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“化肥导致土壤酸化板结”没有科学依据
2019-06-12   来源:中国科学报   

施用化肥真的导致土壤酸化和土壤板结吗?通过大量的相关文献调研,我们发现该结论没有足够的科学数据支撑。

自从有了化肥以来,我国粮食产量大幅提升。以水稻为例,解放前没有化肥时水稻亩产不足100公斤,而今全国平均每亩水稻产量在500公斤以上,而华东太湖地区则能达到600公斤以上。根据试验测算,化肥对我国粮食产量的贡献达40%以上,因此化肥在我国粮食安全中发挥了巨大的不可替代的作用。

“化肥导致土壤酸化板结”没有科学依据

然而,近三十年来,化肥大量或过量施用,在增产稳产的同时,也导致了不可否认的副作用,如资源浪费、水体富营养化等。所以,公众对化肥产生了负面认识,如化肥导致土壤酸化和板结,并开始过度放大这种负面作用,甚至于憎恨化肥。然而,事实是这样吗?

施用化肥真的导致土壤酸化和土壤板结吗?通过大量的相关文献调研,我们发现该结论没有足够的科学数据支撑。

化肥主要是小分子或各种盐,不会直接导致土壤酸化。所谓生理酸性化肥如氯化钾,是指植物吸收大量的钾而交换出氢离子,导致土壤变酸,同时植物也会分泌有机酸,所以化肥致酸的主要源头是植物而不是化肥。换句话说,要稳产和增产,植物就必须吸收相应的养分同时产生相应的酸。

中国科学院封丘农业生态试验站长达30年的定位施肥试验表明,与不施肥料的处理相比,长期施用化肥令有机质含量显著提升,土壤容重显著下降,而土壤酸度没有显著变化。也就是说,施用化肥的土壤不是变板结,而是变得更疏松,且土壤生产力可持续。

“化肥导致土壤酸化板结”没有科学依据

同样,美国密苏里州于1888年设计的长期定位施肥试验(SanbornField),已经运行了130年,得到与封丘试验站类似结果。

那为什么我国农田土壤变酸了呢?

首先,由于盐基离子的淋溶,土壤酸化是土壤发生演变的必然趋势。例如,我国南方雨热资源比北方丰富,盐基离子的淋溶强度大,所以南方土壤酸化进程更快、土壤更酸。

其次,我们再看一组数据。我国现在年化肥施用量近6000万吨(折纯),其中约1/2~1/3来自尿素。施用的氮肥呈碱性,而施用的磷钾肥呈中性或碱性,根据酸碱平衡原理,化肥的施用致碱,如何致酸?

再来看一下我国的干湿沉降,据不完全估算,每年我国硫氧化物沉降3000多万吨,氮氧化物沉降约2000万吨,这两项加起来就达5000万吨,干湿沉降保守估计在1亿吨以上,主要进入农田。前者5000万吨化肥只是中性或碱性,而后者1亿吨干湿沉降是强致酸性物质,从化学的角度,如果土壤变酸,这5000万吨强致酸的氮硫氧化物无疑发挥重要乃至决定性作用,而把土壤酸化归罪于化肥显然不科学。

“化肥导致土壤酸化板结”没有科学依据

近30年来,不施化肥的自然土壤如森林土壤的酸化比耕地更显著,而化肥施用量显著高于耕地的温室大棚土壤却出现盐碱化,这些均表明化肥影响了土壤酸化,但不是土壤酸化的直接因子,更不是主导因子。

化肥是植物的“粮食”,没有这些“粮食”,植物就无法生长,更不用谈产量或品质。所以,有植物生长的地方就有化肥,而不施化肥不等于没用化肥。有机肥能提供一些矿物质元素,但含量十分有限,很难满足作物产量或品质需求。化肥的主要功能是提供植物必需的营养元素,而有机肥的主要功能是通过改善土壤组成与结构以便作物能更好地吸收这些营养元素。因此,化肥与有机肥不是相互抵触而是相互支撑的关系。

化肥的大量施用会导致利用率下降,这一方面浪费资源,另一方面会污染水体。这正如事物的两面性,禁止施用化肥非常不科学且不符合实际生产需求。与其批评化肥,不如加强对人的约束,即如何高效施用化肥。所以国家出台了减肥增效政策,也就是在稳产或增产的前提下,采用综合的技术措施提高养分利用率,降低化肥用量,减少对环境的污染。

国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目“作物高产高效群体与关键生态因子的匹配及其调控”下的课题“支撑高产群体的关键土壤过程及动态调控机理”,就是通过相关技术的研发与集成,使得营养元素的供给和作物需求相匹配,从而实现更高效施用。通过在太湖地区水稻生产中进行的大面积示范应用发现,在水稻稳产或增产的前提下,氮肥可以减施15%以上,有效支撑了减肥增效的国家需求。

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标签:土壤 酸化 板结

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