退化农田生态系统的修复对策

1、()3退化农田生态系统的修复对策沈洪霞周青3(江南大学生物工程学院生物科学系江苏无锡214036)摘要农田退化主要指农田土壤物理、化学、生物区系的变化导致农田生态系统功能的退化。本文从农田荒漠化、农田盐碱化、农田污染以及农田肥力下降四方面阐述了农田生态系统的退化。并从农田理、化修复与生物修复角度介绍了当今退化农田生态系统的主要修复对策。关键词退化农田生态系统修复对策农业是人类文明的发端,农田是人类创造的最早人工生态系统。伴随科学技术的进步和人口数量激增,人类干扰系统的频度与强度是祖先无法比拟的。由此导致耕地内在理、化性质改变,能衰退。、,方兴未艾。1农田生态系统的退化1.1农田荒漠化荒漠化是一

2、种在人为或自然双重灌溉农田恶化土壤,污染农产品;煤矸石和“三46,6。化肥农药超标,化肥、农药使用不当或用量过多造。某些粗制磷肥含有较高的氟、砷,能引起土壤污染,过量使用氮、磷肥会造成土壤板结,作物产量和品质下降。化学农药的大量使用在杀死害虫同时,也使天敌罹难,从而降低了农田生态系统的生物多样性。有害微生物。由于生活污水、粪便、垃圾、动植物尸体不断进入农田,加速了某些病原菌在土壤中的传播,造成农田污染,如1g湿猪粪含有大肠杆菌500万8000万个。这些病原菌抗逆力强,一般处理难以收效3。这些长期存活于土壤中的病原体可严重危害植物,造成农业减产。放射性物质。人类活动排放出的放射性污染物。如90S

3、r(半衰期28年)和37Cs(半衰期30年),使土壤的放射性水平高于天然本底值4,使土壤生物区系贫化。1.4农田肥力下降为了缓解人口激增与土壤锐减因素作用下导致的土地质量全面退化和有效经济用地数量减少的过程1。荒漠化的直接结果是农田生产力退化,如耕地理化性质改变、生物量减少、生产力衰退、生物多样性降低及地表出现不利于生产的地貌形态(沙丘、侵蚀沟等)。人类破坏植被,使其生态服务功能下降,气候干旱和沙漠化显现。在晋、陕、蒙煤炭基地,因煤矿开发植被毁坏,水土流失加剧,其流土堆积物达361.5×104m,高于河床7m多,地下水位下降1.22.4m,而且水中铅、汞高出本底值47倍。水源亏损3使

4、33.33万公顷水浇地变为旱地,粮食单产下降30%50%1的矛盾,不少地方的农业均以高产量和高利润为目标,耕作强度高,单一种植,持续耕作及农产品的持续输出,使养分回归土壤的正常生物地球化学循环遭到破坏,致使土壤肥力不断衰减,甚至丧失。如江苏省射阳县洋马乡中药材生产中,轮作单调、施肥不合理、药材生物量的大部分有机质输出农田生态系统,导致土壤有机质和氮、磷养分随药材种植年限的增加而衰减,农田土壤肥力衰退5。我国现阶段水土流失的现象严重,不仅降低土壤厚度,还减少了土壤中有机质和养分。一般情况下,形成1cm的土壤要花200500年甚至更长时间,但流失同样厚度土壤却是一年之内即可完成。由于缺乏知识和技术

5、,或者经济成本高于收益致使农民不愿为保护措施投资,土壤肥力每况愈下。据统计,我国南方三分之二以上的土壤贫瘠,养分匮乏,普遍缺氮和有机质。我国耕地中59.1%缺磷,22.9%缺钾,14%磷钾俱缺,耕层浅的占26%,土壤板结。为满足人口增长对耕地的需求,促使生产界线向“边缘”地区扩展,加速了生态脆弱带土地向荒漠化土地的转变。由于不合理开发和气候干旱协同作用,加重荒漠化程度。目前至少有60%的旱作农田,30%的人工灌溉土地受到中等程度的荒漠化影响。1.2农田盐碱化对农田不合理灌溉,大水漫灌,有灌无排,少水季节抢水用,多水季节阻碍上游地区排水,加上农田水利设施老化失修,导致盐分在土壤表层积累,使盐碱耕

