农药化肥

化肥农药的功与过

  千百年来,不论是欧洲还是亚洲,粪肥都是农业生产的主要肥料。化肥走入人类的视野还是19世纪以后的事情。

  1838年,英国乡绅劳斯用硫酸处理磷矿石制成磷肥,成为世界上第一种化学肥料。1850年,德国化学家李比希发明了钾肥。1850年前后,劳斯又发明出最早的氮肥。1909年,德国化学家哈伯与博施合作创立了“哈伯-博施”氨合成法,解决了氮肥大规模生产的技术问题,让化肥普遍应用于农业生产成为可能。不过,化肥大规模投入农业生产还是上个世纪50年代以后的事情。

  与化肥相比,农药的使用则要久远得多。根据历史记载,农药最早的使用可追溯到公元前1000多年。在古希腊,已有用硫磺熏蒸害虫及防病的记录,中国也早在公元前7~5世纪就用莽草、蜃炭灰、牧鞠等灭杀害虫。

  到了17世纪,人类又陆续发现了一些真正具有实用价值的农用药物,烟草、松脂、除虫菊、鱼藤等杀虫植物被加工成制剂,作为农药使用。之后,农药的种类逐步丰富起来。

  在上世纪40年代以前,农药以天然药物及无机化合物为主,从40年代初期开始,农药进入有机合成时代。

  有机合成杀虫剂的发展,首先从有机氯开始,40年代初,出现了滴滴涕、六六六。二次大战后,出现了有机磷类杀虫剂。50年代又发展了氨基甲酸酯类杀虫剂。随着这些农药的发明,世界各国开始了规模化生产和使用阶段。

  “对人类社会而言,化肥的最大功绩就是极大地促进了作物产量的增加,使之能够养活更多的人口。”北京农学会秘书长袁士畴研究员在接受记者采访时表示。

  据联合国粮农组织(UAO)统计,在农作物增产的总份额中,化肥的作用约占40%~60%的比例。在世界范围内,因为有了各种化肥,单位面积的农作物产量大大提高,很多饥饿和粮食短缺问题也得以化解。

  中国科学院沈阳应用生态研究所研究员、沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站站长张旭东表示,中国是一个人口众多的国家,粮食生产在农业生产中占有重要的位置。通常增加粮食产量的途径是扩大耕地面积或提高单位面积产量。但根据中国国情,中国扩大耕地面积的潜力并没有多少空间,虽然中国尚有许多未开垦的土地,但大多存在投资高、难度大的问题,这就决定了中国粮食增产必须走提高单位面积产量的途径,而化肥就是至关重要的一个法宝。植物生产所需要的多种营养元素,可以从化肥中得到迅速补充,从而实现丰产。

  袁士畴表示,农药的广泛使用,也极大地减少了病虫害对农作物的侵蚀,从而保证了收成。在我国,到上世纪70年代,农药的生产初步满足了农业生产的需要,年年成灾的蝗虫、粘虫、螟虫等虫害得到了有效控制。

  随着农药被广泛应用于消灭蚊蝇等害虫上,祸害人类的疟疾、伤寒等流行性疾病的传播和扩散也随之减少。

  但是,化肥和农药也是一把双刃剑,在长期大规模的使用后,它们的负面效应也极大地显现了出来,给生态环境和人类的身体健康带来很大的威胁。

  到上个世纪末,我国已经成为世界上化肥第一生产大国和第一消费大国。这两个第一的背后,却潜藏着大面积滥用的隐忧。

  袁士畴表示,国际公认的化肥施用安全上限是225公斤/公顷,但目前我国农用化肥单位面积平均施用量达到434公斤/公顷,是其安全上限的1.93倍。上个世纪50年代,我国一公顷(15亩)土地施用化肥4公斤多,现在是434公斤,60年间化肥施用量增长了100倍。

