危害种植业产品安全的主要因子

(一)农药污染

农药对环境的污染主要来自两方面,即田间喷施农药及农药厂的“三废”排放。 农药对于农业是十分重要的,但由于长期滥用,使环境和农产品中的有害物质大大增加,危害到生态和人类,形成农药污染。 施入农田的农药,由于地表水的流动,降雨或灌溉,流入沟渠、江河、污染水域,危害水生生物,特别是高毒、高残留的农药,已成为农村地表水污染的主要污染物。 有研究表明,美国明湖用DDT防治蚊虫,湖水中含DDT0．02mg/L,湖内绿藻含DDT5．3mg/kg,为水中的265倍,最后在食肉性鱼体中含量高达1700mg/kg,富集到85000倍。 不合理使用农药可能对农业环境中的农田土壤、农业用水和农田大气造成污染(图5-1)。

图5-1　不合理使用农药可能对农业环境造成污染

农药对农业用水的污染,一是通过沉降污染地表水;二是通过渗漏和地表水与地下水的交换,污染地下水。 农药对大气污染主要来源于农业上喷洒农药时产生的飘浮物。 田间施药时大部分农药落入土壤中,同时附着在作物上的那部分农药有时也因风吹雨淋落入土壤中,这是造成土壤污染的主要原因:一部分被植物和土壤动物及微生物吸收;一部分通过物理化学及生物等作用在土壤环境中消失、转换和钝化;一部分则以保持其生物活性的形式残留在土壤中。

(二)肥料污染

施用肥料,能提高农作物产量,改善农产品品质,提高土壤肥力和改良土壤。 如果肥料长期施用不当,会造成肥料的损失、富集和挥发,从而引起环境污染,导致生态系统失调。 我国化肥施用量大、利用率低,对土壤、水体、大气环境污染严重,影响农业的可持续发展。 主要表现在以下几个方面:

1.肥料过量施用对农田土壤的污染

研究表明,无论是酸性土壤、微酸性土壤还是石灰性土壤,长期施用化肥还会造成土壤中重金属元素的富集。 如长期使用硝酸铵、磷酸铵、复合肥,可使土壤中As的含量达50~60mg/kg。 随着现代畜牧业的发展,饲料添加剂应用越来越广泛,饲料添加剂往往含有一定量的重金属,这些重金属随着粪便排出,以有机肥料的形式进入土壤,对土壤造成污染。 随着进入土壤的有毒元素的增加,人类食用受到污染的农产品而影响身体健康。

长期施用化肥会加速土壤酸化。 一方面与氮肥在土壤中的硝化作用产生硝酸盐的过程有关。首先是铵转变成亚硝酸盐,然后亚硝酸盐再转变成硝酸盐,形成H+,导致土壤酸化;另一方面,一些生理酸性肥料,比如磷酸钙、硫酸铵、氯化铵在植物吸收肥料中的养分离子后,土壤中H+增多,许多耕地土壤的酸化和生理性肥料长期施用有关。长期施用KCl,因作物选择吸收所造成的生理酸性的影响,能使缓冲性小的中性土壤逐渐变酸。 氮肥在通气不良的条件下,可进行反硝化作用,以NH3、N2的形式进入大气,大气中的NH3、N2可通过氧化与水解作用转换成HNO3,降落到土壤中引起土壤酸化。

2.肥料过量施用对水体的影响

施肥对水体的污染主要由肥料中的营养元素(特别是氮素营养)和有害物质随降水和土壤水分运动进入水域造成的。 大量施用化学肥料是导致农作物种植区域水体污染的主要原因。 水体富营养化导致水生植物如某些藻类过量增长,其死亡以后腐烂分解,耗去水中的溶解氧,使水体脱氧,引起鱼、虾、贝大量窒息死亡,使水质变差,并进一步产生恶臭,失去饮用价值,甚至不能用于农田灌溉。

3.肥料过量施用对大气的影响

与大气污染有关的营养元素是氮。 长期大量施用氮素化肥,必然会对大气产生污染。氮肥对大气的污染主要有氨的挥发,反硝化过程中生成的氮氧化物的挥发。 氮氧化物对大气的臭氧层有破坏作用,是引起地球温室效应的有害气体之一。 在温室大棚中,如果氮氧化物浓度过高,会产生酸雾对植物产生伤害,表现为叶片脱色,并伴有细胞皱缩和焦枯,在潮湿条件下,或在夜间要比干燥或白天受害程度重。 未充分腐熟的有机肥如果施在土表会散发恶臭;施入通气不良的土壤中会产生甲烷、硫化氢等有害气体,这对大气也会产生一定污染。

(三)农膜污染

从20世纪70年代起,我国引进了地膜覆盖技术,农用地膜使用量和覆盖范围一直呈现大幅度上升态势。 地膜覆盖栽培具有显著提高地温、增强光照、保水抗旱、提高肥效、保持土壤疏松、防治病虫害、抑制草害等功能,能有效地综合调节作物生长条件,提高作物产量,扩大农作物种植区域,对我国农业产生了积极作用。 但随着地膜应用范围的扩大,其副作用也随着显现出来,尤其是土壤中残留地膜的不断累积已经带来了一系列的负面影响。 大量的残留地膜破坏土壤结构,影响作物正常生长并造成农作物减产。 统计表明我国地膜使用量从1991年的31．9万吨增加到2008年的107．8万吨,年均增长率达7．9%;覆盖面积从1982年的11．7万公顷增加到2008年的1561．3万公顷,是1982年覆盖面积的133倍,地膜使用量和覆盖面积仍在持续增加。

1.残留地膜对土壤的影响

残留地膜不易分解的特性对土壤特性会产生一系列的影响,最主要的是残留地膜在土壤耕作层和表层阻隔土壤毛细管水和自然水的渗透,影响土壤的吸湿性,从而影响农田土壤水分运动。 同时残留在土壤中的地膜使土壤孔隙度下降,通透性降低,这将在一定程度上破坏农田土壤空气的循环和交换,更进一步影响土壤微生物的正常活动,降低土壤肥力水平,还可能导致地下水难以下渗,造成土壤次生盐碱化等问题。

2.残留地膜对农作物的危害

残留地膜对农作物的毒害作用,农用地膜属聚烯烃类化合物,在生产过程中需添加邻苯甲酸-2-异丁酯等作为增塑剂,但邻苯甲酸-2-异丁酯等具有挥发性,可挥发到空气中,通过植物的呼吸作用由气孔进入叶肉细胞,破坏叶绿素,危害植物生长。 残留地膜的聚集阻碍土壤毛细管水的运移和降水的渗透,对土壤体积、土壤孔隙度、土壤的通气性和透水性都会产生不良影响,造成土壤板结、地力下降。 它破坏了土壤的理化性状,必然造成作物根系生长发育困难,影响作物正常吸收水分和养分,进一步影响作物生长和产量。

造成地膜污染的主要成因有材料的难降解性,决定了存在累积的风险性;产品质量不达标,造成地膜强度不够,易破碎,回收困难;回收残膜意识淡薄,回收技术手段落后,再利用的效益低;市场管理体系混乱,地膜污染的控制缺乏严格的监管机制。