肥料中氮磷和有機質(zhì)對土壤重金屬的影響及治污中的應(yīng)用

胡慶文 林英 劉詩煜

（貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)農(nóng)牧局 貴州畢節(jié) 551700）

肥料中氮磷和有機質(zhì)對土壤重金屬的影響及治污中的應(yīng)用

胡慶文 林英 劉詩煜

（貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)農(nóng)牧局 貴州畢節(jié) 551700）

如今，由于人們對于農(nóng)作物產(chǎn)量的需求越來越高，因而施用的肥料的數(shù)量也就逐漸增多，但在實際施肥中，由于未隨施肥量進行合理的規(guī)劃，或者使用的方法不當(dāng)，導(dǎo)致環(huán)境污染問題日益突出。本文就簡單對肥料中的氮磷以及有機物對于土壤重金屬的影響進行了簡要的分析，并提出了相應(yīng)的防治土壤重金屬污染的有效措施。

肥料；氮磷有機質(zhì)；土壤重金屬；治污應(yīng)用

1 引言

人口的不斷增長，耕地的逐漸減少以及人們生活水平的不斷提高，使得人們對于糧食等相關(guān)農(nóng)作物產(chǎn)量以及品質(zhì)的要求也在不斷提高，而為了有效的提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，不得不施加更多的農(nóng)藥、化肥以及農(nóng)膜等一系列的農(nóng)用化學(xué)品，經(jīng)實踐表明，糧食增產(chǎn)中，肥料所起到的作用不容忽視，但由于肥料的過量使用，以及用法上存在著各種各樣的問題，導(dǎo)致土壤中的有機物質(zhì)遭到破壞，無機化程度越來越高，利用率也不斷下降，環(huán)境污染日益嚴重，對農(nóng)作物以及人體的健康產(chǎn)生了嚴重的影響。

2 N、P肥以及有機物對土壤重金屬形態(tài)的影響

在土壤中所存有的重金屬的形態(tài)一般都比較的復(fù)雜，通常呈現(xiàn)出物種狀態(tài)，分別為：①碳酸鹽結(jié)合態(tài)；②鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)；③有機結(jié)合態(tài)；④水溶交換態(tài)；⑤殘留態(tài)，重金屬的穩(wěn)定性越強，植物的有效性則相對越弱，會不斷降低。并且植物很容易就能夠利用到水溶交換態(tài)，因此這種狀態(tài)下的土壤具有較強的毒性。將氮磷肥施入到土壤中后，土壤的性質(zhì)會發(fā)生改變，pH和表面電荷或與重金屬離子會發(fā)生之間的反應(yīng)，時的重金屬的形態(tài)有所變化，最終會對重金屬的活性產(chǎn)生影響。經(jīng)相關(guān)研究表明，施用NH4-+氮肥會對土壤的pH值造成影響，使其有所下降，而施用磷肥則會使得土壤的負荷以及CEC有所增強，從而使得土壤對于重金屬離子穩(wěn)定吸附能力有所增強。

2.1 氮肥

施用尿素能夠使得紅壤中的Pb以及Cd水溶交換態(tài)的含量有所增強，從而也有效增強了碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)的量，究其原因再約施用尿素會導(dǎo)致pH上升0.02～0.53個單位。此外，還有研究表明，施用硫酸銨、硝酸銨以及尿素能使得微酸性土壤中水溶交換態(tài)的增加微酸性土壤中水溶交換態(tài)的Zn和Cd的含量，因而這三種含有氮肥的肥料都會對土壤的酸堿度造成影響，使其有所降低。

2.2 磷肥

施用磷酸二氫鉀水指的酸性土壤中的Pb以及Cd的水溶性和可交換態(tài)的量有所降低，盡管減少了Pb的碳酸鹽結(jié)合態(tài)，但卻增加了Cd含量。磷酸二氫鉀能夠有效促進微酸性土壤中的鋅以及銅元素從有機態(tài)、晶形氧化鐵結(jié)合態(tài)、殘留態(tài)向可交換態(tài)進行轉(zhuǎn)化。施用的磷酸二氫鉀越多，堿性土壤中的晶形氧化鐵結(jié)合態(tài)、有機態(tài)以及碳酸鹽結(jié)合態(tài)的Zn、Cd含量就會有所降低，而無法定形的氧化鐵結(jié)合態(tài)、水溶態(tài)和交換態(tài)的鋅以及Cd含量將會有所上升，但不會影響到殘留態(tài)Zn和Cd，還會使得土壤中的銅發(fā)生變化，轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹堋⒁捉粨Q態(tài)，并且增加了65～90%。

