磷肥的施用对环境的影响

磷 肥 的 施 用 对 环 境 的 影 响
鲁 如 坤
中 国 科 学 院 南 京 土 壤 研 究 所 南 京 邮 编 210008
农 田 磷 素 在 土 壤 因 长 期 施 用 磷 肥 后 , 磷 水 平 提 高 对 环 境
主 要 的 影 响 可 从 是 两 个 方 面 来 探 讨 ( 不 包 括 磷 肥 生 产 中 的 环
境 问 题 )。 一 是 农 田 土 壤 磷 水 平 提 高 对 水 体 环 境 的 影 响 , 二
是 长 期 施 磷 时 带 入 的 重 金 属 杂 质 , 特 别 是 镉 的 积 累 问 题 , 这 里
将 简 单 地 加 以 讨 论 。
农 田 有 效 磷 素 水 平 和 水 体 环 境
近 年 来 非 点 源 磷 污 染 对 水 体 环 境 的 影 响 在 国 外 引 起 了
广 泛 的 注 意 。 在 国 内 , 由 于 各 大 湖 泊 几 乎 都 或 轻 或 重 地 存 在
着 水 体 的 富 营 养 化 问 题 , 有 些 达 到 了 甚 为 严 重 的 程 度 。 因 此 ,
农 田 磷 素 对 水 体 环 境 的 影 响 受 到 了 相 当 程 度 的 重 视 。 但 这 是
一 个 复 杂 的 问 题 , 涉 及 到 一 系 列 相 关 的 问 题 。 有 报 告 指 出 ,
磷 素 经 由 水 体 被 带 入 一 些 湖 泊 ( 如 滇 池 、 洱 海 , 淀 山 湖 和 南 四 湖 等 ) 的 总 磷 量 中 , 来 自 农 田 的
约 占 14—68%。 这 种 情 况 说 明 了 , 在 我 们 应 当 重 视 农 田 磷 素 对 水 体 环 境 的 威 胁 。
大 量 的 研 究 结 果 表 明 , 进 入 水 体 的 磷 主 要 是 通 过 径 流 所 带 入 , 当 然 渗 漏 也 会 占 有 一 部
分 。 而 径 流 水 溶 磷 的 浓 度 必 然 和 土 壤 有 效 磷 水 平 有 关 , 但 其 间 的 数 量 关 系 则 远 未 清 楚 。 我
们 曾 对 土 壤 有 效 磷 水 平 和 水 溶 磷 的 关 系 作 了 一 些 探 索 , 发 现 :
1. 土 壤 水 溶 磷 浓 度 和 土 壤 有 效 磷 的 关 系 因 土 壤 而 有 不 同 , 它 们 并 不 是 直 线 的 关 系 。
2. 南 方 红 壤 和 砖 红 壤 的 旱 地 土 壤 在 现 有 土 壤 有 效 磷 水 平 条 件 下 , 一 般 不 会 有 水 溶 磷 存 在 。
3. 砖 红 壤 在 土 壤 有 效 磷 升 至 46 毫 克 / 公 斤 (ppm) 时 而 红 壤 在 有 效 磷 达 到 60 毫 克 / 公 斤 时 开
始 出 现 水 溶 磷 。
4. 质 地 较 轻 的 红 壤 性 水 稻 土 在 有 效 磷 达 到 20 毫 克 / 公 斤 , 质 地 较 重 的 达 到 40 毫 克 / 公 斤 时
出 现 水 溶 磷 。
由 此 推 论 ,
1. 在 目 前 土 壤 有 效 磷 水 平 (3-17 毫 克 / 公 斤 ) 条 件 下 , 旱 地 红 壤 和 砖 红 壤 中 的 磷 , 不 会 对
水 体 环 境 构 成 威 胁 。
2. 在 南 方 不 同 质 地 的 水 稻 土 中 , 目 前 土 壤 有 效 磷 含 量 低 于 20 毫 克 / 公 斤 的 条 件 下 , 也 不 会 对
水 体 环 境 产 生 威 胁 。
3. 在 南 方 高 产 区 的 高 产 田 块 中 , 当 土 壤 有 效 磷 在 质 地 轻 的 水 稻 土 中 高 于 20 毫 克 / 公 斤 或 在
质 地 较 粘 的 水 稻 土 中 高 于 40 毫 克 / 公 斤 时 , 对 水 体 环 境 会 构 成 现 实 的 威 胁 。 但 是 根 据 我
们 的 了 解 , 这 类 土 壤 面 积 比 重 不 大 。
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4. 一 个 特 别 应 引 起 注 意 的 问 题 是 全 国 的 蔬 菜 土 壤 , 它 们 的 有 效 磷 含 量 一 般 都 很 高 ( 表 1)。
