化學(xué)與農(nóng)業(yè)侯靖威

化學(xué)與社會(huì)課程報(bào)告——化學(xué)與農(nóng)業(yè)姓姓名侯靖威學(xué)號(hào)20111000967專(zhuān)業(yè)應(yīng)用化學(xué)指導(dǎo)老師王群英摘要化學(xué)在現(xiàn)代的生活和生產(chǎn)中發(fā)揮的作用越來(lái)越大，本文就是僅截取化學(xué)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用，系統(tǒng)的說(shuō)明化學(xué)在整個(gè)農(nóng)業(yè)中從植物培育、施肥、施藥中 起的重要作用，以及化學(xué)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的最新應(yīng)用。同時(shí)向讀者警示使用化學(xué)不當(dāng)所造成的危害。AbstractChemistryismoreandmoreimportantinourdailylifenow.Theessayismainlyillustratingtheimportanceofchemistryinagriculture,systematicallyexplainingchemistryplayakeyroleinplantbreeding,fertilization,application.What’smore,wewilltalkabouttheapplicationofthechemistryinmodernagriculture,.Inaddition,IwillalertthereadertheharmcasuedbyImproperlyusethechemistry.關(guān)鍵詞化學(xué)農(nóng)業(yè)化肥農(nóng)藥污染1化學(xué)與農(nóng)業(yè)化學(xué)是自然科學(xué)中的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科,而化學(xué)技術(shù),就是利用化學(xué)的理論與試驗(yàn)研究手段,實(shí)現(xiàn)在社會(huì)各個(gè)方面進(jìn)行處理的一類(lèi)技術(shù)。化學(xué)技術(shù)研究的內(nèi)容主要包括:物質(zhì)在自然界中的存在、人工合成和應(yīng)用等?；瘜W(xué)技術(shù)可以幫助我們更好地利用自然資源,提煉物質(zhì)并合成新物質(zhì),進(jìn)一步加工還可以制得醫(yī)藥、炸藥、農(nóng)藥、化肥、染料等多種化工產(chǎn)品。隨著科學(xué)的飛速發(fā)展,學(xué)科間的相互滲透,自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的相互交叉,化學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍和重要。農(nóng)業(yè)是個(gè)系統(tǒng)工程,必須從微觀到宏觀進(jìn)行多層次、多方面、多學(xué)科的研究.化學(xué)與農(nóng)業(yè)關(guān)系十分密切,,它能在許多方面與土壤學(xué)、生物學(xué)等知識(shí)結(jié)合,掌握農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)律,找出低耗高效的生產(chǎn)途徑和措施.這里僅以氮素為例,說(shuō)明土壤、肥料、植物三者間的相互關(guān)系,從而認(rèn)識(shí)化學(xué)在奪取農(nóng)業(yè)豐收,提高產(chǎn)品質(zhì)量上的重要作用.2化學(xué)與肥料土壤中的常量營(yíng)養(yǎng)元素氮、磷、鉀通常不能滿足作物生長(zhǎng)的需求，千百年來(lái)，不論是歐洲還是亞洲，都把糞肥當(dāng)作主要肥料。進(jìn)入18世紀(jì)以后，世界人口迅速增長(zhǎng)，同時(shí)在歐洲爆發(fā)的工業(yè)革命，使大量人口涌入城市，加劇了糧食供應(yīng)緊張，并成為社會(huì)動(dòng)蕩的一個(gè)起因?；瘜W(xué)家們從18世紀(jì)中葉開(kāi)始對(duì)作物的營(yíng)養(yǎng)學(xué)進(jìn)行科學(xué)研究。