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第10章 衣食之源——土壤的开发与保护(2)

为了治理土壤的污染,首先要控制和消除土壤污染源,加强对工业“三废”的治理,合理施用化肥和农药。同时还要采取防治措施,如针对土壤污染物的种类,种植有较强吸收力的植物,降低有毒物质的含量(例如羊齿类铁角蕨属的植物能吸收土壤中的重金属);或通过生物降解净化土壤(例如蚯蚓能降解农药、重金属等);或施加抑制剂改变污染物质在土壤中的迁移转化方向,减少作物的吸收(例如施用石灰),提高土壤碱性,促使镉、汞、铜、锌等形成氢氧化物沉淀。此外,还可以通过增施有机肥、改变耕作制度、换土、深翻等手段,治理土壤污染。

另外,人为活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,也能引起土壤质量的恶化,也是造成农作物中某些指标超过国家标准的原因之一,这种情况也被称为土壤污染。

污染物进入土壤的途径是多样的。对于废气中含有的污染物质特别是颗粒物,在重力作用下沉降落到地面后进入土壤;而废水中的污染物是通过渗透而进入土壤的;固体废物中的污染物是直接进入土壤或者是通过其渗出液而进入土壤的。在这三种污染物中,最主要的是污水灌溉带来的土壤污染。另外,农药、化肥的超量使用,使土壤有机质含量下降,土壤板结,也是土壤污染的来源之一。

土壤污染的后果除了导致土壤质量下降、农作物产量和质量下降外,更为严重的是土壤对污染物具有富集作用,一些毒性大的污染物,如汞、镉等富集到作物果实中,人或牲畜食用后就会发生中毒现象。

具有生理毒性的物质或过量的植物营养元素进入土壤,会导致土壤性质恶化和植物生理功能失调的现象。土壤处于陆地生态系统中的无机界和生物界的中心,不仅在本系统内进行着能量和物质的循环,而且与水域、大气和生物之间也不断进行物质交换,一旦发生污染,三者之间就会有污染物质的相互传递。作物从土壤中吸收和积累的污染物,常常通过食物链的传递而影响人体健康及生命,使整个生态系统遭受毒性侵害。

3.中国土壤污染的特点

不同的地区土壤污染的情况不一样。我国的土壤污染类型和国情有直接的关系。我国土壤污染具有以下特点。

首先是具有隐蔽性和滞后性。大气污染、水污染和废弃物污染等问题一般都比较直观,通过感官就能发现。

而土壤污染则不同,它往往要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测,甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。因此,土壤污染从产生污染到出现问题通常会滞后较长的时间。

这也是土壤污染的普遍特性。

其次是累积性。污染物质在大气和水体中,大气和水体都有状态循环,一般都比在土壤中更容易迁移。这使得污染物质在土壤中并不像在大气和水体中那样容易扩散和稀释,因此容易在土壤中不断积累而超标,同时也使土壤污染具有很强的地域性。

再次是具有不可逆转性。特别是重金属对土壤的污染,重金属的毒性较强,被某些重金属污染的土壤需要一二百年才能恢复,基本上是一个不可逆转的过程,即使是一些有机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解。

土壤污染具有难治理的特点。如果大气和水体受到污染,切断污染源之后,通过稀释作用和自净化作用,就有可能使污染问题慢慢逆转。土壤只能依靠稀释作用和自净作用来降解污染物,具有相当高的难度。有时要靠换土、淋洗等方法才能解决问题,这也是比较快速的改良土壤污染的方法。因此,治理污染土壤的成本较高,治理周期较长。正是因为土壤污染难于治理,而土壤污染又具有明显的隐蔽性和滞后性特点,因此土壤污染问题一般都不太容易受到重视。

最后是辐射污染。目前,由于科技产业的飞速发展,越来越多的辐射成为污染源。大量的辐射不仅污染了环境而且也污染了土地,导致被污染的土地中含具有毒性的化学物质,这种毒质会使植物生长不良或停止生长。

第三节刻不容缓——土壤的治理及保护

土地是人类生命的物质基础,失去土地,万物将衰亡枯竭,因此,土壤污染的治理不容忽视。

首先是科学地进行污水灌溉。工业废水种类繁多,成分复杂,有些工厂排出的废水可能是无害的,但与其他工厂排出的废水混合后,就变成了有毒的废水。因此,在利用废水灌溉农田之前,应按照《农田灌溉水质标准》要求的标准进行净化处理,这样既利用了污水,又避免了对土壤造成污染。

其次是要合理使用农药。近些年来,随着环境的改变,病虫对农作物造成了很大的危害,为了保证和提高农作物的产量,农作物上喷洒的农药很多,这样,在杀死病虫害的同时,也对土壤造成了一定的污染。因此,一定要重视开发高效低毒低残留的农药,并且控制用量、范围、喷施次数和间期,提高喷洒技术等来改善毒药的污染。合理使用农药,不仅可以减少对土壤的污染,还能经济有效地消灭病、虫、草害,发挥农药的积极效能。

