1. 《农田灌溉水质标准》为什么没有氨氮的
根据农田灌溉水质标准GB5084-921主题内容与适用范围1.1主题内容本标准规定了农田灌溉水质要求、标准的实施和采样监测方法。1.2适用范围本标准适用于全国以地面水、地下水和处理后的城市污水及与城市污水水质相近的工业废水作水源的农田灌溉用水。本标准不适用医药、生物制品、化学试剂、农药、石油炼制、焦化和有机化工处理后的废水进行灌溉。2引用标准GB8978污水综合排放标准GB3838地面水环境质量标准CJ18污水排放城市下水道水质标准CJ25.1生活杂用水水质标准3标准分类本标准根据农作物的需求状况,将灌溉水质按灌溉作物分为三类:3.1一类:水作,如水稻,灌水量800m3亩·年3.2二类:旱作,如小麦、玉米、棉花等。灌溉水量300m3/亩·年。3.3三类:蔬菜,如大白菜、韭菜、洋葱、卷心菜等。蔬菜品种不同,灌水量差异很大,一般为200~500m3/亩·茬。4标准值农田灌溉水质要求,必须符合表1的规定。表1农田灌溉水质标准mg/L序号作物分类标准值项目水作旱作蔬菜1生化需氧量(BOD5)≤80150802化学需氧量(CODcr)≤2003001503悬浮物≤1502001004阴离子表面活性剂(LAS)≤5.08.05.05凯氏氮≤1230306总磷(以P计)≤5.010107水温,℃≤358pH值≤5.5~8.59全盐量≤1000(非盐碱土地区)2000(盐碱土地区)有条件的地区可以适当放宽10氯化物≤25011硫化物≤1.012总汞≤0.00113总镉≤0.00514总砷≤0.050.10.0515铬(六价)≤0.116总铅≤0.117总铜≤1.018总锌≤2.019总硒≤0.0220氟化物≤2.0(高氟区)3.0(一般地区)21氰化物≤0.522石油类≤5.0101.023挥发酚≤1.024苯≤2.525三氯乙醛≤1.00.50.526丙烯醛≤0.527硼≤1.0(对硼敏感作物,如:马铃薯、笋瓜、韭菜、洋葱、柑桔等)2.0(对硼耐受性较强的作物,如小麦、玉米、青椒、小白菜、葱等)3.0(对硼耐受性强的作物,如:水稻、萝卜、油菜、甘兰等)28粪大肠菌群数,个/L≤1000029蛔虫卵数,个/L≤24.1在以下地区,全盐量水质标准可以适当放宽。4.1.1具有一定的水利灌排工程设施,能保证一定的排水和地下水径流条件的地区;4.1.2有一定淡水资源能满足冲洗土体中盐分的地区。4.2当本标准不能满足当地环境保护需要时,省、自治区、直辖市人民政府可以补充本标准中未规定的项目,作为地方补充标准,并报国务院环境保护行政主管部门备案。5标准的实施与管理5.1本标准由各级农业部门负责实施与管理,环保部门负责监督。5.2严格按照本标准所规定的水质及农作物灌溉定额进行灌溉。5.3向农田灌溉渠道排放处理后的工业废水和城市污水,应保护其下游最近灌溉取水点的水质本标准。5.4严禁使用污水浇灌生食的蔬菜和瓜果。6水质监测6.1当地农业部门负责对污灌区水质、土壤和农产品进行定期监测和评价。6.2为了保障农业用水安全,在污水灌溉区灌溉期间,采样点应选在灌溉进水口上。化学需氧量(COD)、氰化物、三氯乙醛及丙烯醛的标准数值为一次测定的最高值,其他各项标准数值均指灌溉期多次测定的平均值。
2. 黄河的现状是怎样的
近几十年来,黄河河床淤积严重,行洪能力急剧降低,“悬河”形势加剧,防洪水位逐年抬高.1950~1998年,高村、孙口、艾山、泺口、利津5个水文站3000立方米每秒流量时水位分别抬高了3.94米、4.18米、3.72米、3.90米、2.70米.尤其是1987年以来,黄河来水量较小,主河槽淤积进一步加剧,1987~1997年黄河下游河道主河槽平均每年淤高0.12~0.16米,平槽流量由6000立方米每秒左右降为3000立方米每秒左右,二级悬河的不利局面进一步加剧,即便是中常洪水也可能发生滚河、斜河和顺堤行洪,威胁堤防安全.
1、黄河水资源现状
据统计,黄河多年平均河川径流量为580亿m3,仅相当于全国河川径流量的2%,却承担着向全国15%的耕地、12%的人口、50多座大中城市的供水任务,同时还担负着向流域外远距离调水.随着流域内工农业的发展,两岸年用水量由50年代的122亿m3猛增到90年代的300亿m3左右.其中农业用水是大头,约占92%,工业生活用水约占8%.从1972年起到1999年的28年间,黄河下游有22年断流,而1996、1997、1998年连续三年的断流时间均超过100天,1998年则长达144天.根据预测:正常来水年份情况下,2010年黄河流域缺水40亿m3,2030年缺水110亿m3,2050年缺水160亿m3左右,枯水年份还要增多.由此可见,用水需求已超出了黄河水资源的承载能力,黄河流域水危机的矛盾将会越来越突出.
为了缓解黄河流域水资源供需矛盾和黄河下游断流形势,国家计委、水利部颁布实施了《黄河水量调度管理办法》和《黄河干流水量分配方案》,并于1999年初,黄河水利委员会成立了水调局,从1999年3月17日开始,对黄河供水实行统一管理和有计划的调配,自此以后,黄河下游未出现断流现象.
2、管理中存在的问题表现
自实行水量统一调度以来,黄河下游断流现象虽然未再出现,但由于黄河属资源性缺水地区,加之流域统一管理十分薄弱,黄河断流问题并没有从根本上解决,其具体表现主要是:
2.1、在管理体制上,流域机构的法律地位和权限尚未明确,缺乏广泛的水行政管理权
根据流域机构“三定”方案,流域机构只是水利部的派出机构,而不是一级行政单位,它只能根据水利部的授权在本流域内行使水行政管理权.既然是授权,就不可能有完全的“权”,它因授权而具有的管理职能就肯定不会跟法律确定的水行政主管部门的水行政管理职能一样,它的职能范围要比后者窄很多,因而就不可能对本流域的水资源进行有效的管理.较为突出的例子就是在每年用水高峰的4~6月份,为了争抢黄河水,即使是黄河系统管理的引黄涵闸,也不时受到地方行政干预而难以按计划调度运行,使原本并不复杂的引水变得复杂而无奈,给黄河水资源管理工作平添了许多被动和难度.
2.2、在用水机制上,不鼓励节水的机制,使得黄河水资源浪费严重
我国现有的用水机制的一个突出特点就是:节水无奖、浪费不罚、用多用少一个样.这样的用水机制让人感觉到用水多少与自己的经济利益关系不大,同时黄河水资源费尚未征收、水价又偏低,加上节水“投入成本较大”,使用水单位感觉到节水收益甚少,甚至不但不收益还要“赔本”,在现实中,搞节水与多用水的费用比起来,在很多情况下,多用水比搞节水措施费用要低很多,在市场经济下,谁愿意去多化那份钱.所以,人们都明白黄河水资源的供需矛盾,已严重影响了沿黄两岸人民群众的生活、工农业的生产及发展,可是在节水上,谁也不愿做“第一个吃螃蟹”的人.于是,农业灌溉中仍是大水漫灌;各类引黄灌区工程不配套,渠道及建筑物老化、失修,渠道衬砌状况差,也任由它跑、冒、滴、漏;工业用水中单位耗水量偏高,也不去提高水的重复利用率.可以说黄河水资源的大量浪费与我国现行的用水机制有很大关系.
2.3、在水资源管理方式上,仍是简单粗放、低水平的管理.
其主要表现有三:第一,黄河部门对黄河水资源缺乏强有力的约束机制和管理手段,难以控制和协调用水户的取水,以至在取水过程中存在着用水户的计量设施施测误差很大,有些用水户在取用黄河水时甚至根本没有安装计量设施,用水户们瞒报、虚报或不报实际取水量的现象时常发生;第二,基层管理人员责任心不强,在引水过程中不去实测引水流量,有的只是目测或者干脆坐在办公室里“估计”,另外还有一部分基层管理人员对计量设施的计量方法、技术原理和操作规程等知识掌握的很少;第三、黄河部门只管放水,而很少真正掌握引水的用途、水的利用效率、水量的超指标引水以及用水户的节水措施等.这样的管理方式难以对黄河水资源的开发、利用及保护实施有效的科学管理,也难以使用水户在水资源管理和保护方面真正信任和服从黄河水资源管理部门,从而使黄河部门的职责和权威无法真正到位.
2.4、在黄河水资源管理体系上,黄河系统内仍存在着“多龙管水”,管理体制尚未理顺
专家们早就呼吁,应对水资源实行统一的权属管理.这一理论当然是针对水资源的区域管理与流域管理而言的,但是,我认为它也应该包括水资源的“归口”管理,而在我们黄河系统内,“管”水的口还真不少,比如黄河取水许可、水量调度、水质管理权分别隶属于不同部门.就拿山东局各局属单位来说吧,水政(水资源)科、防办(有的局是工管科、有的局是涵闸科)都从不同角度对黄河水资源进行管理,水政(水资源)科一般负责年度取水计划、取水许可、计划用水节约用水情况统计、水费征收,每月要填报逐日取水量用报表,年终对全年取水进行汇总、总结;防办(有的局是工管科、有的局是涵闸科)一般负责水量调度、水量分配、涵闸维修管理等,每月有涵闸(虹吸)逐日放水量月报表,年底还有涵闸资料整编.虽然各口管理的侧重点有所不同,但归根到底都是对水资源的管理,各口在管理中工作中难免有所重复,不但增加了工作量,不利于减员增效,也容易在实际工作中造成推诿,甚至扯皮,更主要的是多部门管理,影响了水资源管理效能的发挥.
2.5、在黄河水资源管理的法律保障上,立法滞后,配套法规不健全
由于黄河实行流域管理,黄河水利委员会只是水利部的派出机构,在制订有关法规、政策时,既无政府可靠,又无人大可依,所以在有关法规、政策的制订和出台上往往要相对滞后并且难度很大,使黄河水资源的开发、利用、管理和保护缺乏强有力的法律依据,最典型的例子就是征收黄河水资源费的法律依据问题,新水法规定:“实施取水许可制度和征收管理水资源费的具体办法,由国务院规定”,新水法已颁布实施近二年了,也未见关于黄河水资源费征收的有关规定.