  “但这些化肥的效用绝大部分都没有被植物吸收,最后变成了污染。”袁士畴说。化肥的滥用,会导致土壤重金属和其他有毒物质的增加。因为化肥的制造,不可避免会产生一些重金属元素或有毒物质,其中以磷肥最为典型。目前我国施用的化肥中,磷肥约占20%。磷肥的生产原料为磷矿石,它本身就含有大量有害元素,像F(氟)和As(砷)等,而磷矿石的加工过程,还会带进其它重金属,比如镉、汞等。

  研究表明,无论是酸性、微酸性还是石灰性土壤,长期施用化肥均会造成土壤重金属元素富集现象。比如,长期施用硝酸铵、磷酸铵、复合肥,可使土壤中镉的含量达50~60 毫克/公斤。随着土壤镉的含量增加,作物吸收镉的含量也随之增加。

  同时,化肥的滥用会造成土壤微生物活性降低。袁士畴说,土壤中的微生物是体小而能量大的活体,它们既是土壤有机质转化的执行者,又是植物营养元素的活体仓库,具有转化有机质、分解矿物和降解有毒物质的作用,让土壤形成自已的生态系统。但长期滥用化肥,会令土壤板结,土壤中的微生物活性就会受到很大程度的抑制,危害显而易见。加上我国施用的化肥一直以氮肥为主,而施用磷肥、钾肥和复合肥较少,还会造成土壤营养失调等问题。

  研究发现,目前我国土壤大面积酸化现象与滥用化肥有很大的关系,而土壤酸化以后,肥力也随之降低。

  “滥用化肥不是一种可持续的农业生产手段。过度施肥令土壤难以回补有机质,从而导致黑土层的自然养分越来越少,这几乎是一种掠夺式生产。”张旭东说。

  化肥的泛滥也给生态环境带来了很大的压力。研究发现,化肥特别是氮肥的过量使用,不被植物吸收的部分通过地表或地下水系大量流进江河湖海,令各种藻类和微生物大量生长,消耗水中的大部分溶解氧,形成缺氧区域,令原生的水草、珊瑚、鱼虾等水生动植物大批死亡。美国国家海洋和大气管理局已经把这种位于海洋和大型湖泊的缺氧区域称之为“死区”,美国墨西哥湾就是一个著名的“死区”。

  农药广泛使用以后,农药残留的危害也引起了人们的注意。例如,最早使用的有机农药滴滴涕、六六六,虽然能大量消灭害虫,但它们的稳定性好,可在环境中长期存在,让动植物及人体中不断吸收和积累,产生危害。

  上世纪60年代,美国科学家研究发现,鸟类的身体如含滴滴涕,会导致产软壳蛋而不能孵化,对处于食物链顶层的食肉鸟影响尤其明显,美国国鸟白头海雕几乎因此而灭绝。

  研究还发现,新生儿的早产和初生时体重的增加,也和滴滴涕有某种联系;此外,滴滴涕还会损害人类的肝脏功能,并有明显的致癌性。

  虽然上世纪七八十年代世界各国包括我国都停止生产并逐步禁止使用滴滴涕、六六六,但直到现在,滴滴涕、六六六的残留依旧在世界范围内广泛存在。

  美国研究人员于2008年公布的一项研究显示,在全球大部分国家禁用滴滴涕数十年后,在南极阿德利企鹅体内仍检测出这种有毒物质,且含量多年不降。美国弗吉尼亚州海洋科学研究所的海鸟研究专家海迪·盖兹说,企鹅体内滴滴涕含量之所以一直没有下降,可能是滴滴涕被蒸发后经大气层传播到南极,然后冷凝“储存”到冰川中,不断被阿德利企鹅所吸收。

  几十年中,虽然农药一直在不停地更新换代,但农药的危害并没有解除。“农药残留的危害主要是它会进入我们的食物链。”张旭东说。

  中国农业大学教授李里特告诉记者,长期以来,由于农药滥用,我国的食品安全问题变得异常突出。这些年,不时就会出现让人担忧的食品安全危机,如毒豇豆、毒黄瓜、毒韭菜、毒生姜等事件。

