化肥施用污染

1、2022-1-141化肥施用對環(huán)境的污染2022-1-142氮肥施用對環(huán)境的污染一、氮肥施用對大氣的污染1.NOx 系反硝化過程，主要發(fā)生在水分飽和的土壤中，由相關微生物完成。 每年由于氮肥施用而導致的NOx釋放量約占全球NOx釋放總量的10%。2022-1-143氮肥造成的NOx損失因品種而異氮肥品種試驗次數(shù)NOx損失(占施入N%)n平 均范 圍硫 酸 銨2622947氨 水4141022硝 酸 銨10271148硝 酸 鈣12201039尿 素9271450平 均249502022-1-144處 理平均通量（gN2O/m2.h）占當季施氮量（%）不施氮肥34.6尿素（450kg/hm2）5

2、1.30.22尿素（675kg/hm2）56.80.19硫銨（1050kg/hm2）65.60.48太湖水稻土的N2O通量 2022-1-145 已有足夠的資料證明，化學氮肥的施用使淹水土壤對甲烷（CH4）的吸附量減少，使水田的甲烷釋放量增加，可能是大氣中甲烷濃度升高的原因之一。2022-1-1462.NH3 我國施用的氮素化肥中，銨（氨）態(tài)氮肥占85%以上。 施入土壤的銨（氨）態(tài)氮肥在pH7時很容易以NH3的形式揮發(fā)進入大氣，尿素等氮肥若施于pH8左右的石灰性土壤表層，經(jīng)由NH3揮發(fā)的氮素可達40%左右。 揮發(fā)進入大氣的氨，可增加經(jīng)由降雨等形式進入陸地水體的氨量，是造成水體富營養(yǎng)化的因素之一

3、。2022-1-147二、氮肥施用對水體的污染 在旱地上，NO3經(jīng)由排水與淋溶進入地表水和地下水是氮肥施用污染水體的主要途徑，其后果是導致水體富營養(yǎng)化。 農田排水中NO3N濃度與施氮量有密切關系，氮肥的過量施用是國內外許多地區(qū)水體遭受硝態(tài)氮污染的一個重要原因。2022-1-148排水中NO3N濃度和土壤剖面中積累的NO3N與氮肥用量的關系氮肥用量(kg/hm2)排水中NO3N平均濃度(mg/l)03m剖面中NO3N (kg/hm2)1973197419751974197509171201319197254112152523941002241337431984254481265815057702

4、24(有機)1211602022-1-149輸入地下水的NO3濃度與土壤質地和土地利用方式有關土壤質地和利用方式與排水中NO3濃度的關系土壤質地土 地 利 用 方 式 NO3N(mg/l)砂 土耕地、谷物、塊根輪作，每年施N約120kg/hm2 1430草地（割草場），每年施N約250kg/hm2 37草地（集約化牧場），每年施N約250kg/hm21420蔬菜、煙草，每年施N約300600kg/hm234770林地（針葉林）2.5林地（闊葉林赤楊林）10黃 土耕地、谷物、塊根輪作，每年施N約150kg/hm27142022-1-1410水體中氮濃度與營養(yǎng)化水平的指標（總N mg/l）貧營養(yǎng)中

5、營養(yǎng)富營養(yǎng)0.10.10.30.3 1985年對我國20個湖泊與水庫的調查表明，處于富營養(yǎng)化的水體有13個，占65%；處于中營養(yǎng)向富營養(yǎng)轉化的有4個，占20%；處于貧營養(yǎng)狀態(tài)的僅有3個，占15%。2022-1-1411三、氮肥施用對土壤的污染 氮肥施入土壤后，除作物吸收和少量被吸附外，大都通過各種途徑進入大氣與水體，在土壤中殘留很少；此外，由于化學氮肥純度較高，也少有因雜質而污染土壤的情況發(fā)生。 但氮肥大量施用對土壤的間接影響卻不容忽視。如在中性和酸性土壤上長期施用生理酸性肥料（如氯化銨、硫酸銨等）可導致土壤酸化，同時使交換性鈣、鎂從耕層淋溶，造成土壤板結，使土壤綜合肥力下降。2022-1-1