3. 水稻下茬种玉米行吗要注意什么问题呢
水稻下茬是在夏天或者是秋天,关于可不可以种玉米,主要是看地区的天气适不适合玉米生长发育,若是适合的话,就可以栽种,像乡宿小菜生活的海岸边乡村这里,目前室外地里还种有玉米主茎,已结有玉米,但是还不适宜嫩吃的时候采摘。需要注意的是先晒田然后在栽种。
早发育种类玉米生长发育要两个多三个月这样,最好尽可能早种,除非是地区天气比较好,冬天相对温暖、阳光照射足,那可以在10月、11月栽种,像乡宿小菜开头说到的我们这里人家秋天种玉米,便是在10月多种的,目前我们这里几乎是每天大太阳,白天气温在25度左右。
4. 关于粮食的调查报告(范文)
关于保护和提高粮食综合生产能力的调研报告
保护和提高粮食综合生产能力,确保国家粮食安全,是粮食流通体制改革宏观调控的重要目标。按照国务院粮食流通体制改革方案工作小组的统一安排,由农业部、国家粮食局、国务院发展研究中心、国家计委有关同志组成“稳定粮食综合生产能力”专题调研小组,在已有工作的基础上,赴粮食主产省湖北省和粮食主销区浙江省进行实地调研,听取省、市、县农业、粮食、计划、农发行等部门的专题汇报,深入乡村,听取乡镇村干部和农民的意见。并安排四川、河北、吉林等7省进行调研并提供报告。现将有关情况报告如下:
一、粮食综合生产能力的内涵和衡量指标
粮食综合生产能力是指一定时期的一定地区,在一定的经济技术条件下,由各生产要素综合投入所形成,可以稳定地达到一定产量的粮食产出能力。粮食综合生产能力由投入和产出两方面的因素构成,由耕地、资本、劳力、科技、环境等要素的投入能力所决定,由年度的粮食总产量所表现。耕地、资本、劳力、科技、环境等要素每年能投入到粮食生产中去的质和量,就决定了粮食产出的质和量,即产出能力。粮食生产能力要变为实际产量,由国家政策和粮食供求关系等因素形成的粮食比较效益起到决定性的作用。粮食综合生产能力包括四方面内容:一是耕地保护能力。主要指能够保持有多少数量和质量的耕地用于粮食生产。二是政策支撑能力。包括政策措施的保障悄况,投入增加的状况,农民生产积极性得到有效保护的情况等。三是科技服务能力。包括农业科学研究水平和技术推广体系状况。四是抗灾能力。包括排灌设施条什、物质装备状况和粮食种子储备情况等。
粮食综合生产能力的衡量指标:一是耕地面积和粮食播种面积。农业部“十五”计划提出要稳定粮食生产能力,到2005年耕地面积不低于1.28亿公顷(19.2亿亩)。从历史经验和现实需要考虑,“十五”期间,年度粮食播种面积稳定在1.07亿公顷(16亿亩)左右。二是粮食单产。可综合反映粮食的产:出水平。2000年我国粮食单产为4261公斤/公顷(568斤/亩),“十五”时期的亩均单产应高于这个水平。三是抗灾水平。可反映粮食生产基础设施状况和粮食生产的稳定程度。可用受灾面积‘孙览灾而积之差占受灾面积的比重表示。改革开放以来,我国的抗灾率一直在50%左右。
二、我国粮食综合生产能力的现状
改革开放以来,国家和农户对粮食生产的物质要素投人不断增加。化肥施用总量(按有效成分100%计算)由1978年的884万吨增加到2000年的4146万1吨,有效灌溉面积由1978年的6.74亿亩增加到2000年的8.08亿亩。主要粮食品种良种种植面积占播种面积的比例达到60—70%。国家财政用于农业基本建设支出由1978年51亿元增加到1999年357亿元(同期占财政支出的比重由4.6%下降为2.67%)。由于投入增加,生产条件改善,我国粮食综合生产能力不断提高。虽然粮食播种面积有所下降,但总产量由1978年的6000亿斤增长到1996年的10000亿斤。近几年来,农业和农村经济结构调整取得了显著的成效。同时,为稳定粮食生产,国家也采取了一系列措施。但1999年以来,粮食产量和面积出现连续下降。1999—2001年,全国粮食播种面积累计减少770.7万公顷(11561万亩),年度分别比上年减少62.6万公顷(939万亩)、469.8万公顷(7047万亩)和238.3万公顷(3575万亩)。粮食总产量累计减少1193.2亿斤,年度分别比上年减少78.2亿斤、924.2亿斤和190.8亿斤。
近几年粮食面积和产量下降,是由多方面因素所造成的:
一是种粮比较效益下降,农民自主调减粮食面积。1996年以来,受粮价持续下跌和农资、机械和劳动力等粮食生产要素价格居高不下等因素的影响,农民实际出售粮食价格接近甚至低于成本,种粮效益明显下降。据湖北省农业部门测算,2000年粮食作物每亩成本纯收益率为1%,亩均税后收益为3.26元(其中水稻为0.09元),不足柑桔(712元)、绿茶(436元)的1%。湖北省京山县有关部门测算,2001年度种植水稻亩纯收入约200元,较1996年下降150元左右,比种植沙梨、蔬菜等经济作物少300元左右。黑龙江、吉林、辽宁等粮食主产区及60%左右的纯农户人均纯收入连续两年出现负增长。
二是政策引导结构调整,调减粮食种植面积。据统计,2000年全国因结构调整主动调减粮食面积333万公顷(4995万亩),占粮食播面减少总数的70%。近两年粮食主销区省份大幅度减少了粮食种植面积,粮食主产省份也调减了粮食面积。浙江省德清县粮食作物播种面积由1997年的553,5万亩,调减到2001年的175.5万亩,减幅为68.4%,其中,2001年调整农田发展多种经营面积184.5万亩,占农田总面积的59.2%。浙江全省2001年粮食播种面积2812.5万亩,比1997年减少1396.5万亩,减少幅度为33%。今年一些省区开始取消或部分取消保护价,通过粮食购销公司补贴收购部分粮食,但补贴面小。如湖北省今年给17个粮食主产县按每公斤补贴6分钱汀购3()亿斤优质粮,对其他县区不下达订购补贴任务,这些地区就相应地自主调减丁粮食种植。
三是实施退耕还林、还湖、还草,减少了耕地和粮食播种。近两年全国因生态建设退耕,调减部分粮食种植面积。湖北省粮食种植面积由80年代的7699,5万亩,减少刊现在的6000万亩,其中退耕399万亩(退耕还林还草319.5万亩,退耕还湖约79.5万亩)。据估计,全国因退耕减少粮食播种面积约100万公顷(1500万亩)。这项计划的实施,对农业的可持续发展和保护生态环境是有利的。四是农田基础设施老化,粮食生产抗灾能力低,因灾降低·了粮食生产能力。90年代以来,国家预算内农业资金投入总量有所增加,但投资比重没有提高。国家对农业的投资重点用于大江大河治理、生态环境建设,直接用于农田基本建设的投入明显偏少,农业基础设施滞后,田间排灌设施陈旧老化,农业抗灾能力脆弱,在一定程度上依然是“靠天吃饭”。1990—2000年间,全国平均每年受灾面积8。1亿亩,成灾面积3.9亿亩,成灾面积占受灾面积48%,抗灾率仅为52%,与80年代水平相比没有明显的提高,不如1978年的水平(57%)。2000年因灾损失粮食1300亿斤,比上年增加600亿斤。近几年粮食综合生产能力水平趋于下降。全国年度粮食播种面积由多年稳定在1.10—1.13亿公顷(16.5—17亿亩),减少到警戒线1.07亿公顷(16亿亩)以下。2001年为1.06亿公顷(15.9亿亩),2002年预计为1.05亿公顷(15.7亿亩)。粮食综合生产能力下降,有些因素是不可逆的,要恢复起来代价很大。例如耕地的减少,2000年耕地占用2349万亩(其中建设占用244.5万亩,生态退耕1144.5万亩,农业结构调整占用867万亩,灾毁耕地93万亩),耕地补充436.5万亩(其中未利用土地开发276万亩,废弃地复垦99万亩,土地整理增加耕地63万亩),占补相抵,2000年耕地实际减少1912.5万亩。从1999年以来的情况看,在粮食生产和流通完全市场化的情况下,粮食生产如果得不到合理的利润,粮农的生产积极性难以得到保护,投入粮食生产的各种要素会减少,粮食综合生产能力的保持和提高将受到严重的挑战。
三、粮食供求趋势预测
(一)粮食需求呈刚性增长
由于我国人口继续增加和粮食转化与深加工的进一步发展,对粮食的需求将早刚性增长。近年来学术界和有关部门对我国粮食消费需求的中长期预测很多,目前比较一致的看法是:
1、2005年的粮食需求总量为10620亿斤,其中直接消费量为4985亿斤,人均直接消费原粮369斤;饲料粮需求量4108亿斤,占粮食需求量的38.7%;加上工业用粮、种子用粮及损耗,人均需求量为786斤。
2、2015年的粮食需求量为11670亿斤,其中直接消费量为4503亿斤,人均直接消费原粮312斤;饲料粮需求量5545亿斤,占粮食需求量的47.5%;加上工业用粮、种子用粮和损耗等,人均需求量为804斤。
3、2030年的粮食需求量为13195亿斤,其中直接消费量为4160亿斤,人均直接消费原粮260斤;饲料粮需求量7244亿斤,占粮食需求量的54.9%;加工业用粮、种子用粮和损耗等,人均需求量为824斤。分品种来看,今后我国粮食消费需求增长主要来自饲料粮增长。据预测,从目前到2030年,稻谷需求略有上升,小麦需求持续上升,玉米需求大幅增长。玉米2005年需求量占粮食总量的比重为28.4%;2015年需求快速上升至31.9%;2030年需求量进一步上升至35.2%。
(二)未来粮食产需缺口较大
从上述需求和目前10000亿斤的粮食生产能力看,2005年、2015年、2030年我国粮食产需缺口分别为620亿斤、1671亿斤和3195亿斤。按照粮食最低自给率95%计算(粮食净进口控制在总产量的5%以内),为实现产需基本平衡,粮食生产能力需要比目前分别提高约100亿斤、1100亿斤和2540亿斤,提高幅度分别为1%、11%和25%。这在目前的投入和科技水平下,困难和压力很大。从最近十几年的情况看,我国粮食单产提高幅度不大。1990—1994年5年粮食单产在533斤/亩左右,1995—2001年7年粮食单产在573斤/亩左右,1990—2001年12年单产提高幅度仅7.5%,年递增0.6%。在耕地和粮食播种面积保持稳定的情况下,要实现粮食产需平衡,粮食单产必须有相应的提高。
(三)影响提高粮食综合生产能力的主要因素
一是粮食比较效益低,农民种粮积极性下降。目前国家资源未能有效的补贴到农民,在粮食流通完全放开的情况下,如无有力的保护措施,不解决粮食的比较效益问题,农民种粮积极性将进一步下降。
二是耕地和水等资源紧张。我国耕地数量和水资源不足而且不断缩减,是阻碍粮食生产能力稳定和提高的一个重要因素。全国现有耕地面积为19.51亿亩左右,人均占有耕地仅1.59亩,为世界人均数3.75亩的42%。即使现有耕地总是稳定,随着人口增加,到2010年和2030年,人均耕地也将降至1.43亩和1.34亩。农业用水也严重紧缺。现阶段我国人均水资源量为2220立方米,约为世界平均的25%。预计到2030年,人口达到16亿时,在降水不减少的情况下,人均水资源将下降到1760立方米,接近国际公认的1700立方米的严重缺水警戒线。
三是农业基础设施薄弱,抵御灾害的能力不强。我国耕地有效灌溉面积小,干旱半干旱面积比重大。全国耕地中有灌溉设施水田和水浇地为7.91亿亩,仅占总耕地的39%。全国40%的耕地退化,30%左右的耕地不同程度地受水土流失危害。每年都不同程度地遭受干旱、洪涝、低温冷害、台风、早霜、冻害等多种自然灾害的袭击,给粮食生产造成较大的损失。
四是科技储备不足,农业技术推广体系不健全。由于体制不顺、科技与生产、科研与推广脱节、经费不足、机构重叠、力量分散、人才流失等问题仍很突出,农业生产尤其是粮食生产各类试验、示范等科研推广工作难以很好地开展,粮食生产领域科技储备不足,技术推广队伍不稳,粮食生产新技术、新品种、新模式更新推广速度较慢,直接制约着粮食生产科技水平的提高。
五是基本农田环境污染状况加剧,耕地的持续生产能力下降。由于工业和城市“三废”对基本农田的污染,造成耕地质量下降,直接影响粮食产量和质量。全国已有1000万公顷(1.5亿亩)农田遭受不同程度的污染,污水灌溉的农田面积已占灌溉总面积的7.3%,’且呈上升趋势。每年农业环境污染事故数千起,造成直接经济损失超亿元。由于地力下降、环境污染对粮食综合生产能力的直接影响,难以估计。
四、建议立足于人多地少的国情,要从长远战略考虑,采取有效措施,切实保护和提高粮食综合生产能力,使藏粮于库与藏粮于地有机结合,确保我国粮食安全。
(一)依法保护耕地和水资源,确保粮食和农业可持续发展
调查中发现,一些地方由于部门分割,制定的基本农田保护规划、土地利用规划、城市建设规划相互脱节,造成破坏粮田、滥占耕地的现象仍然比较突出。耕地和水足粮食生产的基本生产资料,要树立保护耕地和水资源就是保护粮食综合生产能力的观念,建立健全耕地等农业资源保护法制体系,依照《土地法》、《基本农田保护条例》、《水资源保护条例》等法律法规,严格保护耕地特别是基本农田和水资源,保持耕地数量的动态平衡,治理环境污染,不断提高耕地质量和水资源利用率。要切实保护农民的土地集体所有权和土地使用权,减少国家对耕地的低价征用和高价出让,避免对农民利益的损害。
(二)实施农业补贴,保护农民种粮积极性
加入世贸组织以后相当长的一段时间内,由于我国粮食产品成本高、品质较差,国际竞争力不强,逐步增加的粮食进口势必会冲击国内粮食市场,打击农民种粮积极性,影响粮食生产能力的稳定和提高。因此,我们应在WTO规则框架内,利用政府补贴弥补完全市场调节的缺陷,调节粮食风险基金的使用方向,实施对农业和农民的直接补贴,以增加农民收入,保护农民种粮积极性。
(三)加大科研攻关和技术推广力度
