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化肥施用对环境的污染2020/1/52Ⅰ氮肥施用对环境的污染一、氮肥施用对大气的污染1.NOx系反硝化过程，主要发生在水分饱和的土壤中，由相关微生物完成。每年由于氮肥施用而导致的NOx释放量约占全球NOx释放总量的10%。2020/1/53氮肥造成的NOx损失因品种而异氮肥品种试验次数NOx损失(占施入N%)n平均范围硫酸铵26229~47氨水41410~22硝酸铵102711~48硝酸钙122010~39尿素92714~50平均249~502020/1/54处理平均通量（µgN2O/m2.h）占当季施氮量（%）不施氮肥34.6—尿素（450kg/hm2）51.30.22尿素（675kg/hm2）56.80.19硫铵（1050kg/hm2）65.60.48太湖水稻土的N2O通量2020/1/55已有足够的资料证明，化学氮肥的施用使淹水土壤对甲烷（CH4）的吸附量减少，使水田的甲烷释放量增加，可能是大气中甲烷浓度升高的原因之一。2020/1/562.NH3我国施用的氮素化肥中，铵（氨）态氮肥占85%以上。施入土壤的铵（氨）态氮肥在pH≥7时很容易以NH3的形式挥发进入大气，尿素等氮肥若施于pH8左右的石灰性土壤表层，经由NH3挥发的氮素可达40%左右。挥发进入大气的氨，可增加经由降雨等形式进入陆地水体的氨量，是造成水体富营养化的因素之一。2020/1/57二、氮肥施用对水体的污染在旱地上，NO3–经由排水与淋溶进入地表水和地下水是氮肥施用污染水体的主要途径，其后果是导致水体富营养化。农田排水中NO3–—N浓度与施氮量有密切关系，氮肥的过量施用是国内外许多地区水体遭受硝态氮污染的一个重要原因。2020/1/58排水中NO3–—N浓度和土壤剖面中积累的NO3–—N与氮肥用量的关系氮肥用量(kg/hm2)排水中NO3–—N平均浓度(mg/l)0~3m剖面中NO3–—N(kg/hm2)197319741975197419750———917120131919725411215252394100224133743198425448126581505770224(有机)———1211602020/1/59输入地下水的NO3—浓度与土壤质地和土地利用方式有关土壤质地和利用方式与排水中NO3—浓度的关系土壤质地土地利用方式NO3——N(mg/l)砂土耕地、谷物、块根轮作，每年施N约120kg/hm214~30草地（割草场），每年施N约250kg/hm23~7草地（集约化牧场），每年施N约250kg/hm214~20蔬菜、烟草，每年施N约300~600kg/hm234~770林地（针叶林）＜2.5林地（阔叶林—赤杨林）≈10黄土耕地、谷物、块根轮作，每年施N约150kg/hm27~142020/1/510水体中氮浓度与营养化水平的指标（总Nmg/l）贫营养中营养富营养﹤0.10.1~0.3﹥0.31985年对我国20个湖泊与水库的调查表明，处于富营养化的水体有13个，占65%；处于中营养向富营养转化的有4个，占20%；处于贫营养状态的仅有3个，占15%。2020/1/511三、氮肥施用对土壤的污染氮肥施入土壤后，除作物吸收和少量被吸附外，大都通过各种途径进入大气与水体，在土壤中残留很少；此外，由于化学氮肥纯度较高，也少有因杂质而污染土壤的情况发生。但氮肥大量施用对土壤的间接影响却不容忽视。如在中性和酸性土壤上长期施用生理酸性肥料（如氯化铵、硫酸铵等）可导致土壤酸化，同时使交换性钙、镁从耕层淋溶，造成土壤板结，使土壤综合肥力下降。2020/1/512Ⅱ磷肥施用对环境的污染一、磷肥施用对水体的污染磷主要通过地表径流进入水体。据估计，全世界每年大约有300~400万吨P2O5从土壤迁移到水体，美国每年由磷肥和土壤进入水生态系统的磷达4.5万吨左右。地表径流造成的磷流失是引起水体富营养化的主要原因之一。