19世紀(jì)初流行的兩大植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)是“腐殖質(zhì)”說(shuō)和“生活力”說(shuō)。前者認(rèn)為植物所需的碳元素不是來(lái)自空氣中的二氧化碳，而是來(lái)自腐殖質(zhì)；后者認(rèn)為植物可借自身特有的生活力制造植物灰分的成分。1840年，德國(guó)著名化學(xué)家李比希出版了《化學(xué)在農(nóng)業(yè)及生理學(xué)上的應(yīng)用》一書(shū)，創(chuàng)立了植物礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)和歸還學(xué)說(shuō)，認(rèn)為只有礦物質(zhì)才是綠色植物唯一的養(yǎng)料，有機(jī)質(zhì)只有當(dāng)其分解釋放出礦物質(zhì)時(shí)才對(duì)植物有營(yíng)養(yǎng)作用。李比希還指出，作物從土壤中吸走的礦物質(zhì)養(yǎng)分必須以肥料形式如數(shù)歸還土壤，否則土壤將日益貧瘠。從而否定了“腐殖質(zhì)”和“生活力”學(xué)說(shuō)，引起了農(nóng)業(yè)理論的一場(chǎng)革命，為化肥的誕生提供了理論基礎(chǔ)。1828年，德國(guó)化學(xué)家維勒（F.W?hler，1800-1882）在世界上首次用人工方法合成了尿素。按當(dāng)時(shí)化學(xué)界流行的“活力論”觀點(diǎn)，尿素等有機(jī)物中含有某種生命力，是不可能人工合成的。維勒的研究打破了無(wú)機(jī)物與有機(jī)物之間的絕對(duì)界限。但當(dāng)時(shí)人們尚未認(rèn)識(shí)到尿素的肥料用途。直到50多年后，合成尿素才作為化肥投放市場(chǎng)。1838年，英國(guó)鄉(xiāng)紳勞斯（L.B.Ross）用硫酸處理磷礦石制成磷肥，成為世界上第一種化學(xué)肥料。化肥一般多是無(wú)機(jī)化合物，僅尿素[CO(NH2）2]是有機(jī)化合物。凡只含一種可標(biāo)明含量的營(yíng)養(yǎng)元素的化肥稱(chēng)為單元肥料，如氮肥、磷肥、鉀肥等。凡含有氮、磷、鉀三種營(yíng)養(yǎng)元素中的兩種或兩種以上且可標(biāo)明其含量的化肥稱(chēng)為復(fù)合肥料或混合肥料。品位是化肥質(zhì)量的主要指標(biāo)。它是指化肥產(chǎn)品中有效營(yíng)養(yǎng)元素或其氧化物的含量百分率。近20年來(lái),世界糧食增長(zhǎng)一倍,主要是通過(guò)提高單產(chǎn)而獲得的。其中施肥用化肥的效果占30%～40%。近年,化肥的新品種主要有復(fù)合肥料、高濃度肥料、液體肥料、長(zhǎng)效肥料及增效劑等。復(fù)合肥料一般指含有氮、磷、鉀三種或其中兩種要素而由化學(xué)方法加工制成的化學(xué)肥料。復(fù)合肥料不僅可以增進(jìn)吸收效果,而且可以減少施肥次數(shù)。不少?lài)?guó)家使用復(fù)合肥料的比重不斷增加。高濃度肥料取代低濃度肥料。由于肥料的濃度大,有效成分高,體積相對(duì)減小,節(jié)省了包裝及運(yùn)輸和施肥的費(fèi)用和勞力。最近在某些國(guó)家生產(chǎn)一些超高濃度的肥料含有效成分達(dá)94%以上。液體肥料和長(zhǎng)效肥料產(chǎn)量逐年增加。液體肥料施用方便,作物易吸收,并可根據(jù)需要,調(diào)節(jié)氮、磷、鉀比例,以及加入微量元素和農(nóng)藥等。特別是噴灌、滴灌時(shí),可同時(shí)施肥,節(jié)省勞力。長(zhǎng)效肥料又稱(chēng)緩效肥料,這類(lèi)肥料既具有普通化學(xué)肥料的速效性,同時(shí)又具有緩慢釋放(或緩慢溶解)養(yǎng)分的特點(diǎn),可以在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不斷地給作物提供養(yǎng)分,從而使其逐步地被利用。研制的長(zhǎng)效肥料有顆料尿素、緩效包膜尿素、尿素磷胺復(fù)合肥料、尿素縮合的緩效肥料、尿素與乙醛縮合的緩效肥料、長(zhǎng)效碳銨、腐植酸類(lèi)肥料等等。氮肥增效劑。土壤里的硝化和反硝化作用使氮肥損失達(dá)20%～80%。為抑制硝化作用,防止氮肥的損失,可施用氮肥增效劑。氮肥增效劑能發(fā)揮肥效和延長(zhǎng)肥效期。