肥料中氮磷和有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤重金屬的影響及治污中的應(yīng)用

胡慶文 林英 劉詩(shī)煜

（貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)農(nóng)牧局 貴州畢節(jié) 551700）

肥料中氮磷和有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤重金屬的影響及治污中的應(yīng)用

胡慶文 林英 劉詩(shī)煜

（貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)農(nóng)牧局 貴州畢節(jié) 551700）

如今，由于人們對(duì)于農(nóng)作物產(chǎn)量的需求越來(lái)越高，因而施用的肥料的數(shù)量也就逐漸增多，但在實(shí)際施肥中，由于未隨施肥量進(jìn)行合理的規(guī)劃，或者使用的方法不當(dāng)，導(dǎo)致環(huán)境污染問(wèn)題日益突出。本文就簡(jiǎn)單對(duì)肥料中的氮磷以及有機(jī)物對(duì)于土壤重金屬的影響進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，并提出了相應(yīng)的防治土壤重金屬污染的有效措施。

肥料；氮磷有機(jī)質(zhì)；土壤重金屬；治污應(yīng)用

1 引言

人口的不斷增長(zhǎng)，耕地的逐漸減少以及人們生活水平的不斷提高，使得人們對(duì)于糧食等相關(guān)農(nóng)作物產(chǎn)量以及品質(zhì)的要求也在不斷提高，而為了有效的提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，不得不施加更多的農(nóng)藥、化肥以及農(nóng)膜等一系列的農(nóng)用化學(xué)品，經(jīng)實(shí)踐表明，糧食增產(chǎn)中，肥料所起到的作用不容忽視，但由于肥料的過(guò)量使用，以及用法上存在著各種各樣的問(wèn)題，導(dǎo)致土壤中的有機(jī)物質(zhì)遭到破壞，無(wú)機(jī)化程度越來(lái)越高，利用率也不斷下降，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，對(duì)農(nóng)作物以及人體的健康產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。

2 N、P肥以及有機(jī)物對(duì)土壤重金屬形態(tài)的影響

在土壤中所存有的重金屬的形態(tài)一般都比較的復(fù)雜，通常呈現(xiàn)出物種狀態(tài)，分別為：①碳酸鹽結(jié)合態(tài)；②鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)；③有機(jī)結(jié)合態(tài)；④水溶交換態(tài)；⑤殘留態(tài)，重金屬的穩(wěn)定性越強(qiáng)，植物的有效性則相對(duì)越弱，會(huì)不斷降低。并且植物很容易就能夠利用到水溶交換態(tài)，因此這種狀態(tài)下的土壤具有較強(qiáng)的毒性。將氮磷肥施入到土壤中后，土壤的性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變，pH和表面電荷或與重金屬離子會(huì)發(fā)生之間的反應(yīng)，時(shí)的重金屬的形態(tài)有所變化，最終會(huì)對(duì)重金屬的活性產(chǎn)生影響。經(jīng)相關(guān)研究表明，施用NH4-+氮肥會(huì)對(duì)土壤的pH值造成影響，使其有所下降，而施用磷肥則會(huì)使得土壤的負(fù)荷以及CEC有所增強(qiáng)，從而使得土壤對(duì)于重金屬離子穩(wěn)定吸附能力有所增強(qiáng)。

2.1 氮肥

施用尿素能夠使得紅壤中的Pb以及Cd水溶交換態(tài)的含量有所增強(qiáng)，從而也有效增強(qiáng)了碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)的量，究其原因再約施用尿素會(huì)導(dǎo)致pH上升0.02～0.53個(gè)單位。此外，還有研究表明，施用硫酸銨、硝酸銨以及尿素能使得微酸性土壤中水溶交換態(tài)的增加微酸性土壤中水溶交換態(tài)的Zn和Cd的含量，因而這三種含有氮肥的肥料都會(huì)對(duì)土壤的酸堿度造成影響，使其有所降低。

2.2 磷肥

施用磷酸二氫鉀水指的酸性土壤中的Pb以及Cd的水溶性和可交換態(tài)的量有所降低，盡管減少了Pb的碳酸鹽結(jié)合態(tài)，但卻增加了Cd含量。磷酸二氫鉀能夠有效促進(jìn)微酸性土壤中的鋅以及銅元素從有機(jī)態(tài)、晶形氧化鐵結(jié)合態(tài)、殘留態(tài)向可交換態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。施用的磷酸二氫鉀越多，堿性土壤中的晶形氧化鐵結(jié)合態(tài)、有機(jī)態(tài)以及碳酸鹽結(jié)合態(tài)的Zn、Cd含量就會(huì)有所降低，而無(wú)法定形的氧化鐵結(jié)合態(tài)、水溶態(tài)和交換態(tài)的鋅以及Cd含量將會(huì)有所上升，但不會(huì)影響到殘留態(tài)Zn和Cd，還會(huì)使得土壤中的銅發(fā)生變化，轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹?、易交換態(tài)，并且增加了65～90%。

