蔬菜施肥对环境的影响与防治对策.doc

蔬菜施肥与环境
陈 振 德
（青岛市农业科学研究所）

一、蔬菜施肥对环境的影响
蔬菜不合理、不科学施肥对环境所造成的污染主要表现在以下几个方面：
㈠土壤污染
蔬菜施肥对土壤造成的污染主要包括土壤化学污染、生物污染和物理污染。
1、土壤化学污染
土壤化学污染主要指化肥中有毒物质的污染以及不合理施肥造成的土壤酸化和土壤次生盐渍化。
⑴肥料中有毒物质的污染：化肥中的磷肥、锌肥、硼肥都是以矿产为原料加工而成的。矿产原料磷矿、铅锌矿和硼矿等矿石中常含有某些污染元素，如磷矿石中除含丰富的P2O5外，还含有K、Ca、Mn、B、Zn等营养元素，亦含有As、Cd、Cr、F等有毒元素，其中主要是Cd、F。在加工磷肥的过程中，磷矿石中的Cd仍有一部分保留在磷肥中。如美国生产的重钙和澳大利亚生产的过磷酸钙中Cd含量分别高达50-250mg/kg和38-48mg/kg。
我国生产的过磷酸钙中Cd含量很少，但仍含Cd0.4-0.6mg/kg。不管其含量高低，都与肥料一起施入土壤，长期施用累积的效应对人畜的危害应引起注意。
Cd对人体的毒害性大，在50多种重金属中，其潜在毒性居第二位，仅次于Hg。植物吸收的Cd一般占土壤有效Cd量的0.4-0.7%。
氟：磷矿石中含氟量较大，一般为1.12-4.20%，我国磷矿中含氟量为1.12-3.40%。在加工磷肥过程中，以氟化氢的形式绝大部分被回收利用，残留在磷肥中的氟却很少，不致造成对人体的危害。
⑵垃圾及污水的污染：除施用化肥外，菜田大量使用未经处理的垃圾、污泥、生活污水、工业污水以及畜禽加工工厂排放的废水，亦会导致土壤的化学污染。据北京市环保所资料：北京部分垃圾中均含有多种重金属及有毒物质，如Pb（铅）7.20-14.51mg/kg，Hg（汞）0.0262-4mg/kg，Cr（铬）52.47-1730.5mg/kg，Cd（镉）0-4.42×103mg/kg。
⑶土壤酸化
⑷土壤次生盐渍化
特别是在设施土壤中，表现尤为明显。一是施肥量大，二是覆盖栽培阻断了自然降水对土壤盐分的淋溶。
2、土壤物理污染
主要来自施入未经腐熟和加工清理的有机肥与垃圾，使菜田土壤中掺有不同数量的杂物，如玻璃碎片、金属碎片、煤渣、碎砖石以及塑料制品废弃物等。
特别是随着覆盖栽培的发展，地膜造成的白色污染日趋严重。据调查，上海菜田农膜残留量平均为5.83g/m2，其中5年内新菜田平均3.92g/m2，10年以上老菜田平均8.81g/m2。一般农膜具有相对稳定性，不易降解，残留在土壤中占有很大的表面积，破坏了土壤的整体性和通透性，破坏了土壤的物理性状，阻碍了蔬菜根系的正常伸展与发育，影响根系对养分的吸收，影响产量。试验表明，每hm2菜田残留地膜45kg，蔬菜产量降低10%。
此外，农膜中Pb、Cd等重金属化合物从农膜中析出，进入土壤，使土壤受到重金属的污染。在农膜生产过程中，一般需添加40%酞酸酯类化合物作为增塑剂。在农膜使用过程中，酞酸酯类化合物从膜中释放入土壤。酞酸酯类化合物是致癌、致畸、致突变的物质。
3、土壤生物污染：施用未腐熟的有机肥、人畜粪、垃圾、污泥、污水，会造成土壤甚至产品有害生物的污染。据北京环卫所的调查，在花椰菜、黄瓜、扁豆以及茄果类蔬菜产品中微生物污染严重；而在马铃薯、韭菜、芹菜、萝卜、白菜等蔬菜上寄生虫污染严重。
㈡水体富营养化
所谓富营养化是指营养物质的富集过程及其所引起的后果。随着水中营养物质的不断增加、富集，会造成湖泊的富营养化。在近海发生的“赤潮”现象，也是水体富营养化的表现。
富营养化是一种自然过程，但人类的活动会影响和加速这一过程的发生和扩大，这就叫做人为富营养化。水体富营养化会引起藻类大量繁殖，水中溶解氧减少，透明度下降，水色变深，湖水变臭，水体恶化。其问题的核心就是营养物(N、P)增加，造成藻类过分增殖。
国际上一般认为，湖水中总磷浓度（TP）0.02mgP/L，总氮浓度（TN）0.2mgN/L是湖泊富营养化的发生浓度。据（1987-1989）调查，在25个湖泊中，TN全部超过0.2mg/L，TP只有两个湖泊（大理洱海、新疆博斯腾湖）低于0.2mg/L，其余92%湖泊超过这个标准，比国际上一般标准高出10倍或10倍以上。
表1 中国湖泊中TN、TP 浓度一览表（25个湖泊）
TN浓度（mg/L）
<0.2
>1.0
>2.0
>5.0
湖泊数
0
21
13
5
%
0
84
52
20
TN浓度（mg/L）
<0.02
>0.1
>0.2
>0.5
湖泊数
2
16
12
6
%
8
64
48
24

