施肥對生態農業的影響探索

時間:2022-05-03 03:06:18

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施肥對生態農業的影響探索

1施肥造成土壤環境污染

雖然,施肥對農業生產產生的積極效應應充分肯定,但施肥不當對環境保護造成的負面影響也不能低估。農業施肥投入數量最大的三大元素是氮、磷、鉀,有機肥料中所含的植物養分經微生物分解最終大多以氮、磷、鉀離子狀態為作物利用。在這3種主要元素中,對環境影響最大的是氮和磷。氮在農業生產和環境影響中是最活躍的元素,它既是作物增產的主要元素,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化為銨態氮或硝態氮。銨離子能被土壤膠體吸附,造成損失的主要是氨的揮發;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,經反硝化細菌作用將NO3-還原為NO、N2O、N2,也散發于大氣中。同時可能產生亞硝酸鹽,這是一種致癌有毒物質,我國已規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,這些有毒伴隨物質會在土壤中積累,一旦進入生物鏈,將對人的健康和養蠶業、畜禽業等的發展造成潛在的危害。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,使水體富營養化。

富營養化是指營養物質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,即人為富營養化。引起富營養化起關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,并產生惡臭、著色和死魚現象,即是水體富營養作用產生的影響。水體中氮、磷等營養物質的來源有多種途徑,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,施肥對農田地表徑流,以及營養物質通過土壤淋溶、滲漏進入地下徑流等,都可以增加氮、磷養分的含量,使水體富營養化,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,并發生惡臭。如2001年及2002年5月初北海市潿洲島附近海域連續2次出現赤潮,這些游走著的長約2km、寬幾十米甚至數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、磷等營養物質過多,造成水體富營養化引起的結果,漁民則對此談虎色變。以上說明化肥對土壤環境的污染,不僅難以保證食物供給的有效性和安全性,而且危及其他養殖業等,破壞資源環境的持續性,使資源難以合理和永續利用。

2現有的土壤狀況對合浦縣生態農業發展的影響

合浦縣現有土地面積23.8萬hm2,耕地面積51601hm2,水田面積30581hm2,其中低產田面積21009.15hm2,占稻田面積68.7%。中低產田主要類型為咸酸田、黑泥田。由于其土壤養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業生產的高產穩產,一定程度上也制約了生態農業的發展。

2.1單施化肥,污染生態環境農業的增產與豐收離不開化肥,但大量的使用化肥造成了土壤板結,地力下降,農產品受到嚴重污染,質量逐步下降,果不香、菜不鮮是人所知。根據報道,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。發達國家的化肥利用率為40%,高的為60%。現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中低產田的影響一是咸酸型的土壤。它發育于海邊濱海沉積母質圍墾種植水稻而成,含硫化物質及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含量雖高,但已碳化無肥效,無肥田作用,其易冷易熱,土質松散,缺乏團聚力,速效養分含量低,特別缺鉀。

2.3土壤養分缺乏的影響一是有機質。合浦縣水稻土有機質含量≤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分,消耗大量的有機質、氮、磷、鉀和微量元素。按雙季稻每年生產稻谷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、果樹及其他作物產量則吸收更多。還有作物根系分泌物使土壤養分進行氨化、氮化、硝化作用,大大加劇土壤養分的消耗和流失。

3合理施肥促進合浦縣生態農業可持續發展的對策

針對合浦縣的土壤狀況和養分含量低的實際,為把該縣建設成為生態農業縣,必須抓好土壤及土壤養分的循環,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,能改善土壤的結構,協調土壤中的水、肥、氣、熱,能恢復和提高土壤的肥力。在土壤質地較適中的水稻土(如黑泥田、砂泥田)、半旱型坡地,用春花生—晚水稻的輪作制度,不僅產量高產穩產,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,雖然晚水稻產量比雙季稻產量減產,但卻凈增產花生,效益十分可觀;還有花生藤回田作肥料或作飼料,經多年輪作,土壤的有機質磷、氮、鉀等養分含量也相應提高。