有的國(guó)家試驗(yàn)表明,在施氮量相同的田間,加施氮肥增效劑可使小麥增產(chǎn)40%,水稻增產(chǎn)10%,棉花19%,甜菜10%。當(dāng)增效劑用量為氮肥含量的1%時(shí),可使各種氮肥有效利用率提高一倍,并減少施肥次數(shù)。此外,還有施用二氧化碳肥料的,二氧化碳直接關(guān)系到植物的光合作用和有機(jī)物的合成,是光合作用產(chǎn)物不可缺少的來(lái)源。近年來(lái),有的國(guó)家覆蓋園藝中的黃瓜、西紅柿、卷心菜等使用二氧化碳的面積已占70%,增產(chǎn)效果為30%左右。正在研究向作物撒施可緩慢釋放二氧化碳的微粒膠囊,或在灌溉的水流中加入二氧化碳等氣肥輸用方法。3化學(xué)與農(nóng)藥3.1我國(guó)化學(xué)農(nóng)藥生產(chǎn)和使用現(xiàn)狀1761年時(shí)期，人們首次應(yīng)用硫酸銅處理種子防治小麥腥黑穗病。1800年P(guān)M．A．Millardet發(fā)明了波爾多液(硫酸銅+石灰)。1807年B．Prevost發(fā)現(xiàn)硫酸銅有殺真菌活性。1895年開(kāi)始用于霜霉病、化學(xué)農(nóng)藥廣泛的運(yùn)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之中。它有調(diào)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的蟲(chóng)害，調(diào)節(jié)動(dòng)植物生長(zhǎng)等作用。并于1761年首次運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?？菸『腿~斑病防治。我國(guó)化學(xué)農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用經(jīng)歷了從20世紀(jì)50年代以有機(jī)氯、有機(jī)磷為代表的第一代農(nóng)藥→20世紀(jì)60年代以除蟲(chóng)菊脂、氨基甲酸酯類(lèi)為代表的第二代農(nóng)藥→20世紀(jì)80年代后以超高效現(xiàn)代農(nóng)藥為代表的第三代農(nóng)藥的半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷程。尤其是改革開(kāi)放以來(lái)，全國(guó)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，包括原料和中間體配套、原藥合成、制劑加工三大部分的較完整的工業(yè)體系已初步建成。從1990年開(kāi)始，我國(guó)農(nóng)藥總產(chǎn)量已躍居世界第2位，僅次于美國(guó)，并一直保持至今。2004年，全國(guó)農(nóng)藥原藥總產(chǎn)量達(dá)87萬(wàn)t，原藥生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展到634家，其中化學(xué)原藥549家，生物農(nóng)藥85家，完成工業(yè)總產(chǎn)值（現(xiàn)價(jià)）473.2億元。截至2002年，我國(guó)生產(chǎn)的農(nóng)藥品種已達(dá)771種，產(chǎn)品16000種，農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)開(kāi)始從過(guò)去以殺蟲(chóng)劑為主的單一結(jié)構(gòu)逐漸向殺蟲(chóng)劑、殺菌劑和除草劑比例較協(xié)調(diào)、合理的方向發(fā)展。目前，我國(guó)農(nóng)藥除基本滿足國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求外，還有相當(dāng)?shù)姆蓊~用于出口創(chuàng)匯。2004年全國(guó)出口農(nóng)藥共39.1萬(wàn)（t實(shí)物量），進(jìn)口2.8萬(wàn)t，貿(mào)易順差10.4億美元。農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，為保障我國(guó)食物數(shù)量安全提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。