淺談化肥污染與沼液對作物的增益效果

董晶晶+應曉成+錢俊熹+徐軍+沈新平+費玉葉+馬玉婷+沈濤+黃潔+姜多

摘 要：化肥施用過量導致的環境污染是目前我國農業生產的一大問題。沼液肥是一種新型有機肥，在生態環境建設中作用明顯。該文通過分析長期施用化肥帶來的影響及施用沼液有機肥產生的增益效果，歸納總結了沼液肥對大田作物生長產生的有益效果，為今后開展沼液灌溉農田提供研究資料。

關鍵詞：化肥；沼液；有機肥

中圖分類號 X703 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）01-0052-03

Abstract：Environmental pollution caused by excessive fertilizer application is a major problem in agricultural production in China.Biogas slurry is a new type of organic fertilizer，playing an important role in the ecological environment.In the paper，through analyzing the effects of long-term application of chemical fertilizer and benefical results by using biogas slurry.We summarized the beneficial effect of biogas fertilizer on the growth of crops，to provide research data for the future development of biogas slurry irrigation.

Key words：Fertilizer；Biogas slurry； Organic fertilizer

1 我國化肥施用現狀

隨著我國經濟的快速發展，化肥已成為農業生產必不可少的生產資料[1]。如今，化肥是使用最多、最廣泛的肥料，分為氮肥、磷肥和鉀肥。氮肥有尿素、硝銨等；磷肥有過磷酸鈣、鈣鎂磷肥等；鉀肥有氯化鉀、硝酸鉀等[2]。

從1980年開始，隨著化肥價格的不斷下降、我國耕地資源變得日漸稀缺以及相對寬松的農產品市場環境，特別是農業勞動力機會成本的增加，從事農業勞動力的數量不斷下降，導致勞動力需求較多的有機肥施用量迅速減少，而相對的化肥施用量迅速增加。1985年，我國化肥施用量達到0.18億t，2002年化肥施用量達0.43億t，較1985年的化肥施用總量上升1.4倍。據2014年FAO數據庫數據顯示，盡管中國耕地面積只有世界耕地總面積的7%左右，但化肥施用量卻超過了世界化肥施用總量的25%，并且化肥投入的數量還在持續增加。2011年，國內化學肥料施用量占到全球施用量的40%左右[3]。2013年，在農業生產上，我國化學肥料施用量為0.51億t[4]，促進了我國社會經濟發展和實現了糧食“十一連增”[5]。2014年化學肥料施用量與2013年相比，氮肥施用量減少531萬t，磷肥施用量增加178萬t，鉀肥施用量增加282萬t[6]。

隨著中國農業集約化的壓力不斷加大，化肥的投入量和施用強度不斷增加，直接導致化肥投入的面源污染問題持續加重，環境問題日益突出。

2 化肥施用與農業面源污染

化肥是一種特殊產品，關系到國計民生和社會穩定。我國正處于經濟發展階段，當前耕地面積在逐年減少，人口在逐年增加。在提高糧食作物產量的影響因素中，化學肥料施用是高效增產施肥方式[7]。1998年至2004年，我國的化肥施用量呈現上升趨勢，但相應的糧食總產量卻在不斷下降，兩者變化趨勢產生矛盾。在農業生產中，我國面臨著幾個重大問題，第一，増施肥料后產量卻不增加；第二，過量施用化肥；第三，養分利用效率降低。

近20多年來，因農田化肥投入過量和施肥技術落后等原因，使得我國化肥利用率普遍偏低，大量養分通過降雨沖刷和淋融等方式流向水體，形成了較為嚴重的面源污染問題，嚴重破壞了生態環境，對農村環境、農業增產增收和農民生活產生了較大的負面影響[8]。

當前，農業面源污染已經變成主要污染源，嚴重影響著水體環境質量[9]。據統計，全世界40%左右的陸地面積遭受著農業面源污染的影響，并且在全球不同程度退化的12億hm2耕地土壤中，12%左右耕地退化的根源就是農業面源污染[10]。

現如今，我國仍處在發展中階段，在農業生產占主導地位的條件下，由于多年生產方式不當、化肥農藥的過量使用，使非點源污染尤其是農業非點源污染問題更顯突出。農業非點源污染對地表、地下飲用水資源構成了極大地威脅，同時也對農業的可續發展構成了嚴重威脅[11]。國內外研究表明，水體富營養化與農業非點源污染有著很大的聯系。

為了改變這一現狀，探索有機肥尤其是沼液肥的應用對作物生長發育及產量的影響尤為重要。尋找節本增效措施，開展沼液肥利用，是一項惠及千萬農民的有效措施[12]。

3 沼液灌溉的影響

沼液作為沼氣厭氧發酵后的產物，含有豐富的氮、磷、鉀等大量營養元素和鈣、銅、鐵、鋅、錳等微量營養元素，還含有豐富的氨基酸、單糖、B族維生素、生長素、赤霉素、各種水解酶、某些植物激素以及對病蟲害有抑制作用的物質或因子[13]。我國對沼液的應用研究興起于20世紀70年代末，研究人員投入大量人力物力進行研究，至今已在農作物產量、品質方面得到了許多重要的研究結論，一些相關技術已經大面積的推廣應用。沼液中的有益物質能夠促進植物的生長發育，增加作物產量以及提高作物品質，在農業生產中有廣泛應用。