再次是合理施用化肥,增施有机肥。现在,人们为了追求高产,所以就对农作物施用过多的化肥。但是,有些时候施用的化肥使土壤的有机肥力下降,时间长了就会导致土壤板结、肥力缺乏,甚至还会导致某些物质的富集。因此,在施用化肥时,一定要根据土壤的特性、气候状况和农作物生长发育特点,进行合理有效的配方施肥,严格控制有毒化肥的使用范围和用量。同时要对土壤增施有机肥,提高土壤的有机质含量。有机肥含量高可以增强土壤胶体对重金属和农药的吸附能力。

最后是施用化学改良剂,采取生物改良措施。对那些受重金属轻度污染的土壤进行施用抑制剂,可将重金属转化成为难溶的化合物,减少农作物对它们的吸收。在农业上,常用的抑制剂有石灰、碱性磷酸盐、碳酸盐和硫化物等。

另外,由于重金属大部分是亲硫元素的物质,所以在水田中施用一些绿肥或者是稻草的秸秆等绿色肥料,或在旱地上施用适量的硫化钠、石硫合剂等,都有利于重金属生成难溶的硫化物,不容易被植物吸收,减轻土壤的污染状况。

除此之外,在重金属污染的土壤中,还可以种植一些抗性作物或对某些重金属元素有富集能力的低等植物,这样可以用于小面积受污染土壤的净化。

总之,在治理土壤污染的时候,要遵循“预防为主”的环保方针。

防治土壤污染的首要任务是控制和消除土壤污染源;对已污染的土壤,要采取一切有效措施,清除土壤中的污染物,控制土壤中污染物的迁移和转化。同时也要改善农村的生态环境,提高农作物的产量和质量,提供优质、安全的农产品。

第四节放眼未来——土壤科学与农业的可持续发展

农业问题是关乎老百姓生存的基本问题,而农业的发展离不开土壤。土壤不仅是人类居住和赖以生存的环境之一,而且是地球上物质转化和能量传递的场所。工业、交通和矿业等人为活动排放到水体和大气的污染物,一旦进入土壤就会进入食物链,最终进入人体,危害人类健康。因此,我们必须做好土壤保护和农业建设工作,走可持续发展道之路,重视人为活动对土壤资源的影响。

新中国成立以来,尤其是改革开放之后,中国经济进入了蓬勃发展的新时期,人口也随之快速增长。中国面临着粮食安全与环境保护的双重压力。

粮食增产和环境保护都离不开土壤,古人云:“有土就有粮”,土壤不仅是人类居住和赖以生存的环境之一,而且是地球上物质转化和能量传递的场所。土壤科学在农业科学和环境科学中处于基础地位,而土壤科学研究对于促进农业可持续发展和解决国家重大环境问题也具有重要作用。

“建立土壤资源信息系统,实现土壤资源数字化管理”,将信息系统和数字化融入研究当中,这在我国已得到了一定的体现,也取得了一些成绩。

比如建立了一系列中国土壤空间数据库和包含7300个土壤剖面的土壤属性数据库,建立了土壤质量指标体系及评价系统,开发集成了适应于不同尺度范围的农田和温室水分信息采集和精量灌溉控制系统等。

而高强度人为活动下土壤资源的演变规律和退化防治措施、土壤养分供应与植物营养调控原理和方法、土壤污染及其修复理论和技术、土壤利用与环境变化的相互关系、土壤生物过程及其调控技术等,这些都是亟待解决的问题。在工作中应着力建立以土壤质量为核心的现代土壤学,促进相关学科的发展;建立土壤资源信息系统,实现土壤资源数字化管理;完善污染土壤修复理论和技术体系,实现水肥高效利用与农业清洁生产;提出农业与环境协调的发展模式,为保障我国粮食安全、提高土壤生产力和改善生态环境质量服务。

近年来,我国科研人员通过对东北黑土、华北潮土、太湖流域水稻土和南方红壤地区野外调查与采样分析,研究了四大区土壤肥力质量及指标的空间分布和时空演变、土壤健康质量的空间分异特征,以此揭示中国土壤质量状况及肥力质量演变格局,这对于“土壤质量演变规律与持续利用”是有深远意义的。

对未来的发展方向,我国应从我国国情出发,把握住当代国际土壤科学发展的趋势,坚持有中国特色的土壤科学研究方向。土壤学的研究重点随着社会的需求而不断变化,因而具有时间和区域特色。欧美国家以休闲为主的土壤质量培育理论不能解决我国高强度利用下的土壤质量维持和提高的问题;以施用有机肥为主的我国传统土壤培肥经验也已无法满足实现作物优质、高产的目标。虽然现代土壤学正逐渐向发挥土壤环境净化、保护功能发展,但我国人多地少、人均耕地资源不足的客观现实决定了充分发挥土壤农业生产功能的不可替代性。我国必须利用一切可利用的农业土壤资源,提高复种指数和增施农用化学品,以提高粮食产量,同时必须有效地防治高强度利用对土壤生态环境的过度冲击。因此,我国现代土壤科学必须在研究土壤质量演变过程与机制的基础上,建立实现作物持续优质高产、环境负面效应最小的土壤质量调控与培育理论及相应的技术体系。这方面没有可以借鉴的国际经验,我们必须对土壤资源的利用与管理实现比欧美发达国家更高的目标:高度集约化条件下,农作物的高产出、高质量、高效益和土壤生态环境的持续协调发展。

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