表2 中国22个湖泊营养状态的分类统计表
湖泊分类
营 养 状 态
贫
中
富
湖泊个数
1
7
14
%
4.5
31.8
63.6
湖泊面积（Km2
29.5
2493
3084.9
%
0.53
44.45
55.01
表3 巢湖氮磷输入量统计表
污染源
污 染 物
N总量（吨/年）
%
P总量（吨/年）
%
地表径流
14783.3
65.54
375.6
48.29
泥沙携带
600.0
2.66
10.0
1.29
湖面降雨
303.5
1.35
16.6
2.13
工业废水
3347.3
14.84
199.5
25.65
生活污水
3522.3
15.62
176.1
22.64
合计
22556.4
100
777.8
100
水体中N、P富集的来源主要是菜田施肥不当，过量施用氮肥和磷肥，多余的N、P淋溶流失而进入水体。
㈢地下水污染
WHO规定，饮用水中的硝酸盐含量（NO3-）<45mg/L。
近几十年来的监测结果显示，地下水中硝酸盐浓度正在逐年上升。如英国1970年为11.3mg/L，1980年90mg/L，1987年达142mg/L。我国兰州农田地下水硝酸盐1974年为20mg/L，1987年增加到147.7mg/L。
㈣大气污染
大量施用氮肥会对大气环境造成污染。主要有NH3挥发，反硝化过程中造成的NOX（N2O、NO）、CH4等。
2NO3-→2NO2-→2NO→N2O→N2
长期以来，由于N肥利用率低，很大一部分施入土壤中的肥料逃逸到环境中，导致土壤和肥料N素损失，造成对环境的污染。根据我国当前化肥的施用方法，一般农田生态系统中，NH4HCO3损失约40-70%，尿素损失30-50%。
㈤蔬菜产品污染
蔬菜施肥所造成的蔬菜产品污染，除有机肥与人畜禽粪处理与施用不当，造成生物污染（大肠杆菌、蛔虫卵等）外，主要污染源仍是过量施用氮肥所致。
蔬菜产品的硝酸盐和亚硝酸盐污染。
硝酸盐+次级胺→亚硝胺（致癌物质）
蔬菜硝酸盐积累除受自身遗传特性决定外，还受外界环境条件的影响。在相同条件下，不同种类蔬菜积累硝酸盐的多少依次为：叶菜类>根菜>葱蒜类>瓜果类>豆类>茄果类（表4）。
表4 不同蔬菜中可食部位的硝酸盐和亚硝酸盐含量（mg/Kg.FW）
蔬菜种类
可食部位
NO3-
NO2-
叶菜类：
散叶生菜
叶
1656.3
11.2
结球生菜
叶
782.9
1.2
甘蓝
球叶
1459.2
2.0
大白菜（伏）
叶片
叶柄
1175.3
2589.8
3.0
1.3
木耳菜
叶片
叶柄
1511.0
3493.7
11.1
2.4
油菜
叶片
叶柄
3007.0
6258.4
19.0
2.8
西芹
叶柄
1465.0
2.8
茼蒿
叶
5389.1
9.2
韭菜
叶片
1540.2
9.6
黄瓜
果实
474.7
1.6
苦瓜
果实
407.9
3.1
丝瓜
果实
451.3
2.4
胡萝卜
肉直根
634.2
5.6
青萝卜
肉直根
2514.5
2.8
蒜薹
花茎
1709.4
2.6
大葱

793.6
1.2
豆角

268.8
1.8
绿豆芽
下胚轴
173.2
2.8
黄豆芽
下胚轴
196.2
3.3

WHO/FAO 1973年规定，人体硝酸盐日允许摄入量为3.6mg/kg体重，亚硝酸盐的日允许量为0.13mg/kg体重。如果体重按60kg计算，每日NO3-摄入量不应超过216mg，以日食用蔬菜0.5kg计，则蔬菜硝酸盐含量不应超过432mg/kg鲜重。
表5 蔬菜硝酸盐评价分级标准 　
标 准
分 级

一级
二级
三级
四级
含 量mg/kg.fw
<423
<785
<1234
<3100
卫 生 性
生食允许
生食不宜、盐渍和熟食允许
生食和盐渍不宜、熟食允许
生食、盐渍、熟食均不宜
污染程度
轻
中
重
严重

