酸化的大地(2)
答：研究显示，我国的土壤pH值平均下降了约0.5个单位，也就是说，比原来下降1.5倍。在没有人为干扰的自然条件下，土壤pH值下降0.5个单位，至少需要成百上千年，而我们仅仅用了20～30年的时间。
另外，不仅是南方地区本身偏酸性的土壤发生了酸化现象，即使是过去被认为对酸化不敏感的华北石灰性土壤，也出现了同样问题。
其中，对粮食作物体系来说，氮肥过量施用对土壤酸化的潜在贡献率达到6成；对以大棚蔬菜和果园为主的经济作物体系而言，氮肥过量施用的贡献率则高达9成。
虽然目前这种下降程度还看不出直接的明显危害，但施氮量比较高的菜地或是果园，危害已经非常明显了，我们的研究也表明，酸化的土壤中铝或锰多了，还有线虫的危害，包括一些连作障碍。尽管对于病虫害的发生情况和程度没有具体统计结果，只是看到一些局部现象，总的来说是加剧了，因为平衡失调，土壤-作物系统的缓冲能力下降，对不良环境的抵御力减弱，一有风吹草动就受影响。这种情况当然很不好，我们还是希望能回到一个正常的状态，以避免不利的影响。
《百科知识》：土壤酸化实际程度如何？
答：举一个例子。根据山东某县土肥站提供的数据，从20世纪80年代至今，当地土壤酸化情况非常典型，基本就是我国整体土壤酸化的一个缩影。那里的土壤酸化程度是全国平均值的一倍以上，这可不是个小数字，也不是小问题，它与施肥量增长呈显著相关：施肥量越高的土壤，酸化越明显，而且造成果树粗皮病的发生率明显增加。所谓粗皮病，即苹果树的树干上长出一个个疙瘩，这是锰中毒的表现。锰是重金属元素，土壤酸化后，pH值下降，土壤中的锰从矿物中释放出来，这种微量元素就会经根系吸收，进而在苹果树内大量累积。植物对锰的需求是有限的，过多的锰使得植物通过本能反应将其固定在体表长出的瘤体内，表现出来的就是在果树树干上出现一个个疙瘩。如果情况进一步恶化，锰元素含量继续增加，最终将导致果树死亡。此外，生产出的苹果品质下降。
在我国南方某地的红壤上长期单独施用氮肥，不仅施肥种类不合理，而且氮肥施用量过大，最终导致小麦几近绝收，亩产不超过100斤，有的就几十斤，甚至是零，最后农民只是捡回一把草而已。当然，这是比较极端的情况。其实，南方的红壤本来就呈酸性，过量施肥使得作物防虫能力更弱，原来pH值是5.5左右，作物还能正常生长，当pH值下降到4.5以下时，已经属于强酸性土壤了，如果不施用有机肥缓冲，小麦根本无法生长。这是两个非常典型的例子。
我们的研究还发现，氮肥施用量越高，病虫害发生的频率越高，农药的用量也会增加。这些都属于施肥过多造成的负面影响。
高昂的代价
《百科知识》：过量施用氮肥除导致土壤酸化外，是否还会造成其他不良环境影响？
答：氮肥施用过多造成土壤酸化的背后，隐藏着巨大的环境污染和人体健康风险。
氮肥的过量使用会造成氮素连锁效应。氮素连锁效应是引起水体氮素污染、大气中氮素痕量气体及颗粒物浓度升高、氮素沉降和酸雨加剧等的主要原因。
2011年结束的欧洲氮项目(NitroEurope)的结果表明，欧盟主要成员国由于氮素损失导致的生态环境代价高达700亿～3200亿欧元。我国的氮评估工作尚未结束，初步估计，这方面的代价不会低于欧盟。
再有，土壤酸化后，释放的重金属可能会溶解到水体中，对水生生物和地下水水质都可能产生一定影响。
《百科知识》：酸化后为何重金属会溶解到地下水中？
答：铝、锰等重金属以矿物形式存在于土壤中，在正常酸碱环境中，比如pH值为7时，这些矿物质的溶解度是很低的，pH值越高，它们的溶解性越差，会沉淀下来。随着pH值的降低，酸化程度增高，矿物质的溶解性将呈几何级数增加。溶解度急剧增加后，土壤中这些离子就会随水发生迁移，可能进入地下水体中。特别是地下水水位较高时，影响更大。
《百科知识》：有研究表明，用肥量高的地区，地下水硝酸盐含量超标。实际情况如何？
