淺談化肥污染與沼液對作物的增益效果

董晶晶+應(yīng)曉成+錢俊熹+徐軍+沈新平+費玉葉+馬玉婷+沈濤+黃潔+姜多

摘 要：化肥施用過量導(dǎo)致的環(huán)境污染是目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一大問題。沼液肥是一種新型有機肥，在生態(tài)環(huán)境建設(shè)中作用明顯。該文通過分析長期施用化肥帶來的影響及施用沼液有機肥產(chǎn)生的增益效果，歸納總結(jié)了沼液肥對大田作物生長產(chǎn)生的有益效果，為今后開展沼液灌溉農(nóng)田提供研究資料。

關(guān)鍵詞：化肥；沼液；有機肥

中圖分類號 X703 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）01-0052-03

Abstract：Environmental pollution caused by excessive fertilizer application is a major problem in agricultural production in China.Biogas slurry is a new type of organic fertilizer，playing an important role in the ecological environment.In the paper，through analyzing the effects of long-term application of chemical fertilizer and benefical results by using biogas slurry.We summarized the beneficial effect of biogas fertilizer on the growth of crops，to provide research data for the future development of biogas slurry irrigation.

Key words：Fertilizer；Biogas slurry； Organic fertilizer

1 我國化肥施用現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，化肥已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的生產(chǎn)資料[1]。如今，化肥是使用最多、最廣泛的肥料，分為氮肥、磷肥和鉀肥。氮肥有尿素、硝銨等；磷肥有過磷酸鈣、鈣鎂磷肥等；鉀肥有氯化鉀、硝酸鉀等[2]。

從1980年開始，隨著化肥價格的不斷下降、我國耕地資源變得日漸稀缺以及相對寬松的農(nóng)產(chǎn)品市場環(huán)境，特別是農(nóng)業(yè)勞動力機會成本的增加，從事農(nóng)業(yè)勞動力的數(shù)量不斷下降，導(dǎo)致勞動力需求較多的有機肥施用量迅速減少，而相對的化肥施用量迅速增加。1985年，我國化肥施用量達(dá)到0.18億t，2002年化肥施用量達(dá)0.43億t，較1985年的化肥施用總量上升1.4倍。據(jù)2014年FAO數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)顯示，盡管中國耕地面積只有世界耕地總面積的7%左右，但化肥施用量卻超過了世界化肥施用總量的25%，并且化肥投入的數(shù)量還在持續(xù)增加。2011年，國內(nèi)化學(xué)肥料施用量占到全球施用量的40%左右[3]。2013年，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，我國化學(xué)肥料施用量為0.51億t[4]，促進了我國社會經(jīng)濟發(fā)展和實現(xiàn)了糧食“十一連增”[5]。2014年化學(xué)肥料施用量與2013年相比，氮肥施用量減少531萬t，磷肥施用量增加178萬t，鉀肥施用量增加282萬t[6]。

隨著中國農(nóng)業(yè)集約化的壓力不斷加大，化肥的投入量和施用強度不斷增加，直接導(dǎo)致化肥投入的面源污染問題持續(xù)加重，環(huán)境問題日益突出。

2 化肥施用與農(nóng)業(yè)面源污染

化肥是一種特殊產(chǎn)品，關(guān)系到國計民生和社會穩(wěn)定。我國正處于經(jīng)濟發(fā)展階段，當(dāng)前耕地面積在逐年減少，人口在逐年增加。在提高糧食作物產(chǎn)量的影響因素中，化學(xué)肥料施用是高效增產(chǎn)施肥方式[7]。1998年至2004年，我國的化肥施用量呈現(xiàn)上升趨勢，但相應(yīng)的糧食總產(chǎn)量卻在不斷下降，兩者變化趨勢產(chǎn)生矛盾。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，我國面臨著幾個重大問題，第一，増施肥料后產(chǎn)量卻不增加；第二，過量施用化肥；第三，養(yǎng)分利用效率降低。