6、412磷肥施用對環(huán)境的污染一、磷肥施用對水體的污染 磷主要通過地表徑流進入水體。據(jù)估計，全世界每年大約有300400萬噸P2O5從土壤遷移到水體，美國每年由磷肥和土壤進入水生態(tài)系統(tǒng)的磷達4.5萬噸左右。 地表徑流造成的磷流失是引起水體富營養(yǎng)化的主要原因之一。2022-1-1413 地表徑流中磷的多寡與流域的地表覆蓋程度、土壤質地、透水性等因素有關，也與土壤肥力高低和施肥水平有關。不同肥力土壤磷流失量（g/hm2y）貧瘠土壤中肥力土壤 高肥力土壤總 磷 流 失200200500500磷酸態(tài)磷流失1001002502502022-1-1414 美國田納西流域的資料表明：在農業(yè)利用方式不同的土壤上，

7、地表徑流攜帶的泥沙中磷的流失量分別為：中耕地6.35g/hm2、放牧地與割草地 1.9 g/hm2、林地0.62g/hm2。 張水銘等在江蘇省吳江縣的稻麥輪作試驗結果表明：等量的磷肥在小麥上施用時，磷的排出量比種稻時要小得多；而在稻田中，磷的排出量隨稻田磷肥施用量的增加而增加。 1988年稻田試驗區(qū)的結果：通過排水排出磷888g/hm2，其中人為性排水中排出的磷達633g/hm2，占磷排出量的71.3%。2022-1-1415貧營養(yǎng)中營養(yǎng)富營養(yǎng)N0.10.10.30.3P 0.0010.0010.010.01水體中氮、磷濃度與營養(yǎng)化水平的指標（mg/l） 有人指出，湖泊生物生產力的限制因子是磷

8、，天然湖泊缺磷的現(xiàn)象較為常見，磷從土壤流失對湖泊的生物生產力具有促進作用；換言之，磷的流失是導致水體富營養(yǎng)化的主導因子。2022-1-1416 瑞典科學家認為，湖泊中等程度營養(yǎng)化會促進浮游生物發(fā)育和增加魚類資源；相反地，過度營養(yǎng)化則可導致水質惡化和魚類死亡。 前蘇聯(lián)科學家援引了一組有趣的數(shù)據(jù)：從貧瘠（缺少浮游生物）的大湖每年每公頃水面只能捕獲1.28kg魚；而從美國的一些富營養(yǎng)（有豐富浮游生物）的小湖每年每公頃水面可捕獲180kg魚；在原西德、菲律賓從人工施肥的池塘每年每公頃水面可捕獲1100kg魚。2022-1-1417威斯康星州門多塔湖中氮、磷補給來源%氮磷農村地表徑流952地 下 水45

9、2湖 面 沉 降172其 他2944 威斯康星州地表水富營養(yǎng)化的研究表明，污水在富營養(yǎng)化中所占的比重為59%，施肥與農田徑流為21%，城區(qū)土地徑流為10%，其他耕地徑流為3%，非耕地徑流為3%，其他給源（地下水、大氣沉降物等）4%。2022-1-1418 富營養(yǎng)化水體在中斷養(yǎng)分大量補充時，可逐步自然凈化和恢復，但恢復期差別很大。 江河水約需幾天至半個月； 流動的湖水約需34年； 受污染的地下水大約需要300年。2022-1-1419二、磷肥施用對土壤的污染1.重金屬污染 制造磷肥的主要原料系來自天然的磷礦石，磷礦石因成礦條件不同而品位（純度）差異很大，因而雜質成分也很復雜，但可能對土壤產生污染

10、的主要是重金屬元素。分析結果表明，不同產地的磷礦及其制成的磷肥中都含有不同種類和不同含量的重金屬。2022-1-1420某些磷礦石中重金屬含量（mg/kg） 產 地AsCdCuPbZnHg磷礦石平均24.433.923.717.2256.00.25美國佛羅里達產19.411.315.017.2112.00.05摩洛哥產35.226.339.211.1273.00.01挪威產20.376.412.0 9.1801.00.31中國云南產25.0 3.854.2242.1225.32022-1-1421品 種AsCdCuPbZnHg普通過磷酸鈣104.0 9.515.7 8.6159.00.42重過

11、磷酸鈣273.024.532.5 5.6270.00.17俄羅斯普通過磷酸鈣7.3-170.04.0-100.02.0-962.050.0-1430.00.0-1.0俄羅斯其他磷肥0.56-9.12.0-58.00.68-27.023.0-1100.00.02-32.0俄羅斯復混肥料0.019-17.57.2-625.00.88-443.715.0-450.00.005-0.22中國浙江鈣鎂磷肥 6.263.2169.4某些磷肥中重金屬含量（mg/kg） 2022-1-1422 隨著磷肥的施用，這些重金屬會逐漸在土壤中積累，當達到一定濃度時，便會對作物產生毒害。例如，美國加州Cituco農業(yè)試

