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王小琳 申眺 程道全
河南省土壤肥料站
摘要：在农业生产中，随着肥料施用量的增加，肥料的效益在降低，对农产品品质及环境的影响在加大，如何提高肥料利用率，减少其对农产品品质及环境的污染，对于农业可持续发展至关重要。本文通过对当前农产品生产中肥料施用现状及存在问题的分析，阐述施肥对农产品品质及环境的影响，提出防止肥料的污染的措施，以为河南省优质农产品生产、管理中的肥料决策提供科学依据。
关键词：施肥；农产品；品质；生态环境
1 目前农产品生产中的施肥现状及存在问题植物营养与施肥工作，目前面临最大的挑战是提高肥料有效利用率，降低农业生产成本，提高经济效益，增加农民收入；培肥土壤，改善土壤理化性状，培植农业潜在生产能力，提高农产品产量和品质；综合利用有机肥资源，减少化肥流失，减轻水环境和大气污染，提高农产品生产及质量安全性，实现农业可持续发展。
1.1 肥料施用成倍增加，化肥增产效益越来越低
随着农业技术的提高和化肥工业的发展，农产品生产过程中化肥的施用量越来越大，由于品种、结构不合理和施用技术落后，化肥效益在降低。据调查，50年代、70年代和90年代，我国每公斤化肥可生产粮食15公斤、9公斤和7公斤。河南省“八五”与“六五”相比，化肥用量增加一倍，粮食总量增产26.4%。
1.2 氮、磷、钾肥使用比例失调现象有所改善
长期以来，由于技术与物资脱节，化肥产、供、销畸形发展，施肥技术落后，施肥比例严重失调。通过推广平衡配套施肥技术以来，氮、磷、钾施用比例得到调整。河南省氮、磷、钾施用比例，1965年、1979年、1992年、1998年分别为1：0.052：0, 1?0.13?0.033，1 ：0.47 ：0.14，1：0.5：0.24。而全国1995年的比例为1 ：0.45 ：0.69。氮、磷、钾施用基本上趋于合理，但钾的使用量仍然不足。根据河南省近几年的调查表明，全省近50%的耕地表现缺钾，钾素已成为当前农业生产上的限制因素。
1.3 有机肥使用比重越来越小，有机肥资源浪费严重
随着农业市场经济的发展，目前，农村许多地方出现了“重当前，轻长远；重无机，轻有机；重用地，轻养地”的掠夺性经营现象，并造成恶循环，传统有机肥使用量比重越来越小，就河南省来讲，有机肥提供养分由六十年代中期的90%，下降到1998年的30%。尽管我国的在机肥资源相当丰富，但利用率不高。例如，河南省年产各类农作物秸秆总量约为0.5亿吨，真正用于直接或间接还田的不到40%。在作物收获的旺季，很多作物秸秆被就地焚烧，不但造成了环境污染，而且造成极大的浪费。与发达国家相比，由于畜牧业不发达，有机物的循环和再利用效率不高，耕地潜在养分较低。2 施肥对农产品品质的影响随着人类生活水平的提高，对农产品品质的要求，也就愈来愈高。农产品品质包括外观、营养价值（蛋白质、氨基酸、维生素等）、耐贮性等都与肥料有密切的关系。施肥对农产品品质产生正面影响还是负面影响，取决于施用方法。
2.1氮肥对农产品品质的影响
氮肥对农产品品质的影响主要是可以提高作物特别是谷物籽粒的蛋白质含量。但氮素过多时，也会影响作物品质，光照不足，干旱、气温过高，各种养分供应不平衡。氮素过量，降低产品中油脂、糖及淀粉含量，对水果和蔬菜的品质、口感都有影响。据资料表明：凡增施化肥，菠菜、小白菜全株可食部分硝态氮含量明显提高。例：郑州地区2000年冬天对17个蔬菜品种中66个样检测结果表明：亚硝酸盐检出率为42.3%，超标为16.7%，含量最高为76mg/kg，超标十多倍。国外研究表明：植物体内硝酸盐的积累随施肥量的增加而上升，施氮适量，则蛋白质含量随氮肥量增长而逐渐增加，硝酸盐含量增加缓慢，当施氮到达一定的限量，则蛋白质含量下降，硝酸盐含量急增。
