施肥對生態(tài)農(nóng)業(yè)的影響探索
時間:2022-05-03 03:06:18
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1施肥造成土壤環(huán)境污染
雖然,施肥對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的積極效應應充分肯定,但施肥不當對環(huán)境保護造成的負面影響也不能低估。農(nóng)業(yè)施肥投入數(shù)量最大的三大元素是氮、磷、鉀,有機肥料中所含的植物養(yǎng)分經(jīng)微生物分解最終大多以氮、磷、鉀離子狀態(tài)為作物利用。在這3種主要元素中,對環(huán)境影響最大的是氮和磷。氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境影響中是最活躍的元素,它既是作物增產(chǎn)的主要元素,又對空氣、水體、地下水等方面的污染有重要影響。各種含氮肥料施入土壤后都會轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮或硝態(tài)氮。銨離子能被土壤膠體吸附,造成損失的主要是氨的揮發(fā);硝酸根離子則不被土壤膠體吸附,溶于水隨土壤溶液而移動流失;當土壤積水通氣不良時,經(jīng)反硝化細菌作用將NO3-還原為NO、N2O、N2,也散發(fā)于大氣中。同時可能產(chǎn)生亞硝酸鹽,這是一種致癌有毒物質(zhì),我國已規(guī)定臘腸等肉制品中亞硝酸鹽的含量不準超過2660mg/kg,低的也達到474mg/kg,因此施肥過多或施肥不當,不僅肥分損失利用率低,而且還會造成對空氣、水源及食物的有害影響。磷在土壤中易被土壤吸附與固定,移動性小。由于磷肥是以磷礦石為原料,磷礦除富含P2O5外,還含有其他數(shù)量不等的污染元素,其中主要是氟和鎘的污染,對人體毒性大。隨著磷肥使用量的增加,這些有毒伴隨物質(zhì)會在土壤中積累,一旦進入生物鏈,將對人的健康和養(yǎng)蠶業(yè)、畜禽業(yè)等的發(fā)展造成潛在的危害。人畜排泄物80%~90%的磷來自于糞便中,易溶于水,如管理不當也會造成磷的淋失和流失,使水體富營養(yǎng)化。
富營養(yǎng)化是指營養(yǎng)物質(zhì)的富集過程及所引起的后果,它是一種自然過程,但人類活動會加速此過程,即人為富營養(yǎng)化。引起富營養(yǎng)化起關(guān)鍵作用的元素是氮和磷,一般認為水體含磷量大于0.01mg/L、含氮量大于0.3mg/L,并產(chǎn)生惡臭、著色和死魚現(xiàn)象,即是水體富營養(yǎng)作用產(chǎn)生的影響。水體中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的來源有多種途徑,如城市生活污水,施肥不當以及地表、地下徑流水中沉積物的溶出等。但在以農(nóng)為主的水域,施肥則是加速此過程的重要因素。如上所述,施肥對農(nóng)田地表徑流,以及營養(yǎng)物質(zhì)通過土壤淋溶、滲漏進入地下徑流等,都可以增加氮、磷養(yǎng)分的含量,使水體富營養(yǎng)化,導致水生植物如某些藻類急劇過量增長以及死亡以后腐爛分解,耗去水中溶解的氧,使水體脫氧,引起魚、貝等動物大量窒息死亡,還使水體著色,并發(fā)生惡臭。如2001年及2002年5月初北海市潿洲島附近海域連續(xù)2次出現(xiàn)赤潮,這些游走著的長約2km、寬幾十米甚至數(shù)百米的褐紅色漂浮物,還不時飄來陣陣刺鼻的腥臭味。近10年來,我國其他海域也有赤潮頻頻發(fā)生,且有逐年上升的趨勢。專家們一致認為是水中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)過多,造成水體富營養(yǎng)化引起的結(jié)果,漁民則對此談虎色變。以上說明化肥對土壤環(huán)境的污染,不僅難以保證食物供給的有效性和安全性,而且危及其他養(yǎng)殖業(yè)等,破壞資源環(huán)境的持續(xù)性,使資源難以合理和永續(xù)利用。