2.3 有機(jī)肥

有機(jī)質(zhì)則能夠有效的吸附在重金屬上，一旦在土壤中施入有機(jī)肥后，土壤中存在的腐殖質(zhì)中所具有的官能團(tuán)會(huì)釋放出氫離子，并且?guī)в胸?fù)電荷，在吸附重金屬時(shí)會(huì)跟土壤中的離子發(fā)生交換，從而有效提高土壤吸附Hgz+的能力。

3 氮肥、磷肥以及有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤中重金屬植物有效性的影響

氮磷肥會(huì)對(duì)土壤中離子的吸附解吸、形態(tài)轉(zhuǎn)變以及遷移大小產(chǎn)生一定的影響，因此會(huì)影響到金屬的植物有效性。并且由于作物的種類繁多，肥料對(duì)于重金屬植物產(chǎn)生的有效性作用也會(huì)變得更為復(fù)雜。

3.1 氮肥

實(shí)用氮肥能夠有效增強(qiáng)土壤中Cd的活性，使得植物能夠更好的吸收 Cd。促進(jìn)的順序是其發(fā)生作用的主要原理在于鹽基陽(yáng)離子能夠置換Cd的溶解度。形態(tài)不同的化肥在施肥量相同的情況下不會(huì)影響菜心的產(chǎn)量，但會(huì)影響菜心中Cd的含量。而對(duì)于那些形態(tài)不同的氮肥，則施用硫酸銨明顯要比尿素、以及硝酸銨效果更高?；诖耍浑y得知，種類不同的氮肥會(huì)對(duì)重金屬的植物的有效性產(chǎn)生不同的影響。這主要是由于被研究的作物以及相關(guān)條件存在差異，即使使用的是相同的肥料，也會(huì)產(chǎn)生不同的影響。

3.2 磷肥

對(duì)于植物在被施入磷肥后吸收重金屬的作用也是說(shuō)法不一。其在某種程度上能夠有效的促進(jìn)植物的活性，但在某種程度上也能夠?qū)χ参锏幕钚援a(chǎn)生一定的抑制作用。這些主要跟磷肥的種類有關(guān)。例如，有關(guān)研究層表明磷肥能夠有效降低菠菜、胡蘿卜、燕麥以及黑麥草等植物吸收和積累Cd的能力，而鈣鎂磷肥則能夠?qū)χ参镂誄d形成一定的抑制作用。而有關(guān)報(bào)道也指出，當(dāng)土壤中的含銅量較高時(shí)，施以磷酸鈣能夠有效降低植物地上部的含銅量。而四種磷肥中，施以鈣鎂磷肥的菜心中含有較少的Cd量，而磷酸二氫鈣則相對(duì)次之，施用過(guò)磷酸鈣和磷礦粉的菜心中含有的Cd量則會(huì)顯著的提高。然而也有研究報(bào)道顯示增施磷肥并不能夠減少植物體內(nèi)Cd的含量，反而會(huì)增加。Singh試驗(yàn)得出將磷肥施入本身含有Cd的土壤中，施肥量較高時(shí)，能夠有效提高油菜以及燕麥吸收Cd的能力，但在正常供磷水平下不會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

而大田試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)馬鈴薯塊莖中的Cd含量與土壤施P量（本身含Cd）呈現(xiàn)出極為明顯的正相關(guān)關(guān)系，這說(shuō)明磷肥能夠有效提高馬鈴薯吸收Cd的能力。水稻吸收Cd也隨施磷肥量的增加而增加。又有相關(guān)人士指出，施磷肥的量需要達(dá)到一定的水平才能夠有效減少植物體內(nèi)含有的重金屬的含量?；诖?，不難看出，施用鈣鎂磷肥以及磷酸二氫鈣能夠有效降低作物對(duì)Cd的吸收。施用過(guò)磷酸鈣則能夠減少植株吸收銅的能力，然而由于自身是酸性肥料，并且含有一定的Cd，所以此類肥料使用過(guò)多時(shí)，反而會(huì)增加植物吸收Cd的量。

3.3 有機(jī)肥

土壤中最為重要的一種整合或者絡(luò)合劑就是腐殖質(zhì)，其含有的梭基（-COOH），經(jīng)基（-OH），撥基（-C=O）和氨基（-NHZ）等都能夠重金屬進(jìn)行整合或者絡(luò)合，導(dǎo)致土壤溶液中的重金屬失去活性。土壤施以有機(jī)肥，能夠有效減少土壤中鋅、錫的水溶態(tài)和交換態(tài)，增加有機(jī)結(jié)合態(tài)，而碳酸鹽態(tài)、鐵錳氧化態(tài)無(wú)明顯變化。此外，還有研究表明，腐殖質(zhì)中的胡敏酸和胡敏素能夠跟重金屬離子形成穩(wěn)定不易被植物吸收的絡(luò)合產(chǎn)物，但富里酸部分卻能與土壤重金屬形成易溶物，因此，腐殖質(zhì)的

