我国农田氮素污染现状及研究趋势分析
摘要 针对当前我国农田氮素在使用过程中存在众多不合理因素，致使氮素利用率一直较低、生态环境严重污染和作物产量难以提高等现象，明确提出当前我国农田氮素污染研究背景与研究现状，并综合分析了未来农田氮素的研究趋势，以期为我国今后农田氮素高效利用和环境保护提供参考。
关键词 农田；氮素；污染现状；研究趋势；中国
中图分类号 X592 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）22-0175-01
Abstract In view of the many ueasonable factors existed in nitrogen using process in farmland，a series of questions appeared，such as the low utilization rate of nitrogen，serious environmental pollution and difficulties to improve crop yield.It clearly put forward the background and research status of farmland nitrogen pollution.Research trend in the future of farmland nitrogen were analyzed，in order to provide references for efficient utilization of nitrogen in farmland and environmental protection in China.
Key words farmland；nitrogen；pollution status；research trend；China
1 我国农田氮素研究背景
作为农业大国，我国人均耕面积较少的问题一直是制约农业发展的瓶颈之一，一方面人口数量与日俱增，另一方面农业用地用途变更，使得人均耕地的占有量减少，不足世界平均水平的1/2，与其他农业发达国家相比更少[1]。因此，为了解决众多人口的粮食问题，亟须提高单位耕地面积的粮食产量。从20世纪初开始，我国农业生产中广泛、大量使用化肥，在一定程度上起到了粮食增产的作用。尤其是氮素肥料的施用，体现出提高单产的显著效果，在很长一段时间内广受农民欢迎，也成为粮食种植中采取的必要手段。目前，我国氮肥年施用量超过0.26亿t[2]，并且还在逐年增加。
20世纪下半叶，全球环境问题频发，资源紧张的问题也日益凸显，各种环境污染已经成为一个全球性问题广泛受到学术界的关注，各国政府也相当重视[3]。在人口增加与资源消耗加剧的共同作用下，生产资源与环境供给的矛盾十分突出[4]。为了追求高产，过量施用氮肥，使其未被完全利用，大量的氮素进入土壤和径流，通过多种途径进入到了环境，从而产生潜在污染[5-6]。截止到2013年，有关部门统计：中国用占世界9%的耕地用去了世界1/3的化肥，单位面积产量是世界平均水平的3.7倍，由此引发土壤板结、水资源污染、作物产量和品质降低、肥料利用率下降、土壤理化性质和生物学特性状严重破坏。总之，氮素作为农业废弃物排入环境，导致了水质的污染和水体富营养化，进而引起粮食品质问题，对人们的健康产生严重影响。氮素肥料导致的农业污染问题也随之受到人们的重视。
2 我国农田氮素研究现状
2.1 农田氮素研究领域
2.1.1 氮素对环境污染的影响。氮素对环境的污染，包括大气中温室气体排放、土壤中氮素的渗漏淋溶及水体中的氮素污染等多方面。之前，工业中的污染控制受到关注和严格控制，点源污染控制水平也逐步提升，人们的关注点逐渐转移到农业面源污染上面。一方面，过多的化肥和农药随着雨水渗透到土壤中，污染了地下水，随着径流进入江河湖泊，导致了水体污染；另一方面，农膜的普遍使用，改变了土壤理化性状，对作物生长发育产生不良影响，导致了污染。
2.1.2 農业生产中氮素的不合理施用及危害。农田氮素的研究集中在以下几个方面：氮素的利用效率；氮素对农产品产量和品质的影响；氮循环中的氮素流失的环节和途径等。在氮肥利用效率方面，南京农业大学团队开展了一系列研究，结果表明，包膜不同水稻品种对氮肥的利用效率也不同，与地上氨挥发量存在相关性[7]。控释氮肥在100～200 kg/hm2的施用水平下，其利用率达到37%～64%[8]。在控释肥料和长效包膜氮肥等方面也有许多研究，根据水稻需肥情况控制氮肥的释放速率，其利用效率提高近1/2；不同薄膜材料对控释肥的影响也不一致，硼砂可以有效延长淋溶时间[9-10]。
在农田氮素循环中，对其流失路径的研究主要集中在地表径流和氮素挥发等方面，渗漏方面的研究刚开始开展。其中，风速、光照、湿度、温度等气候条件对氮素挥发的影响较大，此外，化肥种类、土壤性质、种植模式等也对其有影响[11]。在检测方法方面，一是直接法，国内主要采用微气象学法和；二是利用养分平衡法间接测量，由于涉及的项目很多，还无法将土壤中存在的反硝化作用计入，因此不够准确。
2.2 农田氮素污染必然性
根据我国的国情，化肥的使用短时间内起到了巨大的作用。国内外研究结果表明：随着人口增加和粮食播种面积逐年下降，只有提高单产才能增加粮食总的供给量。全世界粮食总产量中30%以上来自化肥的贡献作用，化肥的重要性也必然导致其对环境产生的污染。
建国初期至1970年我国氮素投入量高于支出量，而在1970年之后农田氮素收入量高于支出量，但是氮素利用率极低。1992年我国氮肥施用量达到1 900万t（养分量），占化肥总量的80%[12]，1995年以后，我国的化学氮肥用量每年都超过2 000万t，通过各种途径损失的氮量达到1 000万t，不仅经济上严重浪费，而且造成严重的水体和大气污染。