退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的修復對策

1、()3退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的修復對策沈洪霞周青3(江南大學生物工程學院生物科學系江蘇無錫214036)摘要農(nóng)田退化主要指農(nóng)田土壤物理、化學、生物區(qū)系的變化導致農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)功能的退化。本文從農(nóng)田荒漠化、農(nóng)田鹽堿化、農(nóng)田污染以及農(nóng)田肥力下降四方面闡述了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的退化。并從農(nóng)田理、化修復與生物修復角度介紹了當今退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的主要修復對策。關鍵詞退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)修復對策農(nóng)業(yè)是人類文明的發(fā)端,農(nóng)田是人類創(chuàng)造的最早人工生態(tài)系統(tǒng)。伴隨科學技術的進步和人口數(shù)量激增,人類干擾系統(tǒng)的頻度與強度是祖先無法比擬的。由此導致耕地內在理、化性質改變,能衰退。、,方興未艾。1農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的退化1.1農(nóng)田荒漠化荒漠化是一

2、種在人為或自然雙重灌溉農(nóng)田惡化土壤,污染農(nóng)產(chǎn)品;煤矸石和“三46,6?；兽r(nóng)藥超標,化肥、農(nóng)藥使用不當或用量過多造。某些粗制磷肥含有較高的氟、砷,能引起土壤污染,過量使用氮、磷肥會造成土壤板結,作物產(chǎn)量和品質下降?；瘜W農(nóng)藥的大量使用在殺死害蟲同時,也使天敵罹難,從而降低了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。有害微生物。由于生活污水、糞便、垃圾、動植物尸體不斷進入農(nóng)田,加速了某些病原菌在土壤中的傳播,造成農(nóng)田污染,如1g濕豬糞含有大腸桿菌500萬8000萬個。這些病原菌抗逆力強,一般處理難以收效3。這些長期存活于土壤中的病原體可嚴重危害植物,造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。放射性物質。人類活動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,使土壤生物區(qū)系貧化。1.4農(nóng)田肥力下降為了緩解人口激增與土壤銳減因素作用下導致的土地質量全面退化和有效經(jīng)濟用地數(shù)量減少的過程1?；哪闹苯咏Y果是農(nóng)田生產(chǎn)力退化,如耕地理化性質改變、生物量減少、生產(chǎn)力衰退、生物多樣性降低及地表出現(xiàn)不利于生產(chǎn)的地貌形態(tài)(沙丘、侵蝕溝等)。人類破壞植被,使其生態(tài)服務功能下降,氣候干旱和沙漠化顯現(xiàn)。在晉、陜、蒙煤炭基地,因煤礦開發(fā)植被毀壞,水土流失加劇,其流土堆積物達361.5×104m,高于河床7m多,地下水位下降1.22.4m,而且水中鉛、汞高出本底值47倍。水源虧損3使

4、33.33萬公頃水澆地變?yōu)楹档?糧食單產(chǎn)下降30%50%1的矛盾,不少地方的農(nóng)業(yè)均以高產(chǎn)量和高利潤為目標,耕作強度高,單一種植,持續(xù)耕作及農(nóng)產(chǎn)品的持續(xù)輸出,使養(yǎng)分回歸土壤的正常生物地球化學循環(huán)遭到破壞,致使土壤肥力不斷衰減,甚至喪失。如江蘇省射陽縣洋馬鄉(xiāng)中藥材生產(chǎn)中,輪作單調、施肥不合理、藥材生物量的大部分有機質輸出農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),導致土壤有機質和氮、磷養(yǎng)分隨藥材種植年限的增加而衰減,農(nóng)田土壤肥力衰退5。我國現(xiàn)階段水土流失的現(xiàn)象嚴重,不僅降低土壤厚度,還減少了土壤中有機質和養(yǎng)分。一般情況下,形成1cm的土壤要花200500年甚至更長時間,但流失同樣厚度土壤卻是一年之內即可完成。由于缺乏知識和技術

