我国农业氮污染问题及防治
1不合理施用化肥氮对农业生态环境的污染
施入农田中的氮主要通过淋溶、径流和气态逸出(包括氨挥发和反硝化脱氮)三种途径损失。自 1980年
以来,我国化肥氮的用量增加迅速,至 1998年,全国化肥氮的用量已达 万 t。我国氮的利用率低
(有些城郊蔬菜基地与高产地区氮肥利用率降至 10%～20%),平均为 35%左右(发达国家为 50%～60%),损
失则高达 45%。这意味着每年约有 1000万 t左右的氮通过不同的途径流失,对生态环境造成的污染或潜
在污染已相当严重。如在我国南方太湖周边地区氮肥用量高达 526～600kg/hm2[2],其中嘉兴地区施氮
量比之还高,每年盈余量为施氮总量的 %[3]。研究表明,在苏南稻区径流、泡田弃水及淋洗合计年
均 N损失量 21kg/hm2,通过农田输入湖泊的氮量占输入该湖氮总量的 7%～35%[4]。根据我国地表水环境
质量标准,总氮或总磷含量不得超过
率 88%～100%,湖水样总氮超标率 100%[5]。太湖 97%面积的水体已经呈中富营养状态,使近几年大面积
蓝藻爆发[6]。
长期过量施用氮肥不仅使地面水体富营养化,而且导致地下水和饮用水硝酸盐污染。据太湖流域调查,
苏、浙、沪二省一市 16个县内 76个饮用井水硝态氮和亚硝态氮的超标率(地下水质量标准为硝态氮
≤20mg/L,亚硝态氮≤ %和 %[7]。杭州市郊农村井水 NO3-N含量为
175mg/L,超标率为 %[8]。为防止过量施 N对生态环境的进一步污染,有专家提出
在南方(浙江)将每季作物纯氮使用量应控制在 150kg/hm2左右为宜,氮肥推荐安全施用量为 315kg/
(hm2•a)[9]。
在北方过量施氮和高量灌溉或降水是导致硝态氮淋溶损失和污染地下水的主要原因。陈子明等人在北京
潮土上进行的春小麦、夏玉米连作试验表明,经济效益最高的施 N量为 75kg/hm2,产量最高的施 N量为
150kg/hm2,在冬春作物施氮量 150kg/hm2时,灌水不要超过 750m3/hm2,若灌水量超过 900m3/hm2和旬降
雨量超过 100mm时,将有 NO3-N淋洗到 100cm以下,排出水 NO3-N超过 30mg/L[10],夏玉米施氮量
150kg/hm2时,7月、8月雨季时 130cm土层以下 NO3-N的淋失量达 30mg/L左右[11]。吕殿青等人在黑
土娄土上进行的氮肥用量试验表明,在灌溉条件下,玉米收获后 0～4m土壤剖面中 NO-3总淋失量是随施
氮量的增加而增加,但玉米产量在施 N量 、和 8250、8300和
8350kg/hm2,基本接近[12]。上述表明,过多的施氮并不能增加更多的产量,而是浪费了大量肥料,污染了
环境。一些试验表明,施氮量 400kg/hm2,可使黄土 20m深的地下水硝态氮浓度提高到 50mg/L[13]。欧阳
喜辉等人认为北京地区施氮量超过 225kg/hm2时即会引起地下水潜在的硝态氮污染[14]。
但自 80年代以来,我国北方一些城市郊区或高产地区施入量已超过这一限值,年施氮量高达 500kg/hm2
已属常见,有的一年二茬菜地氮肥用量高达 1894kg/hm2。张维理等人对北方京、津、唐地区 14个县市
的 69个地点进行的地下水、饮用水硝酸盐污染调查表明,硝酸盐含量超过 50mg/L的达 50%以上,最高者
达 300mg/L[15].吕殿清对西北地区绥德到榆林间沿公路两侧调查 93个井水(大部分为饮、灌两用),硝
态氮含量超标的占 %;在关中灌区和渭北旱塬地区调查 24个县的 74口井,超标的占 %[12]。地
下水和饮用水的硝酸盐污染正对人体健康构成严重威胁。如据调查河北玉田县小定庄村农户家中饮用井
水硝酸盐含量高达 300mg/L,全村 1000多人有一年就有二名儿童死于血癌[15]。不合理施用 N肥导致农
产品质量(尤其是蔬菜硝酸盐污染)下降亦是近些年人们关注的热点之一。资料表明施氮适量植株蛋白质
含量随施氮量增长逐渐增加,硝态氮含量增加缓慢,当施氮量达到一定限量再增加时,则蛋白质含量下降,
而硝态氮含量大幅度上升[16]。
蔬菜中的硝态氮含量和氮肥的施用量呈显著的正相关,过量施氮可比不施氮时,小白菜、油菜和菠菜中硝
态氮的含量大约最多可提高 80～126倍左右[17]。国内有人提出评价蔬菜硝酸盐污染分级指标,其硝态