近些年来,粮食作物科研基础研究和应用研究薄弱,科技储备严重不足。种质资源创新与品种选育相对滞后,优质品种不多,专用品种不全。农民迫切需要的新品种、新技术、新器械仍比较缺乏。要树立储备科技就是储备生产能力的思想,加大粮食作物科技投资力度,集中资金,集中人才,大力开展粮食作物新品种、新技术、新器械的研究,力争在短期内有所突破。建立对良种和适用新技术推广的补贴制度,加强技术推广力度,确保粮食单产水平和产品质量不断提高,降低生产成本,提高粮食市场竞争力。
(四)加强粮食生产基础设施建设,提高粮食生产水平要充分利用WTO有关规则,特别是国内支持保护的“绿箱”政策,借鉴国际经验,加大对粮食生产的投资力度,加强基本农田没施和社会化服务体系建设,提高抗灾能力和土地生产力,直接保护和提高粮食综合生产能力。在粮食主产区选建500个优质商品粮基地县,加强农田灌排体系、农技推广服务体系、信息服务体系、农机服务体系和农业生态环境与农产品质量监督体系建设,在这些基地县,形成年产粮食5000—6000亿斤的生产能力,保证每年提供2000—2800亿斤商品粮。
(五)建立国家粮食预警体系,及时调控粮食市场
在粮食市场全面放开的情况下,为了防止粮食市场和价格大幅度波动,国家应建立粮食预警体系,确定粮食警戒线,进行指标监测。同时对粮食预警进行立法,确保粮食供应出现问题时能够及时发出警报,要求各级政府,采取紧急措施,发展粮食生产,保障粮食供应。
(六)重点支持粮食集中产区
稳定和提高粮食生产能力,需要建设的地方很多,要把建设的重点集中到粮食集中产区,尤其是中部地区的粮食主产区。通过集中建设,要使全国粮食主产区的基础设施和技术体系逐步建立健全起来,粮食生产能力显著提高,真正成为国家稳定的粮食生产基地。
5. 我国不同土壤的特点分布
国土壤资源丰富、类型繁多,世界罕见。中国主要土壤发生类型可概括为红壤、棕壤、褐土、黑土、栗钙土、漠土、潮土(包括砂姜黑土)、灌淤土、水稻土、湿土(草甸、沼泽土)、盐碱土、岩性土和高山土等12系列。
红壤系列
中国南方热带、亚热带地区的重要土壤资源,自南而北有砖红壤、燥红土(稀树草原土)、赤红壤(砖红壤化红壤)、红壤和黄壤等类型。
砖红壤
发育在热带雨林或季雨林下强富铝化酸性土壤,在中国分布面积较小。海南岛砖红壤的分析资料表明:风化度很高,粘粒的二氧化硅/氧化铝比值(以下同)低于1.5,粘土矿物含有较多的三水铝矿、高岭石和赤铁矿,阳离子交换量很少,盐基高度不饱和。
燥红土
热带干热地区稀树草原下形成的土壤,分布于海南岛的西南部和云南南部红水河河谷等地,土壤富铝化程度较低,土体或具石灰性反应。
赤红壤
发育在南亚热带常绿阔叶林下,具有红壤和砖红壤某些性质的过渡性土壤。
红壤和黄壤
均为中亚热带常绿阔叶林下生成的富铝化酸性土壤,前者分布在干湿季变化明显的地区,淀积层呈红棕色或桔红色,剖面下部有网纹和铁锰结核,二氧化硅/氧化铝比值为1.9~2.2,粘土矿物含有高岭石、水云母和三水铝矿;后者分布在多云雾,水湿条件较好的地区,以川、黔两省为主,以土层潮湿、剖面中部形成黄色或蜡黄色淀积层为其特征,粘土矿物含有较多的针铁矿和褐铁矿。
红壤系列的土壤适于发展热带、亚热带经济作物、果树和林木,作物一年可二熟、乃至三熟、四熟,土壤生产潜力很大。目前尚有较大面积荒山、荒丘有待因地制宜加以改造利用。 棕壤系列 亦为中国东部湿润地区发育在森林下的土壤,由南至北包括黄棕壤、棕壤、暗棕壤和漂灰土等土类。
黄棕壤
亚热带落叶阔叶林杂生常绿阔叶林下发育的弱富铝化、粘化、酸性土壤,分布于长江下游,界于黄、红壤和棕壤地带之间,土壤性质兼有黄、红壤和棕壤的某些特征。
棕壤
主要分布于暖温带的辽东半岛和山东半岛,为夏绿阔叶林或针阔混交林下发育的中性至微酸性的土壤,特点是在腐殖质层以下具棕色的淀积粘化层,土壤矿物风化度不高,二氧化硅/氧化铝比值3.0左右,粘土矿物以水云母和蛭石为主,并有少量高岭石和蒙脱石,盐基接近饱和。
暗棕壤
又称暗棕色森林土,是发育在温带针阔混交林或针叶林下的土壤,分布在东北地区的东部山地和丘陵,介于棕壤和漂灰土地带之间,与棕壤的区别在于腐殖质累积作用较明显,淋溶淀积过程更强烈,粘化层呈暗棕色,结构面上常见有暗色的腐殖质斑点和二氧化硅粉末。
漂灰土
过去称为棕色泰加林土和灰化土,分布在大兴安岭中北部,是北温带针叶林下发育的土壤,亚表层具弱灰化或离铁脱色的特征,常出现漂白层,强酸性,盐基高度不饱和,属于生草灰化土和暗棕壤之间的过渡性土类,可认为是在地方性气候和植被影响下的特殊土被。
棕壤系列土壤均为很重要的森林土壤资源。目前,不仅分布有较大面积的天然林可供采伐利用,为中国主要森林业生产基地;且大部分土壤,尤其是分布在丘陵平原上的黄棕壤和棕壤有很高的农用价值,多数已垦为农地和果园。
褐土系列
包括褐土、黑垆土和灰褐土,这类土壤在中性或碱性环境中进行腐殖质的累积,石灰的淋溶和淀积作用较明显,残积一淀积粘化现象均有不同程度的表现。
褐土
又称褐色森林土,分布于中国暖温带东部半湿润、半干旱地区,形成于中生夏绿林下,其特点为腐殖质层以下具褐色粘化层、风化度低,二氧化硅/氧化铝比值3.0~3.5,含有较多水云母和蛭石等粘土矿物,石灰聚积以假菌丝形状出现在粘化层之下。
土 褐土经长期施用土类堆积覆盖和耕作影响,在剖面上部形成厚达30~50厘米以上的熟化层,即变成 土。主要分布于陕西的关中地区。
黑垆土
以深厚的淡黑色垆土层而得名。首先形成于半干旱草原植被下,后又经长期耕种熟化的土壤,主要分布在陕北、晋西和陇东一带的黄土地区。
灰褐土
又称灰褐色森林土,是分布在干旱和半干旱地区山地森林下的土壤,具暗棕色或浅褐色的粘化层,因石灰淋溶程度的不同又分灰褐土和淋溶灰褐土两个亚类。
在利用上,褐土系列除灰褐土是重要的林用地外,其他土壤为中国北方的旱作地,搞好水土保持,是发展农业生产的重要措施。
黑土系列
中国温带森林草原和草原区的地带性土壤,包括灰黑土(灰色森林土)、黑土、白浆土和黑钙土。以强烈的腐殖质累积过程为特点。
灰黑土
又称灰色森林土。处在湿润的地区,以大兴安岭的西坡最为集中,植被为森林类型,林下草灌植物繁茂,生草过程较强,有机质累积量大,土壤具较明显的淋溶作用和粘粒移动淀积现象。
黑土
土壤水分状况较充沛,相对湿润,植被为草原化草甸,当地称“五花草塘”,土壤有机质的累积量较高,具有黑色而深厚的土层,腐殖质层厚达30~70厘米以上,底土常出现轻度潜育特征。
白浆土
表层腐殖质层下具灰白色的白浆层而得名。分布在东北地区东部山间盆地和谷地,气候湿润,植被类型为喜湿性的浅根植物,土壤有机质累积量不及黑土,因有机质分解程度差,而常具泥炭化特征,白浆土表层有机质的含量达8~10%,白浆层下质地多属重壤土和粘土;白浆层质地相对较轻,铁的淋失十分明显,粘土矿物以水云母为主,并有少量高岭石和无定物质。
黑钙土
分布在半干旱地区,植被以草原类型为主,也有草甸草原植物,有机质的累积量小,分解强度较黑土大,腐殖质层一般厚约30~40厘米;石灰在土壤中淋溶淀积,常在60~90厘米处形成粉末状或假菌状的钙积层,是黑钙土区别于其他黑土的重要特征。
黑土系列的土壤以东北地区分布的面积最广,适于发展农、牧业和林业,特别是黑土、黑钙土和白浆土是发展农业的重要对象,除已垦者外,尚有较大面积的荒地可供开垦,农业生产潜力巨大。
栗钙土系列
包括栗钙土、棕钙土和灰钙土,是中国北方分布范围极广的一些草原土壤。这类土壤均具有较明显的腐殖质累积和石灰的淋溶一淀积过程,并多存在弱度的石膏化和盐化过程。 栗钙土 湿带半干旱地区干草原下形成的土壤,表层为栗色或暗栗色的腐殖质量,厚度为25~45厘米,有机质含量多在1.5~4.0%;腐殖质层以下为含有多量灰白色斑状或粉状石灰的钙积层,石灰含量达10~30%。中国栗钙土土壤性质表现出明显的地区差异。东部内蒙古高原的栗钙土具少腐殖质、少盐化、少碱化和无石膏或深位石膏及弱粘化特点,而西部新疆地区在底土有数量不等的石膏和盐分聚积,腐殖质的含量也相对较高,但土壤无碱化和粘化现象。
棕钙土
与栗钙土相比较,其腐殖质累积过程更弱,而石灰的聚积过程则大为增强,钙积层的位置在剖面中普遍升高,形成于温带荒漠草原环境,主要分布于内蒙古高原的中西部、鄂尔多斯高原的西部和准噶尔盆地的北部,是草原向荒漠过渡的地带性土壤。
灰钙土
其形成常与黄土母质相联系,分布面积以黄土高原的西北部、河西走廊的东段和新疆的伊犁河谷最为集中,土壤剖面分化弱,发生层次不及栗钙土、棕钙土清晰,腐殖质层的基本色调为浅黄棕带灰色,钙积层不明显,表层有机质含量0.5~3.0%,且下延较深,一般可达50~70厘米。
栗钙土系列土壤是中国主要的牧业基地,也是重要的旱作农业区,需因地制宜实行农牧结合,改良草场和建立人工饲草料基地。
漠土系列
中国西北荒漠地区的重要土壤资源,包括灰漠土、灰棕漠土、棕漠土和龟裂土等,共同特征是:具有多孔状的荒漠结皮层,腐殖质含量低,石灰含量高,且表聚性强,石膏和易溶性盐分在剖面不大的深度内聚积,存在较明显的残积粘化和铁质染红现象以及整个剖面的厚度较薄和石砾含量多(龟裂土和灰漠土除外)等。在成土过程中主要表现为钙化作用(石灰聚积)、石膏化与盐化作用、弱的铁质化作用,同时风成作用相当明显。
灰漠土
发育在温带荒漠边缘细土物质上的土壤, 主要分布在新疆准噶尔盆地南部冲积平原和北部剥蚀高原、河西走廊的中、西段及阿拉善高原的东部。新疆灰漠土表层有机质含量在1.0%左右,腐殖质层极不明显,石灰的最大含聊愫蒙达10~30%,聚层出现在20或30厘米以下,易溶性盐含盐最大的层次在40厘米以下,往往与石膏层相联系,土壤矿物风化处于脱钾阶段,二氧化硅/氧化铝比值4.0左右;粘土矿物以水云母为主。
灰棕漠土
温带荒漠条件下和粗骨母质上发育的土壤,在西北占有很大的面积,同灰漠土比较,腐殖质的累积作用更弱,几无腐殖质层,表层有机质含量很少超过0.5%,且随深度增加含量亦无多大变化,C/N比值很窄,多在4~7,但石灰的含量以表层或亚表层最高,且石膏的聚积较普遍,在10~40厘米处常形成小粒状或纤维状结晶的石膏层,石膏的最大含聊愫蒙达 30%以上。
棕漠土
暖温带半灌木-灌木荒漠下发育的土壤,广布于新疆的南部和东部。这类土壤基本上是与石质漠境或戈壁相适应,与北非的石漠(或称石膏荒漠和石膏壳)近似,但其干旱程度更强,以致在土壤中出现氯化物的盐层,成为世界荒漠土壤中罕见的现象。
龟裂土
发育较年轻的荒漠土壤,分布在温带和暖温带荒漠区的细土平原上,常受暂短地表水流的影响。但不具水成土的性质,地表平坦、坚硬,呈灰白色,被网状裂纹切成不规则的多角形裂片,形似镶嵌在地上的龟裂图案,是其最具代表性的特征。
漠土系列在利用上主要受制于细土物质含量的多少和灌溉水源的有无。目前,大部分用作牧地,仅有小部分垦为农田。
潮土、灌淤土系列
中国重要的农耕土壤资源,包括潮土、灌淤土、绿洲土。这类土壤是在长期耕作、施肥和灌溉的影响下所形成。在成土过程中,获得了一系列新的属性,使土壤有机质累积、土壤质地及层次排列、盐分剖面分布,都起了很大变化。
潮土(包括砂姜黑土)
曾称浅色草甸土,主要分布于黄淮海平原,辽河下游平原,长江中、下游平原及汾、渭谷地,以种植小麦、玉米、高粱和棉花为主。土壤剖面中沉积层次明显,粘砂相间,地下水位较浅,土壤中、低层氧化还原交互进行,有明显的锈纹斑及碳酸盐分异与聚积。有些地区出现沼泽化和盐渍化。
黄河淤积平原潮土的机械组成,老河床和天然堤上多为砂土,老河床两侧缓斜平地多为轻壤土,浅平洼地则为粘土。土壤有机质含量仅0.6~1%。碳酸钙含量在6~8%,含钾聊愫蒙达 2%左右,含磷量多在0.1~0.2%。其含盐量一般不超过 0.1%;在洼地边缘可达0.5~1%。土壤呈碱性反应,pH值7.5~8.5。
潮土土层深厚,矿质养分丰富,有利于深根作物生长,但有机质、氮素和磷含量偏低,且易旱涝,局部地区有盐渍化问题,亟待改良。
灌淤土
主要分布于银川、内蒙古后套及辽西平原。灌淤层可厚达 1米以上,一般也可达30~70厘米。土壤剖面上下较均质,底部常见文化遗物。灌淤层下可见被埋藏的古老耕作表层。土壤的理化性质因地区不同而异。西辽河平原的灌淤土,质地较粘重,有机质含量约2~4%,盐分含量,一般小于0.3%,不含石膏;河套地区的灌淤土,质地较砂松,有机质含量约1%,含盐量较高。
灌淤土是中国半干旱地区平原中的主要土壤,一年一熟,以春播作物为主,生长小麦、玉米、糜谷等。地下水位较浅,水源充沛;因排水条件较差,有次生盐化现象,应注意灌排结合。
绿洲土
又称灌漠土,主要分布于新疆及河西走廊的漠境地区的绿洲中,是干旱地区的主要耕作土壤。灌溉淤积层甚至可厚达1.0~1.5米;在引用坎儿井灌溉地区,灌淤层不超过1米。这些厚层灌溉淤积层土壤层次分化不明显,上部土层有机质含量一般在1~2%,下材愫蒙达0.5~0.7%。磷钾含量均较丰。碳酸钙含量一般在10-20%,且分布均匀。但易发生板结,有次生盐化问题。采取灌溉与排水相结合,营造防风林带与林网,合理轮作倒茬,多种绿肥、牧草,是提高肥力的主要途径。
草甸、沼泽土系列 即湿土。为水成、半水成土壤类型。
草甸土
直接受地下水浸润,在草甸植被覆盖下发育而成。广布于松嫩平原、三江平原,在内蒙古、新疆等地河流两岸的泛滥平原、湖滨阶地上,也有分布。
草甸土腐殖质含量一般较丰富,分布在东北地区的草甸土,暗色有机质层厚达1米以上,土壤底部常见二氧化硅粉末,土体中见锈色斑纹及铁锰结核;在新疆地区的草甸土有机质层仅25厘米,常见大量石灰结核,并有盐分累积。表层有机质含量约3~6%,甚或可高达10%。在1米深的土层中,其含量尚可达1%。在西北干旱区有机质含量表层低于4%。在新疆、内蒙古的草甸土中,碳酸钙含聊愫蒙达10%。
