化肥,這個(gè)曾經(jīng)給予農(nóng)業(yè)和農(nóng)民無限希望的寶貝,也是土地的伴侶,化肥為什么不可以過量呢?下邊跟隨小編來看看化肥演練史:
1. 為什么需要化肥?
1840年,德國(guó)化學(xué)家萊比錫(Liebig)創(chuàng)立了植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說并成為現(xiàn)代化學(xué)農(nóng)業(yè)的金科玉律,此后的一百多年,化肥工業(yè)迅猛發(fā)展,覆蓋了的農(nóng)業(yè)生產(chǎn),依靠化肥農(nóng)作物的產(chǎn)量的到了前所未有的增長(zhǎng),那些不依賴化肥的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)被擠到幾乎可被忽視的角落?;实拇罅渴褂迷从谌祟悓?duì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量近乎貪婪的追求,當(dāng)人們看到化肥帶來的增產(chǎn)使得收益增加后,在短期利益的驅(qū)動(dòng)下,無論化肥工業(yè)的生產(chǎn)者還是使用的農(nóng)場(chǎng)或農(nóng)民形成了合力,于是化肥就成了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不可或缺的主角。
當(dāng)施用化肥增產(chǎn)的效果下降時(shí),人們開始不斷地增加化肥的施用量。據(jù)2010年的統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)化肥施用量在225公斤/公頃警戒線以下的僅有黑龍江、貴州、青海、西藏和甘肅,其余省份全部超過,前四名都超過了500公斤,依次是海南、天津、福建和廣東。預(yù)計(jì)到2020年廣東、福建、北京和天津?qū)⒊^或接近600公斤。全國(guó)總使用量將很有可能突破6000萬噸,平均全國(guó)單位使用量也將接近500公斤,在我國(guó)化肥利用率極低的情況下(氮肥平均利用率為30%~ 35%,磷肥為10%~ 20% , 鉀肥為35%~ 50%),化肥的流失形成污染就成為必然。
2.為什么225公斤/公頃的警戒線?
為了控制化肥過量使用對(duì)土壤和生態(tài)環(huán)境造成災(zāi)難,國(guó)際上制定了225公斤/公頃的化肥施用量警戒線,這里我們用一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果解讀這個(gè)警戒線的意義。
如圖,是一項(xiàng)在土壤中使用化肥(尿素)對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量影響的試驗(yàn),我們看到當(dāng)施入量在9克/平方米(折純后施氮量約195公斤/公頃)時(shí),土壤細(xì)菌數(shù)量是增加大,當(dāng)施入量達(dá)到21克/平方米(折純后施氮量約456公斤/公頃)時(shí),土壤細(xì)菌數(shù)量急劇下降到接近零,這是件極其危險(xiǎn)的事!
當(dāng)過量施用后,嚴(yán)重破壞了土壤微生物生態(tài)鏈,使土壤失去活性功能成為死土。有些常年大量使用化肥的農(nóng)民戲說地越來越饞,其實(shí)根本不是地的問題,是人的問題。據(jù)世界糧農(nóng)組織(FAO)統(tǒng)計(jì)分析,目前世界平均每公頃耕地化肥施用量約120kg。
3.增量不再增收?
當(dāng)化肥的使用者發(fā)現(xiàn),隨著化肥用量的不斷增加,其增產(chǎn)效應(yīng)卻開始下降,80年代每公斤化肥的增產(chǎn)效果可以達(dá)到1:20,到了21世紀(jì)僅為1:5,而化肥的施用量卻從40公斤/公頃提高到400公斤/公頃,投入成十倍地增加了可收益卻下降了。有得到就有付出,化肥的短期效應(yīng)其實(shí)是以犧牲土壤為代價(jià)取得的。我們知道,除了陽光空氣水這三大要素之外,農(nóng)作物生長(zhǎng)所需大部分營(yíng)養(yǎng)都是依靠土壤提供的,而土壤之所以能提供這些營(yíng)養(yǎng)是因?yàn)槊靠私】档耐寥览锎嬖谥蟹N類過萬、數(shù)以億計(jì)的微生物軍團(tuán)。
它們的生長(zhǎng)代謝把無機(jī)質(zhì)和大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為植物可吸收利用的有機(jī)質(zhì),它們和地上的動(dòng)植物一起構(gòu)成了復(fù)雜而又和諧的地球生態(tài)鏈。正常情況下土壤微生物總是處于饑餓狀態(tài),所以人工施用化肥給了土壤微生物一個(gè)巨大的、偏食的變量,使得一部分微生物迅速繁殖成為優(yōu)勢(shì),久而久之,土壤微生物的多樣性遭到破壞,原有的平衡的生態(tài)鏈被毀掉,原本能夠均衡地提供給植物養(yǎng)分的微生物種群結(jié)構(gòu)變得單一化。
萊比錫的植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說還有個(gè)***小因子定律,說的是植物的生長(zhǎng)取決于那些處于***少量狀態(tài)的營(yíng)養(yǎng)元素。當(dāng)土壤微生物種群遭到“偏食的”化肥入侵,某些可以產(chǎn)生植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素的微生物處于弱勢(shì)或消失后,施用再多的化肥只會(huì)使短缺的元素更加短缺。那么,我們可以生產(chǎn)滿足各種植物在不同生長(zhǎng)期所需要的全營(yíng)養(yǎng)素化肥嗎?結(jié)論是不可能。以目前的科技水平和認(rèn)知,我們對(duì)土壤微生物的了解尚不足5%,換句話說我們根本不知道土壤微生物這個(gè)龐大而神秘的軍團(tuán)是如何運(yùn)作的。
也不知道植物生長(zhǎng)過程中這些營(yíng)養(yǎng)元素的關(guān)系是如何構(gòu)建的,對(duì)于我們來說,土壤微生物還是一個(gè)巨大而神秘的“黑箱”,自然也就無法生產(chǎn)出模擬自然土壤營(yíng)養(yǎng)組分的化肥!