6、地面积增加,次生潜育化发展较快,农田生产力降低。我国除盐防碱的养地作物绿肥播种面积大幅度减少,促使返盐耕地面积加大。据“中国1100万土地资源图”的统计,全国耕地中存在盐碱限制因素的面积约为6.9×106公顷,而且在不断扩大2。1.3农田污染包括四方面:工业污染。未经处理的工业“三废”造成农田污染。主要表现在工业排放的废弃物及烟尘中,汞、铅和铬等重金属造成耕地污染;SO2等形成的酸雨使土壤酸化;工业和城市生活污水的占12%,中低产田占79.2%左右6。2退化农田生态系统的理化修复2.1物理修复主要采用排土、客土及深翻等方法。4()幼虫在吸收后30分钟到3天内死亡。苏云金芽孢杆菌品种丰

7、富,包括了对抗鳞翅目双翅目和甲虫的特异性品种,其优点是有选择性毒性,对人和有害生物的天敌无毒。真菌病原体也被用于杂草防治中。锈真菌(Pucciniachondrillena)引入澳大利亚控制粉苞苣属当污染物囿于农田地表数厘米或耕作层时,采用排土(挖去上层污染土层)、客土(用非污染客土覆盖于污染土上)法,可获理想的修复效果。但此法费时、费工和费钱,并需丰富的客土来源,排除的污染土壤还要妥善处理,以防造成二次污染。因此只适用于小面积污染农田。在污染稍轻的地方可深翻土层,使表层土壤污染物含量降低,但在严重污染地区不宜采用。2.2化学修复方法是:添加抑制剂。此法能改变草(Chondrillajunce

8、a),自那以后,该草的密度降低了100倍9。微生物肥料。通过构建特定微生物与植物的互利共生关系,来改善植物营养或产生植物生长N素,改善豆科;,N,为植物尤其是贫瘠土壤N素营养,还可以分泌激素促进植物生长;复合微生物肥料含有两种或两种以上的有益微生物,彼此之间互不拮抗,能提供一种或几种营养物质和生理活性物质。由此减少了化学肥料的使用,有利于退化农田生态系统的恢复。3.2种植绿肥利用栽培或野生的绿色豆科植物,或有毒物质在土壤中的流向与流强,使其被淋溶或转化为难溶物质,减少作物的吸收量。一般施用的抑制剂有石灰、碱性磷酸盐、硅酸盐等,它们可与重金属(如铅、铬等)反应生成难溶性化合物,害。()改变土壤氧

9、化还原条件可减轻重金属危害。研究表明,水稻在抽穗至成熟期,大量无机成分向穗部转移,保持淹水可明显减少水稻籽粒中隔、铅等含量。在淹水还原状态下,部分金属可与H2S形成硫化物沉淀,降低金属活性,减轻其污染3退化农田生态系统的生物修复3.1微生物修复内容涵盖3个方面:微生物改良7。其他植物体作为肥料。豆科作物和绿肥,如紫云英、苜蓿、田菁、绿豆、蚕豆、大豆和草木樨等的固氮能力很强,非豆科植物如黑麦草、菌丹草、水花生和浮萍等都是优质地绿肥作物7。种植这些绿肥可以增加和更新土壤有机质,促进微生物繁殖,改善土壤的理化性质和生物活性,防止农田生态系统的退化,或已退化农田生态系统的恢复。3.3沙漠化防治在沙漠化

10、地区实施节水灌溉和温土壤。微生物活性剂(effectivemicro-organisms,EM)是将仔细筛选的好氧和兼氧微生物加以混合,采用独特工艺发酵制成的微生物活性剂,以光和细菌、放线菌、酵母菌和乳酸菌为代表。EM在农业方面具有改良土壤,促进作物增产,提高作物品质,减少农药与化肥用量的功效。现有90%的土壤为腐败型土壤,EM的使用,尤其是粉状EM能明显改善土壤生物性室种植。如榆林地区,在沙质沙漠覆盖较薄的地方进行剥沙种植,改良退化农田生态系统,恢复流域生态;在有水源和地下水的地区,应大量植树植草、恢复植被、涵水固沙,阻挡沙漠的流动,如宁夏中卫沙坡头的铁路防护林建设。对于风蚀严重的半固定、半

11、流动沙丘以及流动沙丘采取生物固沙与工程固沙相结合的措施。试验证明,一般封育35年,植被覆盖度可恢复到50%70%,植物群落种类,时空格局将发生明显的正向演替,再经过相当长的时间,沙丘性状将有所改进,并随时间的推移,发生流动沙丘半流动沙丘半固定沙丘固定沙丘土壤的逆转10。主要参考文献能,土壤肥力也随这些有效微生物的大量繁殖而逐渐发生变化,最终演变为有利于植物生长的发酵土壤8。排入农田的生活垃圾中有机腐败物质约占45%55%,这部分有机质经EM发酵成为一种有机肥,反哺土壤。EM还能减少农药使用量,从而减少农药在农副产品中的残留量,减少由于大量使用农药而造成的土壤、水质污染。将畜禽粪便转化成无害化的