2現(xiàn)有的土壤狀況對合浦縣生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響
合浦縣現(xiàn)有土地面積23.8萬hm2,耕地面積51601hm2,水田面積30581hm2,其中低產(chǎn)田面積21009.15hm2,占稻田面積68.7%。中低產(chǎn)田主要類型為咸酸田、黑泥田。由于其土壤養(yǎng)分含量低及土壤過酸等因素的影響,加上長期偏施化肥,不但阻礙了合浦縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),一定程度上也制約了生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
2.1單施化肥,污染生態(tài)環(huán)境農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)與豐收離不開化肥,但大量的使用化肥造成了土壤板結(jié),地力下降,農(nóng)產(chǎn)品受到嚴重污染,質(zhì)量逐步下降,果不香、菜不鮮是人所知。根據(jù)報道,我國占世界1/7的耕地使用了占世界25%的化肥,平均單位面積的化肥量最大,從1984—1994年10年間,我國的化肥量增加90.7%,而同期糧食僅增加9.7%。在合浦縣,1980—1995年化肥用量增加2.5倍,1995—1999年化肥使用量增加0.49倍。發(fā)達國家的化肥利用率為40%,高的為60%?,F(xiàn)在合浦縣化肥利用率比20世紀80年代初相對下降6%~8%。2001年的化肥污染面積16770hm2,污染損失75.46萬元。
2.2中低產(chǎn)田的影響一是咸酸型的土壤。它發(fā)育于海邊濱海沉積母質(zhì)圍墾種植水稻而成,含硫化物質(zhì)及0.1%以上的氯化鈉鹽分,面積305hm2。該土壤受海水鹽分及土體內(nèi)紅樹林殘體含硫化物的影響,又咸又酸,目前只有充足的淡水才能種水稻,當土壤受旱或夏秋季節(jié)刮大西南風時會反咸反酸,毒害禾苗甚至造成禾死。此類土壤目前由于水渠年久失修,淡水灌溉面積少,海水不斷侵蝕,面積有擴大的趨勢。二是黑泥型的土壤。面積9129.6hm2,其形成和分布與所處地形有密切關(guān)系,主要在臺地的沖刷溝底、臺地的面上“坡塘”的低洼二架田、臺地的邊緣與濱海河流沖積平原交界稍低處的地方。成土母質(zhì)屬淺海沉積物沼澤化,土壤呈黑色是它的主要特點。該類型土壤的有機質(zhì)含量雖高,但已碳化無肥效,無肥田作用,其易冷易熱,土質(zhì)松散,缺乏團聚力,速效養(yǎng)分含量低,特別缺鉀。
2.3土壤養(yǎng)分缺乏的影響一是有機質(zhì)。合浦縣水稻土有機質(zhì)含量≤2.5%占88.5%,其中<1.5%的占57.5%;旱地<1.5%的占80.8%。二是速效磷。全縣水稻土<10mg/kg占46.2%,旱地<10mg/kg占44%。三是速效鉀。水稻土≤80mg/kg占91.7%,其中≤40mg/kg占65.8%;旱地≤80mg/kg占90.6%,其中<40mg/kg占46.3%。
2.4土壤過酸的影響合浦縣土壤酸性強,強酸至弱酸的面積占水稻面積86%,旱地占89.6%,這些土壤不利于微生物及養(yǎng)分的分解和積累。同時,酸性強土壤釋放的鐵、鋁離子多,水溶性的磷在土壤中易被固定,形成難溶性的磷酸鐵鋁。還有活性的鋁離子多,直接為害作物的生長。
2.5作物吸收養(yǎng)分對土壤肥力的影響眾所周知,任何作物的生長都要從土壤中吸收養(yǎng)分,消耗大量的有機質(zhì)、氮、磷、鉀和微量元素。按雙季稻每年生產(chǎn)稻谷12t/hm2計,則水稻從土壤中吸收:純氮192~300kg/hm2、五氧化二磷96~144kg/hm2、氧化鉀252~360kg/hm2、硅2100~2400kg/hm2;玉米、果樹及其他作物產(chǎn)量則吸收更多。還有作物根系分泌物使土壤養(yǎng)分進行氨化、氮化、硝化作用,大大加劇土壤養(yǎng)分的消耗和流失。