  豆角、茄子、白菜等百姓餐桌上最常见的蔬菜,过量施用农药情况也很严重,例如,一根豆角要被“喂”11种农药,一根茄子一次就混打4种农药,而且常常在刚喷过农药的第二天就被采摘下来运往市场销售。另一方面,在农产品的农药残留检测方面,我国目前还存在着很大的制度漏洞,这导致很多蔬果是没有经过任何检测就直接从田间走向了餐桌。

  近年来,激素类农药开始成为新问题。比如,现在有一种叫920的农药,打了以后,蔬菜长得快和大,卖相好,不仅能增产,还能提前上市,目前已被广泛应用于豇豆、苦瓜、黄瓜等蔬菜种植上。有人做过实验,将采摘下来的几根还没成熟的豇豆浸在调制好的920药水中,豇豆依旧能够生产,最长的长了差不多五六厘米,短的也有两三厘米。

  实际上,在我国农药登记批准标签中,920规定只可施用于菠菜和芹菜,因为其他蔬菜施用920,安全性无法保证。但无视这种规定的行为,在菜农和菜贩中已是公开的“秘密”。

  记者在调查中了解到,目前国内外农业生产中,广泛应用的“植物激素”还有很多,有用于增长的“助长剂”,有用于矮化的“矮壮素”,有用于促进成熟的“催熟剂”,还有用于促使落叶的“脱叶剂”等等。但是这些“植物激素”对人体有怎么样影响,有没有危害,目前还没有比较可靠的研究。

  袁士畴说,由于我国长期、大量、不合理地施用化肥,在全国很多地方,土壤生产能力已经降低,土地越种越”瘦”,越种越“饿”,抗御病虫害能力也越来越弱。而为了获得好收成,农民不得不使用更多的化肥和农药,在很多地方,化肥的成本占到作物生产成本40%-50%的比例,这不仅加重了农民种植的经济负担,也让农业生产进入恶性循环的怪圈。

  化肥农药滥用的另外一个后果就是令粮食作物的品质下降。中国人民大学农业与农村发展学院教授孔祥智说,我国东北大米在建国初期,还和欧洲一些国家的大米品质差不多,现在已经不如它们了。

  孔祥智还曾经看到一个研究材料,说现在大概每隔10年,东北大米的蛋白质含量就要下降一个百分点。“这并不是一个好的趋势。”孔祥智说。

  既然化肥和农药已经给我国带来了严重的问题,中国现在能停止使用化肥和农药吗?

  “就全国范围而言,当前几乎没有这样的可能性,我国人口众多,粮食安全是头等大事,如果没有农药和化肥的保驾护航,我国的粮食产量就得不到保证。”张旭东说。

  在世界范围内,化肥一直是重要的农业生产资料,是农业生产和粮食安全的重要保障。联合国粮农组织的专家认为,如果没有化肥的话,全世界粮食产量将减少1/3,这几乎是相当于20多亿人的口粮。

  农业部相关人士表示,有研究指出,农作物病虫草害引起的损失最多可达70%,通过正确使用农药可以挽回40%左右的损失。我国是一个人口众多耕地紧张的国家,粮食增产和农民增收始终是农业生产的主要目标,而使用农药是必要的技术措施,如果不用农药,我国肯定会出现饥荒。

  张旭东认为,现在的农业生产,并不是能不能使用农药和化肥的问题,而是不科学使用甚至是滥用以及对耕地的过度开发使用问题。对我国而言,当前最重要的是强化对农业生产的有效监管和科学管理。

  提高化肥的利用效率就是一个很重要的方面。这些年中国当季氮肥的利用效率为35%,磷肥只有10%~25%,利用率偏低造成了严重的资源浪费。按播种面积计算,我国氮肥平均施用量分别是法国、德国、美国的151%、159%和329%,而耕地粮食单产水平较这些国家仍然低1~3成。我国化肥使用与粮食增产完全不成比例。