4.過量的成因
人類的思維慣性決定,當(dāng)一件事情得到的收獲可能減少時(shí),直接的沖動(dòng)就是增加投入來獲得數(shù)量不減少,除非直接的投入產(chǎn)出比不合算才會(huì)考慮停止或替代?;实倪^量施用也不例外,當(dāng)使用化肥出現(xiàn)了1:20的增產(chǎn)效應(yīng)時(shí),人們沒有理由忽視它,當(dāng)這個(gè)效應(yīng)比開始下降時(shí),就加大施用量,希望保持較高的投入產(chǎn)出比。就這樣一年一年地不斷增加施用量,我國(guó)從1980年化肥產(chǎn)銷量1270萬噸增加到2011年的6027萬噸,數(shù)量增加了5倍,增產(chǎn)效應(yīng)卻從1:20下降到不足1:5。
5.過量的危害
1.土壤微生物多樣性減少直至喪失。過量施用化肥導(dǎo)致土壤酸化,土壤微生物菌群組成變化,對(duì)植物有害的真菌類微生物增加。多項(xiàng)研究表明,過量的尿素使得土壤微生物多樣性嚴(yán)重降低。
2.破壞土壤結(jié)構(gòu)。大量施入土壤的氮肥, 在硝化作用過程中釋放出氫離子, 使土壤逐漸酸化, 活化了土壤中的重金屬離子或其他有害污染物, 減少微生物和蚯蚓等土壤生物, 加速土壤一些營(yíng)養(yǎng)元素的流失, 致使土壤嚴(yán)重板結(jié), ***終使土壤喪失農(nóng)業(yè)耕種的價(jià)值。
3、增加重金屬析出風(fēng)險(xiǎn)。以鎘為例,生產(chǎn)磷肥的原料磷礦石含鎘5~100mg/kg,大部分或全部進(jìn)入肥料中。由于鎘在土壤中運(yùn)動(dòng)性較小,淋失很少,也不會(huì)被微生物分解,而且PH每下降一個(gè)單位,鎘的生理活性增加近100倍,通過肥料→土壤→農(nóng)作物→動(dòng)物或經(jīng)過食物鏈,***終被人體攝取而產(chǎn)生危害。
4、污染空氣。施用氨態(tài)氮肥有13%~28% 的氨氣逸入大氣;土壤中的氮肥經(jīng)過硝化和反硝化作用,均可產(chǎn)生大量的一氧化氮, 其單位分子量的增溫潛能是溫室氣體二氧化碳的200倍,同時(shí),與O3 反應(yīng)后,破壞臭氧層。
5、污染水體。據(jù)有關(guān)資料表明,從農(nóng)田進(jìn)入地表水體的氮占人類活動(dòng)排入水體氮的51%,施氮肥地區(qū)氮流失比不施地區(qū)高3-10 倍?;实拇罅坎缓侠硎褂?, 對(duì)流域內(nèi)水質(zhì)影響較大, 也是難以控制的薄弱環(huán)節(jié)。據(jù)調(diào)查, 我國(guó)532條河流中,有82%不同程度地受到氮污染, 大江大河富營(yíng)養(yǎng)化日趨嚴(yán)重, 同時(shí), 地下水也被污染。
6、降低農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。過量施用化肥使農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降, 蔬菜中硝酸鹽含量嚴(yán)重超標(biāo), 直接危害人體健康。研究表明, 34種主要蔬菜中, 綠葉菜類、根莖類菜更易富集硝酸鹽。有研究表明,使用化肥生產(chǎn)的果蔬,其VC、可溶性蛋白、糖、有機(jī)酸等含量較大幅度降低。美國(guó)有一項(xiàng)研究表明,現(xiàn)在的蔬菜營(yíng)養(yǎng)成分比40年前下降了約60%
6.為何難以減量?
