最近 20年内全世界化学肥料的消耗量增加了 3倍,尤其是氮肥的使用量飞速增长。大量使用化肥虽然提高了农作物的产量,但由于使用量不当以及施肥方法不合理,常常会造成浪费,这些化肥会随水土流失进入水体,从而使环境污染更为严重,破坏了生态平衡。国外在绿色食品生产中,对有机肥的作用逐渐有了客观评价。20世纪 70~ 80年代,西方开始盛行有机农业,十分重视和强调有机肥料的作用和使用,排斥化肥。但以后的研究发现,如果不合理地使用有机肥,同样会造成土地硝酸盐积累和地下水污染,甚至污染食品。
化肥污染是农田施用大量化肥而引起水体、土地和大气污染的现象。农田施用的任何种类和形态的化肥,都不可能全部被植物吸收利用。据有关资料介绍:目前我国氮肥当季利用率仅为 30%~ 35%,磷肥利用率仅为 15%~ 20%,钾肥利用率也不超过65%。我国每年通过挥发、反硝化、淋失等途径损失的化学氮多达 1200万~ 1400万吨。现有复合肥中的磷在进入土地后,35~ 40天有效性即下降80%,从而造成资源浪费,污染环境。
化肥污染引起的环境问题有很多,主要表现在五个方面:一是使水源污染,造成人们生活用水的短缺,并因饮用被污染的水源而导致健康受到损害。二是导致河流、湖泊、内海的富营养化。暴雨将残留在土地中的化肥冲刷后汇入水体,使水体的富营养加剧,导致水草繁生,许多水塘、水库、湖泊就会因此而变臭,甚至成为死水。三是使土地酸化以及物理性质恶化。一旦土地中某种营养元素过剩,会造成土地对其他元素的吸收性能下降,从而使土地的内在平衡遭到破坏,导致土地板结。四是会增加食品、饲料中的有毒成分,危害人体健康。五是大气中氮氧化物含量增加。化肥中的氮元素等进入大气后,温室气体大量增加,导致环境温度升高。
1.防治化肥污染,可以通过以下几个方面来进行
(1)防止化肥污染,不要长期过量使用同一种肥料,掌握好施肥时间、次数和用量,采用分层施肥、深施肥等方法减少化肥散失,提高肥料利用率。
(2)化肥与有机肥配合使用,增强土地保肥能力和化肥利用率,减少水分和养分流失,使土质疏松,防止土地板结。
(3)进行测土配方施肥,增加磷肥、钾肥和微肥的用量,通过土地中磷、钾以及各种微量元素的作用,降低农作物中硝酸盐的含量,提高农作物品质量。
(4)制定防止化肥污染的法律法规和无公害农产品施肥技术规范,使农产品生产过程中肥料的使用有章可循,有法可依,有效控制化肥对土地、水源和农产品产生的污染。
经过科学家的努力,用菌肥代替化肥将是一个不错的前景。菌肥不会像化肥那样积淀在植物叶上或土地中,一遇到降水就会随之流走,它可以把固态氮转化为易吸收的离子态的氮,从而使板结的土地变得柔软。菌肥还有一个优点,就是能持续地供给养分。
2.国外政策
(1)美国。1980年美国通过了《环境应对、赔偿和责任综合法》,主要意图是对全国范围内的有害地块进行清洁处理,并明确清洁费用的承担者,对土地污染采取“谁污染谁治理”的原则。1997年 5月,美国政府发起并推动了“棕色地块”(工厂搬迁后留下的被污染的土地)全国合作行动议程,当年联邦政府在 100余个棕色地块投入的资金超过 4亿美元。1998年 3月,美国确立了 16个“棕色地块”治理示范社区,吸引了 39亿多美元的开发基金。同时美国农业部对土地保护采取了其他一些举措。如:到农场进行技术援助和知识培训;支付给农民转入土地保护而停止生产土地的租金;采集数据资料,对土地保护项目进行评价和研究;为保证土地保护项目的实施,防止土地用途的改变,和农民签订资金支付协议。美国保护土地污染的举措,体现出美国在法律制定中侧重于对农民利益的维护、保护以及对土地资源的养护。