4 氮、磷肥和有機(jī)肥在土壤重金屬污染治理的應(yīng)用

基于上述闡述不難發(fā)現(xiàn)，肥料中含有的不同離子以及有機(jī)質(zhì)都會(huì)對(duì)植物吸收重金屬產(chǎn)生一定的促進(jìn)或者抑制作用，對(duì)土壤中重金屬發(fā)生的化學(xué)行為產(chǎn)生不同程度的影響。在對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)后，可以為調(diào)控或者治理土壤金屬污染提供一定的參考，具體建議如下：

4.1 按照土壤的特性選擇肥料的種類

對(duì)于那些已經(jīng)被汞污染的土壤，如果土壤呈現(xiàn)出酸性的特制，則在施以氮肥前，要優(yōu)先考慮 Ca（NO3）2，因 Ca＜NO3，呈現(xiàn)出弱堿性，其不會(huì)造成土壤酸化，鈣離子能夠跟微量的汞離子共同爭(zhēng)奪植物根際表面的交換位，而硝酸鹽則能夠有效減弱土壤內(nèi)汞化合物發(fā)生甲基化的程度，減輕汞對(duì)土壤的危害。而對(duì)于那些長(zhǎng)期漬水的水稻田，一旦被汞錫等重金屬所污染，則可以在插秧前一個(gè)月左右，施用硫酸銨，由于土壤處于還原的狀態(tài)下，硫酸銨（NH4）SO4中的會(huì)發(fā)生土壤中含有的Cd，Hg離子能迅速結(jié)合并形成難溶的硫化物，防止土壤中的重金屬向植物中進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

4.2 結(jié)合改良劑，施用不同種類的肥料

由于石灰能夠提高土壤的pH，當(dāng)土壤被錫污染后，在土壤上施以鈣鎂磷肥配施石灰，能夠有效增強(qiáng)鈣鎂磷肥沉淀錫的能力，但如果未配施石灰，則難以收獲這樣的效果。究其原因主要在于石灰能夠有效降低水溶態(tài)鍋。此外，為了促進(jìn)土壤的專性吸附，則可以在施用磷肥時(shí)，配合使用一些具有可變電荷的粘粒礦物或腐殖質(zhì)。

4.3 增施有機(jī)肥，提高環(huán)境容量

對(duì)已受污染的土壤可增施有機(jī)肥，使土壤緩沖力加強(qiáng)。有關(guān)專家多年以前就提出以土壤腐殖質(zhì)性質(zhì)為基礎(chǔ)的土壤環(huán)保容量（EPC），其表達(dá)方式為EPC+Dx·Hz·K。式中Dx～腐殖質(zhì)的厚度，H=腐殖質(zhì)的含量，K=10oNaF提取的腐殖質(zhì)消光值與0.5%NaOH提取的腐殖質(zhì)的消光值之比，表征腐殖質(zhì)質(zhì)量常數(shù)。EPC隨有機(jī)肥用量增加而加大，反映了抑制土壤重金屬有效性的能力加強(qiáng)。但在實(shí)際施用有機(jī)肥時(shí)，務(wù)必要注意到腐殖質(zhì)的性質(zhì)以及種類。同時(shí)還必須注意陪伴離子造成的影響，若長(zhǎng)期施用人糞尿，不但會(huì)造土壤板結(jié)，并且其中的C1-可絡(luò)合汞，造成被汞污染的土壤汞活性增強(qiáng)。

4.4 選用恰當(dāng)性質(zhì)和形態(tài)的化肥

氮磷化肥中由于離子的形態(tài)和自身溶解性會(huì)改變土壤重金屬溶解能力，特別是在根際中表現(xiàn)的十分明顯。現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)外早已有學(xué)者著手研究土壤重金屬受肥料中陰、陽(yáng)離子的影響，并且對(duì)它們之間可能會(huì)發(fā)生的交互作用進(jìn)行了研究，但缺乏對(duì)于如何合理應(yīng)用肥料中的一些陰陽(yáng)離子有機(jī)肥與重金屬的交互作用抑制和免除重金屬危害，特別是在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，各因素之間的作用機(jī)制更是少有報(bào)道，所以有必要從系統(tǒng)觀的角度深人該領(lǐng)域。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，肥料中的氮磷以及有機(jī)物主要會(huì)對(duì)土壤重金屬產(chǎn)生兩種影響，不但能夠活化重金屬，有效的對(duì)金屬離子進(jìn)行置換，增強(qiáng)金屬的有效性，而且還能夠鈍化重金屬，使得物質(zhì)的結(jié)合態(tài)發(fā)生變化，針對(duì)上文所述的問(wèn)題，今后要加強(qiáng)對(duì)N、P肥以及有機(jī)物對(duì)重金屬元素的作用機(jī)理研究，以期為農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)，為環(huán)境保護(hù)增添一份力。

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1004-7344（2016）10-0228-02

2016-3-18

胡慶文（1966-），貴州畢節(jié)人，高級(jí)農(nóng)藝師，本科，主要從事農(nóng)技土肥推廣工作。