当 径 流 存 在 时 , 会 对 附 近 的 湖 泊 水 体 环 境 构 成 大 的 威 胁 。
一 般 来 说 , 露 地 的 蔬 菜 土 壤 中 有 效 磷 水 平 在 60—90 毫 克 / 公 斤 已 经 可 以 满 足 生 产 上 的
需 要 , 温 室 栽 培 需 要 量 要 高 一 些 ( 约 100 毫 克 / 公 斤 )。 但 以 维 护 环 境 的 观 点 来 看 , 却 是 过 高 了 。
而 那 些 达 到 400 毫 克 / 公 斤 以 上 地 方 , 从 生 产 上 说 , 也 无 比 必 要 。 蔬 菜 地 磷 的 利 用 率 很 低 ,
只 有 6%。 因 此 , 蔬 菜 地 磷 的 积 累 很 快 。
表 1 我 国 城 市 郊 区 蔬 菜 土 壤 的 有 效 磷 水 平 平 均 含 量 , 毫 克 / 公 斤
城 市 样 品 数 有 效 磷 ( 大 棚 ) 城 市 样 品 数 有 效 磷 ( 露 地 )
哈 尔 滨 12 510 上 海 14 41
大 庆 3 519 南 京 14 64
天 津 13 145 武 汉 13 37
南 京 5 199 南 昌 12 59
苏 州 7 182 成 都 16 37
无 锡 8 136 广 州 13 82
常 州 6 269 哈 尔 滨 3 50
镇 江 9 162 大 庆 市 3 25
海 口 13 113 沈 阳 110 115
注 : 资 料 来 自 马 茂 桐 、 夏 立 忠 、 孟 鸿 志 、 赵 风 艳 等 。
长 期 施 磷 导 致 镉 在 土 壤 中 的 积 累 及 其 影 响
由 于 磷 矿 中 含 有 重 金 属 如 镉 等 杂 质 , 它 们 会 随 着 磷 肥 的 施 用 而 进 入 土 壤 中 。 镉 为 对 人 体
有 毒 性 的 重 金 属 , 因 此 镉 的 积 累 引 起 了 人 们 的 注 意 。
我 们 在 原 化 工 部 磷 肥 处 的 支 持 下 , 对 全 国 磷 矿 和 磷 肥 的 重 金 属 , 特 别 是 镉 的 含 量 进 行 了
研 究 得 到 了 以 下 的 结 论 :
1. 中 国 主 要 磷 矿 的 镉 含 量 在 0.1—2.9 毫 克 / 公 斤 范 围 内 , 平 均 为 0.98 毫 克 / 公 斤 , 远 比 其 他
国 家 磷 矿 中 含 镉 量 低 。
2. 中 国 主 要 的 磷 肥 产 品 ( 过 磷 酸 钙 和 钙 镁 磷 肥 ) 平 均 含 镉 0.60 毫 克 / 公 斤 , 特 别 是 钙 镁 磷
肥 , 平 均 镉 含 量 只 有 0.11 毫 克 / 公 斤 , 相 当 于 磷 矿 平 均 含 镉 量 的 1/10, 过 磷 酸 钙 的 1/6。
3. 根 据 我 国 土 壤 、 磷 肥 用 量 和 含 镉 量 以 及 土 壤 最 大 镉 负 荷 量 , 我 们 认 为 随 磷 肥 进 入 土 壤
的 镉 量 在 相 当 长 的 ( 如 数 百 年 ) 时 间 内 不 会 对 生 态 环 境 造 成 大 的 冲 击 。
施 用 磷 肥 需 要 面 对 的 问 题
1. 施 磷 的 原 则
我 们 在 施 用 化 肥 时 , 所 依 据 的 一 个 基 本 原 则 是 “ 缺 什 么 ( 养 分 ) 施 什 么 , 不 缺 不 施 ” 这 一 原
则 在 过 去 无 疑 是 正 确 的 , 但 是 对 于 今 天 的 磷 肥 来 说 就 有 进 一 步 研 究 的 必 要 , 即 对 于 那 些 因
磷 素 积 累 , 施 磷 当 季 已 不 再 增 产 的 田 块 是 否 还 需 施 用 磷 肥 呢 ? 答 案 可 能 是 肯 定 的 , 也 就 是 说
虽 然 磷 肥 当 季 不 再 增 产 仍 然 需 要 施 用 磷 肥 以 保 持 充 足 的 磷 素 供 应 达 到 高 产 优 质 的 要 求 。 否
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则 土 壤 磷 素 水 平 就 要 下 降 , 就 难 于 达 到 高 产 优 质 。 但 土 壤 磷 素 水 平 大 大 超 过 临 界 值 也 是 没