草甸土开垦后,表层土壤垒结性减低,较前疏松,有机质含量亦随之下降。这类土壤肥力较高,养分也较丰,水分供应良好,是主要垦殖对象;亦为重要牧场基地,合理安排农、牧关系十分重要。
沼泽土
在长期积水或过湿情况下形成。广布于中国东北三江平原及川西松潘草地。均有深厚的腐殖质层或泥炭层。
因土壤长期处于还原状态,产生了明显的潜育过程,形成充分分解的蓝灰色潜育层。土壤结持力甚低。在表层有机质层或泥炭层与底层蓝灰色潜育层间,尚可见大量锈斑或灰斑的土层,亦可见铁锰结核。沼泽土中有机质含量常在5~25%,泥炭层可高达40%以上,有机质分解不充分,C/N比值宽。大都尚未充分利用。 水
稻土系列
在中国境内,主要分布在秦岭—淮河一线以南,其中长江中、下游平原、珠江三角洲、四川盆地和台湾西部平原最为集中。
水稻土是耕种活动的产物。是由各种地带性土壤、半水成土和水成土经水耕熟化培育而成,其形成过程是在季节性淹水灌溉、耕作、施肥等措施影响下,进行氧化还原交替过程、有机质的合成与分解、复盐基作用与盐基的淋溶,及粘粒的分解、聚积与迁移、淋失,使原来的土壤特征受到不同程度的改变,使剖面发生分异,而形成特有的土壤形态、理化和生物特性。
水稻土的剖面结构包括下列层次:耕作层(A)、犁底层(P)、渗育层(W)、 淀积层(B)、淀积潜育层(Bg)及潜育层(G)。耕作层淹水时水分饱和, 呈半流泥糊状或泥浆状。排水落干后,呈包含有屑粒、碎块的大块状结构,结构面见锈斑杂有植物残体;犁底层较紧实,暗棕色的垂直结构发达,有锈纹和小铁锰结核;渗育层由于水分渗透,铁质淋洗强烈,颜色较淡;淀积层多呈棱块状结构,多锈纹、锈斑和铁锰结核;淀积潜育层处在地下水变动范围内,呈灰蓝色,有较多的锈斑和锈纹结构不明显;潜育层处于还原状态,呈蓝灰色结构。 水稻土大致可分为淹育、潴育及潜育等三种类型。淹育型发育层段浅薄,属初期发育的水稻土,底土仍见母土特性,如红壤仍有红色底层;潴育型发育完整,具有完整的剖面结构;潜育型属由潜育土或沼泽土发育而成。
水稻土是中国很重要的农业土壤资源,应根据土壤特性因地制宜加以改良,充分利用。
盐碱土系列 又可分为盐土和碱土。
盐土
中国土壤中含可溶盐较高的盐土主要分布在北方干旱、半干旱地区,尤以内蒙古、宁夏、甘肃、清海和新疆为多。华北平原和汾、渭谷地也有零星分布。气候干旱、蒸发强烈、地势低洼、含盐地下水接近地表是盐土形成的主要条件。盐分累积的形态通常是地表出现白色盐霜,作斑块状分布。含盐量高的盐土可出现盐结皮厚度(小于3厘米)或盐结壳(大于3厘米),在结皮或结壳以下为疏松的盐与土的混合层,可由几厘米到30~50厘米;甚或可见盐结盘层。盐分累积的特点是表聚性很强,逐渐向下盐分递减。沿海地带盐分累积特点是整层土体均含较高盐分。
中国盐土的盐分组成甚为复杂。滨海地区的盐土主要为氯化物盐土;硫酸盐盐土则分布于新疆北部、甘肃河西走廊、宁夏银川平原和内蒙古后套地区,但面积不大。而氯化物与硫酸盐混合类型的盐土,在中国盐土中到处可见,以河北、内蒙古、宁夏、甘肃和新疆等省区最为集中。此外,东北松嫩平原、山西大同盆地等,在其盐分组成中含有碳酸根,称苏打盐土,碱性特强,腐蚀植物根系,大部植物难以生长。
盐土的改良应采取灌排、生物及耕作等综合措施;种稻洗盐也是改良盐土的有效措施。
碱土 在中国分布面积较小,大都零星分布于盐土地区,特点是表层含盐量一般不超过0.5%,但土壤溶液中普遍含有苏打。在吸收复合体中(尤其是碱化层)代换性钠占代换总量20%以上;pH值可达 9.0或更高。土壤有机与无机部分高度分散,胶粒和腐殖质淋溶下移,使表土质地变轻,而胶粒聚积的碱化层则相对粘重,有时形成柱状结构,湿时膨胀泥泞,干时收缩板结,通透性与耕性均极差。过高的碱度可以毒害植物根系,过多的交换性钠可引起一系列不良的理化性质,对植物生长危害极大。
碱土的形成与发育因地区而异,如松辽平原的碱土是由于苏打盐土在脱盐过程中,钠离子进入土壤吸收复合体而形成的。华北平原的碱土(当地称瓦碱)是由盐化潮土或盐土在脱盐过程中,突出了土壤的碱化特性,表层出现碱壳。前者代换性钠含量较高(7~10毫克当量/100克土),碱化度大都在20~40%;后者在质地较轻的土壤中仅1~2毫克当量/100克土,在粘重土壤中也仅5~7毫克当量/100克土,可能属于初期形成的碱土。碱土的改良除上述水利及农业措施外,尚需采取施用石膏和磷石膏等化学改良措施。
岩性土系列
包括紫色土、石灰土、磷质石灰土、黄绵土(黄土性土)和风沙土。这类土壤性状仍保持母岩或成土母质特征。
紫色土
紫红色岩层上发育的土壤。以四川盆地分布最广,在南方诸省盆地中零星分布。紫色土有机质含量 1.0%左右,其发育程度较同地区的红、黄壤为迟缓,尚不具脱硅富铝化特征,属化学风化微弱的土壤,呈中性至微碱性反应,pH值为7.5~8.5,石灰含量随母质而异,盐基饱和度达80~90%。紫色土矿质养分丰富,在四川盆地的丘陵地区中为较肥沃土壤,其农业利用价值很高。利用中需防止水土流失和注意蓄水灌溉、增施有机肥料、合理轮作等。 石灰(岩)土 发育在石灰岩上的岩成土。在中国热带和亚热带湿润地区,凡有石灰岩出露之地均有分布,但主要分布于广西、贵州和云南境内。在石灰岩体出露的喀斯特地区多形成较为年幼的石灰(岩)土。石灰 (岩)土的植被多为喜钙植物如蕨类、五节芒、白茅等。这类植物的有机质成为石灰土腐殖化作用的物质基础。石灰(岩)土可分为黑色石灰土、棕色石灰土和红色石灰土。①黑色石灰土,有机质含量丰富,呈良好团粒结构,土色暗黑,中性至碱性反应(pH6.5~8.0),土层厚薄不一。②棕色石灰土,常见于山麓坡地,色棕粘重,不均质石灰反应。③ 红色石灰土,土色鲜红,剖面上部多无石灰反应,表土pH6.5,心土7.0~7.5。 磷质石灰土 分布于中国南海的东沙、西沙、中沙和南沙群岛。由于岛屿地处热带,大都由珊瑚礁构成。磷质石灰土即于珊瑚礁磐基础上发育而成,成土母质为珊瑚灰岩或珊瑚、贝壳机械粉碎的细砂。在海岛上的细砂表面聚积了大量富含磷质和有机质的海鸟粪,形成富含磷质的石灰性土壤。表层有机质含聊愫蒙高达12%以上,全磷量26~32%。成为富含有机质的天然磷肥资源。
黄绵土
又称黄土性土壤,广布于黄河中游丘陵地区。土壤色泽与母质层极相近,质地均匀,疏松多孔,耕性良好,有机质含量低,仅0.5%,矿质养分丰富。
风沙土
主要分布在中国北部的半干旱、干旱和极端干旱地区。风沙土的特征是成土作用经常受到风蚀和沙压,很不稳定,致使成土过程十分微弱,土壤性状与风沙堆积物无多大改变。随沙地的自然固定和土壤形成阶段的发展,由流动风沙土到半固定、固定风沙土,土壤有机质含量逐渐增加,说明只要增加肥分与水分,使植被逐步稳定生长,也能成为农林牧用地。
高山土系列 高山土壤是指青藏高原和与之类似海拔,高山垂直带最上部,在森林郁闭线以上或无林高山带的土壤。由于高山带上冻结与溶化交替进行,土壤有机质腐殖化程度低,矿物质分解也很微弱,土层浅薄,粗骨性强,层次分异不明显。因而将高山土壤作为独特的系列划分开来;有黑毡土(亚高山草甸土)、草毡土(高山草甸土)、巴嘎土(亚高山草原土)、莎嘎土(高山草原土)、高山漠土和高山寒漠土之分。
黑毡土
主要分布于青藏高原东部和东南部。腐殖质累积明显,腐殖化程度相对较高,盐基不饱和或饱和度低,pH5~8,为高原优良牧场,也是小麦等作物的高产土壤。
草毡土
分布于原面平缓山坡,土体一般较湿润,密生高山矮草草甸。表层有厚3~5厘米至10厘米不等的草皮,根系交织似毛毡状,轻韧而有弹性,地表常因冻融交互作用呈鳞片状滑脱。腐殖质层厚9~20厘米,含量6~14%,作浅灰棕或暗灰色,剖面厚度30~40厘米。大都用作夏季牧场。
巴嘎土
主要分布于喜马拉雅山北侧的高原宽谷湖盆,植被属于干草原类型。土壤有机质含量有时可达3~10%,剖面下部砾石背面常有薄膜状碳酸钙累积。大部为牧地,植被稀疏,载畜量低。
莎嘎土
分布于羌塘高原东南部,西喜马拉雅山的山前地带。土体较干燥,腐殖质累积过程减弱,且出现积钙过程,土体富含砾石,表层草根较少,不形成连续草皮层,有机质含量约1.5~3%,碳酸钙聚积明显,最大可达10%以上。土壤均较沙质,有风沙危害,均为牧地。
高山漠土
又称冷漠土。主要分布于西藏羌塘高原,山原平坦,植被低矮而稀疏,盖度5~10%。土壤中有机质累积微弱,0.4~0.6%,盐分0.5~1.6%,碳酸钙累积明显。地表见白色盐霜及结皮,多孔,含砾石较多,亦见石膏新生体,其下为砾质母质层,此类土壤甚少利用,仅在低洼处积水后,可饲养羊群。
高山寒漠土
脱离冰川影响最晚,成土年龄最短的土壤。主要分布在青藏高原冰雪活动带以下冰缘附近。土层浅薄,剖面分化不明显,土表有微向上突起的融冻结壳,通体大部为粗骨性,土壤矿物分解度甚低,植被为壳状地垫及耐寒的垫状点地梅等
6. 我们对土壤的收获.体会
我们农业由于长时间地使用化学肥料和化学农药,土壤微生物生态平衡遭到严重破环,出现了“增肥不增产,农药不治病虫害”的恶劣后果;尤其是蔬果类经济植物上化肥和化学农药高残留问题相当突出,人们几乎到了“谈果色变,有菜怕吃”的尴尬局面。如果土壤偏酸,就不利于微生物生长;就不能分解化学农药和化肥残留在土壤中的毒素及有色金属。2007年,金华市土肥站抽样检测,全市水田土壤酸碱度≥6.5只有7.2%;蔬果土壤酸碱度≥6.5为7.9%。据调查一些名优农副产品中,有机磷检出率100%,六六六检出率95%,超标2.4%。2005年,浙江省茶叶进出口公司与日商签约进口2吨金华市某区生产的茶叶,经送农业部检测结果含有甲氰菊酯(灭扫利)农药残留超标为0.12(标准为0.02)。据生产商反映:“茶园内未施用过农药,所施用的肥料是尿素,但前几年喷施过菊酯类农药。”说明不合理使用农药和化学肥料最终导致农副产品危机。
令人不安地是,许多低浓度有毒污染物的影响是慢性的和长期性的,可能长达数年乃至数代人。正因为土壤中化学农药和化学肥料的残留,绝症、中风等等疾病已经成为人类的头号敌人。我们全民只要通过净化土壤,意识到化学农药和化肥的不合理使用,人类健康遭致威胁,才能防范与威胁之外;我们全民只要通过净化土壤,不但能改善土壤性状,减少化肥和化学农药的使用量,而且能减少农业投资成本;既能降低植物连作障碍危害,又能增加植物产量;不但能提高作物品质,又能改善人类土壤环境,而且预防和抵抗一些绝症、中风等等顽固疾病的威胁。
7. 制定旱作物灌溉制度需要哪些基本资料
1.1水资源农业利用概况世界干旱半干旱地区遍及50多个国家和地区,总面积约为陆地面积的1/3,在14亿公顷耕地中,主要依靠自然降水从事农业生产的旱地占80%。全球的农业灌溉面积由20世纪初的5×107公顷增加到目前2.5×108公顷,据估计到2010年全球灌溉面积将在现有的基础上增加19%,即耕地灌溉面积占总耕地的21.2%,而相应的灌溉水量将增加17%。1950~1985年,全球灌溉面积年均增长5%以上,占耕地17.8%的灌溉面积,生产了世界食物总量的1/3。但由于全球气候变暖和干旱日趋严重,水资源日趋紧张,发展新灌溉系统的成本不断上升,平均每公顷成本超过4500美元,甚至高达10500美元,灌溉农业的效益下降,制约了灌溉农业的发展。自1980年以来,世界灌溉面积增长速度明显下降,年增长率不到1%。国际食物政策研究所报告指出,从70年代后期开始全球新的水资源开发已经趋于缓慢,开发新的水资源的费用越来越昂贵,灌溉项目的投资正在减少,特别是亚洲。由于单一技术的应用和水资源有效利用率偏低,全球每年仅由于涝灾和盐碱化失去的土地面积达30~150万公顷。由于自然地理气候和经济发展水平的不同,各国、各地区的农业用水状况也不相同。表3-1给出全球161个国家用水量与用水结构。不难看出,全球性水资源不但分布不均,而且利用结构也不相同。亚洲和非洲这两个贫水和人口密集地区农业用水占总用水的比例均高达85%左右,表明这两个地区水资源对于食物安全的保障形势依然严峻。从水资源开发利用程度看,非洲地区低于欧美既是由于经济条件限制,也由于水资源总量短缺和开发难度高。亚洲地区水资源开发利用程度为5大洲最高,达到10.7%,但仍低于我国的23%。发达国家和水资源富裕地区水资源开发利用程度均低于世界平均水平,而且农业用水占总用水的比例低于50%。表3-2给出国际灌溉排水委员会(ICID)88个成员国农业灌溉的情况。88个成员国总人口占全球人口的80%左右,耕地面积占86.3%,灌溉面积占99%,耕地灌溉率平均为20.5%。表3-1和表3-2数据说明,在全球范围内,农业用水的主要来源仍是利用自然降水,在水资源富裕地区尤为显著。灌溉农业受资源紧缺、成本上升、农业效益下降等因素的影响,增长速率明显降低。亚洲地区由于人口密集,水资源的开发程度、耕地灌溉率和农业用水量远高于其他地区,这一方面说明亚洲地区灌溉农业发展迅速,但近年来亚洲地区灌溉投资下降和生态环境恶化的趋势也表明,亚洲地区以水资源开发为主的农业发展方式使水资源过度消耗,农业进一步发展面临的水资源压力将加大,节水高效应是亚洲地区农业发展的基本方向。