12、微生物有机肥,控制了农业生产中的恶性污染循环。微生物农药。用微生物杀虫剂取代化学农药防治昆虫(昆虫的病原体)和杂草。对昆虫致病的真菌大约有100余种。通常用于有害生物防治的主要有三种真菌:Beauveriabassianca对抗科罗拉多甲虫,Metarhiziumanisopliae对抗生长在甘蔗上的沫蝉,Verticilliumle2canii对抗温室中的蚜虫和白粉虱9京:科学出版社,6170。苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)是成功用于生产实践的商品性微生物杀虫剂。当微生物形成孢子时,孢子和大量的蛋白质结晶释放出强的毒素,被昆虫的幼虫吸收。物技术与推广,23(11

13、):3032出版社,5060()5食用色素及其应用现状干雅平申秀英许晓路章子贵(浙江师范大学化学与生命科学学院金华321004)摘要本文介绍了常见食用天然色素和合成色素及其应用现状,展望了食用色素的发展趋势。关键词食品添加剂食用天然色素食用合成色素食品添加剂是指改善食品色、香、味以及防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化学合成物质或天然物质1。食用色素是一种以食品着色为目的的食品添加剂,有时又称之为食用染料或着色剂。天然食品大多具有它本身的色泽与香味,是食品的重要感官指标,但,。食用色素按其来源和性质,可分为食用天然色素和食用合成色素两大类。其实人类自古以来就使用天然色素来给食品着色,如我国古代

14、人们就利用红曲色素来制作红酒等。自从1856年英国的Perkins第一次合成苯胺紫以来,许多色素相继被合成,并以其具有色泽鲜艳,稳定性好,着色力强,适于调色,易于溶解,品质均一,无臭无味,价格便宜的优点,被食品、药物、化妆品等生产厂接受。但随着医学、卫生和分析测试等科学技术的发展,人们发现合成色素对人体健康有危害,甚至可能导致癌变、致畸等严重后果,许多国家已停止使用一些毒性较大的品种,允许使用的合成色素正逐渐减少,并对其添加量作了严格的规定3。与此同时,人们对食用天然色素越来越感兴趣,特别是不少食用天然色素长期以来是人们的饮食成分,且有的还具有一定的营养和药理作用,食用天然色素的研制和应用日益

15、增多。1食用天然色素-胡萝卜素是胡萝果、谷类、蛋黄、奶油中也有存在。卜素中最普通的一种异构体,可由植物中提取,也可以-,稍有,丙酮。在弱碱,对光和氧也较不稳定,pH值范围内尚稳定,特别是可不受还原物质如抗坏血酸所影响。色调在低浓度时呈橙黄到黄色,高浓度时呈红橙色。重金属离子特别是铁离子可促进其褪色。人体日允许摄入量为05mg/kg。-胡萝卜素是脂溶性色素,故适宜人造奶油、奶油、干酪等油性食品的着色。使用时一般配制含有-胡萝卜素的植物油悬浊液较为方便,奶油着色30%一般在搅拌前添加,用量为620mg/kg。1.2栀子黄色素栀子黄色素是栀子中的黄色色素,主要成分为类胡萝卜类色素的藏花素,该色素为黄

16、至橙黄色粉末,易溶于水,在水中立即溶解成透明的黄色溶液,不溶于食用油,pH值对色调几乎无影响。其色调在酸性和碱性中都比-胡萝卜素稳定,特别是在碱性时黄色更鲜明,耐还原性和耐微生物性均好,对蛋白质和淀粉着色比较稳定,在水溶液中则不稳定,其褐色在酸性时比在碱性时显著,对金属离子的影响相当稳定,几乎不受铝、钙、铅、锌等的影响,对铁则有变成带黑色色调的倾向,但一般的自来水无影响。适合于糕点、冷饮、糖果及乳制品等。1.3辣椒红色素辣椒红是存在于辣椒中的类胡萝食用天然色素按原料来源,可分为植物色素、动物色素及微生物色素。按色调可分为红紫色系列、黄橙系列及蓝绿系列。按化学结构可分为类胡萝卜素类、花色甙类、查尔酮类、黄酮类、花青类、双酮类、其他类等8类。8种常用的食用天然色素介绍如下4。-胡萝卜素胡萝卜素广泛存在于动植物中,