中国北方土壤硝态氮的累积及其对环境的影响.docVIP

中国北方土壤硝态氮的累积及其对环境的影响 巨晓棠，张福锁 中国农业大学资源与环境学院，北京 100094 摘要：运用统计资料和调查研究资料，揭示中国氮肥用量在地区之间和作物之间分配的不平衡现象。经济发达的东南部地区和城郊地区氮肥施用量远高于西北部地区，经济作物远高于粮食作物，氮肥短缺和过量施用并存。中国北方某些地区土壤剖面硝态氮的大量累积对水体环境构成了某种程度的威胁。由于大田作物获得较高产量的“平均适宜施氮量（N 150~180 kg/hm2）”与氮素环境安全指标尚有一定距离，中国完全可以实现水体环境安全和农业高产优质的双重目标。氮肥对水体环境的影响主要是由不合理大量施用氮肥造成的。因此，中国应制定施肥技术标准和法规，鼓励农民降低氮肥用量。 关键词：硝态氮累积；氮肥；环境；中国北方 中图分类号：X592 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2003）01-0024-05 近50年来，中国农业生产取得了举世注目的成就，粮食总产由1949年的1.13(108 t，增加到1998年的5.12(108 t，单产由1.0 t(hm-2提高到了4.5 t(hm-2；1998年人均粮食和肉蛋生产量均超过了世界平均水平[1]。增施化肥、包括氮肥对此起了十分重要的作用。但是，中国在农业生产发展过程中也付出了沉重的代价，化肥、农药和投能千百倍的增长，增产效用趋于降低，环境污染加重。问题的严重性还在于，在今后的30年中，中国的人口还将继续增加，为了满足人口的增长及生活水平的提高对农产品的需求，氮肥的施用量还将进一步增加。因此，提高氮肥的利用率和增产效果，降低其对环境的影响，是一项重要而紧迫的任务。 1 氮肥区域分配与作物间分配不平衡，氮肥短缺和过量施用并存 根据大量研究结果估计，中国农业生产中氮肥的当季利用率（差减法）仅约为30%~35%，高产地区更低，而损失率高达45%~50%[2]，这是造成氮肥增产效率低、环境污染重的主要原因。实际上，农业生产中氮肥利用率低、损失率高、对环境压力大是一个世界性的问题。针对这一问题，一些人少地多的发达国家，采用了改进施肥技术和方法，以及降低产量目标以减少氮肥施用量等对策。但是，中国人多地少，粮食生产的压力大，不可能采取后一种对策，中国必须从协调作物高产与环境保护的关系出发，寻找两者的最佳结合点，研究解决既能获得尽可能高的产量，又能在最大限度上减轻氮肥施用对环境的压力以及氮素管理的技术及其理论依据。 90年代以来，中国氮肥用量急剧增加，90年代中期跃居世界首位，2000年氮肥施用量超过2.4(107 t纯氮，占全世界总用量的30%左右[3]。按1.33 hm2耕地、复种指数为1.56计算，每季作物的平均施氮量仅为N 117 kg(hm-2。但是，由于多种原因，中国肥料施用量在不同地区与作物种类之间差异很大。经济发达、交通便利的东南部地区和城郊地区化肥用量远远高于西北部地区。1999年福建、湖北、广东、上海、江苏、山东、安徽7省市平均每公顷化肥用量超过600 kg（其中60%以上是氮肥），最高的达1059 kg，而内蒙古、青海、西藏、黑龙江、甘肃等省区不足150 kg。用量最高的省份每公顷化肥施用量是全国平均水平的2.6倍，平均每季用量为246 kg(hm-2，是西北四省平均水平的9倍。华北和华东两区的化肥使用量相当于其它5个区的总量[1]。 氮肥投入在作物间的差异更大，总趋势是经济作物高于粮食作物。据本课题组近年来对山东、江苏等八省44个县3000多个农户进行的系统调查研究表明，在集约化农业区，大田作物氮肥的年施用量已达到N 450~600 kg(hm-2 [4]。中国农业科学院对全国31个省的调查结果显示，20余种蔬菜、花卉作物的氮肥平均用量为N 569~2000 kg(hm-2，山东寿光和云南呈贡等蔬菜大县单季作物氮肥平均用量甚至超过了N 1000 kg(hm-2。据我们在陕西省的调查，主要果树每年的施氮量为N 300~1200 kg(hm-2，施用量高的达到N 2075 kg(hm-2 [5]。因此，集约化蔬菜果树种植区氮肥超量严重。 2 某些地区土壤剖面硝态氮的大量累积对水体环境构成了威胁 表1 0~100 cm土层不同形态残留氮占总残留氮的比例 作物 处理 化肥氮残留量 N/(kg(hm-2) 有机态氮 /% 铵态氮 /% 硝态氮 /% 1998~1999年 冬小麦 N120 N360 54.3 75.3 98.5 43.4 0.7 3.2 0.7 53.4 1999年夏玉米 N120 N360 34.9 175.8 88.0 43.3 1.4 6.8 10.6 49.9 从宏观水平来看，在考虑了农田氮素的输入项（包括化肥、有机肥、生物固氮、降