隨著農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的快速壯大和發(fā)展，化學(xué)農(nóng)藥的應(yīng)用面積不斷擴(kuò)大，使用量持續(xù)攀升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)農(nóng)作物主要病蟲(chóng)害有1500多種，特別嚴(yán)重的有幾十種，常年發(fā)生面積2.3億～2.67億hm2，迄今為止，化學(xué)防治仍然是我國(guó)有害生物治理中最主要的手段和措施。目前，我國(guó)農(nóng)藥使用量已位居全球榜首，2004年，全國(guó)農(nóng)藥施用量達(dá)138.6萬(wàn)t，較1991年增加近1倍（見(jiàn)表1）；單位播種面積使用量近15kg/hm2，是發(fā)達(dá)國(guó)家和世界平均水平的2倍；全國(guó)每年防治病蟲(chóng)草害面積約3.8億hm2·次，其中95%以上使用的是化學(xué)農(nóng)藥，生物農(nóng)藥所占比例僅為2%～3%。從全國(guó)化學(xué)農(nóng)藥使用量的地區(qū)分布來(lái)看，東部＞中部＞西部，發(fā)達(dá)地區(qū)高于欠發(fā)達(dá)地區(qū)，壩區(qū)高于山區(qū)，農(nóng)業(yè)集約化、規(guī)模化、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)區(qū)域，尤其是蔬菜、瓜果等生產(chǎn)基地顯著高于分散的農(nóng)戶小規(guī)模土地經(jīng)營(yíng)區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004年，我國(guó)東、中、西部地區(qū)的農(nóng)藥使用量分別為65.1萬(wàn)t、57.9萬(wàn)t和15.6萬(wàn)t；“九五”期間，上海市郊單位播種面積農(nóng)藥使用量高達(dá)42.3kg/hm2，是全國(guó)平均水平13kg/hm2（1998年）的3.25倍，位居全國(guó)第一?；瘜W(xué)農(nóng)藥長(zhǎng)期、大量、超常的不合理使用，嚴(yán)重污染和破壞農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，同時(shí)，致使農(nóng)產(chǎn)品中有害物質(zhì)含量超標(biāo)問(wèn)題凸顯，進(jìn)一步引發(fā)生態(tài)安全危機(jī)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全危機(jī)，嚴(yán)重威脅大眾的身心健康，并阻礙農(nóng)產(chǎn)品的對(duì)外貿(mào)易和農(nóng)民增收，使我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。3.2化學(xué)農(nóng)藥的地位和作用3.2.1有效保障食物數(shù)量安全目前，全球農(nóng)作物每年因病蟲(chóng)草鼠的危害損失產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的1/3，如不采取以化學(xué)防治為主的植保措施，產(chǎn)量損失將成倍增加。據(jù)FAO估計(jì)，世界糧食生產(chǎn)因病蟲(chóng)草害常年損失高達(dá)35%，棉花損失高達(dá)33.8%。如不使用農(nóng)藥，世界糧食產(chǎn)量將大幅下降，稻谷將減產(chǎn)47.1%，小麥減產(chǎn)24.4%，玉米減產(chǎn)35.7%，人均占有糧食將減少1/3，全球糧食安全更顯危機(jī)。美國(guó)農(nóng)業(yè)部資料顯示，美國(guó)一旦停止使用農(nóng)藥，農(nóng)作物產(chǎn)量將降低30%，相應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格提高50%～70%；而日本的秧苗稻如不使用農(nóng)藥，產(chǎn)量將減少40%；播種水稻減產(chǎn)90%。另?yè)?jù)我國(guó)湖北省植?？傉?005年的大型對(duì)比試驗(yàn)表明，如不使用農(nóng)藥，水稻產(chǎn)量損失高達(dá)80%以上，棉花產(chǎn)量損失達(dá)50%以上。