3合理施肥促進合浦縣生態(tài)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的對策
針對合浦縣的土壤狀況和養(yǎng)分含量低的實際,為把該縣建設(shè)成為生態(tài)農(nóng)業(yè)縣,必須抓好土壤及土壤養(yǎng)分的循環(huán),實踐證明,應采取如下幾項行之有效的措施。
3.1進行合理輪作根據(jù)地域的情況,可用春花生—晚水稻、黃豆—黃豆—水稻、水稻—水稻—冬菜等的輪作方式。主要采用春花生—晚水稻的水旱輪作方式,因為花生的根系入土較深,可吸收土壤深層的養(yǎng)分和水分;花生還有其共生固氮的作用能把空氣中的游離氮素固定下來,增加土壤的氮素;另外花生—水稻水旱輪作,能改善土壤的結(jié)構(gòu),協(xié)調(diào)土壤中的水、肥、氣、熱,能恢復和提高土壤的肥力。在土壤質(zhì)地較適中的水稻土(如黑泥田、砂泥田)、半旱型坡地,用春花生—晚水稻的輪作制度,不僅產(chǎn)量高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),而且又能培肥地力。實踐證明,在黑泥田進行春花生—晚水稻的輪作,雖然晚水稻產(chǎn)量比雙季稻產(chǎn)量減產(chǎn),但卻凈增產(chǎn)花生,效益十分可觀;還有花生藤回田作肥料或作飼料,經(jīng)多年輪作,土壤的有機質(zhì)磷、氮、鉀等養(yǎng)分含量也相應提高。
3.2大量積制優(yōu)質(zhì)農(nóng)家肥,增加單位面積的施肥量農(nóng)家肥含有豐富的有機物、礦物質(zhì)、腐殖酸以及作物所需要的氮、磷、鉀及微量元素,有“作物糧食倉庫”之稱。其在改良土壤,提高土壤肥力,使農(nóng)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、改善產(chǎn)品品質(zhì)起著主要作用。農(nóng)家肥的肥效持久而穩(wěn)定,有利于土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成,保持土壤疏松,增強土壤滲透和通氣性,提高保水、保溫性能,同時可以減少養(yǎng)分的流失,延長土壤的適耕期,又能避免局部土壤中的化肥濃度過大對作物的危害。多年的實踐表明:增施優(yōu)質(zhì)農(nóng)家肥15t/hm2作基肥,當造增產(chǎn)稻谷1203kg/hm2,后效增產(chǎn)607.5kg/hm2,有機質(zhì)提高0.25%;蔬菜增施農(nóng)家肥15t/hm2,比單施化肥發(fā)根快1~2d,產(chǎn)量增加10%~15%,抗病、抗蟲、抗逆性增強,且食用性好。1988—1998年在石灣漢馬村對潴育潮泥田進行土壤養(yǎng)分動態(tài)變化監(jiān)測,結(jié)果每造增施農(nóng)家肥15t/hm2的基礎(chǔ)上,土壤的有機質(zhì)及各種養(yǎng)分也逐年提高。
3.3大力推廣秸稈還田,增加土壤的有機質(zhì)來源合浦縣稻草、花生藤統(tǒng)稱秸稈的資源十分豐富,進行秸稈還田,是一種方法簡單、群眾容易接受的增加土壤肥料資源的途徑。還田的方式有機械收獲直接還田,割短留長還田、推漚后還田、過腹還田等,應根據(jù)不同情況進行選定。試驗結(jié)果表明:水稻田連續(xù)5年還田稻草6t/hm2,土壤的有機質(zhì)從2.87%提高到3.28%,土壤的容重降低0.02%~0.11%,還大大提高磷素、鉀素的利用率,改變了土壤中的硅、鋅含量不足,水稻的產(chǎn)量增加8%~10%;稻草3t/hm2+過磷酸鈣300kg/hm2推漚后還田比單施化肥年增產(chǎn)稻谷1063.5kg/hm2,有機質(zhì)比原來提高0.23%。
