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土壤被污染,罪魁祸首居然是它,后果不堪设想
2017-10-12   来源:   

土壤被污染,罪魁祸首居然是它,后果不堪设想

化肥利用效率下降,造成的直接后果是农田环境污染。使用不当的化肥,就像上瘾的"鸦片",伤害的不是一块地,而是几代人。

自1994年以来,中国农业大学的专家在北京、山东、陕西等地的20个县600多个点位的抽样调查显示,在北方集约化的高肥用量地区,20%的地下水硝酸盐含量超过国家饮用水硝酸盐含量限量标准(每升硝酸盐含量89毫克),45%地下水硝酸盐含量超过主要发达国家饮用水相关限量指标。除此之外,因化肥中含有重金属、酸根等物质,其对环境的影响是多方面的。重要的环境影响如下:

1)重金属和有毒元素有所增加从化肥的原料开采到加工生产,总是给化肥带进一些重金属元素或有毒物质。其中以磷肥为主。中国施用的化肥中,磷肥约占20%,磷肥的生产原料为磷矿石,它含有大量有害元素F和As,同时磷矿石的加工过程还会带进其它重金属Cd、Cr、Hg、As、F,特别是Cd。另外,利用废酸生产的磷肥中还会带有三氯乙醛,对作物造成毒害。

研究表明,无论是酸性土壤、微酸性土壤还是石灰性土壤,长期施用化肥还会造成土壤中重金属元素的富集。比如,长期施用硝酸铵、磷酸铵、复合肥,可使土壤中As的含量达50~60mg/kg。同时,随着进入土壤Cd的增加,土壤中有效Cd含量也会增加,作物吸收的Cd量也增加。

2)微生物活性降低土壤微生物是个体小而能量大的活体,它们既是土壤有机质转化的执行者,又是植物营养元素的活性库,具有转化有机质、分解矿物和降解有毒物质的作用。中科院南京土壤研究所的试验表明,施用不同的肥料对微生物的活性有很大的影响,土壤微生物数量、活性大小的顺序为:有机肥配施无机肥>单施有机肥>单施无机肥。中国施用的化肥中以氮肥为主,而磷肥、钾肥和有机肥的施用量低,这会降低土壤微生物的数量和活性。

3)养分失调与硝酸盐累积中国施用的化肥以氮肥为主,而磷肥、钾肥较少,长期施用造成土壤营养失调,加剧土壤P、K的耗竭,导致NO3-N累积。NO3-N本身无毒,但若未被作物充分同化可使其含量迅速增加,摄入人体后被微生物还原为NO2-,使血液的载氧能力下降,诱发高铁血红蛋白血症,严重时可使人窒息死亡。同时,NO3-N还可以在体内转变成强致癌物质亚硝胺,诱发各种消化系统癌变,危害人体健康。在保护地栽培条件下,即使是以施用有机肥为主的100cm土层中NO3-N累积量也在240~740kg/hm2。

湖泊、河流和浅海水域生态系统的富营养化,也因氮磷等营养物质的增加有关,其直接的生态灾害是水藻疯长,鱼类等水生动物因缺氧数量减少甚至死亡,并引发近海的赤潮。氮肥气态损失也造成温室气体排放。氮主要在土壤微生物的硝化和反硝化作用下,使部分氮肥变成氧化亚氮这样的温室气体,从而对大气臭氧层产生破坏。

氮肥过量使用将对长期粮食安全和食品安全造成威胁。氮肥过量使用排放的温室气体加剧了气候变化,气候变化又对长期粮食安全造成负面影响;氮肥的过量使用会导致土质下降和土壤环境恶化,进而影响到作物的生长;过量使用还在一定程度上导致农药施用量的增加,这是因为化肥过量使用,造成了土地微生物和动物多样性降低,土壤板结,植物病害增加,需要用更多的农药控制病害。在退化的农田生态系统中,当初级生产力下降时,以植物为食的植食性害虫数量也将增加,更加剧农药的使用。

4)土壤酸化长期施用化肥加速土壤酸化,中国农业大学张福锁教授团队对此进行了深入的分析,文章发表在国际著名的《科学》刊物上。

这是因为,一方面与氮肥在土壤中的硝化作用产生硝酸盐的过程相关。首先是铵转变成亚硝酸盐,然后亚硝酸盐再转变成硝酸盐,形成H+,导致土壤酸化。

另一方面,一些生理酸性肥料,比如磷酸钙、硫酸铵、氯化铵在植物吸收肥料中的养分离子后,土壤中H+增多,许多耕地土壤的酸化和生理性肥料长期施用有关。此外,氮肥在通气不良的条件下,可进行反硝化作用,以NH3、N2的形式进入大气,大气中的NH3、N2可经过氧化与水解作用转化成HNO3,降落到土壤中引起土壤酸化。化肥施用促进土壤酸化现象在酸性土壤中最为严重。土壤酸化后可加速Ca、Mg从耕作层淋溶,从而降低盐基饱和度和土壤肥力。

针对上述现象,有学者认为化肥对耕地肥力有短期提高的功效,但长期不合理使用,则对土地健康造成不利影响。

有人据此将化肥成为"土地鸦片",农民用之成瘾,耕地也会成瘾,但耕地退化后,其高生产力就难以维持了。

都是过量惹的祸!

