科學(xué)施用氮肥 變“雙輸”為“雙贏”
土壤作為地球重要的皮膚,地球上所有的生命都依賴(lài)于她的存在。她為植物的根系提供固定場(chǎng)所,為植物生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng),是維持人類(lèi)生活的主要支撐系統(tǒng)。植物除了從土壤中吸收水分以外,還要從中吸收各種礦質(zhì)元素和氮素以維持正常的生理活動(dòng),其中氮素是植物需求量最大的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素!扒f稼一枝花,全靠肥當(dāng)家”,所以,農(nóng)田土壤施用氮肥是一項(xiàng)基本的農(nóng)業(yè)措施,氮肥對(duì)于增加作物產(chǎn)量、提高作物品質(zhì)具有重要的作用,也是需要量最大的化肥品種。雖然氮肥有助于農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的提高,但過(guò)量施肥會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)造成副作用,還會(huì)給全球生態(tài)環(huán)境帶來(lái)壓力,造成環(huán)境污染。
氮肥對(duì)于植物——過(guò)猶不及
氮是植物體最重要的營(yíng)養(yǎng)元素之一,是植物體內(nèi)氨基酸、蛋白質(zhì)及進(jìn)行光合作用的葉綠素的重要組成部分,可以促進(jìn)植物的葉面生長(zhǎng),使植物葉色更綠、枝葉茂盛,在很大程度上決定了作物的產(chǎn)量的質(zhì)量。氮不足時(shí),農(nóng)作物會(huì)表現(xiàn)為植株矮小,細(xì)弱;葉呈黃綠、黃橙等非正常綠色,基部葉片逐漸干燥枯萎;根系分枝少;禾谷類(lèi)作物的分蘗顯著減少,甚至不分蘗,幼穗分化差,分枝少,穗形小,作物早衰并早熟,產(chǎn)量降低。然而,氮過(guò)量同樣會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生消極的影響。氮營(yíng)養(yǎng)過(guò)量的一般表現(xiàn)是:生長(zhǎng)過(guò)于繁茂,腋芽不斷出生,分蘗往往過(guò)多,妨礙生殖器官的正常發(fā)育,以至推遲成熟,葉呈濃綠色,莖葉柔嫩多汁,體內(nèi)可溶性非蛋白態(tài)氮含量過(guò)高,易遭病蟲(chóng)為害,容易倒伏。禾谷類(lèi)作物的谷粒不飽滿(mǎn)(千粒重低),秕粒多;棉花爛鈴增加,鈴殼厚,棉纖維品質(zhì)降低;甘蔗含糖率降低;薯類(lèi)薯塊變小,豆科作物枝葉繁茂,結(jié)莢少,作物產(chǎn)量降低。
我國(guó)氮肥消費(fèi)——雙輸局面
土壤中其他營(yíng)養(yǎng)元素匱乏有地域性,氮素的匱乏卻有普遍性,全世界大部分土壤缺氮。因此,補(bǔ)充作物可利用的活性氮素就成了農(nóng)業(yè)高產(chǎn)的一條重要途徑。建國(guó)初期,中國(guó)氮肥產(chǎn)量只有0.6萬(wàn)噸,而半個(gè)世紀(jì)后,從1999年到2013年,我國(guó)氮肥產(chǎn)量從2497.91萬(wàn)噸增長(zhǎng)到4927.46萬(wàn)噸,中國(guó)已經(jīng)是世界上氮肥生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國(guó)。氮肥生產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的1/3,占世界7%的耕地上消耗了全球35%的氮肥。隨著氮肥產(chǎn)量和施用量不斷增加,中國(guó)小麥、玉米和水稻等主要糧食作物的總產(chǎn)量一度增產(chǎn)近十倍。然而,氮肥的過(guò)量施用超過(guò)了經(jīng)濟(jì)最佳施氮量,導(dǎo)致肥效迅速下降,產(chǎn)量增加幅度降低,同時(shí)氮肥在土壤中的殘留量及損失到環(huán)境中的量顯著增加。我國(guó)每公頃農(nóng)地氮肥使用量達(dá)到400公斤以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了發(fā)達(dá)國(guó)家225公斤的安全上限。過(guò)度使用氮肥,其對(duì)環(huán)境造成的損失已經(jīng)大于糧食產(chǎn)量增加的收益。過(guò)量施用氮肥造成“雙輸”的后果已經(jīng)持續(xù)了近20 年。