氮最高限量值为<700mg/kg[18]。人体摄入的硝酸盐主要来自蔬菜,由于盲目施肥,中国一些大城市的蔬
菜硝酸盐和亚硝酸的含量偏高,有的高达 3000～4000mg/kg[1]。如对宁波市蔬菜调查表明,鄞县氮肥用
量为纯 N731kg/hm2,蔬菜中 NO-3含量高达 4930mg/kg[16]。单纯地追求高投入、高产出,过量施用化肥
氮而导致蔬菜中硝酸盐含量过高,形成了对人体健康的潜在危害。任祖淦等人研究提出,蔬菜 N素用量以
300kg/hm2为临界值,若超量,蔬菜 NO-3累积有超标污染的危害[19]。人们对于合理使用氮肥应包括对
生态环境影响的考虑是有个认识的过程。据张维理报道,在化肥氮应用方面,80年代之前为西欧发达国
家的快速增长时期。以德国为例,1950～1979年的 29年中氮肥用量从 1950年的 23kg/hm2上升到 1979
年的 185kg/hm2,平均每年递增 %。而自 80年代以后,化肥氮用量出现持平至逐年下降趋势,1988～
1995年 8年中化肥氮平均用量从 202kg/hm2减至 149kg/hm2,减少 26%。在德国西部氮化肥平均用量已
降至 121kg/hm2。
这一时期粮食作物总产和单产保持稳定增长,从 1980～1997年 18年中单产由 80年代初的 4319kg/hm2
提高至 1997年的 6284kg/hm2。其他欧洲国家如英国、法国、比利时与此相似[20]。上述这些变化主要
与 80年代研究发现过量施用氮肥引起地下水、饮用水硝酸盐污染问题,而促成了西欧各国农业及环境政
策的相应变化,采取生态农业政策有关。西欧发达国家的经验值得我们借鉴。目前我国氮化肥用量仍处
于不断增长时期,1985年～1995年氮素养分投入高于产出,产投率为 %。每年 N的盈量为
69kg/hm2[21]。据资料初步统计,1998年我国大约有 14个省市平均单位面积施氮量超过国际上公认的
上限 225kg/hm2,其中湖北、福建、广东、江苏、上海、浙江、北京、湖南等 8省市的平均施氮量已超
过 300kg/hm2[22]。维持良好的生态环境是实现农业可持续发展战略的重要保证,若为谋取眼前利益而
以污染或破坏生态环境的方式追求高产量是不可取的。因此对于过量施用氮肥,污染生态环境的问题应
引起高度重视,积极采取措施,有效地加以防范。
2防止农业生态环境氮污染的对策
我国一些地区在集约化农业生产中由于存在着注重农田施用氮肥的增产效应,忽视环境效应,不是科学、
合理施肥,而是凭经验盲目施肥,以至施肥产生的面源污染有加剧之势,并已造成局部地区(尤其是一些经
济较发达的高产区与城郊蔬菜区)水源及农产品的硝酸盐污染。针对这些情况,应积极采取措施,加强法
制建设,全面协调集约化农业生产中施肥与生产者的效益、生态环境、消费者安全性等诸方面的相互关
系,从而建立起保障我国农业持续发展的施用氮肥综合管理体系,有效控制施用 N肥对水源与食物链可能
产生的污染危害。
(1)制定《农田施肥污染防治管理规定》包括制定农田施肥限量指标:根据不同土壤、作物、气候、水文
与农业生产条件等制定防止对地下水、地面水及农产品产生硝酸盐污染或其他污染的农田施肥限量,土
壤与农田出水中硝酸盐或其他污染物限量指标。建立新的肥料管理与服务体制:在已有土壤肥力信息系
统与土壤―植物动态监测管理系统的基础上,建立平衡施肥专家咨询系统与测土(植株)、配方、生产、
供应与技术指导的产业化一条龙服务体制;建立配肥站,将配方施肥技术加载在生产(因土、因作物)专用
复合肥上,以产业化方式推进科学施肥。
(2)制定“集约化农业合理施肥技术规范”包括遵循精确农业施肥原则,采用国际上先进的土壤、植株快
速测定的营养诊断与量化氮肥推荐施用技术体系;推广施用新型长效、控释肥料,从生产、环境与食品安
全性考虑,提出不同土壤与作物条件下的肥料适宜品种与用量,施用时期、施用方法,确定施肥总量与追
肥的定量,额定灌水量、提高化肥利用率,确保维持土壤的安全生产能力。
(3)建立健全施肥对环境影响的监督与评价系统包括成立以农业环境监测部门为主,有土壤肥力管理部门
与村民委员会参加的农田施肥对环境影响的监督与评价系统,建立开展定期或不定期对本地区施肥环境
效应进行监测与评价的制度;开展对广大农民进行宣传与培训工作,普及施肥对生态环境与人体健康影响
方面的知识,提高农民自觉遵守有关农田合理施肥与保护环境的法规。
