、磷和碳等营养元素富集,导致某些特征性藻类的异常增殖,致使水体透明度下降,溶解氧降低,水生生物随之大批死亡。氮、磷是引起富营养化的关键元素。一般来说,在封闭性湖泊和水库的水中氮浓度超过0.2mg/L,磷浓度达到0.02mg/L即可引起“藻华”现象发生。近年来,我国近海和湖泊“藻华”现象频繁发生。1987~1989年,22个湖泊中富营养化的已占63.6%。五大湖泊中,富营养化已呈发展态势,其中巢湖已进入富营养化阶段,太湖、洪泽湖正向富营养化阶段过渡,鄱阳湖已趋于中营养化阶段。我国130多个大中型湖泊已有60多个遭遇富营养化问题。就河流来说,我国532条河流中,有436条受到铵态氮污染。根本原因在于过量氮、磷的迁移,这当中,肥料(含有机肥)的贡献率为11~19%。
水体富营养化的物质氮、磷主要来源为生活污水、含氮磷的工业废水和农田氮磷肥。我国地表水中80%以上是铵态氮,其主要来源是畜禽或人粪尿等有机肥,化肥不是最主要的贡献者。如苏南太湖流域农业面源氮素对地表水的污染负荷量占氮素化肥施用量的11.4~16.8%。但就地表水硝态氮的污染而论,氮素化肥的贡献率高达35~50%以上。但国外的情况有所不同,化肥的大量投入和土壤中氮素的残留是地表水氮素的重要来源。如荷兰输入到地表水体的氮中60%起因于农业,丹麦河流氮输入的94%来自于农业,这主要与其农场大量投入化肥有关。美国密西西比河1980~1999年每年排泄到墨西哥海湾的氮量是1955~1970年的3倍,其原因主要归因于化肥用量的增加。以上结果说明,农业是地表水氮素污染的重要来源,化肥即便不是主要贡献者,但在地表水氮污染中也起重要作用。
在大多数淡水系统中,其初级生产能力受到磷水平不足的影响,成为水体富营养化的主要限制因子。水体中磷的最主要输入源为农业,一些地区农业非点源磷所占污染负荷比高达70%。欧洲一些国家的水体中,农业释放出的磷占污染负荷的24~71%。美国湖泊的磷来自农田的超过60%,已成为水体污染的首要原因。英国、荷兰也都认为农田磷素是水体磷的主要来源。我国太湖流域农田磷的贡献率为11%,而山东南四湖农田磷污染负荷比则高达68%。
国产磷肥不会造成土壤重金属污染
多数磷矿如磷灰石尤其是沉积型磷灰石含有较高的重金属和镉,沉积型磷灰石的磷含量高且生物有效性大,是制造磷肥的主要磷矿。磷矿石中的镉在制造磷肥过程中,大部分进入产品,在磷肥施用过程中持续在土壤中累积。磷矿粉在南方酸性土壤肥效很好,成为土壤镉的重要来源。但由于我国磷矿石含镉量很低,因而长期施用国产磷肥,带入土壤的镉不会引起环境问题。
普通过磷酸钙和磷铵是我国磷肥主要品种,其含镉量约为磷矿石含镉量的60%左右,在正常施磷量的情况下,每年随磷肥进入土壤的镉量不到土壤有效镉含量的1%。所以施用国产的这些磷肥一般也不会造成土壤镉污染。但是需要注意的是,我国目前生产磷肥的磷矿石不少是进口的,因而对长期施用磷肥可能导致的镉污染问题应予以重视。我国磷矿中含量较高的重金属元素为锌、铜、钴和镍等,在湿法生产磷肥的加工过程中,有60~90%的重金属进入肥料。但按照目前磷肥施用水平,每年带入的重金属量只有最大允许量的数千分之一,因而也不致造成这些重金属的污染。
综上所述,可以看出,无论有机肥还是化肥,只要科学施用,不会对环境造成太大影响。目前国内外已有很多有关各种作物推荐施肥的研究成果可供利用。但鉴于当前施肥现状,施肥造成的环境问题还是存在的,部分地区问题还很严重。因而,对农业问题必须给以足够重视,有必要加大农民的科技教育力度,扩大现有成果的示范推广,以实现我国农业的科技化管理和可持续发展。(中国农业大学巨晓棠寇长林)
信息来源:农民日报 (2004-10-09)