農業環境保護

生態農業主要研究農業生產中的物質流和能量流等的良性循環。農業環境的污染不僅來自工業和城市三廢的排放，農業生產中施用的大量化肥和農藥污泥等也在污染農業環境。

研究這些污染物在農業環境，特別是在土壤、作物和食物鏈中的遷移、變化、殘留；篩選高效、低毒、低殘留和高選擇性新農藥，研究農藥加工和新的施用方法；污灌，固體廢棄物的農用，人畜糞尿的污染防治和開發利用；畜禽衛生、生物防治和無公害蔬菜的栽培等。

農業環境是指農作物、林木、果樹、畜禽和魚類等農業生物賴以生存、發育、繁殖的自然環境，主要包括農田土壤、農業用水、空氣、日光、溫度、農業生物等。當前由人類活動所引起的農業環境質量惡化，已成為妨害農業生物正常生長發育、破壞農業生態平衡的突出問題之一。其中既有由農業外的人類活動引起的，也有由農業生產本身引起的。

主要包括對農區大氣、農業用水和農田土壤的污染等。

全世界每年排入大氣的廢氣中約含400 多種有毒物質，通常造成危害的約30餘種。主要的有害氣體有:①二氧化硫。排放量最大，危害最嚴重。主要來源於火力發電廠和石油加工、石油化工廠等的煤炭燃燒。對植物的危害，多發生在生理功能旺盛的葉片上，導致葉片枯萎、早期落葉，並影響結實。受污染的桑葉，會損害蠶的消化器官。二氧化硫以氣溶膠形式進入動物呼吸系統后，會引起支氣管炎、肺氣腫和心力衰竭。飄流在空氣中的二氧化硫可成為硫酸霧，隨雨（雪）的降落而形成酸雨（酸雪），使土壤變酸，或使原來的酸土變得酸度更大，直接毒害農作物、林木和牧草，也不利於土壤中硝化細菌、共生和非共生固氮細菌的活動和繁殖，導致土壤肥力降低。酸雨降入水域，還會毒死魚類。②氟化物。以氟化氫的排放量最大，毒性最強。主要來源於製造磷肥、釉瓦、搪瓷、玻璃等用螢石或氟硅化鈉作原料的工廠；煤炭燃燒時也有排放。受害植物的基本癥狀與二氧化硫相似。家畜的氟中毒，主要由攝食氟含量高的飼料或飲水后引起(見氟化物中毒)。③氯。來源於食鹽電解工業，以及製造農藥、漂白粉、消毒劑、合成纖維等工廠的排氣及溢漏事故。作物受害時，葉片由出現白色或淺黃褐色傷斑，發展到全部變白，乾枯死亡。空氣中氯氣超過1/250000時，動物可發生肺水腫、粘膜充血、咳嗽、呼吸迫促等癥狀。④光化學煙霧。由汽車排氣在紫外線作用下，通過光化學反應產生。主要為含有臭氧、氮氧化物、醛類和過氧乙醯硝酸酯等氧化物氣體的氧化煙霧；此外還含硫酸霧。其中，臭氧的危害限於成熟葉片，常使葉面布滿褐色斑點，導致早期落葉和落花、落果。對動物的主要危害是刺激呼吸道，引起肺水腫和出血。過氧乙醯硝酸酯常使雙子葉植物如豆類、番茄等的幼葉受害，氣孔附近細胞原生質解體，導致小形葉或畸形葉；單子葉作物受害時，葉色褪綠，葉內受損；也有些受害作物不現外表癥狀，但酶活性受抑制，光合作用因而減弱。氮氧化物中以二氧化氮的毒性較大，可溶於水而被葉片吸收；還能使動物發生急性肺水腫，並致死。⑤粉塵。即空氣中的固體或液體微粒。粒徑大於10微米可很快沉降到地面的，稱落塵；小於10微米的，稱飄塵。其中煤煙粉塵覆蓋在植物的嫩葉、新梢或果實時會影響葉片的光合作用和呼吸作用；果實受害後果皮變粗，品質下降，並使成熟果糜爛。同時也危害動物的肺部。金屬粉塵中含有鉛、鎘、鉻、鋅、鎳、錳、砷等微粒，降落後常對土壤和水源造成嚴重污染。水泥粉塵與水結合后能在植物體上形成薄膜，阻礙植物的正常生理活動；水泥的鹼性則可使植物體表面的角質皂化，喪失保護作用。飄塵造成空中多雲、多霧，減弱太陽輻射，降低地面溫度，也影響農業生產。