2.2磷肥对农产品品质的影响
磷肥对农产品品质的影响主要是可以增加部分谷物的粗蛋白含量，特别是人体所必需的氨基酸。果树上施用磷肥有利于品质改善，减少果汁含酸量，提高糖酸比，对提高果实着色指数和果品商品价值具有一定的作用。但在高磷情况下作物过多（奢侈）吸收磷，可与植物体内的铁、钙、镁、锌结合生成沉淀，导致这些元素的生理缺乏。如在水培中，当磷的浓度高于100mg/L时，会导致作物出现黄化的缺铁症状。同时作物吸收过多的磷防碍淀粉的合成，也不利于淀粉在植株体内的运输。如水稻在磷过剩时，淀粉合成受阻，成熟不良，籽粒不饱满。同时伴随磷肥施入的有害元素，可造成土壤及部分农产品重金属如镉、铅、氟及放射性元素的污染，从而会降低农产品的品质。
2.3钾肥对农产品品质的影响
钾常常被认为是作物生产的“质量要素”。钾肥对农产品品质的影响主要是可提高作物蛋白质、碳水化合物的数量和质量，充足的钾素供应还能提高作物的抗逆能力，从而提高农产品品质。施钾能增强果实的抗病能力，对水果、蔬菜中糖分、维生素C、氨基酸等物质的含量和耐贮性、色泽等都有很大影响；施钾后茶叶中茶多酚、茶氨酸含量提高，对茶叶、烟叶的色泽、油分、香味等品质改善效果明显。少见钾肥施用对农产品品质污染的报道。
2.4有机肥对农产品品质的影响
有机肥料养分含量低，但富含有机物质，养分齐全、肥效长久。并可改善土壤理化性状，促进微生物活动，活化养分，为作物优良品质的形成创造良好的生长环境。有机肥与化肥配合施用，可通过改善植物营养和生长条件对其产品品质产生良好的影响。小麦、玉米籽粒的蛋白质可增加2.0%~3.5%、小麦面筋增加1.4%~3.6%；西瓜和葡萄糖度增加0.8~1.5度，单果重增加4.2%~13.1%；蔬菜和果品中维生素B和C均有不同程度的提高，并可提高蔬菜的耐贮性。有机肥与氮肥配合施用能明显降低白菜和菠菜中可食部分的硝酸盐含量。但不合理或长期使用未经无害化处理的畜禽粪肥、垃圾堆肥和污泥堆肥有可能导致土壤重金属及有害虫卵的污染，进而影响农产品品质，并进入食物链威胁人畜的健康。
3 肥料与环境污染
肥料是农业重要物质资料，世界化肥支出约占全部生产支出的50%。1999年我国化肥（折纯）产量达2938万吨，其中氮肥（N）2406万吨，五氧化二磷(P2O5)499万吨，氧化钾(K20)32万吨，位于世界之首。但目前我国肥料利用率只有30－40％左右。过量施用肥料或单施一种肥料，均会导致局部地区严重的生态环境问题，其中含有重金属、放射性元素的影响，同时使用过程中对水、气、土壤性质产生一定影响，如地下水硝态氮含量超标、水体富营养化、气候变暖、土壤重金属污染以及肥力衰退等。
3.1 施肥与水环境污染
化肥利用率不高，主要原因是肥料的不合理使用引起化肥的损失，其中氮肥损失途径主要有氨挥发，硝化―反硝化、淋洗和径流，例如年施氮肥2000万吨，按损失45%，损失氮量达900万吨，相当1900万吨尿素。磷肥的损失途径主要是被土壤吸附和固定，另外暴雨可引起磷淋溶。钾肥的损失途径主要是淋失，对土壤的影响较小。化肥特别是氮、磷肥的不合理施用，会对水源产生污染，造成地表水的富营养化，地下水硝酸盐含量超标，直接危害人畜健康。同时有机肥料的不合理施用对水环境的污染也应用引起高度的重视。氮磷是地表水富营养化最重要的营养因子，当水体中磷达到一定浓度（PO43-―P0.015mg/L）无机氮含量大于0.2mg/L时，就可能出现“藻华” 现象。在大多数情况下，磷是藻类生长的限制因素，在这个意义上磷对富营养化作物起着关键作用。