據(jù)估算，近年我國(guó)使用農(nóng)藥平均每年挽回糧食損失約5845萬(wàn)t，棉花101萬(wàn)t，蔬菜4500萬(wàn)t，挽回直接經(jīng)濟(jì)損失約800億元，農(nóng)藥的投入產(chǎn)出比可達(dá)1：（6～10）。由此可見(jiàn)，化學(xué)農(nóng)藥在提高農(nóng)產(chǎn)品單位面積產(chǎn)量，保障食物數(shù)量安全方面起著至關(guān)重要的作用。因此，在現(xiàn)有植保水平下，預(yù)計(jì)至2050年前，使用化學(xué)農(nóng)藥仍然是有害生物治理和提高作物單產(chǎn)水平的最主要措施和手段。3.2.2有效提高農(nóng)產(chǎn)品的外觀品質(zhì)由于化學(xué)農(nóng)藥能迅速、有效地預(yù)防和控制有害生物對(duì)農(nóng)作物的侵染和危害，如果正確、合理地使用，它將在保障農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的同時(shí)，還能夠有效避免或減輕病蟲(chóng)草鼠的危害癥狀，大幅度提高作物各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)，進(jìn)而改善其外觀品質(zhì)，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)值。3.2.3在產(chǎn)后環(huán)節(jié)的作用在農(nóng)產(chǎn)品收獲后的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、保鮮、銷(xiāo)售和加工等各產(chǎn)后環(huán)節(jié)，化學(xué)農(nóng)藥仍能發(fā)揮防蟲(chóng)、防腐、防霉變和消毒殺菌等重要作用，進(jìn)一步降低農(nóng)產(chǎn)品的損耗。3.2.4保護(hù)人類(lèi)健康化學(xué)農(nóng)藥還能有效防除害蟲(chóng)和疾病傳播，預(yù)防和控制人類(lèi)傳染性疾病的發(fā)生和流行，從另一個(gè)側(cè)面維護(hù)公共衛(wèi)生、保護(hù)人畜安全。4植物化學(xué)我國(guó)近代植物化學(xué)研究始于本世紀(jì)20年代末,由趙承嘏開(kāi)創(chuàng),先后參加的老一代化學(xué)家有黃鳴龍、朱任宏、高怡生、曾廣方、朱自清等。他們對(duì)麻黃、延胡索、防己、貝母、常山等中藥進(jìn)行了大量研究。由于當(dāng)時(shí)的條件限制,化學(xué)上深入研究不夠,在活性研究上除麻黃堿等外由于同樣原因也不夠深入。但他們?yōu)榻▏?guó)后的植物化學(xué)發(fā)展作出了承前啟后的卓越貢獻(xiàn),這將永遠(yuǎn)值得我們銘記。建國(guó)初朱自清等用化學(xué)降解研究了貝母堿。60年代梁曉天用近代技術(shù)如核磁共振譜研究了秦艽堿的結(jié)構(gòu),是一個(gè)良好的開(kāi)端。應(yīng)該指出的是在60年代黃鳴龍、梁曉天等編寫(xiě)、翻譯和介紹了大量的波譜書(shū)籍,這為我國(guó)用近代波譜技術(shù)研究植物化學(xué)成分結(jié)構(gòu)起了推動(dòng)作用。在植物成分的分離技術(shù)上60年代蔡憲元應(yīng)用自制層析硅膠開(kāi)展了國(guó)際上才開(kāi)始的玻璃板層析(現(xiàn)名薄層層析)研究樟科精油,是后來(lái)廣泛應(yīng)用薄層層析的良好開(kāi)端。林啟壽、周維善等在我國(guó)早期應(yīng)用柱層析上也作出了大量有益的工作。1966年方起程改進(jìn)了離子交換樹(shù)脂技術(shù)提取分離生物堿,現(xiàn)仍廣泛應(yīng)用。這些早期工作,在我國(guó)植物化學(xué)各個(gè)領(lǐng)域開(kāi)展了廣泛的研究。由于建國(guó)30年時(shí)已有諸多的評(píng)述[1～4],本文擇要介紹近20年的主要成績(jī),適當(dāng)介紹前30年據(jù)我們看來(lái)若干有代表性的工作。過(guò)去50年特別是近20年我國(guó)植物化學(xué)有了快速發(fā)展。從傳統(tǒng)植物化學(xué)研究看,已和國(guó)際差距較小?