化学与农业

化学与化学肥料的使用 111103114 申宇 摘要:当今农业的进步,离不开化学工业的飞速发展。适当的使用化学肥料,能够使粮食增产,庄稼丰收,但是,不合理的使用,也会对生态环境乃至人体造成伤害。 关键词:化肥、农业、环境污染、 化肥是农业生产和科学实践发展到一定阶段的必然产物。农业生产发展的实践证明,充分和合理使用化学肥料是促进农作物增产,加速农业发展的一条行之有效的途径[1]。 1增加作物产量 在1959年和1980年,国家耗费大量的人力和物力,在全国范围内进行了土壤普查,并科学细致地分析了土壤养分状况,农业技术推广工作者也正是利用这些土壤普查的基础信息,依据“土壤中缺什么就补什么,缺多少就补多少”的原则,先后开展了平衡施肥和测土施肥技术的推广,建立了适合当时社会条件和生产条件的作物施肥技术体系。从单一施用氮肥发展到氮、磷肥配施,后又增氮稳磷加钾、氮磷钾复合化,发展到今天氮磷钾配合高效化、复合化、长效化并注重微量元素的使用,因而我国的化肥施肥技术已经达到了一定的阶段性水平[2-3]。以梨树县为例,粮食单产也由应用化肥前的1 500~3 000 kg/hm2,逐步提升至11 250 kg/hm2以上。不仅解决了国民的温饱问题,而且人民群众的生活水平也得到了极大地提高。用占世界9%的耕地,生产出占世界25%的农产品,养活占世界22%的人口。化肥是粮食的粮食,据专家估算化肥对粮食产量的贡献率为50%左右。因此,1998—2008年11年间,全县的化肥施用量(氮)从115 kg/hm2增加至200 kg/hm2,相应的粮食产量由7.2 t/hm2提高至11.5 t/hm2,秸秆也相应增加,不但解决了广大农村的取暖问题,而且大量剩余秸秆不仅直接还田,还通过发展畜牧业过腹还田而培肥地力。因此,极大地提高了广大农民对科学施肥的基本认识。 2提高土壤肥力 每次生产投入农田的化肥,在当茬作物收获后,都有相当数量残留于土壤中(氮约30%、磷约80%、钾约50%),其一部分经由不同途径继续损失,大部分则可 1 供下茬以及往后种植的作物持续利用,这就是易被人们忽视的化肥后效。连续多年合理施肥的结果,化肥后效将叠加,土壤有效养分含量将增加,促进作物单产不断提高,不但能保持耕地的肥力,而且会越种越肥。作物的产量越高,残留在土壤中的根茬等有机物也越多,相应的微生物活动也越旺盛[4]。据梨树县农业技术推广中心2008年对土壤定位监测,耕地0~20 cm耕层有机质平均含量为2.14%,耕地质量同第二次土壤普查的1.60%相比上升了0.54个百分点;耕层土壤全氮含量平均为0.115 5%,比第二次土壤普查时的0.107 0%,略增0.008 5个百分点;全磷含量为0.048%,比第二次土壤普查时的0.069%低0.021个百分点;全钾含量为2.25%,比第二次土壤普查时的2.29%略低0.04个百分点。土壤速效氮、速效磷、速效钾总体均有上升趋势。尤其土壤的速效磷比第二次土壤普查时提高了2~3倍。 3发挥良种潜力 一个作物的品种,无论高产品种还是低产品种,每形成单位产量的籽粒,都要从土壤环境中吸收基本相同的成分和数量养分元素。根据国家农业科研部门的有关报道,单位面积杂交稻与常规水稻品种相比,每增产1 t稻谷,单位面积杂交稻较常规稻多吸收纯氮27 kg、五氧化二磷12 kg、氧化钾26 kg,因此高产品种可以认为是对肥料的高效应品种。实质上,高产品种是能吸收利用更多的养分,并将其转化为粮食产量的品种。 