(2)日本。日本的国土面积不大,却人多地少日本更注重土地的养护与土地污染的保护。尽管日本是一个经济高度发达的现代国家,但是日本农业的生产方式是保守而重生态的,注重精耕细作与土地的更新。日本是世界上最早对土地进行大面积修复的国家之一。日本于 1970年颁布了《农业用地土地污染防治法》,并于 1993年进行了修订,其目的是“为了防治和消除农业用地被特定有害物质污染,以及合理利用已被污染的农业用地,研究防止生产有可能危害人体健康的家畜产品,以及妨害农作物生长的必要措施”,并且对已经或可能被污染的区域进行划界,指定对策区域,并对该区域进行科研及改良、治理等。
(3)德国。1999年 3月 1日,德国开始施行《土地保护法》。德国的土地保护法对土地的保护主要有以下几个方面的体现:第一,在土地管理方面,防止土地紧实;在防止水土流失方面,种植防风植物,加大已有防风的种植密度,并加大种植面积,以避免土地风蚀;尽可能采用轮作方式;保持高覆盖度的土表;尽可能减少土表的机械使用;均衡处理作物的残留物和有机物;保持土地适宜的酸碱度,以保证土地微生物活力。第二,在肥料管理方面,对施肥方式、措施,不同肥料的应用与管理,不同肥料与土地的关系,如何确立施用何种肥料以及如何实施能够保障土地的肥力、酸碱度平衡等方面提出了明确的要求。第三,明确地限制规定了肥料中重金属的含量。德国的《土地保护法》对可能造成土地污染或土地退化加大绿化面积,避免土地风蚀
的相关规定比较具体,因此,其实践 留物处理、土地成分平衡、肥料管理、性和可操作性都比较强,特别是在防 肥料中重金属的含量等都有较好的风植物的种植、轮作方式、作物的残 规定。
1.酸性土地的改良
控制酸沉降和合理施肥是控制土地酸化的根本途径。但对于已经发生酸化的土地,必须采取一些措施来改良,目前主要有两种改良方法,一是运用化学改良剂;另一种是采取一定的生物措施来达到改良的效果。
(1)石灰改良剂。传统的酸性土地改良的方法是运用石灰或石灰石粉,表土酸度很容易通过施用石灰得到降低,而且土地耕层交换性钙的浓度也会有所增加。在浙江中部红壤地区施用石灰发现:耕层交换性钙离子在施用石灰后的一年半时间里达到最高值,此后又会随时间的推移而减少。施用石灰能明显地使酸性土地的酸度降低,但同时也会使复酸化程度加强,因此,用石灰改良酸性土地时,必须注意的是不能过于频繁地施用石灰,在施用石灰改良的同时,应与其他碱性肥料(草木灰、火烧土等)配合使用。在侵蚀红壤中施用中性肥料对大麦生长的实验表明:土地经有机肥或石灰改良后,再施中性肥料,可减少铝毒,促进农作物生长。
但石灰也有不足之处,只能中和和缓冲酸性土地表层土,对土地底层酸度改善较小,因为底层土地酸度地降低与钙、镁在土地剖面地移动密切相关。另外,石灰,特别是石灰石粉其溶解度小,因而在土地剖面上的移动性很慢。大量或长期施用石灰不但会引起土地板结而形成“石灰板结田”,而且会引起土地钙、钾、镁 3种元素的平衡失调而导致减产。在酸性土地施用石灰还可能引起镁与铝水化氧化物的共沉淀,降低土地溶液中的镁离子的活度对植物有效性。
(2)生物改良。酸性土地的生物改良主要是利用绿肥及土地中的一些微生物来达到改良土地的目的,用格拉姆柱花草改良土地实验表明:种植格拉姆柱花草五年和三年的土地与对照区土地相比,土地内重要元素均大幅度增加,种植年限越长,土地肥力提高越明显,与此同时硫化氢值上升 0.34和0.22。在云南通海、弥勒两地研究禾本科秸秆、土地结构改良剂对土地结构的改良作用发现:对长期施用化肥的烟地,施用小麦秆和玉米秆都能增加土地中微生物的数量。