3.1 沼液灌溉對作物產量的影響 產量是衡量作物品質優良的重要指標之一，沼液灌溉在作物增產方面有顯著的效果。Garg等[14]研究發現，沼液不僅有改善土壤物理性質（飽和滲透系數、保濕系數等），還具有促進小麥生長、增產的功效。Kotchakorn等[51]將沼液應用于甜玉米、西紅柿及草莓，也得出同樣的結果。種子質量與作物的產量有著必然的聯系，通過朱自芬等[16]的比較試驗發現，沼液浸種比藥劑浸種產量增加約190.88kg/hm2。目前研究較多的是用全沼液代替全化肥的作物增產情況，李建偉等[17]通過自動灌溉沼液確定，充足的全沼液供肥，可獲得比全化肥處理明顯的增產。諸多學者的研究在一定程度上證實了沼液能有效促進水稻等多種作物增產，目前尚未有合理灌溉沼液導致作物減產的報導。

3.2 沼液灌溉對作物品質的影響 農作物的品質包括維生素、糖分、硝酸鹽以及蛋白質和礦質元素等因子，其中以維生素C最為重要。因為人體不能自身合成，需要從蔬菜和水果中攝取。其次是糖分?？扇苄蕴鞘怯绊懣诟械闹饕蛩刂?，并對作物采后貯藏、運輸中的營養品質變化也有重要影響[18]。不少對沼液影響作物品質的研究表明，施用沼液后，作物品質較施用化肥的有顯著的提升。沼液對于提高作物維生素C含量具有積極影響，對于作物其他品質，如口感、色澤、可溶性糖、還原糖、蛋白質等的影響與維生素C類似，當沼液用量在合適的范圍內時，對提高作物上述品質具有促進作用[19]。除了作物的營養品質，其安全性也是人們關注的重點。李建偉等[17]利用微噴帶自動灌沼液后，西蘭花的品質有所提高，安全品質也有保證。在沼液農田消解利用中，沼液中所含的微量重金屬元素是否會在農產品中積累這一問題，也是大眾所關心的，奚輝等[20]對茭白不同濃度沼液灌溉的結果顯示，經過沼液灌溉的茭白均未檢測出Pb和Cd，Cu和Zn含量也在無公害食品標準范圍內，未發生重金屬富集現象。

3.3 沼液灌溉對土壤性質的影響 土壤在連續種植多季后，化肥的長期、大量施用會導致無機鹽的積累從而增加了土壤的鹽堿度，有機質等含量隨之降低，其團粒結構也會逐漸變差，因此找到良好的土壤改良劑就變得尤為重要。李松林等[21]研究發現，在水田休閑期進行高濃度的沼液淹灌，不僅可以消解和凈化沼液中污染物質，還能有效改善土壤養分性質，不會引起土壤中氮、磷和有機物質的過量積累。亓翠玲等[13]在櫻桃栽培中施用沼液，土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀等養分含量顯著增加，土壤營養狀況有效改善，沼渣沼液對于果園水肥的補充效果較好，具有較高的推廣價值。這說明農田經過沼液灌溉后，理化性質隨之改善，從而為作物生長提供一個良好的環境，因此，沼液可以作為一種優良的土壤改良劑來使用。

4 沼液對農田面源污染的改善

長期、大量施用化肥已經造成了嚴重的環境污染，而沼液具有緩釋、低污染等特點，可以作為一種優質肥料在一定程度上替代化肥。李文兵[22]的試驗結果表明：有機氮肥的施肥總量與常規氮肥相同時，施用前者的田面水中總氮平均濃度只有施用后者的80%。沼液作為緩釋氮肥可根據作物的生長需要提供養分，延遲氮肥釋放，從而減少氨揮發損失和降低徑流損失，在較短時間內對于田面水總氮量造成的影響較小，使其含量保持在較低水平[23]。應用沼液有機肥后，農田化肥施用量明顯下降，有效降低了農田面源污染。

5 小結

通過添加沼液有機肥替代傳統化肥的施入，能大量減少化肥的用量，降低了種植農戶的成本投入。沼液有機肥不僅能提高作物產量和品質，還能作為土壤改良劑，優化土壤理化性質，增加其有機質含量。通過增施沼液，減少化肥使用量，從而在一定程度上解決了農田面源污染，由此可見，沼液灌溉具有廣闊的前景。應利用好沼液肥，構建以農促牧、以沼促農、配套發展的良性農業循環系統，對提高農業生產的綜合效益，實現化肥減量化，提高農業資源的利用率大有裨益。

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（責編：徐煥斗）