表3-1世界各地区用水量与用水结构地区国家数人口百万总用水量km3/yr人均用水m3/人yr水资源开发利用率%用水结构(%)农业工业生活非洲50723.40151.96210.02.885.45.88.7美洲28753.84690.36915.83.748.138.813.0亚洲483461.751636.45472.710.786.47.76.0欧洲30764.54462.08604.46.032.353.214.7大洋州527.1316.37616.71.134.53.162.4合计1615730.662957.58516.16.168.622.09.4资料来源:《世界之水》(1998~1999淡水资源报告)表3-2各地区ICID成员国灌溉情况地区国家数人口(百万)农业人口(%)总面积Mhm2耕地面积(Mhm2)耕地与总面积比(%)耕地灌溉面积(Mhm2)耕地灌溉率(%)非洲21552.8750.531898.47146.657.7211.868.08美洲15723.4612.583758.11389.6810.3638.099.77亚洲、大洋州253402.6956.993162.64502.1615.87170.1143.83欧洲27693.1813.05575.06169.7029.5027.5616.24合计885372.2044.679394.281208.1912.86247.6220.49资料来源:ICID1.2国外发展节水农业基本做法1.2.1农业水资源开源技术1)地面集水技术在半干旱和干旱农业区,因地制宜地修建各类集水设施,收集雨水和地面径流,以供直接利用或注入当地水库或地下含水层。以色列从北部戈兰高地到南部内盖夫沙漠,全国分布着百万个地方集水设施,每年收集约1~2亿立方米水。美国则制定雨水收集系统的标准或规划指南以及系统的优化设计。其雨水收集设施主要有钢制容器、外表涂有橡胶或包有塑料的纤维可折叠容器、纤维玻璃小槽、聚乙烯容器、红木容器等类型。集雨面用柔性膜、沥青或其他不透水材料进行处理。2)跨流域调水跨流域调水是解决水资源时空分布不均的一种有效途径。原苏联地区、美国、印度、加拿大、墨西哥、巴基斯坦等国都进行了大规模的调水,伊拉克、利比亚和土耳其等国也在积极实施本国的调水计划。但调水工程同时也会产生一些严重的负效应,如投资过大、移民安置、淹没耕地等引发的一系列社会和经济问题以及环境问题。3)地下水库利用技术全球地下淡水占全球淡水总储量的30.1%,因此世界各国均非常重视利用地下水发展灌溉。美国加州的不少灌区都修建了地下水回灌系统。通过地下水库来调蓄水量,以丰补歉,提高水资源的有效利用率。4)劣质水利用技术劣质水包括工业和生活污水、咸水。在淡水日益紧缺的形势下,不少国家把利用劣质水灌溉作为弥补淡水资源不足的一个重要途径。由于将污水灌溉看作是消除污染、解决农业淡水资源不足、促进农业增产的有力措施,进一步推动了污水灌溉的发展。以色列处理后的污水利用率已达70%,居世界首位,其中1/3用于灌溉,约占总灌溉水量1/5。美国目前已建成3400余处污水再利用工程,全国50个州中有45个州采用了污水灌溉。20世纪80年代初,前苏联已有50%的污水,包括全部工业废水用于农田灌溉。印度自20世纪80年代开始,每年用于农田灌溉的污水都占城市污水总量的50%以上。沙特阿拉伯的大量灌溉用水,尤其是非粮食作物用水,均为处理过的废水。以色列利用淡化咸水进行灌溉的面积达到45,000公顷,西班牙、意大利分别为29,000公顷和15,000公顷。1.2.2输水节水技术1)渠道防渗技术渠道衬砌是减少输水损失、提高灌溉水利用率的主要措施。各国用于衬砌的材料包括刚性材料、土料和膜料三大类。目前刚性材料(尤其是砼衬砌)占主导地位,随着化学工业的发展和机械化施工技术的进步,以聚乙烯和聚氯乙烯薄膜为主的膜料衬砌的比重日益增大。膜料衬砌具有防渗效果好、耐久性强、造价低及便于施工等优点。在美国用做水工建筑材料的高分子聚合物种类日渐增多,应用范围也逐渐扩大。美国从开挖渠床、铺设塑料薄膜直到填土或浇筑砼保护层都由机械完成。前苏联的中亚地区和乌克兰地区也在中、小型渠道采用了整体浇筑砼和砼预制板衬砌下加铺0.2毫米厚防渗膜料的方法。印度旁遮普邦采用在预制硅砖下加铺廉价聚乙烯薄膜,渠道运行15年,状况良好,取得了显著的工程效益。2)低压管道输水灌溉技术低压管道输水不仅可以减少输配水损失,还具有节地、适应地形强、防冻胀等优点,且有利于管理,在国际上已成为田间输水技术的主要方向。美国1984年低压管道输水灌溉面积已占总灌溉面积的46.9%,加州圣华金河谷灌区支渠以下全部管道化,渠系水利用系数达到0.97。日本、以色列、前苏联、东欧各国以及加拿大、澳大利亚等国也发展很快。国外低压管道灌溉技术已趋成熟,包括地面和地埋两种类型。地面管材主要有柔性聚乙烯软管、薄壁镀锌管、铝合金管、尼龙涂橡胶管,地埋管材包括低压砼土管、涂塑薄壁钢管、轻型半硬质塑料管。今后的主要研究方向是开发性能更优、价格更低的新型管材和各种先进量水、放水设备,以及适宜多目标利用的系统型式或实现自动化管理。1.2.3田间灌溉节水技术1)喷微灌技术采用高效省水的灌溉技术是提高农业水利用率的一个重要途径,喷微灌技术是世界灌溉节水技术发展的主流。欧洲国家82%的灌溉面积利用先进的灌溉技术,仅有14%的灌溉面积利用地面重力灌溉。喷微灌技术在以色列、美国、前苏联和欧洲一些国家发展比较快,以色列、德国、奥地利三国的喷微灌溉面积占本国灌溉面积的100%。以色列水资源极度贫乏,十分重视选用最节水的灌溉技术,喷微灌中滴灌比例已达70%(表3-3)。表3-3各国采用先进灌溉技术情况国家总灌溉面积(百万公顷)采用先进灌水技术的灌溉面积(公顷)喷、滴灌面积占总灌溉面积(%)喷灌滴灌喷、滴灌合计美国21.4003,380,0001,050,0004,430,00021.0法国1.610—140,0001,450,00090.0印度57.000658,500260,000918,5001.6奥地利0.080760,0003,000763,000100.0埃及3.300450.000104.000554.00017.0德国0.532530,0002,000532,000100.0南非1.300255,000220,000475,00036.5意大利2.700345,00080,000425,00016.0斯洛伐克0.310310,0002,650312,65099.0伊朗8.050199,07553,717252,7923.1以色列0.23170,000161,000231,000100.0叙利亚1.28093,00062,000155,00012.0英国0.160156,0002,000158,00099.0捷克0.153151,0111,224152,23599.5澳大利亚2.000——100,0005.0津巴布维0.15087,0008,00098,00063.0匈牙利0.13082,0004,20089,20068.6葡萄牙0.63040,00025,00065,00010.0马拉维0.05543,1935,45048,64387.0约旦0.0705,30038,30043,60062.0塞浦路斯0.0552,00025,00027,00049.0墨西哥6.200—105,000600,00010.0喷灌形式有中心支轴式、滚移式、平移式、卷盘式、人工季节性固定喷灌等。微灌与喷灌相比,因更为节水、节能,增产效果更显著,故其发展势头也很强劲。世界微灌面积由1981年的43.7万公顷发展到2000年的376.7万公顷。美国、以色列正在发展地下滴灌技术,取得了较地面滴灌更好的效果,并且有利于使用污水灌溉。而以重力(低水头)滴灌为代表的家庭小型微灌系统则特别适合在发展中国家推广。许多发展中国家也都根据本国国情,采取适度发展的路子,使喷微灌得到一定发展。喷微灌技术发展趋势是:A.低压节能型;B.喷微灌相互结合;C.积极开展多目标利用;D.改进设备、提高性能;E.产品日趋标准化、系列化、通用化;F.运行管理自动化。2)改进地面灌水技术在发展喷微灌技术同时,各国非常重视对常规灌水方法的改进与发展,并研制出绳索控制灌溉(美国)、坡地灌水管灌溉(苏联)、波涌灌溉(美国)、地面浸润灌溉(日本)、负压差灌溉、土壤网灌溉、小型干燥器或雾水收集器集水灌溉(南美)、皿灌(印度、巴西)、水平池灌溉(美国)等新技术新方法。1.2.4农艺节水措施主要包括选育耐旱作物与节水品种,改良耕作方法与栽培技术,推广地面覆盖技术。这些措施都既适宜于灌溉农业区,也适宜于旱作农业区。1)选育耐旱作物与节水品种耐旱作物一般在生长关键期能避开干旱季节,或抗逆性强,或能和当地雨季相吻合,在雨季快速生长,以充分利用有限的降水。印度和美国十分重视高粱品种的选育研究,目前全印度推广应用的优良高粱杂交品种已达45个,覆盖面已达38%。这些品种不仅产量高,而且品质优良,有些高粱的口感可以和我国的粳米相媲美。美国旱区高粱广泛用于畜牧业必需的青贮料、青刈干草、残茬放牧,更是残茬覆盖保护耕作法的关键环节。高粱水分利用效率高,生产性能稳定,已成为高粱/肉牛旱地农牧制度的基础。美国注重强化高粱耐旱性能的工作,得克萨斯州农业试验站近年来用渐渗杂交法将高大、晚熟、不适应温带的热带高粱种质转变成矮秆、早熟有栽培价值、适应温带的类型,扩大了种植利用范围。得克萨斯州理工技术大学植物分子研究室人员经过多年努力,MAS的分子育种工作已有突破。亚利桑那州的Tucson试验站,正大力筛选耐盐、省水植物,以丰富现今栽培的作物种群。2)改良耕作方法合理的土壤耕作具有调节土壤物理性状、蓄水保墒、增加可给营养元素的效果。因此,各国在探究发展节水农业途径时,都非常重视耕作方法的改进与发展。发达国家由于机械化作业和化肥施用造成土壤结构破坏,引发失墒、水蚀、风蚀,为此推行了各种保护性耕作。基本趋向是由多耕转为少耕免耕,由浅耕转为深耕,由耕翻转为深松,由单一作物连作转为粮草轮作或适度休闲。重视水土保持、纳雨蓄墒、以肥调水。在美国,随着高效除草剂和免耕播种机的出现,现代免耕技术已被广泛用于小麦、大麦、棉花、烟草、高粱、大豆、甜菜和饲料作物。目前全美国70%的耕地已取消了铧犁翻耕,免耕种植的面积已占全国粮食作物面积的20%。据此有人预测,到2010年美国将有95%的农民用少免耕法代替传统耕法。3)推广地面覆盖技术地面覆盖包括有机物覆盖和地膜覆盖。具有抑制土壤蒸发、蓄存降水、保持土壤水分、提高地温的功能,能够节省灌水、提高产量。并且技术简单、成本低廉是一项非常有效的抗旱增产措施。美国平原地带广泛实行作物秸秆覆盖,麦秸、高粱和轧棉碎屑覆盖的土壤蓄水都明显增加。最早使用地膜的日本,根据不同的作物和栽培方式采用很多不同品种的地膜,包括透明、黑色、银黑、镀铝等多种颜色、材质以及带孔和条状网眼地膜。为解决污染问题,近年来开发了多种可降解地膜。随着光降解地膜覆盖材料、多功能覆盖机以及薄型高强度地膜的出现,地膜覆盖技术在西欧大面积用于大田蔬菜、棉花和玉米等作物。1.2.5化学节水技术1)化学覆盖化学覆盖是以多分子膜阻碍土壤水气散发,水气在膜下聚集凝结使耕层土壤水分含量升高。国外使用农田化学覆盖的有原苏联、美国以及日本、法国、印度、罗马尼亚、比利时等十多个国家,增产效果达到10~30%。农田化学覆盖材料包括石蜡、沥青乳剂、树脂、橡胶、塑料等,使用方式包括成膜、泡沫和粉末覆盖。2)保水剂保水剂即土壤改良制,从成分上大致可分为无机、有机和高分子合成物质三类。保水剂吸水速度快(吸水能力可达50~500倍),在干旱环境下能将所含水分通过扩散慢慢渗出,并能反复吸水和渗水。通常用作种子涂层、苗木根系涂层和种子造粒。美国农业部北部研究中心于70年代合成了吸水性很强的新型保水剂,包括淀粉系、纤维素系和合成聚合体3个系。在用于种子造林、种子涂层和树苗移栽等方面取得了良好效果。日本、英国、法国和前苏联等国都研制、使用了自己的保水剂产品。研究较多的是以乙烯醇/丙烯酸盐类和交联聚丙烯酸盐组成的聚合体。今后的主要研究方向是延长其使用寿命,以提高利用效益,确保经济性。保水剂及其分解后的成分对土壤和作物有无不利影响还需要进一步研究。3)抗蒸腾剂据研究人员测定,作物根系吸收的水量只有1%成为作物细胞的组成部分,其余的99%都通过作物蒸腾进入大气。这些水中有一部分是作物维系生命所必需的,另一部分则属于无效散失。据美国研究资料使用抗蒸腾剂可减少土壤水分损耗40%左右。抗蒸腾剂主要作用类型包括代谢型、薄膜型和反射型。1.2.6管理节水措施1)制定节水灌溉制度节水灌溉制度不仅关系到作物单位耗水产出,而且还能控制作物最大可能耗水量,是节水型农业的一项重要内容。70年代以来,各国在这方面开展了大量研究。以色列试验结果显示,最佳灌溉处理是利用最少的水获得接近于最高产量的产量,即相当于最高产量85%~95%的产量。2)重视田间水管理和农民参与田间水管理是灌溉水管理的重要组成部分。各国为了改善和加强田间水管理,在不断完善田间渠道和配套、采用先进的灌水技术、积极探索减少水的蒸发、渗漏,增加对土壤水的利用以提高降水和灌溉水的利用效率的同时,也纷纷重视发动农民参与水管理和加强量配水设施建设。加拿大、美国和日本等发达国家开始重视用“需求”管理取代“供给”管理,实施灌溉用水的动态管理。3)加强灌区用水信息管理随着淡水资源供需矛盾日益突出,近些年来不少国家已注意研究灌溉农业经济用水和用水管理现代化问题。灌溉用水管理实质是灌溉用水信息管理,合理的灌溉及其相应的措施取决于可靠的用水信息。美、日等发达国家的用水信息管理比较先进,如美国加州CIMIS灌溉管理信息系统,包括由设在重点农业区的70多个气象站组成的网络,每个站的观测数据在每晚自动传输到水资源局计算中心,中心综合汇集的气象数据包括降雨、土壤、空气温度、风向风速、相对湿度,经分析校准后存入CIMIS数据库,提供给网站,再由各网站提供给农户,精确确定灌水量,提高灌溉效率。4)实行计划用水,合理调配水量在地多水少灌区,供水量与作物田间需水量之间供需矛盾突出。实施计划用水,采用主要农作物有限供水的优化分水技术和轮灌斗农渠的最佳组合和实行灌区多水源统一调度,可以有效调配有限的水资源以发挥最大效益。5)促进灌溉管理向自动化发展随着科学技术的迅速发展,发达国家普遍采用计算机、电测、遥感等新技术进行水管理。在美国,大型灌区都设有调度中心,实行自动化管理。日本于20世纪80年代初新建或改建的灌区,大多从渠首到各分水点都安装有遥测、遥控装置。罗马尼亚大多数灌区在80年代初便实现了自动化或半自动化管理。以色列不论大小灌区,全部采用自动化控制。6)通过水价调节用水从全球范围内看,灌溉水的水价远低于生活、城市和工业用水。即使在法国、德国和以色列这样的灌溉系统能够达到自我维持发展的发达国家,其灌溉用水的价格仍然只有其它用水价的1/10左右(表3-4)。澳大利亚、塞浦路斯、美国、埃及、南非、印度、巴基斯坦、法国、英国等都制定了相应的水价政策。7)水资源管理机构运行与维护多数国家都设有确定不同类型需水和分配水的机构。澳大利亚、埃及、巴基斯坦、印度、马来西亚的灌溉系统的运行,是由政府机构执行的。但奥地利、英国、蒙古、美国,灌溉系统的运行则主要是由用水者协会来完成的。而其他一些国家,如意大利、以色列、南非、土耳其等国是由政府机构和用水者协会来共同完成的。灌溉系统的运行维护各国也不尽相同,政府与用水者投入的运行与维护的费用的比例也大不相同。塞浦路斯、巴基斯坦、印度、南非和泰国全部由政府负担所需的费用,而奥地利、法国、德国、美国则全部由用水者负担所需的费用,其他国家则由二者共同负担。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,参考资料:www.chinacitywater.org/zwdt/hyzs/4422.shtml