2020/1/513地表径流中磷的多寡与流域的地表覆盖程度、土壤质地、透水性等因素有关，也与土壤肥力高低和施肥水平有关。不同肥力土壤磷流失量（g/hm2·y）贫瘠土壤中肥力土壤高肥力土壤总磷流失＜200200~500＞500磷酸态磷流失＜100100~250＞2502020/1/514美国田纳西流域的资料表明：在农业利用方式不同的土壤上，地表径流携带的泥沙中磷的流失量分别为：中耕地6.35g/hm2、放牧地与割草地1.9g/hm2、林地0.62g/hm2。张水铭等在江苏省吴江县的稻麦轮作试验结果表明：等量的磷肥在小麦上施用时，磷的排出量比种稻时要小得多；而在稻田中，磷的排出量随稻田磷肥施用量的增加而增加。1988年稻田试验区的结果：通过排水排出磷888g/hm2，其中人为性排水中排出的磷达633g/hm2，占磷排出量的71.3%。2020/1/515贫营养中营养富营养N﹤0.10.1~0.3﹥0.3P﹤0.0010.001~0.01﹥0.01水体中氮、磷浓度与营养化水平的指标（mg/l）有人指出，湖泊生物生产力的限制因子是磷，天然湖泊缺磷的现象较为常见，磷从土壤流失对湖泊的生物生产力具有促进作用；换言之，磷的流失是导致水体富营养化的主导因子。2020/1/516瑞典科学家认为，湖泊中等程度营养化会促进浮游生物发育和增加鱼类资源；相反地，过度营养化则可导致水质恶化和鱼类死亡。前苏联科学家援引了一组有趣的数据：从贫瘠（缺少浮游生物）的大湖每年每公顷水面只能捕获1.2~8kg鱼；而从美国的一些富营养（有丰富浮游生物）的小湖每年每公顷水面可捕获180kg鱼；在原西德、菲律宾从人工施肥的池塘每年每公顷水面可捕获1100kg鱼。2020/1/517威斯康星州门多塔湖中氮、磷补给来源%氮磷农村地表径流952地下水452湖面沉降172其他2944威斯康星州地表水富营养化的研究表明，污水在富营养化中所占的比重为59%，施肥与农田径流为21%，城区土地径流为10%，其他耕地径流为3%，非耕地径流为3%，其他给源（地下水、大气沉降物等）4%。2020/1/518富营养化水体在中断养分大量补充时，可逐步自然净化和恢复，但恢复期差别很大。江河水约需几天至半个月；流动的湖水约需3~4年；受污染的地下水大约需要300年。2020/1/519二、磷肥施用对土壤的污染1.重金属污染制造磷肥的主要原料系来自天然的磷矿石，磷矿石因成矿条件不同而品位（纯度）差异很大，因而杂质成分也很复杂，但可能对土壤产生污染的主要是重金属元素。分析结果表明，不同产地的磷矿及其制成的磷肥中都含有不同种类和不同含量的重金属。2020/1/520某些磷矿石中重金属含量（mg/kg）产地AsCdCuPbZnHg磷矿石平均24.433.923.717.2256.00.25美国佛罗里达产19.411.315.017.2112.00.05摩洛哥产35.226.339.211.1273.00.01挪威产20.376.412.09.1801.00.31中国云南产25.03.854.2242.1225.32020/1/521品种AsCdCuPbZnHg普通过磷酸钙104.09.515.78.6159.00.42重过磷酸钙273.024.532.55.6270.00.17俄罗斯普通过磷酸钙7.3-170.04.0-100.02.0-962.050.0-1430.00.0-1.0俄罗斯其他磷肥0.56-9.12.0-58.00.68-27.023.0-1100.00.02-32.0俄罗斯复混肥料0.019-17.57.2-625.00.88-443.715.0-450.00.005-0.22中国浙江钙镁磷肥6.263.2169.4某些磷肥中重金属含量（mg/kg）2020/1/522随着磷肥的施用，这些重金属会逐渐在土壤中积累，当达到一定浓度时，便会对作物产生毒害。