近20多年來，因農(nóng)田化肥投入過量和施肥技術(shù)落后等原因，使得我國化肥利用率普遍偏低，大量養(yǎng)分通過降雨沖刷和淋融等方式流向水體，形成了較為嚴(yán)重的面源污染問題，嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，對農(nóng)村環(huán)境、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收和農(nóng)民生活產(chǎn)生了較大的負(fù)面影響[8]。

當(dāng)前，農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)變成主要污染源，嚴(yán)重影響著水體環(huán)境質(zhì)量[9]。據(jù)統(tǒng)計，全世界40%左右的陸地面積遭受著農(nóng)業(yè)面源污染的影響，并且在全球不同程度退化的12億hm2耕地土壤中，12%左右耕地退化的根源就是農(nóng)業(yè)面源污染[10]。

現(xiàn)如今，我國仍處在發(fā)展中階段，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)占主導(dǎo)地位的條件下，由于多年生產(chǎn)方式不當(dāng)、化肥農(nóng)藥的過量使用，使非點源污染尤其是農(nóng)業(yè)非點源污染問題更顯突出。農(nóng)業(yè)非點源污染對地表、地下飲用水資源構(gòu)成了極大地威脅，同時也對農(nóng)業(yè)的可續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[11]。國內(nèi)外研究表明，水體富營養(yǎng)化與農(nóng)業(yè)非點源污染有著很大的聯(lián)系。

為了改變這一現(xiàn)狀，探索有機肥尤其是沼液肥的應(yīng)用對作物生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響尤為重要。尋找節(jié)本增效措施，開展沼液肥利用，是一項惠及千萬農(nóng)民的有效措施[12]。

3 沼液灌溉的影響

沼液作為沼氣厭氧發(fā)酵后的產(chǎn)物，含有豐富的氮、磷、鉀等大量營養(yǎng)元素和鈣、銅、鐵、鋅、錳等微量營養(yǎng)元素，還含有豐富的氨基酸、單糖、B族維生素、生長素、赤霉素、各種水解酶、某些植物激素以及對病蟲害有抑制作用的物質(zhì)或因子[13]。我國對沼液的應(yīng)用研究興起于20世紀(jì)70年代末，研究人員投入大量人力物力進行研究，至今已在農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)方面得到了許多重要的研究結(jié)論，一些相關(guān)技術(shù)已經(jīng)大面積的推廣應(yīng)用。沼液中的有益物質(zhì)能夠促進植物的生長發(fā)育，增加作物產(chǎn)量以及提高作物品質(zhì)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。

3.1 沼液灌溉對作物產(chǎn)量的影響 產(chǎn)量是衡量作物品質(zhì)優(yōu)良的重要指標(biāo)之一，沼液灌溉在作物增產(chǎn)方面有顯著的效果。Garg等[14]研究發(fā)現(xiàn)，沼液不僅有改善土壤物理性質(zhì)（飽和滲透系數(shù)、保濕系數(shù)等），還具有促進小麥生長、增產(chǎn)的功效。Kotchakorn等[51]將沼液應(yīng)用于甜玉米、西紅柿及草莓，也得出同樣的結(jié)果。種子質(zhì)量與作物的產(chǎn)量有著必然的聯(lián)系，通過朱自芬等[16]的比較試驗發(fā)現(xiàn)，沼液浸種比藥劑浸種產(chǎn)量增加約190.88kg/hm2。目前研究較多的是用全沼液代替全化肥的作物增產(chǎn)情況，李建偉等[17]通過自動灌溉沼液確定，充足的全沼液供肥，可獲得比全化肥處理明顯的增產(chǎn)。諸多學(xué)者的研究在一定程度上證實了沼液能有效促進水稻等多種作物增產(chǎn)，目前尚未有合理灌溉沼液導(dǎo)致作物減產(chǎn)的報導(dǎo)。