12、驗站對長期使用磷肥的土壤中Cd的積累所進行的觀察表明，表土層Cd的含量為對照點的14倍，而在3040cm土層中，兩者Cd的含量沒有明顯差別；Schsodes的蔬菜試驗表明，把含Cd量為7.25mg/kg的普鈣以150kg/畝的用量施入土壤，各種蔬菜的含Cd量可達0.314mg/kg。2022-1-14232、氟污染 主要來自以磷礦粉直接做磷肥施用時帶入土壤中的氟，但其他化學磷肥中也含有一定量的氟。 氟很容易進入植物體，特別是茶樹具有積累氟的特性，茶葉中的含氟量可達10002000mg/kg；一般植物吸收的氟大多積累在根部。 氟也可以經(jīng)重力水下移入地下水，造成地下水的氟污染。2022-1-142

13、43、放射性污染 磷礦石中往往伴有鈾、釷、鐳等天然放射性元素，它們隨著磷肥的施用進入土壤，一部分通過作物吸收并最終經(jīng)過食物鏈進入人體，也有可能隨徑流進入水體。2022-1-1425磷肥中的放射性強度（Ci/kg）采樣地點總放射性強度磷 礦 粉磷 肥河南（普通過磷酸鈣）2.510-7福建（普通過磷酸鈣）8.1610-7浙江（普通過磷酸鈣）8.2110-7（鈣鎂磷肥）5.5310-7內蒙古（普通過磷酸鈣）2.510-72.610-7黑龍江（普通過磷酸鈣）7.910-9河北張家口（普通過磷酸鈣）6.210-104.210-81.710-9河南洛陽（普通過磷酸鈣）3.410-8廣東湛江（普通過磷酸鈣）

14、3.310-95.210-92022-1-14264、三氯乙醛污染 主要因為一段時期內，由于硫酸供應緊張以及價格原因，加之磷肥市場疏于管理，一部分小磷肥廠使用了來自印染等行業(yè)的廢硫酸生產磷肥，使含有高量三氯乙醛的磷肥通過施肥進入農田。三氯乙醛對作物苗期生長造成急性毒害，使大片農作物死亡，據(jù)不完全統(tǒng)計，受危害農田先后達10萬畝，損失糧食近1.5億公斤。2022-1-1427重金屬與有機毒物毒性比較 有機毒物 重金屬 毒性表現(xiàn) 急性 慢性 毒性變化 漸減 加強 降解情況 可降解 不可降解 長期結果 消失 逐漸積累 2022-1-1428 施用化肥對作物病蟲害的影響 施肥對于作物病蟲害的發(fā)生，雖不至

15、于對環(huán)境造成直接影響，但由于防治病蟲害需要使用農藥，將會通過農藥殘留對農產品和土壤產生間接影響。因此，通過平衡施肥提高作物的抗病蟲害能力，便有利于保護農田生態(tài)環(huán)境，保障農產品安全。2022-1-1429冬小麥受麥莖蜂危害的程度與化肥的關系處 理受 害 率 % 對照9.2 N27011.0 P2705.6 K2705.6 N270P2708.0 N270K2707.5 P270K2704.5 N270P270K2708.2 拔節(jié)期根外追施N3013.42022-1-1430化肥對冬小麥籽實受盾蝽危害程度的影響處 理蟲口(個/m2)受害子粒(顆/m2) 對照1.53.6 P60K401.63.0

16、N100P60K402.04.5 N200PO60K403.27.12022-1-1431 綜上所述，氮素化肥的施用通常會降低作物抗病蟲害的能力，使作物的病蟲害發(fā)生率加重；而磷素化肥、鉀素化肥的施用特別是磷、鉀肥的聯(lián)合施用能增強作物抗病蟲害的能力，降低作物病蟲害發(fā)生率。因此，農業(yè)生產中提倡平衡施肥不僅能提高作物產量，改善農產品質量，還能通過增強作物抗病蟲害能力而減少農藥使用量，有利于減少農業(yè)生產成本，保護農田生態(tài)環(huán)境。2022-1-1432化肥施用對環(huán)境污染的防治改進化肥劑型 開發(fā)新型肥料一、開發(fā)應用緩、控釋氮肥 氮素化肥由于利用率較低，而且容易污染環(huán)境，根本原因就是其水溶性強，肥效發(fā)生快，與

