氮肥過量施用是導致農(nóng)田土壤酸化的最主要原因

土壤酸化（表現(xiàn)為土壤pH值的下降）能夠加速營養(yǎng)元素流失、促進鋁、錳以及重金屬等元素的活化、改變土壤微生物種群及活性、影響作物根系發(fā)育和養(yǎng)分吸收、滋生植物病蟲害等等，從而對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境和人類健康構成嚴重的潛在威脅，對糧食安全和環(huán)境安全產(chǎn)生長遠影響，是土壤學、生態(tài)學和環(huán)境科學等領域廣泛關注的重大問題。該論文通過對我國主要農(nóng)田土壤pH值20年的變化研究發(fā)現(xiàn)，我國農(nóng)田土壤pH值平均下降了約0.5個單位，相當于土壤酸量（H+）在原有基礎上增加了2.2倍。其中，經(jīng)濟作物體系土壤酸化比糧食作物體系更為嚴重；即使是過去被認為對酸化不敏感的石灰性土壤，其pH值也同樣出現(xiàn)了顯著下降的現(xiàn)象。在自然條件下土壤酸化是一個相對緩慢的過程，土壤pH值每下降1個單位通常需要數(shù)百年甚至上千年，而我國過去20年來的高投入集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大大加速了農(nóng)田土壤的酸化過程。

通過系統(tǒng)的理論分析，該論文發(fā)現(xiàn)氮肥過量施用是我國農(nóng)田土壤酸化加速的首要原因。在華北冬小麥-夏玉米輪作、華南水稻-小麥輪作等“一年兩熟”種植體系中氮肥大量施用每年所產(chǎn)生的酸量（20-30千摩爾/公頃）約占總產(chǎn)酸量的60%；蔬菜大棚等設施農(nóng)業(yè)中過量施氮的年產(chǎn)酸量（約200千摩爾/公頃）占總產(chǎn)酸量的90%。秸稈移出帶走的鹽基對土壤酸化的貢獻（15-20千摩爾/公頃）雖然因農(nóng)作物種類和生物產(chǎn)量而有所差異，但明顯低于氮肥施用的貢獻。值得注意的是，長期以來被當作土壤酸化主要原因的酸雨在農(nóng)田土壤酸化中的貢獻并不大，僅為0.5-2.0千摩爾/公頃。由此可見，在保證糧食生產(chǎn)的前提下嚴格控制氮肥施用量，減少過量施氮，不僅是作物高產(chǎn)高效的需要，而且也是緩解農(nóng)田土壤酸化的重要途徑。

目前生產(chǎn)上仍然普遍存在“氮肥越多越高產(chǎn)”的錯誤觀念，過量施氮已成為集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系相當普遍的嚴重問題。從上世紀80年代以來，我國氮肥用量迅猛增長，到90年代中期我國已成為世界氮肥生產(chǎn)和消費的第一大國，在占世界7%的耕地上消耗了全球35%的氮肥。統(tǒng)計資料顯示：1981年至2008年，糧食年產(chǎn)量從3.25億噸增加到5.29億噸，增長了63%，而氮肥消費量卻從1118萬噸增加到3292萬噸，增長了近2倍。由此帶來不良后果包括：氮肥生產(chǎn)效率不斷下降，氮肥損失引起的環(huán)境問題日趨嚴重。

過量施用氮肥導致的土壤酸化、溫室氣體排放和地下水硝酸鹽污染等問題已成為全球集約化農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的嚴重威脅。就我國而言，北方一些蔬菜大棚由于長期過量施用氮肥使土壤pH值由原來的7-8降低到4-5，病蟲害嚴重發(fā)生，蔬菜品質(zhì)和產(chǎn)量顯著下降，一半以上的氮肥養(yǎng)分進入地下水造成飲用水硝酸鹽污染。南方部分紅壤的pH值已經(jīng)降至3-4之間，造成玉米、煙草、茶葉等農(nóng)作物的大量減產(chǎn)甚至絕收。
需要指出的是，這類問題不僅出現(xiàn)在我國，而且也在世界各地的集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在，氮肥過量施用導致的包括土壤酸化在內(nèi)的一系列農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境問題在全球范圍引起廣泛關注，該論文發(fā)現(xiàn)的過量施氮造成農(nóng)田土壤酸化現(xiàn)象充分揭示了這一重大問題。 該課題組及其合作單位的另一研究結(jié)果表明，華北平原和太湖流域農(nóng)田中過量使用氮肥主要通過氣體和硝酸鹽的形式進入大氣和地下水，如果采用科學的養(yǎng)分管理技術可以在降低氮肥用量30-60%的條件下既保證糧食產(chǎn)量又不至造成氮肥污染，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)和環(huán)境的“雙贏”。

因此，如何在持續(xù)提高作物產(chǎn)量的同時，控制或降低氮肥用量、有效地減少過量氮素對環(huán)境的負面影響，已經(jīng)成為國際農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境領域所共同面臨的重大科學問題。 該論文的發(fā)表是該科研創(chuàng)新團隊立足國家重大問題研究，發(fā)表國際一流文章的又一重大成果。該研究小組將以此為契機在集約化農(nóng)業(yè)背景下在農(nóng)田土壤酸化的風險評估、生態(tài)環(huán)境效應及其防治對策等方面開展系統(tǒng)深入的研究工作，為實現(xiàn)我國糧食安全與環(huán)境協(xié)調(diào)、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供理論基礎和技術支持。

多是氮肥是農(nóng)民的誤解，就想多吃肉一樣。后遺癥就是肥胖、血壓高、血脂稠、偏癱又中風。土地也是如此，不協(xié)調(diào)，浪費又中毒。形成病態(tài)的土壤。

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