表6 我国蔬菜食品卫生标准
农药
允许指标
有害元素
允许指标
六六六
<0.2
Hg
<0.01
DDT
<0.1
Cd
<0.05
杀螟硫磷
<0.2
Pb
<1.0
倍硫磷
<0.05
As
<0.5
敌敌畏
<0.2
Cu
<10
乐果
<1.0
Zn
<20
马拉硫磷
ND*
Se
<0.1
对硫磷
ND*
F
<1.0
甲拌磷
ND*
稀土
<0.7
ND*： 不得检出
在此基础上，前西德规定，鲜菜的NO3-含量不得超过250mg/kg，美国卫生组织建议西葫芦和番茄中不得检出NO3-。
二、防治菜田污染的对策
㈠建立科学的蔬菜施肥体系
要坚决杜绝盲目施肥、滥用化肥，偏施氮肥的现象，必须实行科学施肥，建立科学的蔬菜施肥体系。
蔬菜种类繁多，生育特性与需肥规律相差很大，不同的蔬菜栽培季节与栽培方式多不相同，因此要根据不同种类蔬菜的生育特性，需肥规律、土壤供肥状况以及欲施肥料的种类与养分含量，科学地计算出单位面积的施肥量。
㈡有机肥与无机肥配施，科学地施用化肥
单纯强调全部施用有机肥生产“有机食品”或发展“有机农业”，不主张使用化肥；或把因不科学、不合理地施用化肥而带来的环境问题完全归咎于化肥本身的观点过于片面。在生产上，应主张有机肥与无机肥配合使用，互相取长补短，正确选择化肥种类，合理配比以及适宜的用量，真正做到科学使用，合理施用。
㈢缓释或控释肥料
缓释肥料（Slow Release Fertilizer，SRF）就是使可利用的养分缓慢释放的肥料。达到缓释的办法是生产低水溶性的含N无机化合物或有机化合物。目前生产的无机化合物多为磷酸铵化合物，主要有磷酸铵镁、磷酸铵钾。生产的有机化合物主要是尿素分别与甲醛、乙醛或丁烯醛缩合制得的改性尿素产品，如脲甲醛、脲乙醛等。
均三嗪、双氰胺（DCD）和脒基硫脲等有机含N化合物以其分子复杂，具有缓效与硝化抑制剂的双重功能而受到人们重视。
控释肥料（Controlled Release Fertilizer，CRF）应具备以下五个特点：①按需释放；②基本上消除养分在土壤中的淋失、退化、挥发等损失；③能在很大程度上避免养分在土壤中的生物、化学固定；④一次大量施用不会伤害作物根系，便于机械化作业；⑤价廉、养分含量高，利用率高等。
日本著名的肥料生产厂商氮素—旭化成株式会社研制的一种包膜尿素，其中的尿素释放主要受温度控制，可在100-360天内控制尿素释放速度，氮肥利用率高达60-70%，故国外有人称其为“施肥技术的一次革命”，“二十一世纪的肥料”等。但缺点一是价格高，含N40%尿素比普通尿素高3倍；二是污染环境，由于在该肥料中包膜材料占10-15%，这种高分子材料需30年才能降解，长期施用会带来严重的环境后果。
㈣减少土壤流失
㈤严禁使用未经处理的污泥、垃圾、污水、废水，切断生物污染源。

表7蔬菜农田灌溉水水质标准
有机污染
允许指标（mg/L）
主要有毒元素
允许指标（mg/L）
生化需氧量
<80
总汞
<0.001
化学需氧量
<150
总镉
<0.005
悬浮物
<100
总砷
<0.05
凯氏氮
<30
总铬（六价）
<0.1

总铅
<0.1

表8 我国保护农作物大气质量标准
项 目
作 物 类 型
生长季平均浓度限值
二氧化硫
敏感类（菠菜、大白菜、莴苣、黄瓜、西葫芦、马铃薯）
<0.05mg/m3
中度敏感类（番茄、茄子、胡箩卜等）
<0.08 mg/m3
抗性类 （甘蓝、蚕豆、芋头大等）
<0.12 mg/m3
氧 化 物
敏感类 （甘蓝、菜豆、等）
<1. 0
mg/dm3.d
中度敏感类（大白菜、芥菜、花椰菜等）
<2.0
mg/dm3.d
抗性类 （番茄、茄子、辣椒、马铃薯等）
<4.5
mg/dm3.d

表9 无污染蔬菜生产的土壤标准
级别
一级
二级
三级
四级
无污染蔬菜基地
优良
可
大面积不宜
不宜
生态影响
正常
基本正常
敏感菜有影响
影响较重
区别
背景区
安全区
警戒区
不宜区
Cu
<35.9
<71.8
<125
>125
Zn
<103
<206
<300
>300
Pb
<37.1
<74.2
<400
>400
Cd
<0.29
<0.58
<1.00
>1.00
Cr
<85.4
<170.8
<200.
>200
As
<13.6
<17.8
<22
>22
Hg
<0.21
<0.42
<0.70
>0.70
Ni
<38.7
<77.4
<100
>100
六六六
---
<0.2
<0.4
>0.4
DDT
---
<1
<2
>2

13