化肥又称无机肥,是利用化学方法制造出来或用矿石加工而成的肥料。在农业生产中,施肥能够提供作物在生长中需要的营养元素、增强土壤的肥力,对于提高农作物的产量有重要的意义。有专家在施肥量与粮食产出关系的实证分析后认为,我国粮食作物产量在施肥后能增加50%左右。为了追求高产的农作物产量,许多生产者不顾各自土壤特性、气候条件、农作物营养吸收性的前提下,不合理或长期过量使用化肥,造成了一系列污染,不利于农业生产的发展和人类健康。
首先,土壤受到影响。在化肥使用中,氮肥的使用量居于首位。过量地施用氮肥,不仅会造成肥效的降低,而且使农作物生长环境变差,病虫害、倒伏减产的概率增加。另外,会阻碍农作物吸收钙镁钾等养分,造成土壤酸化,其他养分流失。钾肥施用过量会破坏土壤结构、土壤板结。由于磷肥中含有重金属、氟、放射性物质,施用不当或过量,会加重土壤污染。其次,对水体的污染。当化肥中主要营养元素氮、磷由于土壤未吸收流失于地下水和地表水时,会造成水体富营养化,成为地下水氮素污染的主要来源。水体中,硝酸盐、亚硝酸盐等致癌物质增加,威胁农作物的品质及人类的健康。第三,影响大气环境。以2013年为例,湖南省化肥总施用量673.7万吨,占总施用量的10.83%。2002—2013年间,每公顷耕地平均使用量791.79公斤,远远超过国际公认225公斤/公顷的化肥施用安全上限。最后,化肥流失严重。由于施肥方式、结构、比例的粗放不合理等因素的影响,化肥的实际利用率很低,氮、磷、钾分别仅为30%—35%、10%—20%、35%—50%。在这种情况下,随着其投入量的增加,造成的化肥流失和农业生态环境污染日益加重。
2.农药的使用及流失对生态环境的影响
农药的施用是为了防止农作物病虫害的以及调节作物的生长。杀虫剂、除草剂、植物生长调节剂是常施用的农药。农药的合理使用,不仅可以消灭害虫、防治昆虫传播疾病,而且通过除草剂的使用,使得吸收作物营养的杂草得到抑制,对农作物增产有着积极的作用。由于其防治性高、治愈面广、效果快、省时省力,所以农民对农药过分使用,一方面使得农业生产成本增加,另一方面对农业生态环境也造成了影响。
据统计,对农作物喷洒的农药,附着在作物上的只有10%—20%,剩余的则以各种途径逸入环境中。落入土壤中的农药会使土壤的生产调节力、净化力、肥沃度下降,影响作物产量。特别是一些大棚中种植的作物,为了维持生长,对农药的依赖达到极致,结果会使土壤的种植价值降低。农作物会陷入“病虫害—施农药—加重土壤毒性—新的病虫害”的恶性循环。未吸收的农药伴随着降水或灌溉进入水体中,污染地下水。不同水体遭受农药污染的程度依次为:农田水>田沟水>径流水>塘水>浅层地下水>河流水>深层地下水>海水。散发到空气中的农药,对大气质量造成影响。由过多农药带来的生态环境破坏,使农作物品质下降,人类健康受到影响。
湖南省农药的使用量基本保持在平稳数值,甚至有逐年递减的趋势。例如在耕地总资源未大面积变动情况下,2000年农药的使用量为20.02吨,2011年使用量为19.92吨。事实上,在农业不断发展的过程中,为了便于农业机械化等现代农业技术操作,需要农药进行除草、控高、脱叶、坐果等措施。也就是说,农业现代化程度越高,农药的使用量越大。(www.daowen.com)
3.农用地膜的残留对生态环境的影响
农用地膜覆盖种植对于优化农作物的生产环境有很大的帮助,不仅能增加温度、湿度、节约用水、抵御不良的气候条件,对病虫害的入侵也有作用。同化肥、农药一样,地膜是重要的农业生产资料,对于农作物产量的提升、品质的优化有着助推作用。且地膜的使用还能够使农作物提早成熟5—10天,增产30%—50%。地膜主要是由聚氯乙烯、聚乙烯等高分子化合物人工合成,这些材料分子结构十分稳定,在土壤中难以降解。一般情况下,残膜可在土壤中存留200—400年。如再大量使用,长此以往,残留在土地中的地膜使土壤透气性、水体和肥料的吸收能力减退,对作物根系的生长起到阻碍作用,造成农作物的减产,农业生态环境会受到污染。据环保部门测定,当土壤中残膜含量为58.5千克/公顷时,可使玉米减产11%—23%,小麦减产9%—16%,大豆减产5.5%—9%。
湖南省在农用地膜的使用量上,随着年份的增加,并没有太大的变化。但地膜本身的质量参差不齐,据2014年湖南省质量技术监督局对农用地膜的检查报告显示,湖南省农用地膜质量问题严重,在抽取的61家企业85批次产品中,地膜的合格率仅为50%,很多指标都不符合国家标准。使用不合格的地膜,会加重其残留,对农业生态环境的影响会逐步显现。
4.农作物秸秆焚烧或废弃对生态环境的影响
农作物秸秆中含有丰富的有机物、微量元素等,是一种可供开发与综合利用的资源。如将秸秆处理还田,其含有的氮磷钾及有机质,对土壤有机质的增加有益。因秸秆中含有丰富的碳水化合物、植物蛋白、粗脂肪和矿物质元素,是食草动物的极佳饲料。秸秆还可以能源化,其纤维中含碳40%以上,可以用于压缩制碳、生物沼气、锅炉集中燃烧发电等。对秸秆的综合利用,不仅可以提高资源利用率、节本增效、增加农民收入,更是保护自然资源,防止其废弃而造成环境污染的重要途径,对实现农业和农村经济可持续发展具有重要的意义。
湖南省农作物常年播种面积在1000万公顷以上,每年秸秆产量约为1万吨左右。在20世纪80年代以前,由于物资短缺,在作物收获后,秸秆被农户收存,用作生活家用的燃料,秸秆废弃基本不存在。但随着生活水平的提高,能源供给(煤、液化气)的覆盖,大量的秸秆被废弃,成为农村农业生态环境污染的原因之一。对于秸秆的处理方式基本上都是焚烧,每年约有80%以上的秸秆被焚烧。秸秆焚烧集中于秋夏的作物收获后,这一时期集中产生大量的CO2,对大气造成污染,影响农业生态环境的健康。
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