17、作物吸收速率不同步。因此，研制開發(fā)具有緩慢釋放功能的氮肥一直是肥料界多年來主攻的方向；目前雖有一些緩釋氮肥面市，但因為其價格昂貴和有關應用條件的研究不夠深入，一直未能在農業(yè)上得到廣泛應用。2022-1-1433 所以，研制開發(fā)經(jīng)濟實用型緩釋氮肥成為當前亟待解決的問題，其關鍵是緩釋材料的選擇，其次是加工工藝和應用技術的研究也應進一步加強。 控制釋放型氮肥是比緩釋型氮肥科技含量更高的新型肥料，能更好地適應作物的營養(yǎng)需求，進一步提高氮素利用率。問題是研究的難度更大，市場化的路子將更長，但隨著科技的進步，希望總有一天會成為現(xiàn)實。2022-1-1434二、發(fā)展應用高濃度磷肥 高濃度磷肥不僅有效磷含量高，

18、而且雜質明顯降低，因此隨著磷肥施用進入土壤的重金屬、氟和放射性物質也大量減少，對土壤的污染也大大減輕。 高濃度磷肥同時也是加工高濃度復混肥的重要原料。 因此，我國應逐步減少并淘汰低濃度磷肥的生產量，優(yōu)化磷肥工業(yè)結構，提升磷肥工業(yè)的檔次。2022-1-1435三、應用添加劑，調控氮肥的轉化與釋放速率1、硝化抑制劑 俗稱“氮肥增效劑”，通過抑制土壤中亞硝化細菌的活性，減緩NH4+轉化為NO2的進程，減少氮素損失，提高氮肥利用率。同時還可降低蔬菜和牧草中的NO3和NO2的含量，改善品質，保障農產品安全。 硝化抑制劑種類繁多，但研究應用較為廣泛的僅有2氯6（三氮甲基）吡啶，簡稱CP。2022-1-14

19、36硝化抑制劑必須具備的條件是：只對土壤中的亞硝化細菌有抑制作用，而對有益微生物無害；能與氮肥均勻混合，且不影響肥料的理化性質與肥效，施用方便；能隨土壤溶液移動，不易分解、流失，有相當持久性；用量少（占肥料N的2%）、效率高，價廉；殘留量低，對農產品安全，對環(huán)境無不良影響。 目前，硝化抑制劑的應用效果尚不穩(wěn)定，需要進一步深入研究。2022-1-14372、脲酶抑制劑 可明顯抑制土壤中脲酶的活性，延緩尿素在土壤中的水解進程，從而減少氨的揮發(fā)與毒害作用。 脲酶抑制劑是一大類化合物，最常用的是氫醌（對苯二酚）。2022-1-1438脲酶抑制劑必須具備的條件是：對土壤中的脲酶有明顯抑制作用；在土壤中能

20、隨尿素一起移動；性質穩(wěn)定，作用持久；用量少、效果明顯，成本低；對人、畜和作物安全，對環(huán)境無不良影響。 在酸性土壤上，無須使用脲酶抑制劑；在氮肥深施或氨揮發(fā)量小的土壤上，脲酶抑制劑效果不顯著。2022-1-1439改進化肥施用技術一、推廣平衡施肥 氮、磷肥投入過大，鉀肥投入不足，是我國農田養(yǎng)分投入的現(xiàn)狀。不同國家N、P2O5、K2O投入比（1995/1996種植年度）國家類別N:P2O5:K2O世界（平均）1:0.39:0.26發(fā)達國家1:0.42:0.42發(fā)展中國家1:0.39:0.18中國1:0.40:0.141:0.42:0.29(21世紀初)2022-1-1440 作物對營養(yǎng)元素的需求是

21、多元的，而且要求營養(yǎng)元素之間的比例適當，才能為作物提供平衡的營養(yǎng)；如果某種養(yǎng)分投入過量，勢必造成浪費。 目前，我國農業(yè)上普遍存在偏施氮肥的現(xiàn)象，加劇了氮素的損失，帶來嚴重的環(huán)境壓力。 平衡施肥正成為全社會的迫切要求，據(jù)中科院南京土壤所設在安徽省懷遠縣的砂礓黑土實驗站研究，偏施氮肥時，玉米對氮肥的利用率為52%，而在氮磷鉀肥配施時，則提高到59%。2022-1-1441二、推廣氮肥深施技術 自“七五”以來，國家一直提倡氮肥深施，但因為其費時費工，普及率一直不高，若配合機械作業(yè)，則有望大面積推廣。三、適時施肥 作物對養(yǎng)分的吸收具有階段性，在作物吸收養(yǎng)分最多和最快的時期（營養(yǎng)最大效率期）施肥，可提高