当施用化肥增产的效果下降时,人们开始不断地增加化肥的施用量。据2010年的统计,国内化肥施用量在225公斤/公顷警戒线以下的仅有黑龙江、贵州、青海、西藏和甘肃,其余省份全部超过,前四名都超过了500公斤,依次是海南、天津、福建和广东。预计到2020年广东、福建、北京和天津将超过或接近600公斤。全国总使用量将很有可能突破6000万吨,平均全国单位使用量也将接近500公斤。

当过量施用后,严重破坏了土壤微生物生态链,使土壤失去活性功能成为死土。有些常年大量使用化肥的农民戏说地越来越馋,其实根本不是地的问题,是人的问题。

据世界粮农组织(FAO)统计分析,目前世界平均每公顷耕地化肥施用量约120kg。

增量不再增收

当化肥的使用者发现,随着化肥用量的不断增加,其增产效应却开始下降,80年代每公斤化肥的增产效果可以达到1:20,到了21世纪仅为1:5,而化肥的施用量却从40公斤/公顷提高到400公斤/公顷,投入成十倍地增加了可收益却下降了。

有得到就有付出,化肥的短期效应其实是以牺牲土壤为代价取得的。我们知道,除了阳光空气水这三大要素之外,农作物生长所需大部分营养都是依靠土壤提供的,而土壤之所以能提供这些营养是因为每克健康的土壤里存在中种类过万、数以亿计的微生物军团,它们的生长代谢把无机质和大分子有机物转化为植物可吸收利用的有机质,它们和地上的动植物一起构成了复杂而又和谐的地球生态链。

正常情况下土壤微生物总是处于饥饿状态,所以人工施用化肥给了土壤微生物一个巨大的、偏食的变量,使得一部分微生物迅速繁殖成为优势,久而久之,土壤微生物的多样性遭到破坏,原有的平衡的生态链被毁掉,原本能够均衡地提供给植物养分的微生物种群结构变得单一化。

莱比锡的植物矿质营养学说还有个最小因子定律,说的是植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元素。当土壤微生物种群遭到"偏食的"化肥入侵,某些可以产生植物必需的营养元素的微生物处于弱势或消失后,施用再多的化肥只会使短缺的元素更加短缺。

过量的危害

过量使用化肥不仅使土壤养分单一、肥力迅速下降,严重影响作物品质,而且污染物流失,破坏了生态环境,因化学物残留,危害人体健康,同时,还进一步加剧了我国能源的短缺问题。

给农民带来严重的收入损失

据抽样调查,我国80%的农户习惯凭传统经验施肥,不考虑各种肥料特性,盲目采用"以水冲肥"、"一炮轰"等简单的施肥方法。全国有1/3农户对作物过量施肥,导致农民种地投入不断增加,虽然粮食产量增加,但增产不增收的现象越来越严重。

导致农产品质量下降

由于农田大量施用单元素化肥,其养分不能被作物有效地吸收利用。氮、磷、钾等一些化学物质易被土壤固结,使各种盐分在土壤中积累,造成土壤养分失调,部分地块的有害重金属含量和有害病菌量超标,导致土壤性状恶化,作物体内部分物质转化合成受阻,使农产品品质降低。超量使用化肥使果蔬生长性状低劣,并且容易腐烂,不易存放。

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导致粮食和农产品安全受到威胁

过量使用化肥极易使庄稼倒伏,而一旦出现倒伏,就必然导致粮食减产,威胁中国的粮食安全;过量使用化肥还容易发生病虫害。比如使用过量的氮肥,会使庄稼抗病虫害能力减弱,易遭病虫的侵染,继而会增加防虫害的农药用量,直接威胁食品的安全性。

加剧环境污染

过量使用化肥,当肥料量超过土壤的保持能力时,就会迁移至周围的土壤中,形成农业面源污染,使河流、湖泊水体呈富营养化,导致藻类滋生,出现部分河流、湖泊的鱼虾发生死亡的现象。

过量的化肥还会渗入20m以内的浅层地下水中,使地下水硝酸盐含量增加,若长期饮用此类水源就会危害人类的身体健康。据统计,中国每年因不合理施肥造成1000多万吨的氮素流失到农田之外,直接经济损失达300亿元。