4增加有机肥量 我国劳动人民历来重视有机肥在粮食生产上的作用。作物产量的提高和畜牧业的发展直接增加有机肥量。因为化肥的施入提高了粮食产量,产品(籽粒、秸秆)经人、畜的利用和转化,其废物就变成有机肥。化肥在提高作物产量的同时,又能通过自身的残留物(根、茎、叶)作为有机肥源反补土壤,培肥地力。另外,农业生产投入的化肥养分相当数量保存在有机肥中,使有机肥成为化肥养分不断再利用的载体。因此,充分利用有机肥源,不仅可以发挥有机肥培肥地力的作用,而且也是使相当数量的化肥养分持续保存再利用的基本途径。 5发展经济作物、森林和草原的物质基础 化肥的诞生与应用实现了粮食的增产增收,经济作物也获得了大幅发展。就梨树县大房身乡而言,2009年以前的10年中,蔬菜面积、瓜类面积均增加10倍 以上,产量也增加50%~80%。因此,南菜北用、夏菜冬用,提高了人民群众的生活水平。而且,随着农村种植业结构的调整,还在继续发展,极大地丰富了城乡市场和出口创汇。粮食和多种农产品的丰富,又有利于促进退耕还林、还草,也为宏观上治理水土流失、防风固沙等保护和改善生态环境提供了可靠的物质基础。 但是,不合理的使用化学肥料,也会对生态环境造成相当大的破坏。 据有关显示,目前我国已是世界上最大的化肥生产国。尽管耕地面积还不到全世界总量的10%,但我国的化肥施用量却接近世界总量的1/3,使用量居全球第四,但过量使用化肥给我国造成了很大的危害。 过量使用化肥的危害 过量使用化肥不仅使土壤肥力迅速下降,严重影响作物品质,而且污染物流失,破坏了生态环境,因化学物残留,危害人体健康,同时,还进一步加剧了我国能源的短缺问题。 1、给农民带来严重的收入损失。据抽样调查,我国80%的农户习惯凭传统经验施肥,不考虑各种肥料特性,盲目采用“以水冲肥”、“一炮轰”等简单的施肥方法。全国有1/3农户对作物过量施肥,导致农民种地投入不断增加,虽然粮食产量增加,但增产不增收的现象越来越严重。有的地方由于长期过量使用化肥,只增加成本不增加产量,造成农产品品质低劣,使农民收入增加缓慢甚至降低其收入。 2、导致农产品质量下降。由于农田大量施用单元素化肥,其养分不能被作物有效地吸收利用。氮、磷、钾等一些化学物质易被土壤固结,使各种盐分在土壤中积累,造成土壤养分失调,部分地块的有害重金属含量和有害病菌量超标,导致土壤性状恶化,作物体内部分物质转化合成受阻,使农产品品质降低。超量使用化肥使果蔬生长性状低劣,并且容易腐烂,不宜存放。 3、导致粮食和农产品安全受到威胁。过量使用化肥极易使庄稼倒伏,而一旦出现倒伏,就必然导致粮食减产,威胁中国的粮食安全;过量使用化肥还容易发生病虫害。使用过量的氮肥,会使庄稼抗病虫害能力减弱,易遭病虫的侵染,继而会增加防虫害的农药用量,直接威胁食品的安全性。一旦食用受污染的农产品,就会对人类身体造成严重威胁,引发中毒及诱发其他病症。 4、加剧环境污染。过量使用化肥,当肥料量超过土壤保持能力时,就会 迁移至周围的土壤中,形成农业面源污染,使河流、湖泊水体呈富营养化,导致藻类滋生,出现部分河流、湖泊的鱼虾发生死亡的现象。过量的化肥还会渗入20 m 以内的浅层地下水中,使地下水硝酸盐含量增加,若长期饮用此类水源就会危害人类的身体健康[5]。据统计,中国每年因不合理施肥造成1 000多万t的氮素流失到农田之外,直接经济损失达300亿元。 5、浪费大量紧缺资源。化肥成本之所以居高不下,是因为生产原料紧缺。如氮肥主要以石油为原料,现在则以煤和天然气为主,这些都是我国紧缺的资源。