  袁士畴告诉记者,我国化肥的浪费与不规范科学使用直接相关,很多种植户往往只是根据经验随意使用化肥,导致了化肥滥用并形成恶性循环。

  为了减轻农药残留的危害,多年来世界各国一直在采取举措。从70年代开始,许多国家陆续禁用滴滴涕、六六六等高残留的有机氯农药和有机汞农药,并把慢性毒性及对环境影响列于考察农药价值的首位。不少农药公司也将农药开发的目标指向高效、低毒的方向,开发了一系列高效、低毒、选择性好的农药新品种。

  1983年,我国也停止了高残留有机氯杀虫剂滴滴涕、六六六的生产,开始新型低毒农药的开发与推广。目前我国高毒农药的比例已由原来的30%减少到了不足2%,72%以上的农药是低毒产品,只要规范使用,就不会给人体带来健康伤害。

  李里特说,对于农产品中的农药残留,我们应该保持科学的态度,如果没有超标,就不会危害我们的人体健康,不必过于担心。

  不过袁士畴表示,对老百姓而言,日常生活中也要预防农产品中农药残留的积累效应。虽然某种农产品中的农药残留并没有超标,但是农药残留在人体长期积累,就极有可能给人体造成伤害。

  袁士畴认为,自然界有自己严密的自然循环系统,人类不能破坏这种自然循环,而是要想办法加以利用。

  “发展现代生态农业就是一条路子,这也是解决我国严重化肥农药污染问题的根本出路。”袁士畴说。

  现代生态农业的高级阶段就是有机农业,完全禁止农药和化肥的使用,生产的全是绿色的有机粮食、蔬菜或者水果,且能够保证产量。从农业技术上讲,现在完全可以做到。丹麦等一些国家已经开始严格限制化肥和农药的使用,而丹麦更是因此而成为全球食品最安全的国家。

  袁士畴透露,这些年,北京农学会在北京推广种植不使用任何化肥和农药、完全采用欧洲有机果品标准的水果已达5000多亩,有200多农户参与,未来,其规模还将进一步扩大。

  袁士畴说,为了保证农作物的产量,可以采用科学使用有机肥的举措。另外,也可以开发微生物肥料,这种肥料本是生物制品,使用后不仅能产生肥料效应,且能固定空气中的氮素以及活化土壤中的养分,改善植物的营养环境。只要对其科学使用,就会不断改良土壤,让耕地越种越肥。

  袁士畴告诉记者,这些年,随着生活水平的提高,老百姓越来越注重饮食安全问题,在这样的背景下,有机农业开始兴起,这是一种好的发展趋势。但他同时表示,目前我国的有机农业也出现了一些异化:很多人只是看到有机农业的商业价值,没有关心其生态价值,因此盲目进行价格炒作。有机蔬菜就是典型的例子,炒作导致价格奇高,常常是普通蔬菜的数倍甚至是10倍,实际上,只要科学种植和管理,有机蔬菜的生产成本比普通蔬菜高不了多少。对于我国当前有机蔬菜及其他有机作物的乱象和问题,政府应予以积极引导和规范,这样才能促进有机农业的健康发展。

  孔祥智也表示,现在我们国家的粮食生产已经基本能够满足人民的生活需要,已经有条件实现由单纯的高产农业向优质高效农业转变。尽量减少农药和化肥的使用,实施生态农业,应该是目前的发展方向。

  随着毒生姜、毒黄瓜、毒韭菜等食品安全事件的频繁出现,化肥农药给人的负面印象最来越重,其实,化肥农药在解决人类温饱问题上是功不可抹的。如果不用化肥农药,我国肯定会出现饥荒,当然,它给我们带来的伤害,也同样不可轻视。因此,如何在发挥化肥农药优势的同时将其危害减至最低,是我们急切需要做的事

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