种植业化学品污染现状及其防控

2017-11-22井跃博

安徽农学通报 2017年16期

摘要：种植业化学品污染是影响农业可持续发展的重要因素。通过分析目前我国种植业中大量使用的化学肥料、化学农药和农膜三大化学品污染现状，提出了政府部门要加强对农业化学品生产企业监管和加大对农业的投入、研发农业化学品使用新技术和高效低成本新产品、提高农民科学文化素质将可以有效降低我国种植业化学品污染等建议。研究结果对于保障我国人民食品安全、维护生态平衡、建设现代农业和实现我国农业可持续发展具有重要的指导意义。

关键词：种植业；化学品；污染；现状；防控

中图分类号 X712 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）16-0098-03

种植业化学品主要包括化学肥料、化学农药和农膜。化学肥料是提高作物产量的有效手段；化学农药则是作物病虫害防治的主要保障手段；农膜具有保水、保肥和保温的作用，对农作物增加产量和提升品质起着作用。我国是世界上人口最多的国家，对粮食、蔬菜、水果等种植业产品的需求量大，因此保障粮食、蔬菜、水果等种植业产品数量的供给十分必要。然而，由于一些地方农用化学品的过量使用造成了我国种植业化学品污染[1-3]。

种植业化学品如化学肥料和化学农药等过量使用可以造成水体富营养化、土壤板结和有机质含量降低、引起人体和动物内分泌失衡、大量杀灭害虫天敌甚至直接威胁人类的生命安全。因此研究我国种植业化学品污染现状并提出减少种植业生产因使用化学品带来污染的防控措施，对于保障我国人民食品安全、维护生态平衡、建设现代农业和实现我国农业可持续发展具有重要的指导意义。

1 中国种植业化学品污染现状

1.1 化学肥料污染现状从1984年开始，我国一直是世界上化肥施用量最多的国家，到2014年，中国化肥施用量约为6933.69万t，大约占全世界化肥施用量的1/3，其中谷类作物化肥用量为415.35万t，列我国农作物化肥使用总量的首位；其次为蔬菜，化肥用量为604.51万t；水果列第三位，化肥施用量为531.55万t，但蔬菜和水果的化肥用量增加速率远远高于粮食作物。就肥料种类来说，氮肥施用量最大，2014年施用量为2392.2万t；其次为复合肥，2014年施用量为2115.8万t；磷肥施用量为845.3万t；钾肥施用量为641.9万t[4]。我国在化学肥料利用方面存在着地域间不平衡现象，总体来说经济发达地区施肥量较多。无论施肥总量或单位面积施肥量均呈现出从东到西和从南到北的递减趋势，其中华东地区、华中地区和华南地区用量较高[1]。

化肥的大量施用造生了一系列不良后果。过量施肥不仅可导致土壤酸化、水体富营养化、破坏耕地的土壤结构、加速土壤养分流失、造成土壤严重板结和土壤次生盐碱化，而且还会增加温室气体排放[5]。据Guo等的报道，20世纪80年代至今，氮肥施用是中国主要农田土壤出现大面积酸化现象的主要影响因素，近30a来土壤pH值平均下降了0.5个单位[6]。中华人民共和国环保部、统计局和农业部组织的全国第一次污染源普查调查结果表明，农业生产中氮、磷等化学肥料的大量投入是水体中总氮、总磷的主要来源，贡献率分别达到57.2%和67.4%[4]。Cui等研究表明，华北平原小麦-玉米轮作体系内作物生育期内0～90cm土壤剖面硝态氮含量平均高于200kg/hm2，而欧盟则规定大田作物收获后0～90cm土层硝态氮残留量不应高于50kg/hm2；相比之下，山东设施菜田和果树地0～90cm层硝态氮累积量高达N1165和613kg/hm2[7-8]。同时，化学肥料也是重要的温室气体排放源，我国的平均N、P、K肥综合碳排放系数分别为2.116tCE/tN、0.636tCE/tP2O5和0.180tCE/tK2O，分别是国外平均水平的1.6倍、3.2倍和1.2倍，可见，N在三大营养元素中是最主要的温室气体排放源，据估算，2010年中国氮素化肥生产和应用导致的温室气体净排放量为4.52亿t二氧化碳[9]。