其次有机资源利用或有机肥料施用不当也水体质量恶化的主要原因。据资料统计，全国饮用水有60%的氮超标，532条河流有436条NH4―N超标，部分地区饮用水中氨氮浓度超标100倍以上。氮肥、有机肥不合理施用是地下水硝酸盐、亚硝酸盐污染的重要因素。据中国农科院土肥所对京津唐地区14个县69个点的调查表明，半数以上饮用水中硝酸盐含量已超过最大允许量（50mg/L），其中高者达300mg/L。据监测我省监测点地下水中硝态氮平均含量为10mg/L，部分地区达18―37mg/L，亚硝酸盐含量达1.84mg/L。
3.2 施肥与全球变暖
施肥对全球变暖影响主要是通过产生温室气体。如甲烷和氧化亚氮等。甲烷从农业方面看，来源主要是水稻土和湿地及堆肥。土壤施有机肥，特别是秸秆还田（C/N比大的有机肥）可以促进水田甲烷的排放。但是使用氮肥可以减少甲烷的排放。氧化亚氮（N２O）是土壤硝化和反硝化作用产生的主要来源。据报道，土壤中向大气排放的N２O占全球来源的53%。增加的主要原因。在农田中施用氮肥是N２O增加的基本原因。徐华研究结果表明，施肥使N2O排放通量增加了48.3%-99.4%。据认为，在氮肥低用量时，氮肥用量的0.1%+0.8%，在高用量时氮肥用量的0.5%-2%可以转化成N2O排放出来（Boumwman, 1990）。另外，CO２是全变暖的主要原因，农村中的秸秆焚烧，秸秆还田及厩肥施用产生大量的CO２。施肥不当，大量的氨气挥发到空气中，也会对空气造成污染。据统计1992年我国大气氨通量中38％来自氮肥的使用。
3.3施肥对土壤环境的影响
施肥对土壤的污染主要有化学污染、生物污染和物理污染。化学污染主要来自生产化肥的矿石，最突出的是磷肥，磷矿石中含有砷、镉、铬、氟和钯等有害金属。长期施用化肥对土壤酸碱度有较大影响。如过磷酸钙、硫酸铵、氯化铵以及氯化钾属生理酸性肥料，许多耕作土壤酸化与生理酸性肥料的长期施用有关。化肥中的放射性物质主要存在磷肥和钾肥中。一些微量元素肥料使用过量或不当，也会对土壤造成污染。城市垃圾中常常混杂含有毒重金属的废电池和废油漆等，也不能用于无公害农产品生产。生物污染主要是由于未经无害化处理的有机肥、垃圾、粪便中常含有可致植物病害和污染农产品、危害人体健康的病原微生物造成的。物理污染主要来自未清理的垃圾和保护地栽培，如碎玻璃、方便袋、碎瓦块、旧薄膜等会降低土壤通气、透水、保肥的能力，妨碍作物根系生长。此外，土壤中大量施用化肥，加快了土壤中有机碳的消耗。据张伯泉等研究，在棕黄土上长期（6年以上）单施氮肥，比有机―无机结合法施肥以及N、P、K配合施肥降低了土壤的有机质含量，并且降低了有机质的活性，土壤的供氮能力，土壤的CEC及影响到土壤有机―无机复合体的性质。
4 防止肥料污染的措施
由于我国人多地少，各种资源相对贫乏，因而我国持续农业的主要内容是以尽量少的化肥、农药投入，尽可能小的对环境的破坏来保持尽量高的农产品产量及保障食物品质和安全，即发展高产低耗，高效、优质、生态、安全的农业。在这种情况下，控制肥料的污染应放在肥料新品种研制和施肥技术研究上。
4.1严格肥料、农产品中污染物的监测管理
肥料投入质量是影响无公害农产品生产的重要因素，为防止通过肥料特别是化肥、有机肥中有害物质对土壤及农产品的污染，组织无公害农产品生产指定肥料筛选和认证工作，严格控制肥料质量。同时加强土壤监控，包括土壤肥力及土壤重金属污染指标。制定无公害施肥技术规程，健全完善无公害农产品质量标准体系，包括无公害农产品生产基地环境质量、生产过程、栽培措施、肥料、农药等投入品质量和监测规程等，实现标准化管理。建立健全无公害农产品监测网络，对无公害农产品生产基地环境质量、生产过程、肥料、农药等投入品质量进行监督检验测试，确保无公害产品的生产质量。对市场无公害产品进行质量监督管理，严重污染的农产品应禁止或限制出售，保证人民身体健康。