有 必 要 的 , 特 别 考 虑 到 不 能 对 环 境 造 成 威 胁 。 因 此 有 必 要 建 立 新 的 施 磷 原 则 即 建 立 可 持 续
性 的 施 磷 制 度 。 需 针 对 我 国 具 体 的 土 壤 , 作 物 经 济 和 资 源 等 条 件 , 建 立 新 的 磷 肥 施 用 制 度 。
2. 磷 素 的 临 界 值
我 国 已 经 有 了 一 套 土 壤 有 效 磷 的 临 界 值 , 或 称 丰 缺 指 标 , 曾 经 在 施 磷 推 荐 上 起 了 重 要 作
用 。 但 在 作 物 品 种 有 了 巨 大 改 变 , 单 产 有 了 巨 大 提 高 等 等 条 件 下 , 可 能 需 要 一 套 新 的 临 界 指
标 。 例 如 中 国 新 的 水 稻 品 种 单 位 面 积 产 量 可 达 到 1000 公 斤 / 亩 的 情 况 下 它 所 需 要 的 临 界 值
就 要 比 350 公 斤 / 亩 或 500 公 斤 / 亩 的 产 量 时 要 高 。
3. 提 高 磷 肥 利 用 率
这 是 一 个 大 家 关 心 的 老 问 题 。 中 国 在 这 方 面 曾 进 行 了 不 少 工 作 , 包 括 利 用 近 代 生 物 技 术 ,
取 得 了 不 少 成 果 , 但 远 未 达 到 人 们 的 期 望 。 所 以 我 们 在 这 方 面 仍 值 得 作 更 大 的 努 力 。 但 是
在 取 得 新 的 成 就 前 , 把 已 有 成 果 有 效 地 利 用 起 来 , 也 同 样 是 重 要 的 。
4. 建 全 施 磷 推 荐 制 度 和 推 广
中 国 在 建 全 施 肥 推 荐 和 推 广 方 面 作 了 很 大 努 力 。 如 何 根 据 实 际 国 情 建 立 施 肥 推 荐 系 统
是 一 个 迫 切 的 问 题 , 特 别 是 当 高 浓 度 的 NP 复 合 肥 和 NPK 混 合 肥 的 比 重 日 益 增 加 的 情 况 下 ,
科 学 的 符 合 地 区 配 方 的 审 批 制 度 都 亟 待 建 立 和 健 全 。 能 将 这 些 制 度 建 立 健 全 起 来 , 将 会 大
幅 度 的 提 高 肥 料 的 利 用 率 。
5. 有 机 — 无 机 结 合 的 施 肥 制 度
中 国 历 来 有 施 用 有 机 肥 的 传 统 , 但 在 新 的 条 件 , 随 着 农 业 集 约 化 程 度 的 加 大 , 有 机 肥 的 地
位 只 能 加 强 而 不 应 削 弱 , 因 为 有 机 无 机 结 合 的 施 用 能 改 进 土 壤 的 各 种 性 质 并 降 低 土 壤 对 磷
的 固 定 量 以 及 调 节 其 他 养 分 的 供 应 等 作 用 。 但 是 应 注 意 有 机 肥 施 用 不 当 也 会 造 成 环 境 上 的
问 题 , 特 别 是 厩 肥 的 使 用 。
6. 菜 地 的 合 理 施 肥 及 环 境
城 郊 菜 地 的 土 壤 有 效 磷 水 平 远 高 于 农 田 , 超 过 100 毫 克 / 公 斤 的 不 在 少 数 ( 表 1)。 这
就 给 环 境 带 来 巨 大 的 威 胁 , 特 别 是 对 城 市 邻 近 湖 泊 在 生 态 环 境 方 面 的 威 胁 。 昆 明 的 滇 池 、
苏 州 的 太 湖 、 南 京 的 玄 武 湖 、 北 京 的 昆 明 湖 和 杭 州 的 西 湖 等 湖 泊 , 目 前 在 生 态 上 已 受 到 了
严 重 威 胁 。 但 蔬 菜 等 经 济 作 物 的 种 植 又 是 人 民 生 活 所 必 须 , 所 以 要 保 护 环 境 , 又 能 达 到 高 产
的 目 标 , 就 必 须 执 行 合 理 施 肥 。 合 理 施 肥 在 我 国 是 一 个 重 大 问 题 , 对 蔬 菜 生 产 地 更 应 该 重
视 。
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