过量施肥是我国农业污染的主要原因，而对作物产量的追求是我国过量施肥的动力。但事实上，目前我国禾谷类作物氮肥的使用量为约300kg/hm2左右，远高于朱兆良提出的主要谷类作物最佳氮肥用量150～180kg/hm2的推荐施肥量，国内其他研究人员也作出过类似报道[10-12]。过量施肥的原因主要是农民的传统思想认为“施肥越多，產量越高”，同时目前我国施肥技术落后、肥料利用率低、施肥效果不佳是造成农民过量施肥的重要原因[13]。我国经纬度跨度大，地形、土壤质地和气候复杂多样，作物的种类丰富，同时，我国农民长期科学文化素质，缺少科学施肥的知识，这些都造就了我国施肥技术内容的多样性和时效的落后性，许多地方肥料撒施、单一营养元素施肥、肥料一次性施用等不科学的施肥方式依然存在[13-18]。施肥技术包括肥料种类的选择、施肥方式、肥料的运筹方式等，这些因素都对肥料的利用效率和肥效的发挥有着重要影响。戴健等的研究表明，小麦田氮肥施用量超过160kg/hm2时，1hm2增加100kg的氮肥，硝态氮淋失深度和淋失量均显著增加，增加了地下水污染的风险[14]。李玉影的研究表明，氮磷钾配合的平衡施肥处理氮、磷、钾肥平均利用率分别为36.2%、27.3%、46.7%，而氮、磷、钾缺素不平衡施肥处理均可导致肥料利用效率的显著降低，可见，营养元素的不平衡施肥是肥料利用率率降低的重要原因[15]。高凤菊等研究表明，与深施尿素相比，撒施尿素可以使小麦产量降低2.72%～11.57%，同时氮肥利用率降低7.2～12.8个百分点[16]。姬景红在黑龙江省白浆土上的试验等研究表明，在高肥力地块上磷钾肥得到满足的情况下，施氮量200kg/hm2与施氮量130kg/hm2相比，氮肥偏生产力降低30.3kgkg-1，但产量不仅没有增加反而降低122kg/hm2，同时农学效率也降低11.4kgkg-1[17]。邬刚等通过调控肥料的基追比例、肥料种类的比例发现，氮肥使用量较多的传统施肥模式与减少氮肥用量、平衡磷肥和钾肥的比例的调控施肥模式相比显著增加了温室气体N2O的排放[18]。综上，施肥技术落后是目前我国肥料利用效率低的，污染严重的重要原因。endprint

磷是引起水体富营养化的重要营养元素，据报道水体中只要含0.02mgkg-1的磷即可导致水体富营养化，而经由水体被带入一些湖泊的总磷量中的14%～68%来自农田径流，这是目前我国的几大湖泊几乎均存在水体的富营养化问题的重要因素[19]。同时磷肥由自然界中磷矿石加工而成，磷矿石除含磷酸盐矿物外，还含有相当数量的重金属杂质，被公认为对人类最具威胁的主要有毒重金属之一Cd的54%～58%因磷肥施用而输入土壤[20]。

1.2 化学农药污染现状化学农药是植物保护不可或缺的农业生产资料，对提高农作物产量发挥着至关重要的作用。据报道2013年中国农作物使用农药总量约33万t，是世界上农药使用量最多的国家，高出发达国家水平1倍多[2，21]。由于长期大量使用化学农药，使病虫草害产生了抗药性。农民为了提高药效任意加大农药使用浓度，使得农药对环境的污染越来越严重[22]。大量使用化学农药还杀灭了害虫天敌，破坏了生态平衡，使虫害发生更加严重，使得农药使用陷入越用越多的恶性循环[23]。农药还可随风漂浮。飘浮农药不仅可能造成相邻农田作物遭受药害，还会对人畜健康造成威胁。据报道，在地球两极地区大气中也测出有微量的农药残留[24]。作物拌种剂与土壤处理剂等化学农药100%进入土壤，其他各种化学药剂最终也有80%进入土壤，并最终进入水体，对水生生物产生一定影响；如果一旦污染应用水，将会对人体产生严重后果[25-26]。