而且每年化肥生产还要消耗大量高品质的磷矿石,而磷矿石也已列入国土资源部2010年后的紧缺资源之列。有数据表明,2004年我国化肥生产消耗约1亿t 煤,超过国家能源消耗比重5%;每年化肥生产消耗的高品位磷矿石超过1亿t;并消耗了我国72%的硫资源。目前,我国每年生产和消费的化肥量超过 4 500万t,而全国氮肥利用率仅有30%左右。如果节约生产或合理使用化肥,就会缓解我国能源紧缺的状况。 过量使用化肥的原因 过量使用化肥,使蔬菜、水果的口感和品质变差,而且在土壤和水体中还会残留有害物质。在很多地方,即使增加化肥的投入量,收成也不会提高。调查表明,过量施肥可能与农技推广、受教育程度、化肥质量、自然灾害等有直接的联系。造成农民过量施肥的原因,主要有以下方面: 1、科技推广工作不到位。农民种田需要科技指导,就需要有农业科技人员来传播科技知识在农业生产中的应用。但农村的许多科技人员先后转行离开了农技推广一线,继续从事农技推广工作的部分人员知识更新较慢,仍存在“多施肥多收成”的老观念;另有一些农技推广工作者兼负农资任务,因而忽视了实际的农业生产而注重农资销售,无形中促使了化肥的过量施用。 2、农民的知识水平较低。传统的农业生产使农民一直深信“高投入高产出”的技术理念,传统的生产观念在农民心中根深蒂固,从而造成不合理的施用化肥现象。一方面,因为各地的土壤肥力不同,农民对适用的农药标准用量和使用时间不明;另一方面,尽管国家经常开展土壤普查工作,但普查数据多用于科研,很少反馈给基层农民,所以大部分农民不了解施用化肥量对土地肥力的影响,只知道多施肥、多增产,不可避免地出现超量施用化肥的问题。 3、氮肥行业补贴政策加剧了化肥的过量施用。出于粮食及补贴农业的考虑,政府长期对化肥企业的生产、运输、税收等提供全方位的政策扶持。有资料表明,仅免收增殖税一项,就相当于1 t尿素(氮肥的主要品种)获得56元左右的补贴收入,再加上运价、电价、气价等的补贴政策,尿素肥平均补贴160元/t 左右。此外,还有国家财政支农支出中与化肥有关的间接补贴,这在一定程度上鼓励了农民无节制施用氮肥的状况,国家的财政补贴也使得大量化肥企业得以生存。据调查,全国生产合成氨的企业近1 000家,平均生产规模为2万t,而其中低于平均规模的小氮肥厂竟达800多家,这些小氮肥厂大多技术水平低,耗能大。目前,全国氮肥产量已经严重过剩。有资料显示,截至2008年底,全国尿素年产已达5 900万t,过剩900万t左右。对化肥企业的补贴及财政支农的间接补贴,也对化肥的过量使用起了推波助澜的作用[6]。 4、化肥质量低、自然灾害等因素加剧了化肥的过量施用。 防止过量施用化肥的对策 随着现代农业科技的普及,越来越多的人已经认识到过量施用化肥会造成农产品品质下降、土壤功能退化、环境污染加剧及紧缺能源利用率低等一系列问题。解决这些问题的办法是加强全社会对过量使用化肥问题的关注[7],分析导致化肥过量施用的原因,采取切实可行的办法减少化肥的过量施用,以生物肥和有机肥取而代之,以提高土壤肥力和作物产量。 1、提高对合理施用化肥的认识。各级政府和广大农户要充分认识过量施用化肥的危害,把合理施用化肥看成是牵一发而动全身的大问题。通过合理施肥,解决农业增产不增收、环境污染、作物品质下降、资源浪费严重等问题。要充分利用新闻媒体、网络和其他媒介在全社会大力宣传合理施用化肥的重要性[8],让合理施用化肥的意识牢牢根植于广大农民的意识之中。 2、减少对氮肥行业的补贴。