答：过量施用氮肥或者偏施氮肥，会导致土壤中硝酸盐大量累积和向下淋溶，成为水体尤其是浅层地下水的重要污染源。我国污染源普查发现，农业是总氮、总磷排放的主要来源，其排放量分别占全国排放总量的57.2%和67.4%。富含硝酸盐和亚硝酸盐的水及食品被人类饮用或食用后，能够诱发疾病。
根据研究，硝酸盐对环境的污染程度与氮肥施用量呈正相关。一些地区由于不合理施用氮肥，土层中的硝酸盐累计量相当高。我们把这种硝酸盐或硝态氮的累计称为“化学定时炸弹”。如果不清除掉，危害随时可能爆发，一场暴雨下来，它们就可能会被淋溶到很深的土壤中甚至地下水中。或者在合适的环境中，通过反硝化作用变成氧化亚氮或氮气。变成氮气还好，而氧化亚氮就是一种很强的温室气体，它同时能破坏臭氧层，对整个生态系统都有不良影响。
换句话说，硝酸盐污染是个很令人头疼的环境问题，但微生物很难把硝态氮转化为有机形态的氮，最终回到土壤有机质中去。我们也有同事做过这方面研究，尽最大可能提供各种碳源和秸秆，顶多有15%～20%硝态氮可以回到土壤有机氮库中，剩下的70%～80%通过反硝化损失跑掉。可见，只要转化成硝态氮，我们唯一能做的就是促进植物的吸收利用，而且要避免硝态氮进入根系以下的深层土壤。研究表明，1～2米土层的硝态氮，植物吸收利用率不到10%，剩下的将通过各种途径进入环境之中。所以这也是最大的环境问题。
《百科知识》：饮用水中硝酸盐的允许标准值是多少？目前的超标情况如何？它对健康会有哪些不利影响？
答：我国的标准是20毫克氮/升，比国际标准高了一倍，国际标准是10毫克氮/升。我国和国际标准的差别意味着，在我国没有超过国家标准的地区，实际上硝酸盐浓度可能已经危害到了人体健康。曾有中国农业科学院的专家对我国华北地区在1995年前后做过一个调研，华北地区大概有1/3的地下水硝酸盐浓度超标。通过调查，专家发现，地下水硝酸盐浓度与当地施肥量呈正相关关系：施肥量越高的地区，超标情况越严重。根据我们的研究，情况也是这样，地下水中硝酸盐浓度整体呈增加趋势，尤其是在氮肥施用量高的地区，污染比较严重。
另外，不仅是南方地区本身偏酸性的土壤发生了酸化现象，即使是过去被认为对酸化不敏感的华北石灰性土壤，也出现了同样问题。
其中，对粮食作物体系来说，氮肥过量施用对土壤酸化的潜在贡献率达到6成；对以大棚蔬菜和果园为主的经济作物体系而言，氮肥过量施用的贡献率则高达9成。
虽然目前这种下降程度还看不出直接的明显危害，但施氮量比较高的菜地或是果园，危害已经非常明显了，我们的研究也表明，酸化的土壤中铝或锰多了，还有线虫的危害，包括一些连作障碍。尽管对于病虫害的发生情况和程度没有具体统计结果，只是看到一些局部现象，总的来说是加剧了，因为平衡失调，土壤-作物系统的缓冲能力下降，对不良环境的抵御力减弱，一有风吹草动就受影响。这种情况当然很不好，我们还是希望能回到一个正常的状态，以避免不利的影响。
《百科知识》：土壤酸化实际程度如何？
答：举一个例子。根据山东某县土肥站提供的数据，从20世纪80年代至今，当地土壤酸化情况非常典型，基本就是我国整体土壤酸化的一个缩影。那里的土壤酸化程度是全国平均值的一倍以上，这可不是个小数字，也不是小问题，它与施肥量增长呈显著相关：施肥量越高的土壤，酸化越明显，而且造成果树粗皮病的发生率明显增加。所谓粗皮病，即苹果树的树干上长出一个个疙瘩，这是锰中毒的表现。锰是重金属元素，土壤酸化后，pH值下降，土壤中的锰从矿物中释放出来，这种微量元素就会经根系吸收，进而在苹果树内大量累积。植物对锰的需求是有限的，过多的锰使得植物通过本能反应将其固定在体表长出的瘤体内，表现出来的就是在果树树干上出现一个个疙瘩。如果情况进一步恶化，锰元素含量继续增加，最终将导致果树死亡。此外，生产出的苹果品质下降。