1.3 农膜污染现状农膜覆盖能保温、保水、保肥、减轻杂草危害程度，提高农作物产量[3]。我国自20世纪70年代引进农膜覆盖技术以来，覆盖面积迅速扩大，目前我国农膜覆盖面积和使用量均居世界第一，每年使用量106t以上，农膜覆盖面积超过0.13亿hm2[27]。

目前农业生产中使用的农膜多为以聚乙烯或聚氯乙烯为原料，其高分子化合物的属性决定了其分子结构异常稳定，难一被自然和菌等微生物降解，其自然降期一般为200-300年，同时农膜在降解过程中还会析出有毒物质[28]。农膜使用还存在地区差异，华北地区农民多使用超薄农膜这种农膜强度低，易破损，易老化，难回收，因而容易造成农膜残留，这是华北地区土壤中的农膜残留量高于东北地区的重要原因[29]。随着土壤中的残膜量不断增加，农田土壤结构被破坏，土壤养分正常迁移受到阻碍，土壤肥力下降，导致农作物根系生长发育不良，同时引起地下水下渗困难、土壤次生盐碱化，最终使土壤质量和作物产量下降[30]。

2 种植业化学品污染防控的建议

2.1 充分发挥政府在种植业化学品污染防控中的主导作用在种植业化学品污染防控中，政府应该加强对化学肥料、化学农药和农用塑料薄膜生产企业的监督，防止这些农业生产资料企业生产过程中造成的污染，同时对这些企业的产品进行监控，防止不符合国家环保政策的农业生产资料如高毒农药等流入市场。政府应该继续推行现在行之的有效的“测土配方施肥”等惠农措施，使农民能够做到有目的的施肥，充分发挥肥料的利用效率，达到减少肥料施用量的目的。同时政府应该加强种植业化学品污染防控的宣传和培训工作，比如通过“阳光工程”培训农民学习科学的施肥和喷药知识，在不减少农作物产量的前提下减少化学肥料和化学农药的使用量。

2.2 充分发挥农业科研部门和生产企业在种植业化学品污染防控中的关键作用农业科研部门和生产企业应该做好低污染种植业化学品新产品和新技术的研发工作，并做好这些新产品和新技术的应用推广工作：（1）做好化学肥料施用技术工作研发，研究不同作物的肥料吸收规律、肥料分生育阶段施用比例和用量、化学肥料和有机肥料配施技术以及速效化学肥料和缓控释肥配施技术。做好化学农药的配施剂量和配施时期研究，病虫害的防治必须结合病虫害的预测预报进行，杜绝盲目防治产生的农药污染；同时做好利用物理防治、生物防治等非化学手段防治技术的研究，尽可能减少农药使用量。做好农膜回收技术和再生技术研发，建立农膜回收与再生技术的标准化程序。（2）做好新型缓控释、低成本高效环境友好型化学肥料和施肥机械研发，做到既降低肥料施用成本又提高肥料利用率，减少化肥量。做好高效低毒快速分解的新型化学农药和高效喷药机械研发，同时做好高效、高适应性生物农药研发，做到多种防治手段并用，尽可能减少化学农药使用量。做好新型低成本快速降解农膜研发，同时研发高效农膜回收机械研发，减少农膜在农田中的残留。

2.3 充分发挥农业教育部门在人才培养中的能动作用目前，我国农业化学品使用量高、利用率低的原因主要是农民科学素质低下，究其原因主要是我国农村劳动力严重老化、文化素质低和观念落后所致，因此，培养年富力强、文化程度高能够适应规模化经验的新型农民是减少农业化学品污染的能动因素。充分发挥农业教育部门如各个省份的农业大学培养农业高素质人才的作用是提高种植业化学品利用效率的关键因素之一。值得庆幸的是，安徽农业大学等高校相继开展了“青年农场主班”，在新型农民培养方面迈出了关键的一步[31]。

3 结语

人口众多对食物数量的追求以及农民科学素质低、对化学肥料、农药和地膜使用方法缺少正确的了解是目前我国农业化学品污染造成的关键原因。因此加强政府部门对农业化学品生产企业监管和加大对农业的投入，做好农业化学品新技术和新产品的研发，提高农民科学文化素质、培养新型农民将可以有效降低我国种植业化学品污染，并將促进我国种植业可持续发展。

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