3.2 沼液灌溉對作物品質(zhì)的影響 農(nóng)作物的品質(zhì)包括維生素、糖分、硝酸鹽以及蛋白質(zhì)和礦質(zhì)元素等因子，其中以維生素C最為重要。因為人體不能自身合成，需要從蔬菜和水果中攝取。其次是糖分?？扇苄蕴鞘怯绊懣诟械闹饕蛩刂?，并對作物采后貯藏、運輸中的營養(yǎng)品質(zhì)變化也有重要影響[18]。不少對沼液影響作物品質(zhì)的研究表明，施用沼液后，作物品質(zhì)較施用化肥的有顯著的提升。沼液對于提高作物維生素C含量具有積極影響，對于作物其他品質(zhì)，如口感、色澤、可溶性糖、還原糖、蛋白質(zhì)等的影響與維生素C類似，當(dāng)沼液用量在合適的范圍內(nèi)時，對提高作物上述品質(zhì)具有促進作用[19]。除了作物的營養(yǎng)品質(zhì)，其安全性也是人們關(guān)注的重點。李建偉等[17]利用微噴帶自動灌沼液后，西蘭花的品質(zhì)有所提高，安全品質(zhì)也有保證。在沼液農(nóng)田消解利用中，沼液中所含的微量重金屬元素是否會在農(nóng)產(chǎn)品中積累這一問題，也是大眾所關(guān)心的，奚輝等[20]對茭白不同濃度沼液灌溉的結(jié)果顯示，經(jīng)過沼液灌溉的茭白均未檢測出Pb和Cd，Cu和Zn含量也在無公害食品標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，未發(fā)生重金屬富集現(xiàn)象。

3.3 沼液灌溉對土壤性質(zhì)的影響 土壤在連續(xù)種植多季后，化肥的長期、大量施用會導(dǎo)致無機鹽的積累從而增加了土壤的鹽堿度，有機質(zhì)等含量隨之降低，其團粒結(jié)構(gòu)也會逐漸變差，因此找到良好的土壤改良劑就變得尤為重要。李松林等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在水田休閑期進行高濃度的沼液淹灌，不僅可以消解和凈化沼液中污染物質(zhì)，還能有效改善土壤養(yǎng)分性質(zhì)，不會引起土壤中氮、磷和有機物質(zhì)的過量積累。亓翠玲等[13]在櫻桃栽培中施用沼液，土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量顯著增加，土壤營養(yǎng)狀況有效改善，沼渣沼液對于果園水肥的補充效果較好，具有較高的推廣價值。這說明農(nóng)田經(jīng)過沼液灌溉后，理化性質(zhì)隨之改善，從而為作物生長提供一個良好的環(huán)境，因此，沼液可以作為一種優(yōu)良的土壤改良劑來使用。

4 沼液對農(nóng)田面源污染的改善

長期、大量施用化肥已經(jīng)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，而沼液具有緩釋、低污染等特點，可以作為一種優(yōu)質(zhì)肥料在一定程度上替代化肥。李文兵[22]的試驗結(jié)果表明：有機氮肥的施肥總量與常規(guī)氮肥相同時，施用前者的田面水中總氮平均濃度只有施用后者的80%。沼液作為緩釋氮肥可根據(jù)作物的生長需要提供養(yǎng)分，延遲氮肥釋放，從而減少氨揮發(fā)損失和降低徑流損失，在較短時間內(nèi)對于田面水總氮量造成的影響較小，使其含量保持在較低水平[23]。應(yīng)用沼液有機肥后，農(nóng)田化肥施用量明顯下降，有效降低了農(nóng)田面源污染。

5 小結(jié)

通過添加沼液有機肥替代傳統(tǒng)化肥的施入，能大量減少化肥的用量，降低了種植農(nóng)戶的成本投入。沼液有機肥不僅能提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，還能作為土壤改良劑，優(yōu)化土壤理化性質(zhì)，增加其有機質(zhì)含量。通過增施沼液，減少化肥使用量，從而在一定程度上解決了農(nóng)田面源污染，由此可見，沼液灌溉具有廣闊的前景。應(yīng)利用好沼液肥，構(gòu)建以農(nóng)促牧、以沼促農(nóng)、配套發(fā)展的良性農(nóng)業(yè)循環(huán)系統(tǒng)，對提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合效益，實現(xiàn)化肥減量化，提高農(nóng)業(yè)資源的利用率大有裨益。

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（責(zé)編：徐煥斗）