另外,必须要进行适当的农业管理措施。合理选择氮肥品种,氮肥的种类和施入深度的增加直接影响着土地的酸化程度。在江西红壤地施用化肥的盆栽实验结果表明:尿素对红壤的酸度影响比硫酸铵和硝酸铵要小。另外,不同配方的化肥对红壤酸度的影响也不同。合理的水肥管理,通过合理的施肥措施让植物尽可能地吸收施入的肥料,从而减少其随水淋失,这样,氮肥对土地酸化的影响就会减少很多。在土地耕作中,氮肥的带状施用造成的土地酸化程度要比散施的小。作物秸秆还田,作物收获从土地中带走了碱性物质,秸秆还田不但能改善土地环境,而且还能减少碱性物质的流失,有利于减缓土地酸化。作物间作、套作对改善土地结构、土地容重也有很大的帮助。多年试种的研究表明,果园套种牧草能显著提高低丘红壤的有机质含量,改善土地结构,土地容重减小,总孔度增大,降低土地酸度、土地速效养分会增加;同时会使土地的蓄水能力增加,土地的抗旱能力也会有所提高,土地的理化性状会得到有效的改善。
(3)其他改良剂。近年来,人们还开发出营养型酸性土地改良剂,即将植物所需的营养元素、改良剂及矿物载体混合,制成营养型改良剂。将这种改良剂加入到土地后,能够改善土地的酸度,同时还能为植物提供钙、镁等养分元素,起到一举两得的效果。
2.酸性土地的管理
通过施用改良剂中和土地酸度,可以恢复已经发生酸化土地的生产力。对于具有潜在酸化趋势的土地,通过合理的土地管理,可以使土地的酸化进程减缓,促进农业的可持续发展。
(1)合理选择氮肥品种。加速土地酸化有一个重要原因就是施用铵态氮肥,这是因为铵离子施入土地中后,会通过硝化反应释放出氢离子。但不同品种的铵态氮肥对土地酸化的影响程度不同,其中硫酸铵对土地酸化作用是最强的,作用最弱的是尿素和硝酸铵。因此,对外源酸缓冲能力弱的土地,应尽量选用对土地酸化作用弱的铵态氮肥品种。
(2)合理的水肥管理。铵态氮的硝化及产生的硝酸根随水淋失是加剧土地酸化的重要原因。因此,通过合理的水肥管理,以尽量减少硝酸根的淋失,如选择合理的施肥时间,让施入土地的肥料尽可能被植物吸收利用。另外,确定合理的氮肥用量,也可以减少氮肥损失,减缓土地酸化,因为过量施用氮肥必然导致氮肥在土地中的残留和淋失。在酸性土地上多施有机肥,可在一定程度上改良土地的理化性质,提高土地生产力,还能减缓土地酸化。
(3)合理选择作物品种。豆科植物生长过程中,其根系会从土地中吸收大量无机阳离子,导致对阴阳离子吸收的不平衡,为保持体内的电荷平衡,它会通过根系向土地中释放质子,加速土地酸化。豆科植物的固氮作用增加了土地的有机氮水平,有机氮的矿化及随后的硝化也是加速土地酸化的原因。因此,对酸缓冲能力弱、具有潜在酸化趋势的土地,应尽量减少豆科植物的种植。长期种植大豆的土地应选择套作、轮作。
我国长江以南地区分布着大量的酸性和弱酸性土地,由于致酸气体排放所导致的酸沉降增加及一些不当的农业措施的采用,土地酸化的进程明显加速。施用改良剂以中和土地酸度、提高土地肥力、恢复酸性土地的生产力对农业的持续发展和生态环境的保护具有双重重要意义。开发新型高效、廉价和绿色环保的酸性土地改良剂是今后的一个重要研究方面。对具有潜在酸化趋势的低缓冲性、弱酸性土地,应加强管理,采用科学合理的农艺措施,在不影响农业收成的情况下减缓土地的酸化进程。