5、,或者經(jīng)濟成本高于收益致使農(nóng)民不愿為保護措施投資,土壤肥力每況愈下。據(jù)統(tǒng)計,我國南方三分之二以上的土壤貧瘠,養(yǎng)分匱乏,普遍缺氮和有機質。我國耕地中59.1%缺磷,22.9%缺鉀,14%磷鉀俱缺,耕層淺的占26%,土壤板結。為滿足人口增長對耕地的需求,促使生產(chǎn)界線向“邊緣”地區(qū)擴展,加速了生態(tài)脆弱帶土地向荒漠化土地的轉變。由于不合理開發(fā)和氣候干旱協(xié)同作用,加重荒漠化程度。目前至少有60%的旱作農(nóng)田,30%的人工灌溉土地受到中等程度的荒漠化影響。1.2農(nóng)田鹽堿化對農(nóng)田不合理灌溉,大水漫灌,有灌無排,少水季節(jié)搶水用,多水季節(jié)阻礙上游地區(qū)排水,加上農(nóng)田水利設施老化失修,導致鹽分在土壤表層積累,使鹽堿耕

6、地面積增加,次生潛育化發(fā)展較快,農(nóng)田生產(chǎn)力降低。我國除鹽防堿的養(yǎng)地作物綠肥播種面積大幅度減少,促使返鹽耕地面積加大。據(jù)“中國1100萬土地資源圖”的統(tǒng)計,全國耕地中存在鹽堿限制因素的面積約為6.9×106公頃,而且在不斷擴大2。1.3農(nóng)田污染包括四方面:工業(yè)污染。未經(jīng)處理的工業(yè)“三廢”造成農(nóng)田污染。主要表現(xiàn)在工業(yè)排放的廢棄物及煙塵中,汞、鉛和鉻等重金屬造成耕地污染;SO2等形成的酸雨使土壤酸化;工業(yè)和城市生活污水的占12%,中低產(chǎn)田占79.2%左右6。2退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的理化修復2.1物理修復主要采用排土、客土及深翻等方法。4()幼蟲在吸收后30分鐘到3天內死亡。蘇云金芽孢桿菌品種豐

7、富,包括了對抗鱗翅目雙翅目和甲蟲的特異性品種,其優(yōu)點是有選擇性毒性,對人和有害生物的天敵無毒。真菌病原體也被用于雜草防治中。銹真菌(Pucciniachondrillena)引入澳大利亞控制粉苞苣屬當污染物囿于農(nóng)田地表數(shù)厘米或耕作層時,采用排土(挖去上層污染土層)、客土(用非污染客土覆蓋于污染土上)法,可獲理想的修復效果。但此法費時、費工和費錢,并需豐富的客土來源,排除的污染土壤還要妥善處理,以防造成二次污染。因此只適用于小面積污染農(nóng)田。在污染稍輕的地方可深翻土層,使表層土壤污染物含量降低,但在嚴重污染地區(qū)不宜采用。2.2化學修復方法是:添加抑制劑。此法能改變草(Chondrillajunce

8、a),自那以后,該草的密度降低了100倍9。微生物肥料。通過構建特定微生物與植物的互利共生關系,來改善植物營養(yǎng)或產(chǎn)生植物生長N素,改善豆科;,N,為植物尤其是貧瘠土壤N素營養(yǎng),還可以分泌激素促進植物生長;復合微生物肥料含有兩種或兩種以上的有益微生物,彼此之間互不拮抗,能提供一種或幾種營養(yǎng)物質和生理活性物質。由此減少了化學肥料的使用,有利于退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的恢復。3.2種植綠肥利用栽培或野生的綠色豆科植物,或有毒物質在土壤中的流向與流強,使其被淋溶或轉化為難溶物質,減少作物的吸收量。一般施用的抑制劑有石灰、堿性磷酸鹽、硅酸鹽等,它們可與重金屬(如鉛、鉻等)反應生成難溶性化合物,害。()改變土壤氧