農(nóng)村農(nóng)業(yè)部表示,將在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng),力爭(zhēng)到2020年主要農(nóng)作物化肥使用量實(shí)現(xiàn)零增長(zhǎng)。其實(shí)按照目前的施用量增長(zhǎng)速度,到2020年已經(jīng)達(dá)到環(huán)境無法承受的頂峰了,如果那時(shí)再不降低,農(nóng)田生態(tài)環(huán)境將被化肥毀于一旦。
首先,這個(gè)目標(biāo)僅針對(duì)主糧作物,是走了先易后難的路線。現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)作物(水果蔬菜)單位面積施用量和施用量值已經(jīng)超過主糧作物,而且化肥面源污染呈現(xiàn)沿水體線狀彌散式擴(kuò)散的特征,不限制這一塊,總量就很難減下來。
其次,化肥工業(yè)利益集團(tuán)的壓力和減量使用化肥可能帶來產(chǎn)量下降的風(fēng)險(xiǎn)都是阻礙零增長(zhǎng)目標(biāo)的障礙。
第三、土地是國(guó)家的,農(nóng)民只是擁有使用權(quán)而已,缺乏維護(hù)地力,保持長(zhǎng)期發(fā)展的原動(dòng)力。
第四、小農(nóng)經(jīng)濟(jì)格局下農(nóng)民的短期利益和化肥的捆綁性,形成土地和農(nóng)戶對(duì)化肥的雙重依賴性。
不用化肥可能導(dǎo)致幾年內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量下降,我們可能承擔(dān)不起農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量下降的風(fēng)險(xiǎn),所以在小農(nóng)經(jīng)濟(jì)普遍存在而且土地又非農(nóng)民世代所有的情況下,依靠農(nóng)民減少使用化肥幾乎是不可能辦到的事情?;实暮侠硎┯檬腔诓贿^分破壞土壤環(huán)境下,土壤微生物還可提供均衡營(yíng)養(yǎng),如果過量使土壤失效的話,僅靠化肥的結(jié)局就是越來越嚴(yán)重的面源污染。
過量施用化肥使其成為名副其實(shí)的土地鴉片,以摧毀長(zhǎng)期安身立命的本錢(土地地力)為代價(jià)得到的短期愉悅,在比較效益逐年降低時(shí),獲得的愉悅感越來越少,于是加大投入(化肥)企圖提高收益,結(jié)果投入越多,本錢越少,***終兩敗俱傷。
7.零增長(zhǎng),知易行難
為了實(shí)現(xiàn)化肥2020年零增長(zhǎng)的目標(biāo),農(nóng)業(yè)部門開出的“”是測(cè)土施肥和增施有機(jī)肥。測(cè)土施肥的確是個(gè)提高肥料利用效率的好辦法,不過在全國(guó)平均施用化肥超過400公斤/公頃的基礎(chǔ)上,也就是維持化肥污染不再繼續(xù)擴(kuò)大,還是治標(biāo)不治本的方法。對(duì)于集約化生產(chǎn)尤其是主糧產(chǎn)區(qū)會(huì)有較好的效果,但對(duì)于散布的小農(nóng)生產(chǎn)者來說可能難以享受到這個(gè)技術(shù)成果,一來農(nóng)業(yè)科技服務(wù)人員長(zhǎng)期性短缺,無法服務(wù)惠及到千家萬戶。
二來分散的小地塊和繁雜的品種難以實(shí)施精準(zhǔn)的測(cè)土施肥計(jì)劃,成本也會(huì)很高,這些因素都制約著測(cè)土施肥的普及性推廣。關(guān)于有機(jī)肥本身也存在著重金屬和殘留超標(biāo)問題。
8.真正的出路在于生態(tài)有機(jī)農(nóng)業(yè)
在西方國(guó)家,丹麥?zhǔn)强刂苹适褂玫牡湫?,氮磷鉀三大類化肥總體施肥量,從上個(gè)世紀(jì)80年代初的224公斤下降到1996年的144公斤。目前,丹麥化肥用量還一直保持在這個(gè)水準(zhǔn)上下,而且化肥利用率接近60%。實(shí)施了嚴(yán)格的化肥減量控制后,農(nóng)作物的單位產(chǎn)量不僅沒有下降,反而呈上升