目前,在化肥生产严重过剩的情况下,必须改变氮肥生产和流通行业的大量财政补贴的现状。可在维持现有粮食产量水平的前提下,在合理施用化肥的基础上,设定减少氮肥施用量的总目标,逐步增加减少的数量。同时,可改变补贴方式的单一模式,将更多补贴投入培训等其他工作。 3、大力推广测土配方施肥技术。改变广大农户不合理的施肥方法,向广大农民普及科学施肥的理念和技术。加强和完善配方施肥中的各项技术,不 断充实完善施肥参数,如单位产量养分吸收量、土壤养分利用率、化肥利用率等。在原来检测土壤、植物营养需求的基础上,新增水质、土壤有害物质、化肥农药污染等环境条件分析项目,优化配方施肥技术。同时,要增加有机肥在配方施肥中的比重,加大对微肥和生物肥的利用,协调大量元素与微量元素之间的关系。通过合理施肥,既保证庄稼旺盛生长,促使增强作物的抗病和防病能力,提高产品产量和品质,又节省能源,保护环境,同时减少农民负担[9]。 4、加强对乡土农业科技人才的培训。由于农民科技文化水平低,要大力推广农业科技,改变滥用化肥的问题,则需要提高农业科技人员的科学技术水平和开拓创新意识,鼓励实干精神,培养具有专业技术技能或经人事部门认定获得相关证的科技人才,并充分发挥他们在对农民进行科学指导中的作用。要改变传统的人才观,提高乡土科技人员的人才地位,并为他们创造必要的环境,撤消农技推广人员兼负的农资任务,而让其集中精力搞好农业科技的推广工作[10]。要加大对他们的技术培训力度和科技投入,建立人才库和奖励,开展农村职称评审,为农业科技推广拔尖人才提供必要的农业实用技术和推广基地、实验基地。真正发挥农村科技推广人员在合理使用化肥等农业技术推广中的作用。 5、大力发展生态农业。要提高农村组织化程度,通过大力发展农村合作化组织,使农户对农作物的种植、施肥、浇水、用药等管理按统一要求进行,确保不滥用化肥和农药。要通过大力发展农业循环经济,充分利用沼气生产中的沼渣和沼液这些有机肥,合理减少化肥的使用。而由于长期施用化肥导致的土壤功能退化和农田环境恶化问题,生态农业初期将会出现风险大、产量低、转换期长等不利局面,国家要出台相应的补贴政策以鼓励农民的生态农业实践,使生态农业得以广泛地发展,也让广大农民从中得到实惠。 结束语:总之,要采取多种措施,多管齐下,迅速改变我国过量施用化肥的现状,为我国农业的可持续发展,为整个国民经济的快速发展创造有利的条件。 参考文献 [1] 陈志新.浅谈化学肥料性能与科学施用方法[J].农民致富之友,2010(4):29. [2] 宁拴和.浅谈科学施用化肥[J].中国农村小康科技,2009(6):77,80. [3] 贾兰,刘庆学.化肥安全使用及肥料混施技术[J].现代农村科技,2009(9):35. [4] 吴永庆,梁权.山区玉米农化肥混配集中深施的作用[J].吉林农业,2008(9):28. [5] 陆振华.过量氮肥致多重“负效应”[N/OL].二十一世纪报道.2010-01-15(8). [6] 杨乃芬.氮肥泛滥之痛:增广的代价[N/OL]第一财经日报,2010-04-06(6). [7] 王志勇,郑惠玲.试论提高化肥利用率的技术途径[J].河南农业科学,2001(5):25-26. [8] 过量施用化肥危害不容忽视[J].地理教学,2006(4):46-47. [9] 刘华.过量施用化肥对环境的污染有其防治措施探讨[J].甘肃农业,2005(11):35. [10] 王岩,林海.浅谈化肥危害及采取的有效措施[J].丹东师专学报,2002(Z1):31-32