9、化還原條件可減輕重金屬危害。研究表明,水稻在抽穗至成熟期,大量無機成分向穗部轉移,保持淹水可明顯減少水稻籽粒中隔、鉛等含量。在淹水還原狀態(tài)下,部分金屬可與H2S形成硫化物沉淀,降低金屬活性,減輕其污染3退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生物修復3.1微生物修復內容涵蓋3個方面:微生物改良7。其他植物體作為肥料。豆科作物和綠肥,如紫云英、苜蓿、田菁、綠豆、蠶豆、大豆和草木樨等的固氮能力很強,非豆科植物如黑麥草、菌丹草、水花生和浮萍等都是優(yōu)質地綠肥作物7。種植這些綠肥可以增加和更新土壤有機質,促進微生物繁殖,改善土壤的理化性質和生物活性,防止農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的退化,或已退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的恢復。3.3沙漠化防治在沙漠化

10、地區(qū)實施節(jié)水灌溉和溫土壤。微生物活性劑(effectivemicro-organisms,EM)是將仔細篩選的好氧和兼氧微生物加以混合,采用獨特工藝發(fā)酵制成的微生物活性劑,以光和細菌、放線菌、酵母菌和乳酸菌為代表。EM在農(nóng)業(yè)方面具有改良土壤,促進作物增產(chǎn),提高作物品質,減少農(nóng)藥與化肥用量的功效?，F(xiàn)有90%的土壤為腐敗型土壤,EM的使用,尤其是粉狀EM能明顯改善土壤生物性室種植。如榆林地區(qū),在沙質沙漠覆蓋較薄的地方進行剝沙種植,改良退化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),恢復流域生態(tài);在有水源和地下水的地區(qū),應大量植樹植草、恢復植被、涵水固沙,阻擋沙漠的流動,如寧夏中衛(wèi)沙坡頭的鐵路防護林建設。對于風蝕嚴重的半固定、半

11、流動沙丘以及流動沙丘采取生物固沙與工程固沙相結合的措施。試驗證明,一般封育35年,植被覆蓋度可恢復到50%70%,植物群落種類,時空格局將發(fā)生明顯的正向演替,再經(jīng)過相當長的時間,沙丘性狀將有所改進,并隨時間的推移,發(fā)生流動沙丘半流動沙丘半固定沙丘固定沙丘土壤的逆轉10。主要參考文獻能,土壤肥力也隨這些有效微生物的大量繁殖而逐漸發(fā)生變化,最終演變?yōu)橛欣谥参锷L的發(fā)酵土壤8。排入農(nóng)田的生活垃圾中有機腐敗物質約占45%55%,這部分有機質經(jīng)EM發(fā)酵成為一種有機肥,反哺土壤。EM還能減少農(nóng)藥使用量,從而減少農(nóng)藥在農(nóng)副產(chǎn)品中的殘留量,減少由于大量使用農(nóng)藥而造成的土壤、水質污染。將畜禽糞便轉化成無害化的

12、微生物有機肥,控制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的惡性污染循環(huán)。微生物農(nóng)藥。用微生物殺蟲劑取代化學農(nóng)藥防治昆蟲(昆蟲的病原體)和雜草。對昆蟲致病的真菌大約有100余種。通常用于有害生物防治的主要有三種真菌:Beauveriabassianca對抗科羅拉多甲蟲,Metarhiziumanisopliae對抗生長在甘蔗上的沫蟬,Verticilliumle2canii對抗溫室中的蚜蟲和白粉虱9京:科學出版社,6170。蘇云金芽孢桿菌(Bacillusthuringiensis)是成功用于生產(chǎn)實踐的商品性微生物殺蟲劑。當微生物形成孢子時,孢子和大量的蛋白質結晶釋放出強的毒素,被昆蟲的幼蟲吸收。物技術與推廣,23(11