4.2推广平衡配套施肥技术，提高肥料利用率
开展无公害、绿色食品生产技术研究，调整养分比例结构，采取“适氮、增磷、补钾、配微”的施肥技术，全面落实农业部“平衡配套施肥工程”，“补钾工程”，“节肥增效工程”，“增微工程”等战略措施，提高化肥利用率和农产品品质，减少肥料对农产品及环境的污染。大力实施“沃土工程”，加强有机―无机肥配合施用，改良培肥土壤；根据不同地区养分状况和不同作物需肥规律，以土壤地力定位监测点为依据，建立各种农作物优质化标准施肥体系，在有机肥的基础上合理确定无机肥中氮、磷、钾及微量元素的科学配比，研制与推广作物专用肥。其中以单元、多元肥料为原料，根据作物需肥特点与土壤供肥特性配制的配方肥，在我省推广已近6年，它以配方灵活、针对性强，肥效高的特点，得到了认可与接受，已成为我省确保农业增产增收、提高肥料利用率、减少浪费、减轻环境污染、提高农产品品质的一种新型肥料品种，预计它在肥料施用中所占的份额将进一步加大。
4.3 改善施肥方法，发展节肥施肥技术
发展节肥施肥和栽培技术是提高肥料利用率，减少硝酸盐、亚硝酸盐及重金属污染的潜力所在。一是改进化肥生产技术、研制与推广高浓度、缓效、控释肥料及肥料增效剂，减少施肥次数，减少肥料流失机会。如生产上施用硫包尿素（SCU），使淋洗到60cm深处的硝态氮减少了53%（转引自Engelsetad,1985），我省田间试验亦表明：涂层尿素、长效碳铵、包裹型复混等肥料在等养分条件下分别较普通尿素或碳铵或普通复混肥具有提高肥效、减少施肥次数的作用，生产上值得大面积推广。二是配合使用脲酶及硝化抑制剂，延缓脲酶对尿素的水解，抑制硝化速率，减缓铵态氮向硝态氮的转化，从而可能减少氮素的反硝化损失和硝酸盐的淋溶损失，还可以减少硝化过程中N2O的逸出和NO2-―N的积累以及改善作物的品质。三是推广水肥综合管理技术，基肥采用无水层混施，追肥采用铵态氮带水深施，以减少氮的流失和逸失，有效防止农产品及环境污染。四是提倡耕地土壤修复工程。对于施肥、灌溉造成的耕地土壤重金属污染及土壤pH变化，可采取施用石灰、增施有机肥、生物降解肥料、土壤调理剂等方法降低植物对重金属元素的吸收积累，并防止过低pH值对作物生长的毒害作用；或用翻耕、客土和换土等方法去除或稀释土壤中重金属和其他有毒元素的污染。
4.4合理利用有机废弃物，使其无害化、资源化、商品化。
随着我国农业种植业结构的调整和应对WTO，畜牧业的发展速度加快，有机肥资源十分丰富。目前，河南有5000万吨秸秆资源、2400万吨畜禽粪便。随着人类食品安全生产意识的增强，无公害、绿色食品的需求必将推动商品有机肥、有机无机复混肥、生物有机肥、氨基酸类肥料等生态肥料的快速发展。畜禽粪便、秸杆、农副产品和食品加工废物、有机垃圾等有机废弃物将被视为宝贵资源，通过直接还田，或经微生物快速发酵技术使其资源化、无害化、商品化、产业化，科学合理使用，不仅减少其对农产品及环境的污染，又可增加土壤有机养分投入，培肥耕地地力，改善农产品品质，保障人类健康。
参考文献：
[1]林葆，化肥与无公害农业，2003，中国农业出版社
[2]鲁如坤等，土壤―植物营养学，1998，化学工业出版社
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[4]河南省农村社会经济调查队， 河南农村统计年鉴， 2003
[5]郑义等，河南省化肥施用状况与需求趋势，2004
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