，F(xiàn)在的問(wèn)題是如何創(chuàng)新并做出有我國(guó)特色的現(xiàn)代植物化學(xué)研究。我國(guó)植物種類(lèi)豐富,世界上名列第三;應(yīng)用歷史悠久,且多有文字記載。由此出發(fā),再協(xié)作分工,又充分利用現(xiàn)代科技成就,就可能做出有特色的植物化學(xué)創(chuàng)新研究。青蒿素是一個(gè)成功的例子,但是不多。一個(gè)令人擔(dān)憂的現(xiàn)狀是跟蹤國(guó)外某些植物化學(xué)成就,投入的人力和物力過(guò)多,在同一水平上重復(fù)甚至競(jìng)爭(zhēng),這就妨礙了創(chuàng)新和形成特色。傳統(tǒng)植物化學(xué)是提取、分離、結(jié)構(gòu)和發(fā)現(xiàn)新植物化學(xué)成分,看來(lái)這一“關(guān)”我們雖未完全度過(guò),但已基本解決。我們認(rèn)為現(xiàn)代植物化學(xué)應(yīng)該是研究植物有用成分特別是生物活性成分的科學(xué)。這樣和我國(guó)植物資源特點(diǎn)相結(jié)合,又和多種學(xué)科如生命科學(xué)和有機(jī)化學(xué)等滲透交叉相結(jié)合,這是創(chuàng)新的必要條件。應(yīng)該說(shuō)我國(guó)植物化學(xué)界已開(kāi)始了這種轉(zhuǎn)變,但并不普遍。發(fā)現(xiàn)天然藥物特別是傳統(tǒng)中藥的生物活性成分仍是我們當(dāng)前的一個(gè)使命。但從國(guó)際上發(fā)現(xiàn)的幾個(gè)“熱點(diǎn)”植物成分看,大都是從民間藥民族藥中發(fā)現(xiàn)的,而這方面我國(guó)是大有可為的。從一種植物中分離近百種化學(xué)成分已無(wú)困難,而從三至四種中藥組成的有用復(fù)方中發(fā)現(xiàn)能夠闡明其物質(zhì)基礎(chǔ)的生物活性成分研究,在下一個(gè)世紀(jì)初可能取得突破性進(jìn)展,而此點(diǎn)我國(guó)最有特色。發(fā)展我國(guó)現(xiàn)代植物化學(xué)要不斷引進(jìn)國(guó)際新技術(shù)、新儀器如色譜-質(zhì)譜-核磁聯(lián)用等,要用活性追蹤分離,要進(jìn)行先導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)修飾、合成和仿生合成,研究領(lǐng)域不應(yīng)局限于藥物,而應(yīng)進(jìn)行新天然農(nóng)藥、特殊油脂、特殊精油、功能食品等,要與植物相關(guān)學(xué)科如分類(lèi)學(xué)、系統(tǒng)學(xué)等交叉,這無(wú)疑是重要的。5化學(xué)在農(nóng)業(yè)上的負(fù)面效應(yīng)5.1地表水及地下水污染長(zhǎng)期以來(lái),化肥、農(nóng)藥、除草劑等農(nóng)業(yè)化學(xué)品的大量施用導(dǎo)致的地表水及地下水的污染一直是農(nóng)業(yè)及環(huán)境科學(xué)家高度關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。早在1971年,Commoner就指出,化學(xué)肥料,尤其是水溶性極強(qiáng)的氮素化肥,不僅可以通過(guò)地表徑流沖刷到江河、湖泊等地表水中,而且可以通過(guò)降雨及灌水等淋洗到泉水及深井水中。如果飲用水中硝酸鹽的含量過(guò)高,不僅會(huì)引起嬰兒的死亡,甚至對(duì)成年人的健康也會(huì)產(chǎn)生危害。為保證人類(lèi)的健康,世界衛(wèi)生組織規(guī)定飲用水中硝酸鹽的含量不能超過(guò)1m0g/L,但最近的幾十年間硝酸根離子對(duì)地下水的污染己經(jīng)司空見(jiàn)慣。例如,根據(jù)美國(guó)維斯康星州的調(diào)查統(tǒng)計(jì),22%的民用井的井水中硝酸鹽的含量超過(guò)了美國(guó)政府規(guī)定的飲用水的標(biāo)準(zhǔn)(10mg/L);23%的民用井井水中可檢測(cè)到阿特拉津(一種常用除草劑);在該州的集中灌區(qū),有60%的民用井井水硝酸鹽含量超標(biāo)。即使在全球人口密度最小的加拿大,硝酸鹽對(duì)地表水和地下水的污染也己經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。