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农牧业与水体污染

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发表于 2018-8-11 11:47:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
在现代社会中,农业和牧业的效率得到了大幅度的提高,用来满足人类对于食物数量和质量的需要。另一方面,现代化的农业和牧业也对自然水环境产生了深远的影响,其影响甚至超过现代工业对自然水环境的影响。因为,工业过程和产品可以被限定在一定的范围内,其产生的污染物也容易收集和集中处置,而农业和牧业活动量大面广,并且直接影响整个自然生态系统。例如,我国长江和黄河发源地农牧业过度活动,影响到了整个长江和黄河流域的水环境。
  农牧业污染是一个分散的环境污染物排放过程,不能采用常规的处理方法,属于非点源污染或者面源污染。污染包括农业施肥和农药、大气沉降、养殖动物排泄等。面源污染分为溶解态和吸附态两种形式。在不同类型的土壤和农业区域,两种形态的比例相差非常大。
  从宏观上来说,各种植被和农田可以被看做不同类型的生态膜,土地是生态膜的载体。生态膜的类型和载体的变化对环境的影响是各异的。例如,果林、牧草和庄稼是三中不同形式的生态膜。农民从果林中收获水果,而不破坏果林即生态膜;农民从草地放牧中收获牛羊,但是过度放牧将破坏草地即生态膜,导致水土流失,土地沙化;农民从庄稼地收获粮食,但是每次收获都伴随着对庄稼秸秆的清除和对土地的翻耕。据研究报道,裸露的土地氮磷流失率是有植被覆盖土地流失率的10~100倍,而庄稼地氮磷流失率是果林草地的近10倍。据此推算,土地在翻耕时的氮磷流失率可能是草地的数十倍以上,甚至达到数百倍。加之,我国农田化肥过童施用,超过50%的化肥失效流失。因此,农业正在成为影响我国生态环境的主要污染源,尤其是湖泊的富营养化。在我国富营养化严重的滇池、太湖和巢湖等地区,湖泊周围是大董的水田,是富营养化元素氮磷的主要来源。据统计,我国农业污染对水体的影响已经超过工业和城市系统,成为我国也是地球上最大的污染源。
  因此,有必要防止农业和牧业生产活动中产生的面源污染。例如,治理果园土地水土流失主要有以下几个方式。
  (])生草覆盖即在果园的地面上种植草坪、草垫、杂草等,管理比较粗放,人工花费少。所采用的生草要求根系浅,生长势弱,发芽快,耐旱、耐荫、耐磨、稠密,和其他杂草竞争力强。常用的种类是结缕草、旱地早熟禾、黑麦草和狗牙根等。生草也可以呈带状覆盖,即果树的株距间进行人工除草,而在果树的行距间植草,克服生草与果树争肥而影响果树生长发育和产量等。这种方式也便于机械作业和管理,在机械化程度比较高的地区尤其适用。
  (2)间作:即在果园内间作一年生作物如豆科植物(豌豆)或者蔬菜等,是我国广泛采用的果园地面管理方式,在劳动力比较便宜的地区比较适用。
  (3)有机物覆盖:用植物秸秆和植物废弃物来覆盖果园地面,是美国农业部极力推广的地面覆盖方式,在美国得到了最广泛的应用,在其他国家和地区也有应用。
  (4)无机物覆盖用塑料薄膜、无纺布等不易在短期内被降解的化学材料覆盖果园地面。这种方式应用比较少,在农作物种植上应用比较多。
  果园地面被覆盖能够缓冲雨水对地表的冲击力,使表土保持良好的结构,增加雨水人渗,可以有效地减少水土流失,减少地表径流。有报道说,生草覆盖可减少水土流失86%~99%。地面覆盖对土壤结构、有机质、地面温度、土壤养分和水分等有明显的作用。例如,覆盖可以减少地面蒸腾作用,提高土壤水分含量;豆科作物可以明显改善土壤团粒结构,提高土壤中的NPK等营养元素含置;地面覆盖后,地表和土壤日温差变化小,夏季温度低,冬季温度高,相差3~9t,在极端温度变化大的地区对果树有一定的保护作用。这些都有利于果树的生长和发育。目前,在国外,在果树的株间距或者树盘进行有机物覆盖,而在果树行距采用生草带状覆盖,减少或者避免使用除草剂,达到节约成本和保护环境的目的。
  在我国,农田污染也非常严重。根据统计,1949年我国施用化肥量为0.6t,近几年氮肥施用童高达1400t,年均每公顷耕地使用标准化肥的童达到了300kg,是世界上施用氮肥最多的国家之一。化肥氮的去向包括4个方面:作物吸收、土壤中残留、挥发、淋脱人渗等。氮肥施人土壤后,在作物吸收利用的同时,氮素还参与氨挥发、反硝化、生物固定、矿化固定等,使氣素遭受部分损失或者转变为暂时难以为作物吸收利用的形态。国内外研究表明,在小麦田间,土壤上部对肥料氨的回收率为26%~70%,多在45%~50%,肥料氮的损失为4%~38%,土壤残留为3%~72%;在稻田里,平均施用氮肥为141kg/hm2(N计),磷肥为72kg/hm2(P2Os计),稻田排水中有20%~25%是当季施用的辄素化肥;磷肥主要是过磷酸钙,磷肥平均利用率为16%,磷肥施人土壤后,在2个月内,65%以上变成不溶性磷,主要是Ca-P,Al-PFe-P的形式,通过径流而流失。大量资料表明,作物对肥料氮的回收率很少超过50%,氮素损失离达55%。在美国,由于氮素的丢失而造成的每年损失达到10亿美元。损失的氮素不仅仅给农业造成了损失,而且对环境和生态造成了污染。美国对Polo-moc河口湾的氮和磷来源的调査发现,31%的氮和8%的磷来自农业径流。
  由此可见,传统的农业耕作也是造成我国不发达地区水土流失的主要原因。庄稼被收割和土地被翻耕后,表土极容易流失,每年流失表土50亿t以上。我国目前的水土流失面积达到367x104km2,占我国总面积的38.2%。水土流失不仅减弱土地作为载体对自然生态的支撑作用,而且导致河道淤塞,洪水泛滥,危及社会的发展。据统计,全国592个国家重点扶持的贫困县和5800万贫困人口中,绝大多数集中在水土严重流失区。水土流失区成为贫困地区难以脱贫的一个重要原因。
  对于农田,地面覆盖同样可以减轻水土流失,例如,研究表明坡地玉米采用免耕整秸秆半覆盖技术,比常规耕作区水的流失量减少58%,土壤的流失量减少60%。在生态环境脆弱的地区,例如我国中西部地区、长江和黄河源头,进行退耕还林还草,转变农牧业生产方式也是一条有效途径。
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