我国氮肥的施用现状及对策

刘艳香，姜春玲，张晓英

（胶州市农业农村局，山东胶州 266300）

1 我国农业生产中氮肥使用现状

我国的氮肥的生产路和消费量从上世纪90年代开始就位居世界第一位。据资料研究统计，从2000年以来，我国氮肥的使用率每年都呈现逐步增长态势，消耗量已经达到每年3000万t，占据世界氮肥消费量的30%左右。目前国内高氮肥用量集约化面积已经占到全国农田总种植面积的15%以上，城市周边地区的氮肥集约化施用量也达到30%左右。特别是在果树和蔬菜、花卉等生产上，氮肥的单位土地面积的使用量则比较大，纯氮肥施用量达到1000～2000 kg/hm2，是普通大田农作物的几倍甚至数十倍，超量使用氮肥的现象非常严重。因此，超高量使用氮肥将会对生态环境造成影响，而且还会增大农业生产作业成本。据统计，在过去的40年中，国内的氮肥使用效率呈现逐步下降趋势。上世纪七八十年代的氮肥使用效率为50%～65%，但是到了2000年以后氮肥的使用效率则下降到35%左右；而在部分农作物的高产地区则下降到30%以下。如山东寿光地区的蔬菜种植高产区，氮磷钾肥的使用效率都下降到10%以下，山东省每年光肥料的浪费就达到12亿元以上。由数据显示，在2010—2017年8年时间，国内近氮肥的投入就达到3000亿元，每年仅氮肥的损失量就达到170亿元以上；除了经济账外，氮肥造成的生态和环境损失代价更是不可估量。

2 氮肥不合理使用对环境和农业生产带来的危害

2.1 对土壤环境带来的危害

2.1.1 土壤板结。研究表明，氮肥不合理使用的情况下，在土壤中会容易形成层状结构，土壤内的有机质得不到有效补充，土壤容易发生盐碱化和酸化，钙镁离子长期积累，长期以往会使得土壤的团粒结构被破坏，使得土壤产生板结现象，造成土壤的质量严重下降。

2.1.2 土壤盐渍化。长期超过量的使用氮肥，容易造成土壤的次生盐渍化，并且这个问题在国内比较普遍。研究表明，目前土壤中的硝酸根已经成为我国耕地内增加最多的盐分离子，占到土壤中阴离子总量的70%左右。对山东地区的大棚和温室内的土壤进行盐分含量的测定发现，在0～25 cm土层内的盐分含量，是露地的10倍以上，而硝酸盐根的含量这是露地的16.5倍以上，这样盐分在土壤中的积累现象非常明显，并且盐分还主要是硝酸盐的积累。另外还有研究表明，在哈尔滨地区，蔬菜大棚内的总盐含量已经是露地土壤的3～10倍以上，并且随着大棚内种植的时间增加，土壤的盐分含量逐步增加。因此土壤次生盐渍化已经成为国内设施农业生产中面临的一个重要问题。

2.1.3 土壤酸化。土壤酸化是由于土壤中的氢离子含量增高而引起来的。由于人为的因素对氮元素循环的干扰，造成了当前土壤的酸化现象比较严重。当氮肥长期超量使用时，就会超过植物的需氮量，造成肥料的氮元素以-N和硝酸根的形式在土壤中大量积累和存在，使得土壤产生严重的酸化现象，并将土壤内的铁含量和铝含量大幅增加。有研究表明，在降雨量少的区域，施用80 kg/hm2的氮肥就会将土壤酸化的过程明显加速。江苏徐州市地区的蔬菜种植基地内的大棚内选取了260多个土壤样品，检测发现其pH值常年介于4.9～7.7之间，其中5.5之下的占据三成以上。山东省的98个新旧大棚内的检测结果表明，在0～20 cm土层内，平均pH值比棚外降低了0.46个单位，而在20～40 cm土层内的pH值则比棚外降低了0.3个单位。广西地区重点发展的芒果果园、龙眼和荔枝果园，土壤的pH值已经比露地下降了1个单位，并且土壤pH在4.5以下的调查样品已经占整个调查样本的35%，对当地的果树生产造成了严重的负面影响。同时，土壤酸化还会使得土壤碱性离子的淋失，还会影响作物对磷肥和钾肥以及其他微量元素的吸收，最终会影响作物的品质和产量。

2.2 对水环境带来的危害

如果氮肥长期的不合理施用和超量使用，会使得地下水和饮用水的质量安全程度严重下降。根据对我国北方69个城市的地下水和饮用水的硝酸盐含量的测定结果发现，有50%以上的水样中硝酸盐的含量严重超标。当耕地中的氮肥施用量超过500 kg/hm2以上时，地下水的硝酸盐含量就会超标。特别是蔬菜种植区，由于蔬菜的根系比较浅，当氮肥过量施用时，蔬菜作物吸收有限，多余的氮肥就会被淋融到地下，使得地下水的硝酸盐含量严重超标。