8. 一般用什么表示被污染的水源中有机质的含量多少
可能有点多,自己慢慢看吧
当今,在淡水资源十分紧张的情况下,许多地方利用污水灌溉农田。未经处理的污水,既含有农作物生长所必需的养分,又含有有毒成分。盲目使用污水,不仅会污染土壤,而且还会影响农作物的生长和产品质量,损害人体健康。为了科学利用污水,妨患于未然,现将国家颁布的“农田灌溉水质标准”(GB 5084-92)中提到的水环境中的主要污染物的超标对农业环境的危害分述如下:
1、五日生化需氧量
五日生化需氧量是指在好氧的条件下,温度为20 培养水样5天水中微生物分解有机质的生物化学过程中所需要的溶解氧量。五日生化需氧量常作为水体有机物污染程度的指标。
灌溉水中的需氧有机污染物进入农田后,最终要被分解。在处于氧化条件的旱田土壤中,有机物质将被分解为二氧化碳和水等;在水田处于还原条件的土壤中,将生产氨气、沼气、有机酸、乙醇类等中间代谢产物。在分解过程中,由于消耗了水中的溶解氧及土壤中的氧化物的氧,从而使土壤的氧化还原电位下降,产生二价铁、硫化氢、二价锰等。
灌溉水中需氧有机物的含量不太高时,对作物生长一般无不良影响,在一定条件下甚至还有改良土壤,促进增产的作用。但是,需氧有机物的含量过高时,上述产生的过剩的二价铁、硫化氢等就要随同有机酸等一起被水稻吸收,阻碍植株体内的代谢活动,抑制根系生长,甚至引起烂根,以至影响地上部植株的发育。尤其是作物对氮、磷、钾等养分的吸收受到阻碍后,必然造成作物减产。
需氧有机物污染对水稻的危害一般在水田入水口附近较明显,这是由于水中不溶性的有机物多半沉积在这里,土壤发生还原性危害所致。国标要求灌溉水中五日生化需氧量的含量:水作应小于80 mg/l,旱作应小于150 mg/l,蔬菜应小于80 mg/l。
2、化学需氧量
化学需氧量是在一定的条件下用强氧化剂氧化水样时,所消耗该氧化剂量相当的氧的质量浓度,以氧的mg/l表示。它是指示水体被还原性物质污染的主要指标。其中包括大多数有机物和部分无机还原物质。
作为灌溉水的污染指标,化学需氧量与五日生化需氧量具有一定的类似性质,只是化学需氧量除了包括需氧有机生物氧化所耗之氧外,还包括无机还原性物质化学氧化所耗的氧。国标要求灌溉水中化学需氧量的含量:水作应小于200 mg/l,旱作应小于300mg/l,蔬菜应小于150mg/l。
3、悬浮物
悬浮物系指水样经过虑后,截留在虑片上并于103~105 烘至恒重的固体物质。
含有大量的悬浮物的污水灌入农田后,由于流速减缓或胶体被破坏而使悬浮物大量沉淀,如果这些沉淀是由金属粉末、泥沙组成,则会覆盖在农田表层而影响农田的肥力;悬浮物还是水中各种重金属污染物的吸附剂,这些重金属污染物随着悬浮物一起沉淀在农田,造成重金属污染物在土壤和作物中的积累。国标要求灌溉水中悬浮物的含量:水作应小于150 mg/l,旱作应小于200 mg/l,蔬菜应小于100 mg/l。
4、凯氏氮
凯氏氮是指以凯氏法测得的含氮量。它包含了氨氮和在此条件下能被转化为铵盐而被测定的有机氮化合物。
氮本是植物生长所必需的营养物质,但当其含量过高时会使土壤板结,影响作物的生长。国标要求灌溉水中凯氏氮的含量:水作应小于12 mg/l,旱作应小于30 mg/l,蔬菜应小于30mg/l。
5、总磷(以P计)
动物或植物内所含磷质,经过分解与氧化作用,最后生成硫酸盐。人每天从食物中得到的磷质,经过新陈代谢而排出硫酸盐。洗涤剂、磷肥及骨粉等工厂废水中也含有磷酸盐。天然水中磷酸盐含量一般较低,如果水中发现过量的磷酸盐存在可表明水被污染。若同时发现过量的硝酸盐和氯化物时,更可以进一步证实动物性物质曾经污染过水源。
天然水和废水中的磷以正磷酸盐、缩合磷酸盐以及与有机体相结合的磷酸盐3种形态存在。总磷量即水样中各种形态的磷经消解后转变成正磷酸盐的总磷浓度。
磷也是植物生长所必需的营养物质,但当其含量过高时会使土壤板结,影响作物的生长。国标要求灌溉水中总磷的含量:水作应小于5.0 mg/l,旱作应小于10 mg/l,蔬菜应小于10 mg/l。
6、水温
水温过低会减缓植物生长,水温过高会造成植物根系腐烂、死亡,农灌水水温要求小于35 。
7、pH值
pH值除直接影响植物生长外,还会使一些营养物质被淋失或被土壤固定,造成植物缺乏养分而致害;或吸收了有毒的元素,造成生理危害,这些都是导致植物死亡的原因。pH值小于4,大于9时,对农作物均会产生不良影响。用pH低于3,高于11的水灌溉作物,作物很快死亡。大部分栽培植物喜欢在弱酸性和弱碱性条件下生长。它们对pH的适应范围为4~9,最宜范围为5-8.5。不同作物对pH值的要求不同。小麦在弱酸性条件下比中性条件下生长的好。国标要求灌溉水的pH值允许范围是5.5~8.5。
8、全盐量
全盐,主要是钙、镁、钠、钾所形成的硫酸盐、盐酸盐和碳酸盐,它们对作物的影响主要是通过离子起作用。对作物危害最大的是钠盐,钙盐和镁盐对作物也有一定的影响,但并不占主导地位。
灌溉水含盐量在1000mg/l以上,对作物生长有抑制作用,有使土壤积盐的可能性。含盐2000mg/l以上,使土壤积盐明显,会导致作物产量下降。土壤盐分增加,使土壤溶液浓度提高,物质形态变化,造成植物吸收水分和养分的困难,植物因缺乏养料导致减产或最后死亡。因盐类对离子的拮抗作用和协同作用,在灌溉水中,必须注意多种盐类的存在,以防治单因子盐类对作物的伤害。国标要求灌溉水的全盐量在非盐碱地区应小于1000 mg/l,在盐碱地区应小于2000 mg/l,有条件的地区可以适当放宽。
9、氯化物(以CL计)
氯化钠危害小麦发芽的临界浓度为2000mg/l,危害水稻发芽的临界浓度为1000mg/l。国标要求灌溉水的氯化物的含量应小于250 mg/l。
10、硫化物(以S计)
地下水(特别是温泉水)及生活污水,通常含有硫化物,其中一部分是在厌氧条件下,由于细菌的作用,使硫酸盐还原或由含硫有机物的分解而产生的。某些工矿企业,如焦化、造气、选矿、造纸、印染和制革等工业废水亦含有硫化物。
水中硫化物包括溶解性的 、 、 ,存在于悬浮物中的可溶性硫化物、酸可溶性金属硫化物以及未电离的有机、无机类硫化物。硫化氢易从水中逸散于空气、产生鸡蛋臭味,且毒性很大。硫化物是水体污染的一项重要指标。
硫化物浓度即使很低也会使土壤有臭味,因此禁止采用含硫化物的废水灌溉作物。国标要求灌溉水的硫化物的含量应小于1.0 mg/l。
11、汞及其化合物(按Hg计)
含汞0.005mg/l以上的水溶液灌溉水稻,糙米中含汞量均超过我国《食品中汞允许量》规定的0.02毫克/公斤的标准。汞在糙米及油菜中的残留量随灌溉液中汞的浓度的增加而增加。汞在水稻各器官中的分配为根>茎叶>壳>糙米。
灌溉水中含汞0.005mg/l,则汞在土壤表层即稍有积累,长期灌溉可造成汞在土壤表层的积累,污染土壤,造成对作物的危害。土壤中含汞量随灌溉水中汞的浓度的增加而增加。随灌溉水进入土壤中的汞主要集中在表层0-5厘米处。农作物能从被污染的土壤中吸收汞。作物中含汞量与土壤积累量成正相关。根据汞对农作物生长,产量的影响及农产品中的残留,在土壤的积累,考虑到汞的毒性较大,长期灌溉能污染土壤,拟定汞的农田灌溉水质标准为0.001mg/l。
12、镉及其化合物(按Cd计)
土壤对镉有很强的吸附力,特别是粘土和有机质多的土壤,易于造成镉含量的积蓄。当土壤的pH值偏酸时,镉的溶解度增高,而且在土壤中易移动,可能污染地下水,同时也易被植物从根部吸收;当土壤pH值偏碱时,镉的移动性差,作物也难以吸收。在铜、锌、砷、镉这些元素中以镉最容易造成土壤污染。
当灌溉水中或土壤中含有一定镉时,均可被农作物吸收和在土壤中造成积蓄,其吸收量和积蓄量的多少随灌溉水中镉浓度、灌溉量和污灌年限的增加而增加。农作物吸收镉后,镉在植物体内的分布顺序是根>茎叶>籽实。各种作物吸收镉的能力有很大差异,小麦的吸收能力比水稻高,而玉米的吸收能力又低于水稻。由于镉大量地积累在植物根、茎叶中,因此,在受镉严重污染的农田里,农作物的茎叶不宜作家畜饲料,根茬也不宜沤制肥料。为了防治土壤及在其上生长的农产品中有镉的积累,建议灌溉水中镉的最高允许浓度不应超过0.005mg/l。
13、砷及其化合物(按As计)
砷在土壤中的残留主要集中在表层,自上而下的移动性小。
利用含砷污水灌溉农田,随灌溉水中砷含量的增高和灌溉次数的增加,砷在土壤和作物中累积增加,使作物受害,污染收获物。0.05mg/l以上的砷使水稻减产15.9%。0.1mg/l以上的砷使油菜减产10.3%。水稻、油菜减产百分率均随砷浓度的增高而增加。用含砷0.25mg/l的水灌溉水稻,开始在糙米中出现残留。含砷0.5mg/l水灌溉油菜,在油菜中开始出现砷残留。用含砷0.5mg/l以下的灌溉水对水稻、油菜生长影响不明显;含0.5mg/l以上砷的水对水稻、油菜生长有抑制作用,抑制程度随砷的浓度增高而加大,含砷0.5mg/l为危害浓度,100mg/l为致死浓度。因为砷及其含砷化合物毒性很强,对人、蓄的健康有较大影响。规定灌溉水中的砷含量:水作、蔬菜不得超过0.05mg/l,旱作不得超过0.1mg/l。
14、六价铬化合物(按Cr 计)
含六价铬的灌溉水对水稻、小麦种子的萌发及其生长发育都有一定影响。水稻、小麦均能吸收灌溉水及土壤中的铬。铬对数种蔬菜及谷物的生长有刺激作用。铬浓度5mg/l对作物有害;浓度10mg/l时作物出现严重的萎黄病;铬与镍协同作用时,铬浓度仅2mg/l即对作物产生损害。铬还在作物内积累。吸收的铬主要积累在根中,其次是茎叶,少量积累在籽实里。
含铬污水灌溉后,土壤可以积累铬。植物吸收和土壤积累的铬都随灌溉水中铬的浓度的增加及灌溉年限的增加而增加。可通过增加土壤有机质施用量和适当提高土壤的pH值来减少铬污染造成的危害。为防止铬对农作物、土壤造成的污染危害,灌溉水中铬的最高允许浓度控制在0.1mg/l以下。国标要求灌溉水的六价铬的含量应小于0.1 mg/l。
15、铅及其化合物(按Pb计)
含铅污水灌溉农田,其最高允许量应在1.0mg/l以下,否则抑制植物生长。进入土壤的铅主要分布在土壤表层。当污灌水中铅的浓度为50ppm左右时,对水稻产生毒害作用。但污水中硫酸根离子含量较多时,易生成硫酸铅,就没有危害了。铅对植物毒性比砷、铜小。作物可以通过根吸收土壤或灌溉水中的铅,并主要积累在根部,只有极少部分转移到地上部。国标要求灌溉水的铅及其化合物的含量应小于0.1mg/l。
16、铜及其化合物(按Cu计)
含铜污水灌溉农田,其最高以允许量应在2.0mg/l左右。铜是植物必需的微量元素。植物缺铜时,幼叶尖端干枯,叶片脱落,生长受到抑制。谷类作物一般不能结实。土壤含铜过高时,作物主要积累在根部,造成根系发育恶化,减弱了根对各种营养成分的吸收。作物受害的程度,一般是随农业环境中铜的含量的增加而加重。铜被作物吸收后,以根部分布的最多,茎叶次之,籽粒中最少。国标要求灌溉水的铜及其化合物的含量应小于1.0 mg/l。
17、锰
锰浓度1~10mg/l对豆类有害;达5mg/l对橙和柑桔幼苗有致毒作用;锰浓度5~10mg/l对西红柿有致毒作用;锰浓度10~25mg/l对大豆和亚麻有致毒作用。
18、锌及其化合物(按Zn计)
锌是植物生长必需的微量元素。锌可以间接影响植物生长素的形成,在缺锌的土壤里,作物生长常常受到抑制,并出现各种病症。含锌废水灌溉农作物,锌可以在土壤内累积,并能富集。土壤里含锌过高时,主要伤害作物的根系,使根的伸长受到阻碍,叶子呈黄绿色,并逐渐萎黄,而且分孽少,茎短。小麦受锌危害,叶尖上即出现黄褐色的条斑点。被吸收的锌主要积蓄在植物的根部,也有一部分向茎叶中转移。锌在植物体内的移动性居于中等水平,向籽实中的转移不如镉。我国规定灌溉水中锌及其化合物的含量为不超过2.0mg/l。
19、氟化物(按F计)