13、):3032出版社,5060()5食用色素及其應用現(xiàn)狀干雅平申秀英許曉路章子貴(浙江師范大學化學與生命科學學院金華321004)摘要本文介紹了常見食用天然色素和合成色素及其應用現(xiàn)狀,展望了食用色素的發(fā)展趨勢。關鍵詞食品添加劑食用天然色素食用合成色素食品添加劑是指改善食品色、香、味以及防腐和加工工藝的需要而加入食品中的化學合成物質或天然物質1。食用色素是一種以食品著色為目的的食品添加劑,有時又稱之為食用染料或著色劑。天然食品大多具有它本身的色澤與香味,是食品的重要感官指標,但,。食用色素按其來源和性質,可分為食用天然色素和食用合成色素兩大類。其實人類自古以來就使用天然色素來給食品著色,如我國古代

14、人們就利用紅曲色素來制作紅酒等。自從1856年英國的Perkins第一次合成苯胺紫以來,許多色素相繼被合成,并以其具有色澤鮮艷,穩(wěn)定性好,著色力強,適于調色,易于溶解,品質均一,無臭無味,價格便宜的優(yōu)點,被食品、藥物、化妝品等生產(chǎn)廠接受。但隨著醫(yī)學、衛(wèi)生和分析測試等科學技術的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)合成色素對人體健康有危害,甚至可能導致癌變、致畸等嚴重后果,許多國家已停止使用一些毒性較大的品種,允許使用的合成色素正逐漸減少,并對其添加量作了嚴格的規(guī)定3。與此同時,人們對食用天然色素越來越感興趣,特別是不少食用天然色素長期以來是人們的飲食成分,且有的還具有一定的營養(yǎng)和藥理作用,食用天然色素的研制和應用日益

15、增多。1食用天然色素-胡蘿卜素是胡蘿果、谷類、蛋黃、奶油中也有存在。卜素中最普通的一種異構體,可由植物中提取,也可以-,稍有,丙酮。在弱堿,對光和氧也較不穩(wěn)定,pH值范圍內尚穩(wěn)定,特別是可不受還原物質如抗壞血酸所影響。色調在低濃度時呈橙黃到黃色,高濃度時呈紅橙色。重金屬離子特別是鐵離子可促進其褪色。人體日允許攝入量為05mg/kg。-胡蘿卜素是脂溶性色素,故適宜人造奶油、奶油、干酪等油性食品的著色。使用時一般配制含有-胡蘿卜素的植物油懸濁液較為方便,奶油著色30%一般在攪拌前添加,用量為620mg/kg。1.2梔子黃色素梔子黃色素是梔子中的黃色色素,主要成分為類胡蘿卜類色素的藏花素,該色素為黃

16、至橙黃色粉末,易溶于水,在水中立即溶解成透明的黃色溶液,不溶于食用油,pH值對色調幾乎無影響。其色調在酸性和堿性中都比-胡蘿卜素穩(wěn)定,特別是在堿性時黃色更鮮明,耐還原性和耐微生物性均好,對蛋白質和淀粉著色比較穩(wěn)定,在水溶液中則不穩(wěn)定,其褐色在酸性時比在堿性時顯著,對金屬離子的影響相當穩(wěn)定,幾乎不受鋁、鈣、鉛、鋅等的影響,對鐵則有變成帶黑色色調的傾向,但一般的自來水無影響。適合于糕點、冷飲、糖果及乳制品等。1.3辣椒紅色素辣椒紅是存在于辣椒中的類胡蘿食用天然色素按原料來源,可分為植物色素、動物色素及微生物色素。按色調可分為紅紫色系列、黃橙系列及藍綠系列。按化學結構可分為類胡蘿卜素類、花色甙類、查爾酮類、黃酮類、花青類、雙酮類、其他類等8類。8種常用的食用天然色素介紹如下4。-胡蘿卜素胡蘿卜素廣泛存在于動植物中,