氮肥的不合理施用已經(jīng)對(duì)大氣、土壤和水體產(chǎn)生了污染。氮素化肥的損失率達(dá)到45%,相當(dāng)于年損失200多億元。過(guò)量施用的氮肥不僅其肥效沒(méi)有得到充分發(fā)揮,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,提高了農(nóng)產(chǎn)品的成本,而且還引起了環(huán)境污染。大量的氮肥在被作物吸收之前就以氣體形態(tài)逸散高大氣中,或通過(guò)土壤排水溝渠以及淋溶作用進(jìn)入地下水或者河流。氮對(duì)環(huán)境的危害具體表現(xiàn)在溫室氣體不斷增多,造成臭氧層空洞;重金屬、硝態(tài)氮在土壤中累積,土壤板結(jié),肥力下降;地表水出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化,地下水則受到硝酸鹽、亞硝酸鹽污染。
氮肥污染解決之道——提高利用率
氮肥利用率是導(dǎo)致農(nóng)民依賴(lài)與大量施肥的主要原因,有報(bào)道稱(chēng)我國(guó)水稻單產(chǎn)與日本相當(dāng),氮肥用量卻是日本三倍,可見(jiàn),提高氮肥利用率是解決氮肥過(guò)量施用的根本途徑。
那么農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中如何提高氮肥利用率呢?主要的方法有以下幾點(diǎn):①因作物施用氮肥:作物習(xí)性不同,對(duì)氮肥的要求也不同。小麥、玉米等禾谷類(lèi)作物,需氮肥較多,應(yīng)適當(dāng)多施,而豆類(lèi)作物,一般只需在根瘤菌未起作用之前的生長(zhǎng)初期施用少量氮肥。同一作物的不同生育期對(duì)氮的需要量也有差別;②因土施肥:施用氮肥必須充分考慮土壤的供肥保肥特性以及土壤的實(shí)際需求量。土層深厚,保肥力強(qiáng)的土頭地,以基肥為主,一次追肥;保肥力差的沙壤土、漏沙土,應(yīng)堅(jiān)持少吃多餐的原則,采取分次施肥;③深施覆土:深施結(jié)合覆土可以增加土壤對(duì)銨離子的吸附,減少揮發(fā),對(duì)銨態(tài)氮肥有顯著的增產(chǎn)效果,施肥深度應(yīng)結(jié)合作物品種特性與施肥量靈活掌握;④氮磷化肥與有機(jī)肥配合施用:作物正常生長(zhǎng)發(fā)育,要求氮磷鉀等多種營(yíng)養(yǎng)元素的協(xié)調(diào)供應(yīng),而有機(jī)肥營(yíng)養(yǎng)元素豐富,釋放周期較長(zhǎng);⑤施用緩釋肥:對(duì)肥料顆粒進(jìn)行包裹,控制肥料養(yǎng)分的釋放速度,使養(yǎng)分供應(yīng)與作物各生育期需肥規(guī)律相吻合;⑥使用氮肥增效劑:又稱(chēng)硝化抑制劑,即使用化學(xué)制劑來(lái)抑制肥料的快速轉(zhuǎn)化,減少氮素的損失。
如今,采用科學(xué)管理,實(shí)現(xiàn)降低氮肥用量同時(shí)保證糧食產(chǎn)量,變農(nóng)業(yè)與環(huán)境“雙輸”為“雙贏”,已成為國(guó)際農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域所共同面臨的重大科學(xué)問(wèn)題。
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