氟在植物体的积累随着植物种类不同而有所差异。氟化物含量在34.0mg/l以下,水稻生长发育未受影响;113.25mg/l以上,水稻生长发育受到抑制;453mg/l可致水稻死亡,但此浓度以下对茄子无影响。含氟污水中有一定的磷酸盐,污灌后硫化细菌增加,可促进磷酸盐的转化,提高了土壤中可溶性磷的含量,有利作物生长。含氟污水灌溉后细菌数量增大,生物学过程旺盛,产量增加。由于不同作物对氟敏感程度不同,为避免对地面水和渔业的污染危害,为保护整个农业环境和人民健康,规定氟的灌溉标准为高氟区应小于2.0mg/l,一般地区应小于3.0mg/l。
20、氰化物(按游离氰根计)
50mg/l以上氰对水稻、油菜的生长、发育和产量有影响,并开始在糙米、油菜中有残留,残留量随灌溉浓度最高而加大。
根据不同生育期污灌氰残留量不同,在生产上利用含氰污水灌溉水稻宜在前期,不宜在后期。不同浓度氰在水稻根、茎、叶中有残留,残留量与浇灌浓度成正相关。残留量:根>茎叶>谷壳>糙米。根残留量占80%左右,茎叶占15%左右。不同浓度氰在土壤中有残留,残留量随着浓度增加而增大,但不与灌溉浓度成正比上升。土壤中氰的分解速度与气温和灌溉浓度有关,但无论在何种气温下,土壤中氰的分解速度都与灌溉氰的浓度成正相关。氰化物随水进入土壤后消失的速度较快,在土壤中不会逐年积累。一般大田土壤中,氰的年净化率都在90%以上。采取隔年清污轮灌,不会造成土壤和水稻的明显污染。国标要求灌溉水的氰化物的含量应小于0.5mg/l。
21、挥发性酚
灌溉水中的酚,高浓度时(50-1000mg/l)可影响作物的正常生长和产量,甚至造成作物的死亡(1000mg/l)。低浓度时(30mg/l)可促使作物增产。不影响作物正常生长和产量的安全浓度在50mg/l左右。灌溉水中的酚可造成作物体内酚量的增加。作物体内的酚量随灌溉水中酚浓度的提高而增加。作物体内酚积累量茎>根>籽粒。酚毒性较小,酚在作物中的积累问题,以及酚对作物生长、产量的影响问题,不会成为制定农田灌溉水质标准的限制因素。
含酚污水进入土壤,主要分布在土壤表层,50厘米以下的土层中酚的含量极少。土壤对酚具有较强的净化能力,酚在土壤中的年净化率在90%以上。因此,低浓度含酚污水灌溉后,不会影响土壤肥力,也不会造成土壤污染。国标要求灌溉水的挥发酚的含量应小于1.0 mg/l。
9. 土地资源如何利用
土地资源是指已经被人类所利用和可预见的未来能被人类利用的土地。土地资源既包括自然范畴,即土地的自然属性,也包括经济范畴,即土地的社会属性,是人类的生产资料和劳动对象。
土地资源是人类生存的基本资料和劳动对象,具有质和量两个内容。在其利用过程中,可能需要采取不同类别和不同程度的改造措施。土地资源具有一定的时空性,即在不同地区和不同历史时期的技术经济条件下,所包含的内容可能不一致。如大面积沼泽因渍水难以治理,在小农经济的历史时期,不适宜农业利用,不能视为农业土地资源。但在已具备治理和开发技术条件的今天,即为农业土地资源。由此,有的学者认为土地资源包括土地的自然属性和经济属性两个方面。
土地资源是在目前的社会经济技术条件下可以被人类利用的土地,是一个由地形、气候、土壤、植被、岩石和水文等因素组成的自然综合体,也是人类过去和现在生产劳动的产物。因此,土地资源既具有自然属性,也具有社会属性,是“财富之母”。土地资源的分类有多种方法,在我国较普遍的是采用地形分类和土地利用类型分类:
(1)按地形,土地资源可分为高原、山地、丘陵、平原、盆地。这种分类展示了土地利用的自然基础。一般而言,山地宜发展林牧业,平原、盆地宜发展耕作业。
(2)按土地利用类型,土地资源可分为已利用的土地,包括耕地、林地、草地、工矿交通居民点用地等;宜开发利用的土地,包括宜垦荒地、宜林荒地、宜牧荒地、沼泽滩涂水域等;暂时难利用的土地,包括戈壁、沙漠、高寒山地等。这种分类着眼于土地的开发、利用,着重研究土地利用所带来的社会效益、经济效益和生态环境效益。评价已利用土地资源的方式、生产潜力,调查分析宜利用土地资源的数量、质量、分布以及进一步开发利用的方向途径,查明目前暂不能利用土地资源的数量、分布,探讨今后改造利用的可能性,对深入挖掘土地资源的生产潜力、合理安排生产布局提供基本的科学依据。
土地资源有如下几个特征:
(1)土地资源是自然的产物;(2)土地资源的位置是固定的,不能移动;(3)土地资源的区位存在差异性;(4)土地资源的总量是有限的;(5)土地资源的利用具有可持续性;(6)土地资源的经济供给具有稀缺性;(7)土地利用方向变更具有困难性。
目前我国土地问题严峻,主要表现在以下几个方面:
(1)植被破坏。森林是生态系统的重要支柱。一个良性生态系统要求森林覆盖率达到13.9%。尽管建国后开展了大规模植树造林活动,但森林破坏仍很严重,特别是用材林中可供采伐的成熟林和过熟林蓄积量已大幅度减少。同时,大量林地被侵占,在很大程度上抵消了植树造林的成效。草原面临严重退化,沙化、碱化,加剧了草地水土流失和风沙危害。
(2)土地退化。我国是世界上土地沙漠化较为严重的国家,近十年来土地沙漠化急剧发展,20世纪50~70年代年均沙化面积为1560平方千米,70~80年代年均扩大到2100平方千米,总面积已达20.1平方千米。我国的耕地退化问题也十分突出。如原来土地肥沃的北大荒地带,土壤的有机质已从原来的5%~8%下降到1%~2%(理想值应不小于3%)。同时,由于农业生态系统失调,全国每年因灾害损毁的耕地约200万亩。
我国荒漠化面积大、分布广、类型多,目前全国荒漠化土地面积超过262.2万平方千米,占国土总面积的27.3%,其中沙化土地面积为168.9万平方千米,主要分布在西北、华北、东北13个省区市。
荒漠化及其引发的土地沙化被称为“地球溃疡症”,危害表现在许多方面,已成为严重制约我国经济社会可持续发展的重大环境问题。据统计,我国每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元,新中国成立以来,全国共有1000万公顷的耕地不同程度地沙化,造成粮食损失每年高达30多亿千克。在风沙危害严重的地区,许多农田因风沙毁种,粮食产量长期低而不稳,群众形象地称为“种一坡,拉一车,打一箩,蒸一锅”。在内蒙古自治区鄂托克旗,30年间流沙压埋房屋2200多间,近700户村民被迫迁移他乡。
目前我国耕地的特点是:
(1)人均耕地面积小我国虽然耕地面积总数较大,但人均占有耕地的面积相对较小,只有世界人均耕地面积的1/4。人均耕地面积大于0.13公顷的地方省,主要集中于我国的东北、西北地区,但这些地区水热条件较差,耕地生产水平低。相对自然和生产条件好的地区如上海、北京、天津、湖南、浙江、广东和福建等人均耕地面积小于0.07公顷,有些地区如上海、北京、大洋、广东和福建等甚至低于联合国粮农组织提出的人均0.05公顷的最低界限。该组织认为低于此界限,即使拥有现代化的技术条件,也难以保障粮食自给。
(2)分布不均匀综合气候、生物、土壤、地形和水文等因素,我国耕地大致分布在东南部湿润区、半湿润季风区、西北部半干旱区、干旱内陆区和西部的青藏高原区。东南部湿润区和半湿润季风区集中了全国耕地的90%以上。
(3)自然条件差我国耕地质量普遍较差,其中高产稳产田占1/3左右,低产田也占1/3。其中涝洼地有约400×104公顷,盐碱地有约400×104公顷,水土流失地670×104公顷。而且耕地地力退化迅速,加上由于污水灌溉和大面积施用农药等原因,耕地受污染严重,加剧了耕地不足的局面。
这一特点使我国耕地面临的压力巨大,中国依靠占世界7%的耕地养活了世界22%的人口,是一项具有世界意义的伟大成就。但另一方面,这一现实也表明中国耕地资源面临的严峻形势,耕地不足是中国资源结构中最大的矛盾。
总之,我国单位面积耕地的人口压力巨大,目前已是世界平均水平的2.2倍。因此,我国的可持续发展在很大程度上依赖于对耕地的保护。
在20世纪80年代进行的首次全国统一草地资源调查资料显示,我国有天然草地面积33099.55万公顷(为可利用草地面积,下同),小于澳大利亚(澳大利亚为43713.6万公顷),比美国大(美国为24146.7万公顷),为世界第二草地大国。
天然草地在全国各地均有分布,从行政省区来看,西藏自治区草地面积最大,全区有7084.68万公顷,占全国草地面积的21.40%;依次是内蒙古自治区、新疆维吾尔自治区、青海省,以上四省区草地面积之和占全国草地面积的64.65%。草地面积达1000万公顷以上的省区还有四川省、甘肃省、云南省;其他各省区草地面积均在1000万公顷以下;海南、江苏、北京、天津、上海5省(市)草地面积较小,均在100万公顷以下。
我国人工草地不多,据1997年统计,全国累计种草保留面积1547.49万公顷,这其中包括人工种草、改良天然草地、飞机补播牧草三项。如果将后两项看作半人工草地,我国人工和半人工草地面积之和也仅占全国天然草地面积的4.68%。我国人工草地和半人工草地虽不多,但全国各省区都有,以内蒙古自治区最大,有443.34万公顷,达到100万公顷以上的依次有四川省、新疆维吾尔自治区、青海省和甘肃省。各地人工种植和飞播的主要牧草有苜蓿、沙打旺、老芒麦、披碱草、草木樨、羊草、黑麦草、象草、鸡脚草、聚合草、无芒雀麦、苇状羊茅、白三叶、红三叶,以及小灌木柠条、木地肤、沙拐枣等。在粮草轮作中种植的饲草饲料作物有玉米、高粱、燕麦、大麦、蚕豆及饲用甜菜和南瓜等。由于人工草地的牧草品质较好,产草量比天然草地可提高3~5倍或更高,因而在保障家畜饲草供给和畜牧业生产稳定发展中起着重要的作用。
我国国土面积辽阔、海拔高低悬殊、气候千差万别,形成了多种类型的草地类型,全国首次统一草地资源调查将全国天然草地划分为18个草地类,824个草地型。
在组成全国各类草地中,高寒草甸类草地面积最大,全国有5883.42万公顷,占全国草地面积的17.77%。这类草地集中分布在我国西南部青藏高原及外缘区域。其他依次是温性草原类草地、高寒草原类草地、温性荒漠类草地,这三类草地各自占全国草地面积10%左右。以上4类草地面积之和可占到全国草地面积的1/2,且主要分布在我国北部和西部。下列5类草地面积较小,分别是高寒草甸草原类、高寒荒漠类、暖性草丛类、干热稀树灌草丛类和沼泽类草地,它们各自面积占全国草地面积均不超过2%。其余各类草地面积占全国草地面积在2%~7%之间,居于中等。
由于我国长期以来对草地资源采取自然粗放经营的方式,重利用、轻建设,重开发、轻管理,草地资源面临严重的危机。主要表现为:
(1)过牧超载、乱砍滥垦,草原破坏严重。草原建设缺乏统一计划管理,投入少,建设速度很慢。草原退化、沙化、碱化面积日益发展,生产力不断下降。
(2)草原土壤的营养锐减,草原动植物资源被严重破坏,生产力下降。生态环境恶化。
(3)草地牧业基本上处于原始自然放牧利用阶段,草地资源的综合优势和潜在生产力未能有效发挥。牧区草原生产率仅为发达国家(如美国、澳大利亚等)的5%~10%。
10. 人类活动对张掖市地下水影响
是地下水中最常见的污染物,一般天然水中含量很低。人类活动的许多方面都会导致水中含量增加,因此,成为识别人类活动对水质影响的指示剂。
在黑河流域上游祁连山区,人类活动强度小,各类水体(河水、泉水和地下水)基本处于天然状态,水中含量很低。据《祁连志》78个水样(包括河水、地下水和泉水)的化学分析结果,均值为0.28 mg/L。
在中游、下游平原区,含量显著增加。2001年6~8月项目组在区域野外调查中采集了80个水样,其中在22个地表水样中(河水和水库水)均值为3.12 mg/L。沿黑河干流的7个样品均值为1.63 mg/L,最大值出现在莺落峡出山口,为4.41mg/L。在58个地下水样中(包括泉水),均值为18.21 mg/L,是上游水体的65倍,局部地段井水的含量超过国际饮水标准(50mg/L),如图7-37所示。例如张掖市城外白塔五队地下水的浓度为84.06mg/L,高台兴隆小学为108.36mg/L,高台盐化公司为62.64mg/L,鼎新双树村为50.30mg/L。上述数据表明,人类活动已经对中游、下游地下水质量产生较大影响。
图7-37 黑河流域地下水分布等值线图
从图7-37可见,在区域上污染为点源污染,但是对某一城市而言,局部范围已成为面状污染。早在1984年原甘肃省第二水文地质工程地质队对张掖市城区及其外围地下水的调查结果表明,在城外西北和东北部以及城区西部的地下水均受到面状污染。污染源有4个方面:①污水;②土壤有机氮;③农田施用的化肥;④动物粪便等。
由于污染存在多种来源,仅根据土地利用的情况确定污染源,存在许多困难。氮同位素技术提供了污染源识别的直接手段(Kohl et al.,1971;Kreitler,1975,1979;Stephen et al.,1993)。另外,氮同位素与其他同位素和水化学的结合,还能获得更可靠的分析信息,有助于污染源的识别和解释。
下面应用氮同位素技术,结合其他同位素和水化学方法,识别张掖市地下水污染源,为城市地下水资源保护和管理提供科学依据。
一、研究区概况
张掖市位于黑河流域中游区张掖盆地东部,面积3600 km2,人口46.62×104人。研究区为张掖市城区及其外围(图7-38),处于黑河冲洪积扇前缘地带。区内发育有5条较大的泉沟及一些大小不等的沼泽洼地。
图7-38 张掖市研究区范围和地下水取样点位置
