我国引进和使用化肥一个世纪来,对化肥是否会破坏土质和导致肥力下降,一直存在疑惑。上世纪30年代后的很长一段时期,多数人较肯定地认为,化肥会破坏土质。有不同的说法,如有的说化肥会使土壤板结,有的说会破坏土壤结构,使肥土、活土变“僵土”和“死土”等。且把这种观念一代代地传下来,以致目前的一些教科书甚至专家,仍然在以不同方式沿袭这种说法。而从上世纪80年代后,由于作物产量随化肥施用量的增加而迅速提高,但土壤生产力未见降低,已在很大程度上淡化了这些说法,但似乎又缺乏有说服力的依据以改变上述看法。作者长期关注这一问题,谨对此作一简要讨论。
“化肥破坏土质”说
并非空穴来风
我国引进化肥之初,品种单一。氮肥只有硫酸铵(俗称肥田粉),还有少量其他化肥,如氯化钾(来自德国)。当时在农田长期以有机肥为惟一肥源的背景下,使用少量硫铵,尤其多次连续使用时,在施肥点附近表层土壤,可能出现若干容易引起迷惑的现象。例如:由于作物对硫铵中NH4+和SO42-生理上的不平衡吸收,会有一定量SO42-残留土壤。这些SO42-可与土壤中H+反应,产生硫酸,能暂时酸化土壤。而由于土壤具有较强的缓冲性能,在我国实际发生酸化的情况很少。我国大部分耕地土壤较普遍发生的是SO42-与Ca2+的作用,产生CaSO4(石膏)。形成的石膏有一个吸收水分子的过程,使其由无水石膏(CaSO4)向半水石膏(CaSO4·1/2 H2O)到二水石膏(CaSO4·2H2O)发展,这是一个逐渐硬化的过程。如同外科手术中将烧石膏粉(无水石膏)加水调成糊状物后涂于绷带,逐渐吸水硬化成二水石膏,藉硬化的绷带以保护伤患处一样。这可能是对施过硫铵的表层局部土壤,给人以“板结”的印象,产生化肥使土壤发板的说法。
连续施用单一硫铵,对那些非钙质土,又缺乏活性铁的土壤,如日本的火山灰土,我国的某些冷浸酸性土和低湿水稻土,可能会产生另一类副作用。如上世纪50年代初,由日本三井进午等科学家发现,当在较多数量并单一施用硫铵几十年后,火山灰水稻土残留的SO42-,在栽培水稻的缺氧条件下,因硫细菌对其还原而产生H2S。对那些富含活性铁的水稻土,铁可与H2S作用产生FeS沉淀,不会引起对稻根的毒害。但对那些缺乏活性铁作为H2S“解毒剂”的水田土壤,H2S可直接侵入稻根细胞,使白根变黑根,严重影响根系吸收水肥的生理功能。这种现象如发生在水稻的营养生长期(分蘖前后),由于此时根系新陈代谢旺盛,新根不断出生,老根虽受损伤,但对稻根总的吸收功能影响不大,从水稻地上部长相上一般很难发现。但进入水稻抽穗成熟期,由于新根不再大量出生,主要靠原有根系维持吸收力,此时根系若受到H2S的严重伤害,就会造成水稻地上部长相不错,但产量因灌浆期营养不足而不高(成熟谷粒少)。由于这种现象发生在秋季水稻成熟期,故日本科学家称为“秋落”(入秋后水稻不正常衰落),并把发生秋落的水田称“老朽化”水田(长期施用硫铵使水田老朽)。日本科学家由于这一发现而在世界上率先强调氮肥工业应优先发展不残留酸根的所谓无酸根(硫酸根)氮肥,如尿素等品种。
对传统农业中长期单一施用有机肥的土壤,尤其是那些长期只使用有机肥培肥的肥沃上等田,在使用化肥的早期,主要是单一氮化肥量的持续增加阶段,可能会在化肥施肥点附近,因氮与有机质中碳的比率,即N/C比,有一定降低,将促进有机质的分解,使土壤中有机含碳物消耗较多,土壤色泽将有所变淡,土粒分散性有所增加,也可能给人以局部土壤有所“板结”的现象,并产生所谓“化肥会消耗地力”之说。如单独或同时施用氯化钾,同样会给人以土壤的分散性有所强化,结构性有所减弱的感觉。尤其在当时,在与未施过化肥,仍连续大量施用有机肥的肥土相比时,这种现象可能更容易被人察觉。
“化肥破坏土质”说正在淡化
半个世纪来,针对过去化肥主要发展单一养分(氮),单一品种(如硫铵)等偏向,在更多认识作物营养要求与土壤供肥原理的基础上,化肥工业取得了长足进步。引入平衡施肥观念,同时和大量地生产作物必需的NPK三种主要养分,且以含有三种养分的不同复合肥作为主要商品剂型。当今,化肥已不是指单一氮肥了。
氮肥中主要发展无酸根残留的尿素,碳铵(中国)或正负离子都是作物主要养分的硝铵及二元复肥磷铵。我国硫铵在氮肥中的比例已从大于80%降至2%以下,且都是副产品。
伴随化肥使用量增加和作物产量的快速提高,每季作物收获后残留土壤的根系有机物显著增加。这对保持和平衡土壤的N/C比,改善土壤结构性和理化性状等基本质量十分重要。一般说,作物根系干重约占地上部干重的1/3,地上部产量越高,残留土壤的根系越多。以玉米为例,过去200kg/亩产量时,加上秸秆200kg/亩左右,残留土壤中的根系可能在130kg/亩左右;而目前玉米单产500~600kg/亩时,加上相近数量的秸秆,其根系的残留量可能达到300~400kg/亩,约相当于每亩施用2吨优质土粪(含15~20%有机物)可能带入土壤的有机质量。近6-8年中,我国20多个省市的土壤调查和测定结果,与当地第二次土壤普查(1980-1983年)相比,主要耕地土壤的有机质含量提高约10-20%。
正是由于现代农业不再大量施用残留强酸根的氮肥,积极发展磷钾化肥并平衡施用,化肥结合耕作施用与土壤融合,加上作物的高产带给土壤更多根系有机质,且在我国还长期提倡化肥结合有机肥使用,多数耕地每年仍然施用一定量的有机肥,因此,化肥可能对土壤引起的某些副作用或令人迷惑的现象很难再现,“化肥破坏土质”说自然会逐渐淡化。