黃河是中華民族的母親河,她流經(jīng)嚴(yán)重缺水的我國(guó)北方地區(qū)的9個(gè)省,黃河流域的面積75243km2。流域內(nèi)人口有1.07x108。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,社會(huì)用水量迅速增加,黃河流域的工農(nóng)業(yè)用水及生活用水對(duì)這條母親河的依賴(lài)程度越來(lái)越高。但據(jù)研究人員等的研究網(wǎng),由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的加劇,嚴(yán)重的水土流失不僅給黃河帶來(lái)了大量的泥沙,而且還帶來(lái)了硝酸鹽污染,直接威脅著人們的健康。據(jù)測(cè)定,黃河中上游地區(qū)支流水域無(wú)機(jī)態(tài)氮的含量為0.876一10.511mg/L。研究證明,支流水域氮化物的含量與各地的工、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、人口密度及化肥施用量成正相關(guān),而且有自上游地區(qū)向下游地區(qū)逐漸增加的趨勢(shì)。在干流水域也表現(xiàn)出同樣的趨勢(shì)。其中,山東利津水文站測(cè)定的無(wú)機(jī)氮化物含量已達(dá).5.27mg/L。隨著中國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的不斷深入,在糧田面積減少的同時(shí),蔬菜、水果等經(jīng)濟(jì)作物的面積迅速擴(kuò)大。由于農(nóng)民在經(jīng)濟(jì)作物上農(nóng)業(yè)化學(xué)品的投入遠(yuǎn)于糧食作物,由此帶來(lái)的農(nóng)業(yè)化學(xué)污染也更為嚴(yán)重。XiaojuWang的研究表明閻,在氮肥(純氯)施用量為80oKg/hm2的茶園,土壤嚴(yán)重酸化,77%的地塊土壤的pH值低于.40,60%的地塊土壤的pH值低于3.5,最低的地塊僅為.27。地表水和地下水被嚴(yán)重污染,硝酸鹽含量達(dá)10—60%mg/L,從而引起魚(yú)類(lèi)的大量死亡。不僅如此,當(dāng)?shù)实氖┯昧砍^(guò)8ooKg月11112時(shí),茶樹(shù)根系的生長(zhǎng)受到明顯的抑制。氮肥的超量施用除造成地表水和地下水的嚴(yán)重污染外,通過(guò)反硝化作用引起的二氧化氮的排放對(duì)臭氧層的破壞以及磷肥的污染等也越來(lái)越引起人們的重視.5.2地下水位下降,土地資源受損為保證灌溉用水的需要,地下水的超量開(kāi)采導(dǎo)致了地下水位的持續(xù)下降。CharlesA等(2002)報(bào)道,由于灌溉面積的擴(kuò)大和灌溉強(qiáng)度的增加,美國(guó)的得克薩斯、奧可拉河馬、新墨西哥及堪薩斯州等玉米產(chǎn)區(qū)的地下水位自1940年以來(lái)持續(xù)下降,到目前已經(jīng)下降了30m。地下水位的下降導(dǎo)致提水成本與30年前相比增加了3倍。中國(guó)華北地區(qū)的情況更為嚴(yán)重,與20世紀(jì)70年代相比,農(nóng)灌區(qū)的地下水位下降了40一60m,形成了包括河北、山東、河南在內(nèi)的世界上最大的地下水漏斗區(qū),并由此引發(fā)了地面沉降、海水倒灌等地質(zhì)災(zāi)害。據(jù)報(bào)道,山東省的萊州灣地區(qū)海水倒灌已達(dá)幾十公里,使原來(lái)大片肥沃的農(nóng)田如今成為不毛之地。而要改造這片土地,則需投入大量的人力物力。5.3作物的抗逆性能下降,農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)降低研究表明,化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)化學(xué)品的大量施用可以顯著提高植物組織中硝酸鹽和氨基酸的含量,并使植物的細(xì)胞壁機(jī)械強(qiáng)度減弱,從而誘發(fā)植物病蟲(chóng)害的發(fā)生;HuiilnaXu的研究表明,氮素化肥的超量施用容易引起植物組織,特別是葉片中硝酸鹽、氨基酸等氮化物的積累,這是導(dǎo)致病蟲(chóng)害爆發(fā)的主要誘因之一。不僅如此,農(nóng)業(yè)化學(xué)品的超量施用