3.4推廣應用生物有機肥料如今,生物肥料再度興起,并呈現(xiàn)良好勢頭。發(fā)展生物有機肥,不僅能有效地利用有機肥資源,變廢為寶,同時治理和避免了日益嚴重的環(huán)境污染,而且在保證作物增產(chǎn)的情況下,減少化肥使用量,降低肥料投入成本,這對生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)無疑起到積極促進作用。2001年參與推廣應用綠源牌生物有機肥,該肥料是根據(jù)當?shù)氐耐寥罈l件和各類作物生長養(yǎng)分的需要,利用有機、無機相結(jié)合進行配方,經(jīng)過科學工藝生產(chǎn)的有機多元復合肥,含有氮、磷、鉀20%,有機質(zhì)≥20%,有益活菌數(shù)2000萬個/g,是一種符合農(nóng)業(yè)生態(tài)發(fā)展的肥料。通過1年施用該肥料的效果來看,對各種作物均有增產(chǎn)效果,質(zhì)量也有所上升。結(jié)果表現(xiàn)出:一是能提高作物的產(chǎn)量,促進農(nóng)民增收。在水稻上使用增產(chǎn)5.6%~8.3%,蔬菜增產(chǎn)12.7%~18.6%,甘蔗增產(chǎn)15.9%~32.1%,香蕉增產(chǎn)12.4%,西紅柿增產(chǎn)14%,木薯增收逾7500元/hm2。二是改善作物的產(chǎn)品品質(zhì)。三是提高化肥利用率。水稻施用生物有機肥料,氮素化肥利用率提高7個百分點,鉀利用率提高12個百分點。
4合理施肥原則
以上論述表明:既然施化肥是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的有效措施,同時又要盡可能防止和減輕施肥對環(huán)境污染的負面影響,應促進生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)[1-2]。從施肥的角度說,必須經(jīng)濟、高效,主要是控制施肥總量,有機肥和化肥配合施用[3-6]。因時、因作物、因土施肥,講究施肥技術(shù),改變化肥劑型,提高化肥利用率,做到合理施用。
4.1控制施肥總量按照報酬遞減率原理,并不是施肥愈多愈高產(chǎn),作物產(chǎn)量只在一定范圍內(nèi)隨施肥量增加而增加,而且每增加一個單位的肥料量,增產(chǎn)量是遞減的,無論是化肥還是有機肥都有一個適度的限度,統(tǒng)稱為經(jīng)濟適宜產(chǎn)量適肥里量。超過此限度,不僅經(jīng)濟效益降低,有時還有可能造成減產(chǎn)。如何確定最佳施肥量,是一個比較復雜的問題,因為其取決于作物種類、計劃產(chǎn)量水平、土壤肥力狀況、肥料種類及其利用率以及氣候等多種因素。目前估算作物施肥量比較可行的方法是通過多年多點的田間試驗,尋求在當?shù)貤l件下土壤供肥能力以及肥料利用率等,然后根據(jù)計劃產(chǎn)量所需要養(yǎng)分總量估算作物施肥總量?,F(xiàn)在各地歷年對主要作物都進行了大量的肥料田間試驗,對施肥種類、數(shù)量均有一個范圍,提出推薦施肥方案,可提供控制施肥總量的科學依據(jù),同時要做到多種營養(yǎng)元素平衡,以充分發(fā)揮增產(chǎn)作用。
4.2有機肥和化肥配合施用有機肥肥效穩(wěn)長,化肥見效快而不持久,二者配合施用都可以相互取長補短。適時供應作物養(yǎng)分,改善土壤保肥供肥性能,減少化肥流失,提高化肥利用率,增加化肥肥效。據(jù)浙江省對玉米的研究,廄肥和化肥配合施用與單施化肥相比,氮、磷、鉀化肥的利用率平均分別提高11.0%、10.5%、12.2%,化肥利用率的提高即表明同樣的肥料可多增加作物產(chǎn)量或相同的產(chǎn)量可減少化肥的用量。至于二者的比例以氮、磷、鉀有效成分計,在中等肥力的土塊上,以1∶1為好,或廄肥氮與化肥氮各豐產(chǎn)量最高。