由工礦企業排放的未經凈化的廢水、廢渣、廢氣和城鎮居民排放的生活污水是主要的污染源。農業用水中為害較大的污染物質主要有：①氰化物和酚、苯類。電鍍廢水和焦爐、高爐的洗滌、冷卻水是氰化物的主要來源；酚則主要來源於焦化廠、煤氣廠、煉油廠的廢水。低濃度時都有刺激作物生長的作用；但含量較高（如氰化物超過50毫克/升）時，則作物生長明顯受抑以至死亡。它們在穀物、蔬菜內的蓄積，還會使產品的食用價值降低以至喪失，影響人、畜健康。但自然界中許多植物和微生物能將氰、酚等轉化為無毒物質；只有當有毒物質的含量超過了它們的自凈能力時，才造成危害。②三氯乙醛。即水合氯醛，主要來源於化工、醫藥和農藥等工廠的廢水，對單子葉植物特別是小麥為害嚴重。灌溉水中含量達 5毫克/升時，就能使麥苗生長畸形。③次氯酸。主要來源於電解食鹽水制鹼工藝過程中排放的含氯廢水。白菜、黃瓜、棉花和大豆等最易受害，大麥、小麥、玉米和豌豆次之，水稻和高粱的抗性較強。④油類。油污染主要由油田和石油工業、汽車工業以及由洗滌金屬、鞣革等產生的廢水造成。以輕油的為害最大。對水稻除因直接附著或侵入植株體內而影響其生長發育外，還常因覆蓋稻田水面而妨礙土壤中氧的補給，或促使水溫和地溫上升，土壤異常還原，引起根腐現象。⑤洗滌劑。主要來自家庭生活污水。在水中的硬型ABS（烷基苯磺酸鹽）濃度在10ppm以上時，水稻生長即受抑制，100ppm時產量急劇下降，對米質則5ppm的含量就能造成影響。土壤中硬型 ABS的殘留量較大；軟型易被微生物分解，殘留較少，為害較輕。⑥氮素過剩。城市污水和畜舍污水中均富含氮素。用於灌溉時如水中氮素濃度適當，對水稻等作物有利；氮素供給過剩時，水稻會呈現貪青倒伏、結實不良、病蟲害多發等現象。⑦病原微生物。農田用水被未經凈化的城市生活污水污染時，其中所含的大量沙門氏桿菌、痢疾桿菌、肝炎病毒、蠕蟲卵等病原微生物和寄生蟲卵可粘附在蔬菜上，成為多種疾病的傳染源。

與農業用水污染密切有關。當土壤中增添了某些通常不存在的有害物質，或某些固有物質含量增高時，土壤的物理性質就發生改變，從而影響土壤微生物活動，降低土壤肥力，妨礙作物生長發育。某些有毒物質被作物吸收后殘留於子實和莖稈中，還會影響人畜健康。土壤本身對這些有害物質具有一定的自凈作用：生存於土壤中的大量微生物和原生動物能分解各種有毒物質；土壤本身有很大的表面積，能使很多毒物被吸附和固定；同時，土壤中的某些物理、化學作用還可使有毒物質分解。但當進入土壤中的有毒物質超過一定限度時，就會為害農業生產。造成農田土壤污染的有毒物質主要有：①鎘。主要來自金屬礦山、冶鍊和電鍍工廠等排放的廢水，會在土壤中累積，通過作物根系富集於植物體或子實中。每 1千克稻米中鎘的累積量超過1ppm的稱為“鎘米”，人長期食用後會產生“疼痛病”，使骨質鬆脆易折，全身疼痛；在尿中出現糖和蛋白，並常併發其他病而死亡。②汞。主要來源於農藥、醫藥、儀錶、塑料、印染、電器等工廠排放的含汞廢水，汞礦礦山的廢渣和選礦廠的廢水、尾砂等。汞被作物的根系和葉片吸收后，大部分殘留在根部。灌溉水中含汞 2.5毫克/升時即對水稻和油菜的生長有抑制作用。③砷。主要來源於製造硬質合金的冶金工業、製藥工業等排放的廢水。農作物和果樹都能受害。土壤和灌溉水中含砷時，植物莖、葉或子實內產生砷的殘留，影響產品質量，危害人、畜健康。④鉛。來源於有色金屬冶鍊，鉛字和鉛板的澆鑄，陶瓷、電池製造等工業排出的廢水、廢氣以及汽車排出的廢氣等。作物的根或葉能吸收土壤或大氣中的鉛，蓄積在根部，部分轉移並殘留在子實內。鉛污染還使植物的光合作用和蒸騰作用減弱，影響生長發育。⑤硒等。硒主要來源於燃煤動力工業、玻璃、電子工業以及銅、鉛、鋅礦石的焙燒工業等。土壤中含硒過量時，會使作物受害，並在植物體內造成殘留。含硒過多的飼料會引起家畜慢性硒中毒和患鹼質病，但適當的硒含量對家畜生長發育有利。硒常與硫共存，土壤中施加適量的硫酸鹽可減輕硒的為害。土壤中的其他微量元素如鉬、銅、鋅、鉻等雖有刺激植物生長的作用，過量時也會對作物造成為害。