3.2大量積制優質農家肥,增加單位面積的施肥量農家肥含有豐富的有機物、礦物質、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,使農作物穩產高產、改善產品品質起著主要作用。農家肥的肥效持久而穩定,有利于土壤團粒結構的形成,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:增施優質農家肥15t/hm2作基肥,當造增產稻谷1203kg/hm2,后效增產607.5kg/hm2,有機質提高0.25%;蔬菜增施農家肥15t/hm2,比單施化肥發根快1~2d,產量增加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分動態變化監測,結果每造增施農家肥15t/hm2的基礎上,土壤的有機質及各種養分也逐年提高。

3.3大力推廣秸稈還田,增加土壤的有機質來源合浦縣稻草、花生藤統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,應根據不同情況進行選定。試驗結果表明:水稻田連續5年還田稻草6t/hm2,土壤的有機質從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稻谷1063.5kg/hm2,有機質比原來提高0.23%。

3.4推廣應用生物有機肥料如今,生物肥料再度興起,并呈現良好勢頭。發展生物有機肥,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境污染,而且在保證作物增產的情況下,減少化肥使用量,降低肥料投入成本,這對生態農業建設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,該肥料是根據當地的土壤條件和各類作物生長養分的需要,利用有機、無機相結合進行配方,經過科學工藝生產的有機多元復合肥,含有氮、磷、鉀20%,有機質≥20%,有益活菌數2000萬個/g,是一種符合農業生態發展的肥料。通過1年施用該肥料的效果來看,對各種作物均有增產效果,質量也有所上升。結果表現出:一是能提高作物的產量,促進農民增收。在水稻上使用增產5.6%~8.3%,蔬菜增產12.7%~18.6%,甘蔗增產15.9%~32.1%,香蕉增產12.4%,西紅柿增產14%,木薯增收逾7500元/hm2。二是改善作物的產品品質。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:既然施化肥是農業增產的有效措施,同時又要盡可能防止和減輕施肥對環境污染的負面影響,應促進生態農業建設[1-2]。從施肥的角度說,必須經濟、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,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,作物產量只在一定范圍內隨施肥量增加而增加,而且每增加一個單位的肥料量,增產量是遞減的,無論是化肥還是有機肥都有一個適度的限度,統稱為經濟適宜產量適肥里量。超過此限度,不僅經濟效益降低,有時還有可能造成減產。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,尋求在當地條件下土壤供肥能力以及肥料利用率等,然后根據計劃產量所需要養分總量估算作物施肥總量。現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,同時要做到多種營養元素平衡,以充分發揮增產作用。

4.2有機肥和化肥配合施用有機肥肥效穩長,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量或相同的產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量最高。

4.3因時因作物施肥總的原則是要根據作物的營養特點、吸肥規律,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元素的種類、數量和比例等都有不同要求。一般生長初期吸收養分的數量強度都較低,隨著作物的生長,對養分的吸收逐漸增多,后期趨于減少,最后停止吸收。因此,一定要掌握在作物對養分吸收量最多,肥料作用最大,經濟效益最高的時期,即營養最大效率期作重點施與。據廣西區農業科學院研究:大多數作物多出現在生育中期,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元素數量要求也不相同,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。總之要根據作物營養特性及吸肥規律適量施肥,有時還可以采取測土和作物營養診斷等方法幫助指導施肥,保證全生育期能及時滿足對養分的需要又不過量。同時要注意深施覆土,避免肥分揮發、流失。如氮肥深施,據多年多點比較,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。比如水田選用銨態氮肥、旱地選用硝態氮和銨態氮肥均可;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,增產特別明顯。而且要根據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,供作物吸收,減少硝酸態氮的流失和反硝化脫氧。

5結語

生態如生命。發展生態農業,不僅是我國農業和農村經濟和社會發展的必然要求,而且是我國全面建設小康社會的現實選擇和關鍵措施。運用生態系統中的生物共生和物質循環再生原理,加強生態農業建設,實現農業的可持續發展,實現經濟、社會、生態三大效益的高度統一,有效地解決農業和農村經發展與生態環境保護之間的矛盾,已成為當前和今后一個時期十分緊迫的重要任務。作為農業行政主管部門,必須站在“三個代表”的高度,把發展生態農業作為當前及今后一個時期農業增效、農民增收、農村發展和全面建設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:廣西壯族自治區合浦縣土壤肥料工作站合浦縣農業技術推廣站合浦縣農業科學研究所