第9章 农业生态系统污染生态学

易于发生危害的高峰期；

间种不同作物，避免大面积种植同一作物为害虫提供易于 生殖的条件；


使用诱集作物，去除病株；
加强水肥管理； 通过耕翻消灭杂草，越冬昆虫和植物病菌的寄生物； 适当控制氮肥施用量，防治虫害； 植物进行严格的检疫，防治虫病传播。
19
2.生物防治方法：

人类利用或促进各种有益生物(动、植物、微生物)或是它 们的产物以达到抑制害虫为目的的一种传统防治方法。

另一部分农药直接落在土壤中，而土壤中的农药，除挥发
和径流损失外，可被农作物直接吸取，在作物体内残留，
这是农药进入植物体的主要途径。
14

植物种类不同对同种农药的吸收和转移是有差异的： 花生等作物对艾氏剂和七氯的吸收能力的大小顺序为： 花生>大豆>燕麦>玉米

蔬菜对农药的吸收能力顺序是： 根菜类>叶菜类>果蔬类
2. 农药：

农药作为防治植物病虫害、消灭杂草和调节植物生长的一
类化学药剂，被广泛用于农业生产。
4
3. 肥料： 肥料是农业生产的重要生产条件，它可为农作物生长提供 主要必需的营养元素，满足作物生长发育的需要。由于原 料、矿石本身含有杂质，使化肥中常含有一些副成分，为 重金属、有毒有机化合物以及放射性物质。 4.污泥农业利用： 污泥土地利用不仅带来植物正常生长发育所需的多种微量 元素和能改良土壤结构的有机质，同时也含有病原菌、寄 生虫、重金属及某些难降解的有机毒物。 5.垃圾堆放及施用： 在我国垃圾裸露堆放及直接施用农田，是污染物进入土壤 的途径之一。
2.重金属的物理化学迁移和化学迁移：

土壤中的重金属污染物能以离子交换吸附，或络合-螯合等 形式和土壤胶体相结合，或发生溶解与沉淀反应。
35
①离子交换吸附：

它的发生与土壤胶体微粒带电荷有关；

在正常自然环境中的大部分胶体(黏粒矿物、有机胶体、
与含水氧化硅等)带负电荷； 只有少数胶体，如含水氧化铁、铝，在酸性条件下带正电 荷。
1. 农业生态系统中主要污染物及来源
2. 农药对农业生态系统的污染及防治 3. 化肥对农业生态系统的影响 4. 重金属在农业生态系统中的迁移、积累特性
1
1.有机物类：

主要有农药(有机氯、有机磷)，酚、油类、多氯联苯及洗涤 剂等。这些合成的有机物通过不同的途径进入土壤后，除一
部分因挥发作用损失外，另一部分因其较稳定不易分解而在
土壤及农作物中积累及残留，造成土壤污染。 2.无机污染物：

主要包括重金属(镉、铅、砷、汞、铬等)、N、P营养物质及 放射性物质。
2
农药 苯 酚
洗 洁 剂
3
1.污水灌溉：

污水作为一项水肥资源对农业的发展起到了一定的作用。
不仅解决了农用水的紧张局面，而且污水为农作物生长提
供了氮、磷营养物质，是廉价而方便的水肥资源，但过量 使用，将导致农业土壤的污染。
23
③反硝化作用：

反硝化作用是使土壤中的氮返回大气的主要生物过程，一
般地，反硝化作用过程中氮氧化物还原的途径为：

土壤中反硝化作用发生的基本条件是嫌气的土壤环境、有 可分解的有机质、具有代谢能力的细菌、合适的电子供体 和末端电子受体的氮氧化物。
24
④土壤中的生物吸收作用：

氮肥中的氮素是作物生长的必需元素之一，因此，作物通过根 系的吸收作用，在其生长发育过程中吸收大量的氮素，以满足 作物的正常生长需要。
②化学固定：

过磷酸钙施入土壤后遇水发生水解反应，生成CaHPO4· 2H2O
和H3PO4，后者又进一步解离出H2PO4和HPO42-离子，导致土 壤pH值降低至1-1.5，在这样的酸性条件下，能把土壤中的铁、 铝、錳、钙等成分溶解出来，与磷酸根离子反应生成不同溶解 度的磷酸盐被固定下来，因此，过磷酸化钙利用率很低。
26
③阳离子代换固定:

黏土矿物晶格表层带电荷，因此能吸附阴离子进行交换， 磷酸根离子被交换后固定在黏粒表面。
④生物吸收固定：

作物生长需要磷素营养，它吸收土壤中的磷以满足其生长， 但微生物中有效磷含量不足，也会与作物争夺土壤中的磷，
造成磷的生物固定。
27
1.施肥对土壤理化性质的影响：

长期施用化肥对土壤的酸度有较大的影响。
11
4.农药在土壤中的残留：

由于各种农药的化学结构、性质的不同，因此，在环境中 的分解难易程度不同。

农药在土壤中的持续性常用两种概念表示：

半衰期：施药后附着于土壤的农药因降解等原因含量减少
一半所需的时间。

残留期：指土壤中的农药因降解等原因含量减少75%100%所需时间。
12
5.农药在植物体内的代谢和残留：

水解式降解： 常见于有机氯杀虫剂和均三氯苯类除草剂，其影响因素有： pH、温度、湿度和黏土矿物组成。
10

光化学降解： 指土壤表面接受太阳辐射能和紫外线能而引起的分解，取 决于光作用的持续时间、光波长度、化学物质状态、携带 物体或溶剂对光的敏感性、溶液pH和水的有无。