此外，農業用水和農田土壤中的有害物質還常污染水體，對水產業造成為害。如：水中氰化物0.3～0.5毫克的含量就可使許多魚類致死；酚可影響魚、貝類的發育繁殖；蝦對石油污染特別敏感，魚卵和幼魚為油膜粘住後會變畸形或失去生活能力，成魚會因鰓上沾油而窒息死亡。鎘、汞和鉛對魚類生存的威脅也大。水中鎘含量為0.01～0.02毫克時即致魚類死亡。汞易在魚體內富集。20世紀50～60年代，日本水俁市和新潟縣的居民曾因長期食用被甲基汞污染的魚類而發生震驚世界的公害病──水俁病。

主要包括下述幾種。

一些長效性農藥如滴滴涕、六六六等，由於化學結構較穩定，不易被酸、磷、氧和紫外線等的作用所分解，且脂溶性強而水溶性小，噴撒時除一部分為作物所吸收、造成作物內的殘留外，降落到地面的農藥，有的殘留於土壤中，被土壤動物如蚯蚓等所攝取而在其體內積累與濃縮，並通過家禽的捕食等輾轉為害；有的則隨灌溉水或雨水流入江河湖海，通過水生動物食物鏈的傳遞而在魚體內濃縮數千、數萬，甚至數百萬倍，造成為害(圖 1)。另外，農藥的長期使用，還會因害蟲的天敵被消滅和害蟲、致病微生物產生抗藥性而加劇病蟲為害(圖2)。

長期過量施用化肥或施用不當可造成明顯的環境污染或潛在性污染。除由於長期單一施用化肥，有機質得不到及時補充而造成的土質惡化和土壤生產力減退外，化肥中的氮、磷元素還會造成水體富營養化，使藻類等水生生物大量孳生，導致缺氧和嫌氣分解，使魚類失去生存條件。由此造成食物、飼料及飲水中的硝酸鹽積累，也為害人畜健康。同時，氮肥的分解不僅污染大氣，所產生的氮氧化物上升至平流層時，還會對臭氧層起破壞作用。此外，含氮量高的農業廢物如畜禽糞尿、農田果園殘留物和農產品加工廢、棄物等，也會造成水體富營養化，為害魚類和多種水生生物。

盲目性的農事活動 如對森林、草原以及水、土等農業自然資源不合理的開發利用等，也是惡化農業環境、破壞農業生態平衡的重要原因。

20世紀60年代以來，農業環境保護工作有了較大規模的開展並取得了顯著成就。中國的農業環境保護工作始於70年代初。隨後相繼成立了農業環境保護研究機構和農業環境保護監測所（站）。1981年成立農業環境保護協會和科技情報網，並在部分高等農業院校開設了農業環境保護系或專業，初步形成了農業環境的管理、監測、科研和教育系統。農業環境保護的主要措施分述如下。

控制和消除污染源

世界各國已頒布幾十項有關農業環境保護的法律、條例，規定了50多種污染物的環境標準。中國已頒布的有關條例有《農田灌溉水質標準》、《農藥安全使用標準》、《農業環境保護工作條例》、《農業環境監測條例》等。此外，在《環境保護法》、《土地管理法》、《草原法》和《漁業法》等法規中也有有關規定。內容主要包括對污染物的凈化處理、排放標準以及排放量和濃度的限制等。除立法手段外，還常輔以行政措施和經濟制裁，如排污收費、污染罰款等。

農業環境監測

目的在於迅速掌握農業環境污染的現狀和動向，提供預報資料，以便及早採取相應措施，防止污染物質為害，並為制訂長期對策提供科學依據。監測內容以為害農業環境的主要污染物為重點，在緊急情況下，可進行特定項目的監測。

污染防治措施

除嚴格控制和消除污染源外，尚可採取如下一些防治措施：①利用植物防治。如選用具有較強抗性和耐污性的樹種營造防污林帶，以阻止大氣污染物的擴散，並通過林網吸收污染物質等。某些對污染物敏感的植物，則可作為指示植物用來監測大氣污染。②利用某些生物的自凈能力。池、沼、庫、塘、湖泊等水域中的某些水生生物除能將酚、氰等毒物分解成無毒物質外，對汞、鎘、鉻、鋅等元素也有較強的吸收能力。③耕作措施防治。對已被污染的土壤，除發揮土壤自然凈化作用外，可通過深翻、刮土甚至換土等方法來消除污染。此外，增加土壤有機質含量可提高土壤的凈化能力；施加石灰、磷酸鹽、硅酸鹽等可抑制植物對重金屬的吸收。④合理使用農藥、化肥。如禁用和限制使用劇毒農藥和穩定性強的農藥，發展高效、低毒、低殘留農藥，以及利用天敵，培養抗性品種，採取綜合措施防治病蟲害等。⑤維護生態平衡。可採取的措施包括種植防護林，禁止對草原、森林和水域的不合理開發以及保護和利用天敵等。