22、肥料利用率，這對氮肥的追肥尤其重要。2022-1-1442四、水肥耦合，以水調肥 幾乎所有的化肥都需要溶解后才能發(fā)揮肥效，但水分過多也會造成養(yǎng)分損失，因此必須加強農田水分管理，以有效調節(jié)肥料中養(yǎng)分的轉化與釋放。 配合節(jié)水農業(yè)技術的推廣，發(fā)展液體肥料與灌溉施肥技術，將是今后施肥技術發(fā)展的方向之一。2022-1-1443五、避免冬季在凍結的土壤或雪被上施肥 秋播作物如小麥、油菜等越冬期較長，冬季時基本停止生長，對養(yǎng)分需求量少，而且此時土壤對養(yǎng)分的吸持能力較差，因此冬季追肥的效果不甚理想。特別是在凍結的土壤上施肥，會發(fā)生反彈，如遇大風，更有可能被吹出田外；在雪被上施肥，如遇晴天氣溫回升積雪大量融化時

23、，可能形成徑流，造成養(yǎng)分流失。最好的方法是在播種或移栽時施足基肥。2022-1-1444加強水土保持 防止水土流失一、退耕還湖、退耕還林、封山育林、植樹種草，改善農田生態(tài)環(huán)境狀況二、在坡地上建設沖溝，在河床沿線建設防護林帶，提倡按等高線利用（如水平梯田），禁止順坡耕翻三、改進水生作物的水漿管理，減少人為性排水造成的徑流損失四、培肥土壤，增強土壤保肥保水能力2022-1-1445化肥污染治理的工程措施一、用清潔土壤治理污染土壤主要方法：客土法：將外源的清潔土壤摻入污染土壤； 洪淤法（覆蓋法）：利用洪水攜帶的清潔泥砂沉積在污染土壤表面。換土法：用外源的清潔土壤更換污染土壤；翻土法：將下層的清潔土壤

24、與表層的污染土壤均勻摻混；2022-1-1446二、清洗法 在受到重金屬污染的土壤上，加入合適的絡合劑或施入有機肥，增加重金屬的水溶性，通過灌水、排水等措施將重金屬向下層土壤遷移或移出土壤，適用與輕質土壤。淹水栽培也有類似作用。三、隔離法 用各種防滲材料，如水泥、石板、塑料板、黏土等，把污染土壤與清潔土壤或水體分開，減少或阻止污染物擴散。用于污染嚴重、易于擴散且污染物又可在一段時間后分解的情況下。2022-1-1447四、電化法 在水分飽和的黏土中插入電極，通入低強度直流電，利用同性相斥、異性相吸的特性，使污染物定向遷移、積聚，而后加以清除。該法使用的電極最好是石墨電極，電極間距和插入深度根據(jù)

25、需要而定。 使用此法處理含Pb100mg/kg的土壤，可將Pb降至510mg/kg。 此法運行費用約為2.63.9美圓/m3，加上硬件費用總共約需4.65.9美圓/m3。2022-1-14482022-1-1449 化肥污染治理的生物措施一、利用水生綠肥凈化水體 水生綠肥主要有：水葫蘆、水花生、水浮蓮和綠（紅）萍，合稱“三水一萍”。水生綠肥以水體中營養(yǎng)物為生，可起到凈化水體的作用，通過打撈便將營養(yǎng)物移出水體，既可用做綠肥，也是優(yōu)質的青飼料，近年來，水生綠肥用作沼氣原料也取得了良好效果。利用水生綠肥凈化水體符合循環(huán)經(jīng)濟的要求。2022-1-1450水上種稻 水下養(yǎng)魚2022-1-14512022-1-14522022-1-1453 大部分水生綠肥當年是以優(yōu)質青飼料和綠肥引進我國，在農業(yè)上發(fā)揮了重要作用。時至如今，卻因為肥料、飼料結構的改變（人們不再象從前那樣及時地從水中打撈利用了），水體污