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| 農村農田的污染土壤肥力下降等嚴重問題 | |||
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過去的30年，中國利用占世界9%的耕地，成功解決了占世界總人口20%的13億國人的吃飯問題，而且到2012年已經保持了糧食連續9年增產的成就，為中國經濟的高速增長和社會穩定提供了基本保障。但這30年間，化肥、農藥的使用量不斷提升，牲畜糞尿、秸稈等廢棄物也大量增加，已造成了農村和農田的廣泛面源污染和土壤肥力下降等嚴重問題，惡化了生態和城鄉人民的生活環境。根據2007年中國污染普查的結果，全國農業排放的化學需氧量(COD)占全國排放總量的43.7% (1320萬噸)；農田排放的氮、磷分別占總量的57.2%和67.4% (270萬噸和28萬噸)。因此，中國農業在未來發展中面臨著既要保持高產，又必須減少面源污染的雙重壓力。針對這一問題，中國農業部及相關部門已經展開工作，推動發展清潔農業與循環農業。當務之急是，迫切需要可行的技術方案來降低農業生產中對化肥、農藥的依賴，提高其使用效率，從而構建起支撐我國人與自然和諧相處，永續發展的生態與環境基礎。
農業生產中，氮素養分是繼水之后最大的制約因素。每生產一噸谷物等糧食，需要消耗土壤中20 到40公斤氮素。要保持糧食高產，必須向土壤中補充氮素及其它營養元素。從1981至2008年的30年間，中國的糧食產量增長了63%；同期氮肥用量則增長了近2倍，我國化肥用量占全球總量的35%。過量使用化肥造成了嚴重的環境問題。一是增加了溫室氣體的排放。1980至2010年間，中國與化肥生產及使用有關的溫室氣體的排放增加了3.45倍，平均每年增加1070萬噸CO2當量。最近幾年，中國北方城市空氣質量嚴重惡化，與過量使用氮肥直接相關；二是過量施用到田間的氮肥效率愈來愈低。1961年，1公斤化肥可生產151公斤糧食，而至2005年1公斤化肥只生產9公斤糧食。作物吸收不了的過量化肥會隨水淋失，進入地下水或江湖，引起水質惡化(富營養化)。近年來太湖的藻華及青島的滸苔爆發都是這種富營養化的結果；三是增加了植物體內的游離硝酸鹽。進入食物中的硝酸鹽在一定條件下會被轉化為亞硝酸，危及食品安全；四是引起土壤酸化。中國的土壤pH值(酸堿度)在過去的20年間下降了0.5個單位，過量施用氮肥為其主因。土壤酸化會直接影響植物和土壤微生物生長，加重植物真菌病害，加速土壤中重金屬的溶解釋放。另外，對化肥的過度依賴及有機肥施用量大為減少，造成土壤有機質含量下降、土壤結構被破壞，并最終引起土壤板結，肥力下降。這種情況日趨嚴峻，到了必須立即解決的時刻。
我國農業生產中的另一個問題是作物重茬，病蟲危害，濫用農藥。由此導致病原菌和害蟲抗藥性的提高。另一方面，殘留農藥進入水體和食物鏈，造成食品安全隱患，威脅到人民的身體健康。2013年5月份爆出的山東濰坊農民濫用神農丹，生產毒姜的事件就是一例。在自然界，動植物的病原菌、昆蟲群體中都會有天然存在或基因突變產生的抗性基因。而農藥的長期使用，會對具有藥物(殺菌劑、殺蟲劑)抗性的個體產生選擇性富集，使得病蟲害群體的抗性逐漸提高，從而迫使人們進一步提高農藥的用量。這一惡性循環的最后結果，就是藥物的用量越來越大，由此產生的環境污染也越來越重。我國已經發現的具有較高抗藥性的昆蟲有幾十種，包括一些重要的農業害蟲和衛生害蟲，例如棉鈴蟲、棉蚜、二化螟、小菜蛾等。在植物病原微生物方面，真菌、細菌及線蟲中都發現了抗藥性。
根據我們的研究和認識，要解決上面所提到的我國農業生產領域的兩大問題，最重要的途徑是：1）重施有機肥，將有機肥與化肥結合施用，即發展新型的無廢棄物農業；2）充分發揮豆科植物根瘤菌的共生固氮作用；3）推行豆科與其它作物間套輪作種植體系；通過這些措施以達到大幅減少化學氮肥與農藥用量，使土壤肥力常存、保糧食優質高產、環境日漸美好。
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