在我国南方某地的红壤上长期单独施用氮肥，不仅施肥种类不合理，而且氮肥施用量过大，最终导致小麦几近绝收，亩产不超过100斤，有的就几十斤，甚至是零，最后农民只是捡回一把草而已。当然，这是比较极端的情况。其实，南方的红壤本来就呈酸性，过量施肥使得作物防虫能力更弱，原来pH值是5.5左右，作物还能正常生长，当pH值下降到4.5以下时，已经属于强酸性土壤了，如果不施用有机肥缓冲，小麦根本无法生长。这是两个非常典型的例子。
我们的研究还发现，氮肥施用量越高，病虫害发生的频率越高，农药的用量也会增加。这些都属于施肥过多造成的负面影响。
高昂的代价
《百科知识》：过量施用氮肥除导致土壤酸化外，是否还会造成其他不良环境影响？
答：氮肥施用过多造成土壤酸化的背后，隐藏着巨大的环境污染和人体健康风险。
氮肥的过量使用会造成氮素连锁效应。氮素连锁效应是引起水体氮素污染、大气中氮素痕量气体及颗粒物浓度升高、氮素沉降和酸雨加剧等的主要原因。
2011年结束的欧洲氮项目(NitroEurope)的结果表明，欧盟主要成员国由于氮素损失导致的生态环境代价高达700亿～3200亿欧元。我国的氮评估工作尚未结束，初步估计，这方面的代价不会低于欧盟。
再有，土壤酸化后，释放的重金属可能会溶解到水体中，对水生生物和地下水水质都可能产生一定影响。
《百科知识》：酸化后为何重金属会溶解到地下水中？
答：铝、锰等重金属以矿物形式存在于土壤中，在正常酸碱环境中，比如pH值为7时，这些矿物质的溶解度是很低的，pH值越高，它们的溶解性越差，会沉淀下来。随着pH值的降低，酸化程度增高，矿物质的溶解性将呈几何级数增加。溶解度急剧增加后，土壤中这些离子就会随水发生迁移，可能进入地下水体中。特别是地下水水位较高时，影响更大。
《百科知识》：有研究表明，用肥量高的地区，地下水硝酸盐含量超标。实际情况如何？
答：过量施用氮肥或者偏施氮肥，会导致土壤中硝酸盐大量累积和向下淋溶，成为水体尤其是浅层地下水的重要污染源。我国污染源普查发现，农业是总氮、总磷排放的主要来源，其排放量分别占全国排放总量的57.2%和67.4%。富含硝酸盐和亚硝酸盐的水及食品被人类饮用或食用后，能够诱发疾病。
根据研究，硝酸盐对环境的污染程度与氮肥施用量呈正相关。一些地区由于不合理施用氮肥，土层中的硝酸盐累计量相当高。我们把这种硝酸盐或硝态氮的累计称为“化学定时炸弹”。如果不清除掉，危害随时可能爆发，一场暴雨下来，它们就可能会被淋溶到很深的土壤中甚至地下水中。或者在合适的环境中，通过反硝化作用变成氧化亚氮或氮气。变成氮气还好，而氧化亚氮就是一种很强的温室气体，它同时能破坏臭氧层，对整个生态系统都有不良影响。
换句话说，硝酸盐污染是个很令人头疼的环境问题，但微生物很难把硝态氮转化为有机形态的氮，最终回到土壤有机质中去。我们也有同事做过这方面研究，尽最大可能提供各种碳源和秸秆，顶多有15%～20%硝态氮可以回到土壤有机氮库中，剩下的70%～80%通过反硝化损失跑掉。可见，只要转化成硝态氮，我们唯一能做的就是促进植物的吸收利用，而且要避免硝态氮进入根系以下的深层土壤。研究表明，1～2米土层的硝态氮，植物吸收利用率不到10%，剩下的将通过各种途径进入环境之中。所以这也是最大的环境问题。
《百科知识》：饮用水中硝酸盐的允许标准值是多少？目前的超标情况如何？它对健康会有哪些不利影响？
答：我国的标准是20毫克氮/升，比国际标准高了一倍，国际标准是10毫克氮/升。我国和国际标准的差别意味着，在我国没有超过国家标准的地区，实际上硝酸盐浓度可能已经危害到了人体健康。曾有中国农业科学院的专家对我国华北地区在1995年前后做过一个调研，华北地区大概有1/3的地下水硝酸盐浓度超标。通过调查，专家发现，地下水硝酸盐浓度与当地施肥量呈正相关关系：施肥量越高的地区，超标情况越严重。根据我们的研究，情况也是这样，地下水中硝酸盐浓度整体呈增加趋势，尤其是在氮肥施用量高的地区，污染比较严重。