氧化还原型降解： 许多含硫农药常在土壤中被氧化而分解。

农药进入植物体内主要有两条途径：
①附着于植物表面的农药，经由植物表皮向作物组织内部渗 透； ②残留于土壤中的农药被植物根系吸收

进入植物体内的农药，一部分可通过植物的呼吸作用从气 孔中消失，一部分在体内酶的作用下分解代谢，一部分在 紫外光照射下进行光化学分解，在植物体内逐渐减少。
13

农药施入农药后，一部分洒落在作物表面而残留下来，或 者是渗入植物体内移动，并随作物一起被人或动物摄取。
5
1.农田排水与径流对地表水体的污染：
农业生产过程中所使用的化肥、农药等污染物通过农田排
水和地表径流的方式进入水体造成污染，是农业面源污染
的主要类型之一。
2.渗透对地下水的污染： 在目前的农业技术水平和农作物栽培制度下，化肥的利用 率在30%-40%之间，其中氮肥的利用率仅30%左右，钾肥 大部分被淋失，磷肥主要是被土壤吸附和固定。

②专性吸附：

重金属离子可被水合氧化物表面牢固地吸附。这种吸附不 一定发生在带电表面上，亦可发生在中性表面上，甚至在 吸附离子带同号电荷的表面上进行。
36
3.重金属的生物迁移：

植物可通过根系从土壤中吸收某些化学形态的重金属，迁移 到作物的茎叶及籽实中，并在作物体内积累。这一方面可以 看作是生物对土壤重金属污染的净化；另一方面也可看作是 重金属通过土壤对作物的污染。除植物吸收外，土壤微生物 的吸收及土壤动物啃食重金属含量较高的表上，也是重金属 发生生物迁移的一种途径。
17

害虫综合防治在1966年联合国粮农组织(FAO)给出的定义 是“它是一套害虫管理系统，这个系统考虑到害虫的种群 动态及其环境，利用所有适当的方法和技术，以尽可能相
互配合的方式维持害虫种群达到不引起经济危害水平”。

我国提出了“预防为主，综合防治”的植保方针。
18
1.农业防治措施：

作物的轮作，防治了害虫种群的建立，改变播种时间避开
化合物。 ①生物降解：

指微生物对农药的分解，微生物降解农药所需的时间往往 取决于农药中有效成分的特性、微生物种和土壤性质。农 药中有效成分的生物降解是由细菌、放线菌、真菌和高等 植物完成的。
9
②非生物降解：

土壤中农药的降解受土壤物理和化学性质的影响，如黏土 矿物、金属氧化物、金属氢氧化物和金属离子以及土壤有 机物质，在农药分解的很多反应中起催化剂的作用。
28
3.使用化肥对土壤中有机质的影响：

4.农业生态系统内部结构的变化：

由于长期过分依赖化肥的增产效果而忽视农家肥料，特别
是过量使用化肥和使用比例失调，使得农业生态系统内部
结构受到破坏，农田耕层土壤有机质含量下降，团粒结构 破坏并减少，蓄水保肥能力降低，肥效作用下降。 5.对生产力的影响：

肥料的施入，对土壤中生命元素和有毒元素之间、大量元
2.土壤中其他营养元素效应的变化：

施肥不仅可促进土壤中的某些营养元素活化，而且也可使其固定， 使之转化为植物体不能利用的形态。 土壤有机质的形成是生命体直接或间接从周围环境中吸取物及矿 物质养分并使自身不断成长、死亡、分解的循环往复、周而复始 的过程，有机质数量的任何增加意味着无机矿物质养分的投入增 加。
和生物毒性。
2.土壤中农药的迁移：

进入土壤中的农药，除了被吸附外，还可通过挥发、扩 散的形式迁移进入大气，引起大气污染；或随水迁移、
扩散(包括淋溶和水土流失)而进入水体，引起水体污染。
8
3.农药在土壤中的降解作用：

化学农药大部分是在人工合成的有机化合物，终究要在各
种化学作用与生物化学作用下逐渐分解，最后转化为无机
3.物理防治法：

通过物理手段达到消灭害虫的方法。根据害虫的生态习性，
使用诱饵、光线、温度等进行诱杀，或采用性引诱素、追
踪信息素、聚集信息等诱变害虫，集中歼灭。
20
4.农药的合理使用：

为了不断地适应农业生产和环境保护的需要，将不断地开 发和生产出高效、低毒、低残留农药，同时通过提高农药 使用技术、改进农药使用剂型、选择最佳施药时间的综合
不能为土壤微生物所分解，相反地生物体可以富集重金属，
并且可以把某些重金属转变成毒性更大的甲基化合物。

目前在环境污染研究中最引人注目的重金属主要是指汞、 镉、铅、铬、砷等元素。
34
1.重金属的物理迁移：