2.3 有機肥

有機質(zhì)則能夠有效的吸附在重金屬上，一旦在土壤中施入有機肥后，土壤中存在的腐殖質(zhì)中所具有的官能團會釋放出氫離子，并且?guī)в胸撾姾?，在吸附重金屬時會跟土壤中的離子發(fā)生交換，從而有效提高土壤吸附Hgz+的能力。

3 氮肥、磷肥以及有機質(zhì)對土壤中重金屬植物有效性的影響

氮磷肥會對土壤中離子的吸附解吸、形態(tài)轉(zhuǎn)變以及遷移大小產(chǎn)生一定的影響，因此會影響到金屬的植物有效性。并且由于作物的種類繁多，肥料對于重金屬植物產(chǎn)生的有效性作用也會變得更為復(fù)雜。

3.1 氮肥

實用氮肥能夠有效增強土壤中Cd的活性，使得植物能夠更好的吸收 Cd。促進的順序是其發(fā)生作用的主要原理在于鹽基陽離子能夠置換Cd的溶解度。形態(tài)不同的化肥在施肥量相同的情況下不會影響菜心的產(chǎn)量，但會影響菜心中Cd的含量。而對于那些形態(tài)不同的氮肥，則施用硫酸銨明顯要比尿素、以及硝酸銨效果更高?；诖?，不難得知，種類不同的氮肥會對重金屬的植物的有效性產(chǎn)生不同的影響。這主要是由于被研究的作物以及相關(guān)條件存在差異，即使使用的是相同的肥料，也會產(chǎn)生不同的影響。

3.2 磷肥

對于植物在被施入磷肥后吸收重金屬的作用也是說法不一。其在某種程度上能夠有效的促進植物的活性，但在某種程度上也能夠?qū)χ参锏幕钚援a(chǎn)生一定的抑制作用。這些主要跟磷肥的種類有關(guān)。例如，有關(guān)研究層表明磷肥能夠有效降低菠菜、胡蘿卜、燕麥以及黑麥草等植物吸收和積累Cd的能力，而鈣鎂磷肥則能夠?qū)χ参镂誄d形成一定的抑制作用。而有關(guān)報道也指出，當(dāng)土壤中的含銅量較高時，施以磷酸鈣能夠有效降低植物地上部的含銅量。而四種磷肥中，施以鈣鎂磷肥的菜心中含有較少的Cd量，而磷酸二氫鈣則相對次之，施用過磷酸鈣和磷礦粉的菜心中含有的Cd量則會顯著的提高。然而也有研究報道顯示增施磷肥并不能夠減少植物體內(nèi)Cd的含量，反而會增加。Singh試驗得出將磷肥施入本身含有Cd的土壤中，施肥量較高時，能夠有效提高油菜以及燕麥吸收Cd的能力，但在正常供磷水平下不會產(chǎn)生較大的影響。

而大田試驗發(fā)現(xiàn)馬鈴薯塊莖中的Cd含量與土壤施P量（本身含Cd）呈現(xiàn)出極為明顯的正相關(guān)關(guān)系，這說明磷肥能夠有效提高馬鈴薯吸收Cd的能力。水稻吸收Cd也隨施磷肥量的增加而增加。又有相關(guān)人士指出，施磷肥的量需要達到一定的水平才能夠有效減少植物體內(nèi)含有的重金屬的含量。基于此，不難看出，施用鈣鎂磷肥以及磷酸二氫鈣能夠有效降低作物對Cd的吸收。施用過磷酸鈣則能夠減少植株吸收銅的能力，然而由于自身是酸性肥料，并且含有一定的Cd，所以此類肥料使用過多時，反而會增加植物吸收Cd的量。

3.3 有機肥

土壤中最為重要的一種整合或者絡(luò)合劑就是腐殖質(zhì)，其含有的梭基（-COOH），經(jīng)基（-OH），撥基（-C=O）和氨基（-NHZ）等都能夠重金屬進行整合或者絡(luò)合，導(dǎo)致土壤溶液中的重金屬失去活性。土壤施以有機肥，能夠有效減少土壤中鋅、錫的水溶態(tài)和交換態(tài)，增加有機結(jié)合態(tài)，而碳酸鹽態(tài)、鐵錳氧化態(tài)無明顯變化。此外，還有研究表明，腐殖質(zhì)中的胡敏酸和胡敏素能夠跟重金屬離子形成穩(wěn)定不易被植物吸收的絡(luò)合產(chǎn)物，但富里酸部分卻能與土壤重金屬形成易溶物，因此，腐殖質(zhì)的

4 氮、磷肥和有機肥在土壤重金屬污染治理的應(yīng)用

基于上述闡述不難發(fā)現(xiàn)，肥料中含有的不同離子以及有機質(zhì)都會對植物吸收重金屬產(chǎn)生一定的促進或者抑制作用，對土壤中重金屬發(fā)生的化學(xué)行為產(chǎn)生不同程度的影響。在對試驗進行總結(jié)后，可以為調(diào)控或者治理土壤金屬污染提供一定的參考，具體建議如下：