黑河干流从出山口莺落峡流入张掖市境内,经城西流向正北。山丹河经城北流向西北。气候干旱,年均降水量130.5 mm,年均蒸发量2002.5 mm。农业是张掖市主导产业,城区周围大部分为农田灌溉区,主要作物有小麦、玉米、稻谷、油籽、葵花、瓜果和蔬菜等。20世纪50年代开始使用化肥,逐年增加。在80年代化肥的施用量为75~225kg/hm2,到1990年达到1260 kg/hm2。兴建于50年代的工业,主要是化肥、造纸、电力和食品加工等企业,集中分布在西北部的五里墩、张掖老城区和东北部张掖火车站沿线,其中位于西北部的造纸厂和化肥厂排污量最大,污水被下游地区用于农田灌溉。市内化粪池密布,有80%的化粪池无防渗措施。
张掖地区地下水主要赋存在第四纪松散沉积物中,在金花庙—张掖市水泥厂一线西南部为单层或二元结构,表层岩性是亚砂土和亚粘土,下层为松散的砂砾卵石;在该线以东为多元结构区,20 m以上为亚粘土、亚砂土和砂互层,20 m以下为砂砾卵石层。在张掖西南部为大厚度潜水,在东北部为多层型潜水-承压水。地下水从南流向北,西部地下水水位埋深大于10 m,东部2~3 m,由深变浅。
二、氮同位素应用原理
氮元素有两种稳定同位素,常见的14N和稀有的15N,在物理、化学和生物反应过程中它们因质量不同而发生同位素分馏,导致不同的污染源具有显著的氮同位素特征。几种主要污染源的氮同位素特征值,分别为:①由土壤有机氮矿化形成的,其δ15N值为+4‰~+9‰;②来自含氮化肥的因其中的N来自大气中N2的工业固定,其值近于0,一般范围在-4‰~+4‰之间;③动物粪便(厩肥)或污水因氨挥发,贫15N的NH3优先挥发,使剩余的富15N,由此硝化形成的富15N,其值较大,为+10‰~+20‰(Heaton,1986)。
对于地下水中NO3-的δ15N值,它不仅受到污染源的控制,而且还受NO3-形成和运移过程中发生的物理-化学及生物化学作用的影响。其中氨挥发和反硝化作用是影响氮同位素分馏的两种主要作用。在平衡条件下,氨挥发反应NH3(gas)↔NH4+(aq)的氮同位素分馏系数εNH4-NH3为+25‰~+35‰(Kirshenbaum et al.,1947;Mariotti et al.,1984)。对于地下水中NO3-的δ15N值,它不仅受到污染源的控制,而且还受NO3-形成和运移过程中发生的物理-化学及生物化学作用的影响。其中氨挥发和反硝化作用是影响氮同位素分馏的两种主要作用。在平衡条件下,氨挥发反应NH3(gas)↔NH4+(aq)的氮同位素分馏系数εNH4-NH3为+25‰~+35‰(Kirshenbaum et al.,1947;Mariotti et al.,1984)。对于地下水中NO3-的δ15N值,它不仅受到污染源的控制,而且还受NO3-形成和运移过程中发生的物理-化学及生物化学作用的影响。其中氨挥发和反硝化作用是影响氮同位素分馏的两种主要作用。在平衡条件下,氨挥发反应NH3(gas)↔NH4+(aq)的氮同位素分馏系数εNH4-NH3为+25‰~+35‰(Kirshenbaum et al.,1947;Mariotti et al.,1984)。对于地下水中NO3-的δ15N值,它不仅受到污染源的控制,而且还受NO3-形成和运移过程中发生的物理-化学及生物化学作用的影响。其中氨挥发和反硝化作用是影响氮同位素分馏的两种主要作用。在平衡条件下,氨挥发反应NH3(gas)↔NH4+(aq)的氮同位素分馏系数εNH4-NH3为+25‰~+35‰(Kirshenbaum et al.,1947;Mariotti et al.,1984)。对于地下水中NO3-的δ15N值,它不仅受到污染源的控制,而且还受NO3-形成和运移过程中发生的物理-化学及生物化学作用的影响。其中氨挥发和反硝化作用是影响氮同位素分馏的两种主要作用。在平衡条件下,氨挥发反应NH3(gas)↔NH4+(aq)的氮同位素分馏系数εNH4-NH3为+25‰~+35‰(Kirshenbaum et al.,1947;Mariotti et al.,1984)。对于地下水中NO3-的δ15N值,它不仅受到污染源的控制,而且还受NO3-形成和运移过程中发生的物理-化学及生物化学作用的影响。其中氨挥发和反硝化作用是影响氮同位素分馏的两种主要作用。在平衡条件下,氨挥发反应NH3(gas)↔NH4+(aq)的氮同位素分馏系数εNH4-NH3为+25‰~+35‰(Kirshenbaum et al.,1947;Mariotti et al.,1984)。系数为+25‰~+35‰(Kirshenbaumetal.,1947;Mariottietal.,1984)。
反硝化动力学反应,有
西北内陆黑河流域水循环与地下水形成演化模式
残留与生成物N2之间的氮同位素分馏系数约为+35‰(Heaton,1984;Vo-gel et al.,1981)。
在包气带透水性强和含氧的地下水环境中,因为硝化作用迅速,而反硝化作用很少发生,所以地下水的值基本反映了污染源的氮同位素值。
在张掖市研究区,地下水埋藏浅,包气带岩性为亚砂土和亚粘土,透水性强,含水层为粗颗粒介质,因此,张掖市适宜应用氮同位素作为地下水污染源的指示剂。
三、样品采集和测试
2001年6月和2002年8~9月在张掖城区及其外围地带共采集样品37件,其中地下水样27件,河水样1件,污水样4件,土样2件、化肥样1件及莺落峡河水和山前戈壁带地下水样各1件。水样分析项目为、Cl-、TDS和D、18O及氚等测试,对浓度较高地带的地下水、河水、污水和戈壁带地下水进行了测试,土样为及其15N分析,化肥测试15N值。
取样点进行GPS定位,现场测试pH和水温等。测试方法分别是:为紫外分光光度法,用pH/TDS计直接测定。同位素样由国土资源部水文地质专业实验测试中心检测,样品制备方法分别是:15N采用锌-硫酸亚铁还原法,18O采用CO2-H2O平衡法,D为锌还原法,最后由MAT251质谱计测定。氚采用低本底液体计数器测定。对于土样,先用去离子水溶解,离心过滤得到过滤液,然后采用与水样相同的分析方法处理和测试样品。四、结果与讨论
(一)氢、氧同位素变化特征
从分析结果(表7-15)可见,地下水的δD、δ18O值分别为-63‰~-52‰和-9.0‰~-7.1‰,12个样品的均值分别为(-57±3)‰和(-8.3±0.5)‰。莺落峡河水δD、δ18O值为-50‰和-8.0‰,冰雪融水δD、δ18O值分别为-51.0‰~-41.0‰和-9.2‰~-8.6‰。张掖市大气降水多年(1986~1996)加权平均δD、δ18O值分别为-38.3‰和-5.6‰(原始数据来自IAEA数据库,2001)。由此可见,张掖市地下水的δD、δ18O值不同于其他水体,地下水点落在全球大气水线附近(图7-39),但是所有地下水点都低于当地大气降水多年加权平均值,表明张掖市地下水是以来自黑河流域南部祁连山降水补给为主。
图7-39 黑河流域张掖地区地下水及地表水δD-δ18O之间关系
从图7-39可见,浅层地下水数据点与来源于祁连山降水和冰雪融水的莺落峡河水相近,说明莺落峡河水是张掖市浅层地下水的主要来源。取自东部大口井(Y12-2)和西北部污灌区(Y29和Y30)地下水样的数据点,明显偏离全球大气水线,尤其是Y29和Y30与地表污水点相近,表明采样点的地下水受到明显的蒸发影响。深层地下水点沿全球大气水线分布,在莺落峡河水点与北部流泉村水点之间,表现为高海拔、寒冷区降水补给的特征。
氚同位素测试结果表明,张掖北部流泉村深层地下水氚含量为0.5 TU左右,为1951年以前补给的较老水,反映了寒冷环境大气降水和现代河水补给特征。浅层地下水氚含量为23.44~62.15 TU之间,10个样品的均值为41.10 TU,低于同期的莺落峡河水氚值(58.3TU),反映出河水不是惟一的补给水源,可能还有低氚值水和山区地下水补给。
用α-萘铵比色法,
用纳氏试剂比色法,Cl-用硝酸银滴定法,TDS采若以莺落峡河水(T1=58.3TU)代表新水,氚的检测限T2=2 TU代表老水,以两个端元组分混合形成T0水,根据质量守恒定律有
表7-15 黑河流域张掖市地下水同位素及化学分析结果
续表
西北内陆黑河流域水循环与地下水形成演化模式
得同位素混合公式:
西北内陆黑河流域水循环与地下水形成演化模式
式中W1、W2和W0分别为老水、新水和混合水的质量。
根据上式可估算地下水中老水所占的比例,结果如表7-16所示。从表7-16可以看出,浅层地下水和深层地下水中老水所占的比率是不同的,多源补给混合特征明显。
表7-16 黑河流域张掖市地下水中老水补给比重
综上所讨论的结果,张掖北部流泉村地下水参与现代水循环较差,其上覆厚层淤泥质覆盖层使地下水免遭污染。其他地段的地下水氚含量都较高,表明其参与现代水循环积极,从地下水中已经发现组分,是通过灌溉或排污将地表或土壤中的输入地下水中的。
(二)无机氮化合物分布特征
在张掖地表污水中,浓度达到490mg/L,为10.25mg/L,浓度为66.21 mg/L。土壤无机氮化合物中和含量低,含量很高,20cm深处为496.75 mg/kg,并随深度增加含量下降。
从表7-15和图7-40可看出,浅层地下水中无机氮化合物含量较高,浓度达到2.7 mg/L,为105 mg/L,为149.6mg/L,15个样品的均值为54.17 mg/L。高浓度带主要分布在张掖西北部(Y1,Y2,Y3,Y29,Y30)、东部(Y12-2,Y15,Y23)和西部(Y5)。深层水中和浓度较低,最大值分别为0.37mg/L 和0.2mg/L;而浓度很高,范围在3.89~82.85mg/L之间,12个样品的均值为35.65mg/L,其中有4个超过国际饮水标准(50 mg/L),这些样品分布在城区(Y8、Y10)以 及 研 究 区 南 部(Y14)和 西 南 部(Y13)。
(三)氮同位素分布特征
1.潜在补给源
(1)土壤组分
在张掖耕作土地中,20cm 深度土壤中的δ15N值为5.55‰,属于正常值范围。在40 cm深度,δ15N值达到14.67‰,异常偏大,指示与长期施用硝酸铵化肥和厩肥有关。
(2)化肥
图7-40 黑河流域张掖市地下水浓度分布等值线图
测试结果表明,张掖施用的尿素化肥,其δ15N值为8.17‰,超出化肥的正常值域,可能是氨挥发所致。曹亚澄等(1989)对中国15种尿 素 样 品 进 行 了 测 试,δ 15N 均 值 为-1.12‰,其他化肥如硫酸铵、氯化铵和碳酸氢铵的δ15N均值分别为-1.48‰(样品数n=3)、-1.35‰(n=7)、+0.91‰(n=26)。在硝酸铵中,和的δ15N均值分别为-0.98‰和+8.69‰(n=17)。δ15N值偏高被认为是由于硝酸铵中的来自HNO3,在 HNO3 生产过程中 NH3 氧化时发生了同位素交换反应(Freyeretal.,1974)。
在化肥中,δ15N值一般很低,但是在施肥过程中,由于氨挥发,会出现施化肥土壤比天然土壤的δ15N值高。挥发最强烈的化肥是碳酸氢铵,经过近3个月时间的放置,δ15N值可由近-4‰增加到约8‰。
(3)污水
在化肥厂污水中,pH值为9.4,呈碱性,有利于氨挥发,以至浓度达到490mg/L,污水中的δ15N值为7.59‰,是氨挥发的结果。
电厂污水的pH值很高,含量较低,氨挥发有限,污水的δ15N值属土壤的值域。
造纸厂、电厂混合污水和生活污水δ15N值均为负值,可能是来自植物含氮有机质降解,而后者的δ15N值通常为负。这两种污水有机质含量都较高,如造纸厂污水COD含量高达2478.5 mg/L。
(4)河水
两个河水样的δ15N值相近,都在土壤的正常值域内,表明河水中起源于土壤。
2.地下水
在张掖南部山前戈壁带、井深280 m的地下水中,其的δ15N值为4.27‰,起源于天然土壤有机氮矿化形成的,基本代表了不受人类活动影响的天然地下水的δ15N值。
在张掖市区,浅层地下水水样的值为+4.93‰~31.54‰,10个样品的均值为11.75‰;深层地下水为+4.39‰~+10.95‰,9个样品的均值为6.74‰。浅层水值高于深层水。
在浅层地下水中,有7个样品的值大于9‰,占浅层水样品总数的70%,其中4个样品取自西北部污灌区(Y1、Y2、Y3和Y30),这些水样不仅值大于9‰,而且含量很大,如Y3(20mg/L)和Y30(105mg/L),都指示地下水来源于灌溉污水。灌溉污水的浓度,在Y26处达到380 mg/L,Y27处为490mg/L。由于污水中浓度较高,在地下环境中还来不及将全部转化为,导致地下水浓度高。碱性土壤(pH为8.4~8.5)和气候干旱都有利于贫15N的氨挥发,使得残余富集15N,由此经硝化作用形成的也富集15N,因此污灌区地下水值很高。
在张掖西北部污灌区,地下水中值普遍较高,与其他污灌区水样具有显著的相关性,相关系数达到0.98,表明污染源相同(图7-41)。
图7-41 黑河流域张掖地区地下水与Cl-之间关系
在城区养猪场,地下水值异常高,为31.54‰,但是含量较低,为11.96 mg/L。值指示该处地下水中来自动物粪便,并发生了反硝化作用。
在张掖西部和西南部,值分别为4.93‰和7.78‰,指示地下水主要来自土壤有机氮的矿化。
在9个深层地下水水样中,值指示取样处地下水来源于生活污水或粪便和土壤有机氮矿化形成的。另外从张掖市自来水公司供水井采样分析表明,地下水浓度随时间而增大,由1988年的29.5mg/L增加到2001年的36.06mg/L(图7-42)。该井地下水中的与Cl-没有明显的相关性(图7-41(d)),说明该井地下水来自多种污染源,其中主要来自土壤有机氮的矿化和化肥施用。
图7-42 1986年以来黑河流域张掖市自来水公司供水井地下水动态变化
总之,地下水中除个别来自生活污水或粪便外,其余主要来自土壤有机氮矿化形成的,其次是化肥。