浪费大量紧缺资源

化肥成本之所以居高不下,是因为生产原料紧缺。如氮肥主要以石油为原料,现在则以煤和天然气为主,这些都是我国紧缺的资源。而且每年化肥生产还要消耗大量高品质的磷矿石,而磷矿石也已被列入国土资源部2010年后的紧缺资源之列。有数据表明,2004年我国化肥生产消耗约1亿吨标准煤,超过国家能源消耗比重5%;每年化肥生产消耗的高品位磷矿石超过1亿吨;并消耗了我国72%的硫资源。目前,我国每年生产和消费的化肥量超过4500万吨,而全国氮肥利用率仅有30%左右。

我们过量施用化肥使其成为名副其实的土地鸦片,以摧毁长期安身立命的本钱(土地地力)为代价得到的短期愉悦,在比较效益逐年降低时,获得的愉悦感越来越少,于是加大投入(化肥)企图提高收益,结果投入越多······效益却越来越低········

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化肥的大量使用源于人类对农产品产量近乎贪婪的追求。当人们通过使用化肥对土地产生刺激,短期内土地产量得到大幅提升后,在短期利益的驱动下,化肥生产者、农场使用者或者农民形成了巨大的合力,将化肥推上了现代农业舞台的中心。

化肥解决了粮食高产的问题,同时又带来了一个新的问题:营养成分的流失。

人类需要的营养分两类:一类是大量营养,即蛋白质、脂肪、碳水化合物等,还要摄取一定量人体不吸收但有用的纤维素;另一类是微量营养,即维生素、矿物质、酵素菌类等。这些营养成分是确保身体机能正常的必须原料。

来自德国黑森林地区的膳食专家的研究结论显示:蔬果中的大部分微量营养素平均含量在10年降幅几乎都超过50%。在1985年我们通过吃一个苹果补充维生素C,到1996年就要吃够5个才达到一样的摄入量。

我们对不同栽培方式下的食物营养成分,结合查阅大量文献,分析发现了上述食物营养的变化。如果不使用化肥,而采用有机肥,农药残留量是普通食品的0-1/3;果蔬硝酸盐含量比普通果蔬减少50%-80%;干物质含量比普通食品高出约7%-20%。

用有机肥彻底更换化肥后,花青素、异黄酮、类胡萝卜素等具有抗癌、抗氧化的酚类化合物含量明显提高,维生素C含量提高30%-68%。在元素含量方面,采取有机栽培方式,农产品中大量元素P、Fe、Mg以及微量元素Zn、Cu含量更高,矿质营养趋于平衡。

当代人看似日益光鲜和日益丰富的饮食结构中,却面临营养缺乏的困境。

在美国,由于食物单一,营养元素缺乏,造成了高达三分之一以上的肥胖人群,该国的心脏病、高血压、癌症患者也呈现增长趋势,国家不得不投入大量的资金用于治疗。由于食物便宜,美国人用于购买食物的开支占据日常开支的7%,但其医疗开支高达17%。

化肥滥用客观造成各类慢性疾病的泛滥,仅中国就有3亿人有"三高"中的至少"一高";癌症病患也越来越多。当代人一方面巨量营养摄取过量而导致肥胖普遍,另一方面,巨量营养中个别成分和几乎大部分微量营养又摄取不足。越来越多的营养学家认为,化肥过量使用导致食物营养成分减少纳入慢性病的原因之一。

当代人这样的饮食结构而导致的身体素质的下降,是否会逐渐具有遗传性,并导致未来人类素质的先天性低下,将是一个早晚都要面对的残酷课题。越来越多人有糖尿病,而且有低龄化的趋势,这些人未来生育后代会否有遗传的可能?如果人类以这样的饮食方式传承几百年,未来人类社会格局是否会发生变化?这些因农业生产方式改变发生的疾病,非常值得医学家认真研究。

将秸秆中含有的"肥料"通过一定的措施"过腹还田",增加有机肥减少化肥使用真正做到合理施肥,生态施肥,地会越种越肥,化肥用量必然下降。遗憾的是,这些"肥料"被农民在田间地头烧掉了,每年再向耕地中增加化肥。

因此,解决耕地污染和提高耕地质量的合理途径,是大力发展生态农业,循环利用农业废弃物,恢复受损的耕地。中国人口多、耕地少,且农民勤劳,有着几千年农耕历史,这样的国情适宜发展精耕细作的农业。如果中国能够对养殖积肥的农民或对有机肥耕种者实施直接补贴,则可避免施肥缺陷,有效利用国家资金。这将是实现农业绿色可持续发展的行效之为!

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标签:土壤 后果

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