河流湖泊等地表水的富集也会产生严重的水污染。据测算，湖水和河水中的氮素有60%的量来自于耕地总施用的化肥。当氮素施用量过多时，会是的地表水产生富养现象，导致藻类物质严重疯长，赤潮现象也频频发生。在农村养殖地区，养分流失后会通过地表径流排放到坑塘、河流和湖泊中，造成地表水富营养化。

2.3 对空气大环境带来的危害

在农业生产过程中，土壤中的氨挥发造成的氮损失量也比较大，有研究表明，水稻田中的氨挥发损失量会达到施入量的20%以上；农田中挥发的氨，在大气层中的停留时间比较短，容易以干湿沉降的形式重新返回到周边的水体和排放源附近水体中。进入到大气中的氨，会与大气中的酸作用形成氨根离子，然后随着降雨的形式返回到陆地生态系统中，造成地下水的污染。

2.4 对农作物产量和品质带来的危害

农作物的产量与氮肥的施用量呈现一个二次抛物线的变化趋势，也就是当肥料施用增加到一定量后，如果再次增加肥料的施用量，则作物的产量将不会再增加，而只会对肥料造成施用量的损失并且会对周边环境造成严重的污染。这样，氮肥的不合理施用会对农作物的系统生长造成负面影响，并最终会影响到农作物的产量和品质。近年来，国内农业生产中氮肥施用量逐步增加，但是作物的产量则并没有与施用量呈现比例增长关系，而只是长期保持一个微量增长的关系，在粮食作物和油棉作物的施肥效果已经呈现明显的下降关系。

研究表明，氮肥的施用量影响蔬菜中硝酸盐的含量，并且呈现正相关关系。如果在蔬菜种植中滥施氮肥或者偏施氮肥，会使得蔬菜内硝酸盐含量超标。研究表明，大白菜中施氮肥的含量高于最佳经济施肥量时，如果继续增加氮肥的施用量，这大白菜的施肥量不再增加，但是其体内的硝酸盐含量则呈现继续增加态势，这导致在氮肥施用量比较高的地区，叶菜类的硝酸盐含量均明显高于世界卫生组织规定的含量；市场上对叶菜类抽检的结果也表明了这个结果。

3 农业生产中氮肥高效施用对策

3.1 优化氮肥施用技术

在农业生产中，应该大力推广配方施肥生产技术，通过以水带肥、肥水一体化、氮肥深施以及测土配方施肥等技术，将氮肥与磷钾肥一起配合使用，从而促进作物对氮肥的协调吸收，这样就可以在很大程度上减少氮肥的损失，从而将氮肥的利用效率提升。但是上述方法对氮肥利用效率的提升存在一个天花板，也就是随着作物单位产量的增加，作物对肥料的利用效率会呈现递减。而以3S为基础的精准施肥方式则将施肥精确到定位的施肥点，会将施肥技术更加完善。除此之外，控释肥、叶面施肥等方式，也可以在一定程度上将肥料的利用效率提升。

3.2 选育氮素高效品种

随着人类对更高生活质量的追求，当前人地的矛盾在我国非常突出并且日益尖锐；粮食生产压力也增大，这样会造成资源造成严重消耗，将作物产量提升。在相关学术研究中，研究人员发现不同的植物对养分的吸收、利用和运输会受到环境条件和遗传条件共同影响和控制；不同的植物遗传基因型的作物品种，其肥料的利用效率各不同，高效率的品种其肥料利用率是低效率品种利用率的3倍。因此可以通过育种和遗传的手段，对植物的品种进行改良，将作物对养分的利用效率有效提升，如可以施用转基因的手段培育出氮肥高效率利用的基因，促进作物的增产。

3.3 研制新型氮肥

针对一些氮肥施用效率低的客观事实，从上世纪六七十年代开始，美国和日本等西方发达等国家就着手开始研究改进化肥的生产和制作技术，从养分释放方面入手，生产能够促进肥料增效的新型肥料。研究表明，化肥利用效率低的主要原因在于，一是肥料的性质在施入土壤中容易发生改变，二是化肥溶解过快，会使得养分淋失。因此，对肥料进行改良，生产控释肥料是一个改变的方法，也是肥料向现代化发展的一个趋势。我国从本世纪初开始研制控释肥料，根据氮肥施用量大且容易损失等特征，研制出了系列控释肥料产品，能够将养分缓慢释放，显著的降低氮素的淋失和挥发，从而将氮素的利用效率极大的提升。