例如，美国加州Cituco农业试验站对长期使用磷肥的土壤中Cd的积累所进行的观察表明，表土层Cd的含量为对照点的14倍，而在30~40cm土层中，两者Cd的含量没有明显差别；Schsodes的蔬菜试验表明，把含Cd量为7.25mg/kg的普钙以150kg/亩的用量施入土壤，各种蔬菜的含Cd量可达0.3~14mg/kg。2020/1/5232、氟污染主要来自以磷矿粉直接做磷肥施用时带入土壤中的氟，但其他化学磷肥中也含有一定量的氟。氟很容易进入植物体，特别是茶树具有积累氟的特性，茶叶中的含氟量可达1000~2000mg/kg；一般植物吸收的氟大多积累在根部。氟也可以经重力水下移入地下水，造成地下水的氟污染。2020/1/5243、放射性污染磷矿石中往往伴有铀、钍、镭等天然放射性元素，它们随着磷肥的施用进入土壤，一部分通过作物吸收并最终经过食物链进入人体，也有可能随径流进入水体。2020/1/525磷肥中的放射性强度（Ci/kg）采样地点总α放射性强度磷矿粉磷肥河南（普通过磷酸钙）—2.5×10-7福建（普通过磷酸钙）—8.16×10-7浙江（普通过磷酸钙）—8.21×10-7（钙镁磷肥）—5.53×10-7内蒙古（普通过磷酸钙）2.5×10-72.6×10-7黑龙江（普通过磷酸钙）—7.9×10-9河北张家口（普通过磷酸钙）6.2×10-10～4.2×10-81.7×10-9河南洛阳（普通过磷酸钙）—3.4×10-8广东湛江（普通过磷酸钙）3.3×10-95.2×10-92020/1/5264、三氯乙醛污染主要因为一段时期内，由于硫酸供应紧张以及价格原因，加之磷肥市场疏于管理，一部分小磷肥厂使用了来自印染等行业的废硫酸生产磷肥，使含有高量三氯乙醛的磷肥通过施肥进入农田。三氯乙醛对作物苗期生长造成急性毒害，使大片农作物死亡，据不完全统计，受危害农田先后达10万亩，损失粮食近1.5亿公斤。2020/1/527重金属与有机毒物毒性比较有机毒物重金属毒性表现急性慢性毒性变化渐减加强降解情况可降解不可降解长期结果消失逐渐积累2020/1/528Ⅲ施用化肥对作物病虫害的影响施肥对于作物病虫害的发生，虽不至于对环境造成直接影响，但由于防治病虫害需要使用农药，将会通过农药残留对农产品和土壤产生间接影响。因此，通过平衡施肥提高作物的抗病虫害能力，便有利于保护农田生态环境，保障农产品安全。2020/1/529冬小麦受麦茎蜂危害的程度与化肥的关系处理受害率%对照9.2N27011.0P2705.6K2705.6N270P2708.0N270K2707.5P270K2704.5N270P270K2708.2拔节期根外追施N3013.42020/1/530化肥对冬小麦籽实受盾蝽危害程度的影响处理虫口(个/m2)受害子粒(颗/m2)对照1.53.6P60K401.63.0N100P60K402.04.5N200PO60K403.27.12020/1/531综上所述，氮素化肥的施用通常会降低作物抗病虫害的能力，使作物的病虫害发生率加重；而磷素化肥、钾素化肥的施用特别是磷、钾肥的联合施用能增强作物抗病虫害的能力，降低作物病虫害发生率。因此，农业生产中提倡平衡施肥不仅能提高作物产量，改善农产品质量，还能通过增强作物抗病虫害能力而减少农药使用量，有利于减少农业生产成本，保护农田生态环境。2020/1/532Ⅳ化肥施用对环境污染的防治改进化肥剂型开发新型肥料一、开发应用缓、控释氮肥氮素化肥由于利用率较低，而且容易污染环境，根本原因就是其水溶性强，肥效发生快，与作物吸收速率不同步。因此，研制开发具有缓慢释放功能的氮肥一直是肥料界多年来主攻的方向；目前虽有一些缓释氮肥面市，但因为其价格昂贵和有关应用条件的研究不够深入，一直未能在农业上得到广泛应用。2020/1/533所以，研制开发经济实用型缓释氮肥成为当前亟待解决的问题，其关键是缓释材料的选择，其次是加工工艺和应用技术的研究也应进一步加强。控制释放型氮肥是比缓释型氮肥科技含量更高的新型肥料，能更好地适应作物的营养需求，进一步提高氮素利用率。问题是研究的难度更大，市场化的路子将更长，但随着科技的进步，希望总有一天会成为现实。2020/1/534二、发展应