4.3因時因作物施肥總的原則是要根據(jù)作物的營養(yǎng)特點、吸肥規(guī)律,盡可能做到按作物吸肥旺季,適時適量分次施用。因為作物在不同的生育期對營養(yǎng)元素的種類、數(shù)量和比例等都有不同要求。一般生長初期吸收養(yǎng)分的數(shù)量強度都較低,隨著作物的生長,對養(yǎng)分的吸收逐漸增多,后期趨于減少,最后停止吸收。因此,一定要掌握在作物對養(yǎng)分吸收量最多,肥料作用最大,經(jīng)濟效益最高的時期,即營養(yǎng)最大效率期作重點施與。據(jù)廣西區(qū)農(nóng)業(yè)科學院研究:大多數(shù)作物多出現(xiàn)在生育中期,如水稻在分蘗期、玉米在喇叭口至抽雄初期吸肥占總量的50%~63%,甘蔗在伸長初期至伸長末期,吸肥占總量的1/2,此時期應及時供應,能保證肥料中的養(yǎng)分最大限度被作物吸收利用,以減少在土壤中的殘留。不同作物對不同營養(yǎng)元素數(shù)量要求也不相同,如塊根、塊莖淀粉類作物以及香蕉等要求較多的鉀,收獲以葉片為主的蔬菜、桑樹、茶樹等作物則需要較多的氮,豆科作物由于有固氮菌共生,需要磷多氮較少,因此不同作物需要施肥的配比也不盡相同??傊鶕?jù)作物營養(yǎng)特性及吸肥規(guī)律適量施肥,有時還可以采取測土和作物營養(yǎng)診斷等方法幫助指導施肥,保證全生育期能及時滿足對養(yǎng)分的需要又不過量。同時要注意深施覆土,避免肥分揮發(fā)、流失。如氮肥深施,據(jù)多年多點比較,利用率平均可提高10%~30%。
4.4因土施肥,選擇適宜的化肥型要提高化肥利用率,還必須因土選擇化肥品種。比如水田選用銨態(tài)氮肥、旱地選用硝態(tài)氮和銨態(tài)氮肥均可;磷肥必須選在供磷水平低的土壤上,一般速效磷含量在5mg/kg以下,增產(chǎn)特別明顯。而且要根據(jù)土壤酸堿性選擇不同磷肥品種,如酸性土(pH值5.5以下)可選用鈣鎂磷肥,pH值在6.5以上的土壤可選用過磷酸鈣及重過磷酸鈣為好。同時積極研制推廣使用緩效肥料,如各種脲醛類肥料、包膜肥料均屬于緩效氮肥。利用其在土壤中逐步釋放養(yǎng)分的特點,既滿足作物全期吸收又可減少氮素損失,又如增施消化抑制劑(又稱氮肥增效劑),它與尿素、銨態(tài)氮混合施用能有效地抑制土壤中硝化細菌的活性,尤其能抑制其中亞硝酸細菌的活性,使這些氮肥較長時期保持NH4+的形態(tài),供作物吸收,減少硝酸態(tài)氮的流失和反硝化脫氧。
5結(jié)語
生態(tài)如生命。發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),不僅是我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟和社會發(fā)展的必然要求,而且是我國全面建設(shè)小康社會的現(xiàn)實選擇和關(guān)鍵措施。運用生態(tài)系統(tǒng)中的生物共生和物質(zhì)循環(huán)再生原理,加強生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè),實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,實現(xiàn)經(jīng)濟、社會、生態(tài)三大效益的高度統(tǒng)一,有效地解決農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護之間的矛盾,已成為當前和今后一個時期十分緊迫的重要任務(wù)。作為農(nóng)業(yè)行政主管部門,必須站在“三個代表”的高度,把發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)作為當前及今后一個時期農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、農(nóng)村發(fā)展和全面建設(shè)小康社會的重要措施來抓,切實抓好,為人民造福。
作者:劉春梅黃子乾唐宗明單位:廣西壯族自治區(qū)合浦縣土壤肥料工作站合浦縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站合浦縣農(nóng)業(yè)科學研究所