4.1 按照土壤的特性選擇肥料的種類

對于那些已經(jīng)被汞污染的土壤，如果土壤呈現(xiàn)出酸性的特制，則在施以氮肥前，要優(yōu)先考慮 Ca（NO3）2，因 Ca＜NO3，呈現(xiàn)出弱堿性，其不會造成土壤酸化，鈣離子能夠跟微量的汞離子共同爭奪植物根際表面的交換位，而硝酸鹽則能夠有效減弱土壤內(nèi)汞化合物發(fā)生甲基化的程度，減輕汞對土壤的危害。而對于那些長期漬水的水稻田，一旦被汞錫等重金屬所污染，則可以在插秧前一個月左右，施用硫酸銨，由于土壤處于還原的狀態(tài)下，硫酸銨（NH4）SO4中的會發(fā)生土壤中含有的Cd，Hg離子能迅速結(jié)合并形成難溶的硫化物，防止土壤中的重金屬向植物中進行轉(zhuǎn)移。

4.2 結(jié)合改良劑，施用不同種類的肥料

由于石灰能夠提高土壤的pH，當(dāng)土壤被錫污染后，在土壤上施以鈣鎂磷肥配施石灰，能夠有效增強鈣鎂磷肥沉淀錫的能力，但如果未配施石灰，則難以收獲這樣的效果。究其原因主要在于石灰能夠有效降低水溶態(tài)鍋。此外，為了促進土壤的專性吸附，則可以在施用磷肥時，配合使用一些具有可變電荷的粘粒礦物或腐殖質(zhì)。

4.3 增施有機肥，提高環(huán)境容量

對已受污染的土壤可增施有機肥，使土壤緩沖力加強。有關(guān)專家多年以前就提出以土壤腐殖質(zhì)性質(zhì)為基礎(chǔ)的土壤環(huán)保容量（EPC），其表達方式為EPC+Dx·Hz·K。式中Dx～腐殖質(zhì)的厚度，H=腐殖質(zhì)的含量，K=10oNaF提取的腐殖質(zhì)消光值與0.5%NaOH提取的腐殖質(zhì)的消光值之比，表征腐殖質(zhì)質(zhì)量常數(shù)。EPC隨有機肥用量增加而加大，反映了抑制土壤重金屬有效性的能力加強。但在實際施用有機肥時，務(wù)必要注意到腐殖質(zhì)的性質(zhì)以及種類。同時還必須注意陪伴離子造成的影響，若長期施用人糞尿，不但會造土壤板結(jié)，并且其中的C1-可絡(luò)合汞，造成被汞污染的土壤汞活性增強。

4.4 選用恰當(dāng)性質(zhì)和形態(tài)的化肥

氮磷化肥中由于離子的形態(tài)和自身溶解性會改變土壤重金屬溶解能力，特別是在根際中表現(xiàn)的十分明顯。現(xiàn)如今，國內(nèi)外早已有學(xué)者著手研究土壤重金屬受肥料中陰、陽離子的影響，并且對它們之間可能會發(fā)生的交互作用進行了研究，但缺乏對于如何合理應(yīng)用肥料中的一些陰陽離子有機肥與重金屬的交互作用抑制和免除重金屬危害，特別是在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，各因素之間的作用機制更是少有報道，所以有必要從系統(tǒng)觀的角度深人該領(lǐng)域。

5 結(jié)語

總而言之，肥料中的氮磷以及有機物主要會對土壤重金屬產(chǎn)生兩種影響，不但能夠活化重金屬，有效的對金屬離子進行置換，增強金屬的有效性，而且還能夠鈍化重金屬，使得物質(zhì)的結(jié)合態(tài)發(fā)生變化，針對上文所述的問題，今后要加強對N、P肥以及有機物對重金屬元素的作用機理研究，以期為農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出一定的貢獻，為環(huán)境保護增添一份力。

[1]曲 弈.有機肥料對土壤理化性質(zhì)的影響[J].湖北林業(yè)科技，2015，44（1）：31～33.

[2]李萍萍，林永鋒，胡永光.有機肥與化肥配施對茶葉生長和土壤養(yǎng)分的影響[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2015，46（2）：64～69.

[3]王陽，趙蘭坡，朱孟龍，等.長期單施化肥對土壤有機質(zhì)的影響[J].吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015（1）：89.

X53

A

1004-7344（2016）10-0228-02

2016-3-18

胡慶文（1966-），貴州畢節(jié)人，高級農(nóng)藝師，本科，主要從事農(nóng)技土肥推廣工作。