农业活动对地质环境变化的驱动作用

如题所述

农业活动是人类社会对地质环境作用的最普遍形式之一。以最大限度地获得粮食等农产品为目标,围绕为农作物生长营造有利的土壤环境和水分、养分条件,农业活动对地质环境的作用主要包括:土壤资源开发利用、农田水分调控、农业化学品施用等。

(一)土壤资源开发利用

对土地进行垦殖使其转变为耕地,是土壤资源开发利用的主要方式。封志明等依据各种统计数据得出了1949年以来我国耕地面积变化规律:总体来看,新中国成立以来我国耕地资源数量是增加的,从1949年到2003年,我国耕地面积增加了2549.2万hm2,年均增加47.2万hm2[22],在不同的发展阶段耕地面积呈现出明显的起伏(图3-5)。1949~1957年,我国耕地面积增加较快;1957~1961年,因自然灾害影响大量耕地废弃,造成耕地面积大幅下滑;1963~1966年,全国掀起了新的垦荒造田浪潮,耕地面积快速增长;1966~1979年,耕地面积缓慢增长;1979~1999年,各项建设事业蓬勃发展(如房地产热、开发区热),耕地被大量占用,我国耕地呈现缓慢的下降趋势;1999以后,由于生态退耕政策的实施,耕地面积迅速减少,到2008年耕地面积减少到12171.5万hm2。近年来,减少的耕地主要转为园地、林地、草地、建设用地以及因自然灾害而毁坏的土地和废弃用地。耕地面积减少,园地、林地、草地面积增加,说明在国家政策的宏观调控下农业活动对土壤资源开发利用在空间扩展上趋于稳定。

图3-5 1949年以来中国耕地资源数量变化示意图(据封志明等)

从耕地面积与粮食产量的关系来看,1996~2008年耕地面积先是迅速减少,然后趋于稳定;粮食产量先是随耕地面积的减少而降低,然后波动上升(图3-6)。这一变化说明,虽然耕地面积对粮食产量具有约束作用,但是其约束作用在弱化,粮食产量的增长更多地依赖于物质的高投入和农业生产技术的提高。由此可以推断,农业活动对地质环境作用的空间范围将趋于稳定,而在单位耕地面积上强度将有所增加。

图3-6 1996~2008年中国耕地面积与粮食产量变化的关系示意图

从区域来看,不仅东部地区耕地面积大于西部地区,而且其垦殖程度也远远高于西部地区(图3-7),其中,华北区、东北区、东部沿海地区的垦殖水平最高。2008年区域垦殖率大于0.4的省份有江苏、山东、河南和安徽。内蒙古、新疆、青海、西藏等省区垦殖率低于0.1。所以,从空间范围来看,华北区、东北区、东部沿海地区农业活动对地质环境的作用覆盖和延展程度最高,在这些地区农业活动最为活跃和集中。

图3-7 2008年中国区域垦殖率

土壤垦殖与耕作在收获大量农产品的同时,也造成了严重的水土流失问题。许多耕地处于干旱半干旱地区,由于长期采用传统的铧式犁翻地、土壤裸露休闲的耕作方法,农田不能得到合理、有效的保护,30%左右的耕地不同程度地发生了水土流失,面积达4540万hm2[23]。据孙新章等人估算(表3-7),目前我国每年农田土壤侵蚀量为25.79亿t[24],平均农田侵蚀模数为19.8t/hm2

表3-7 中国各地区农田土壤侵蚀量与保持量

资料来源:据孙新章等。

(二)农田水分调控

我国耕地人均占有量少,人均占有的耕地仅为世界人均占有量的33%。为了养活日益增多的人口,越来越多的旱地配备上灌溉设施转化为水浇地,提高农作物生长需水保障程度,促进粮食产量稳定增长。从图3-8可以知道,从1952年到2008年,我国农田有效灌溉面积从1995.9万hm2增长到5847.2万hm2,占耕地面积的48.0%。1976年以前,农田有效灌溉面积增长较快,年均增长率为3.44%;1976年以后,农田有效灌溉面积缓慢增长,年均增长率为0.85%。

图3-8 1949~2008年中国农田有效灌溉面积变化示意图

在农田有效灌溉面积不断增加的同时,农业对水资源的开发利用强度越来越大。据统计,1965年我国农业配套机井数量为15万眼,20世纪80年代末增长为273万眼,2000年末达398万眼,2008年增长到444万眼。从图3-9可以看出,农业用水量从1949年的1001亿m3增长为2008年的3664亿m3,其变化趋势先是随农田有效灌溉面积的增加而快速增长,随后增速逐渐放缓,在1997年达到峰值4198亿m3后,呈逐年略微下降趋势,近年来基本稳定在3600亿m3左右。农业用水量的减少,主要是因为农业综合节水措施的广泛推广应用。例如,农田节水灌溉面积从1998年的1523.5万hm2快速增长到2008年的2443.6万hm2,年均增长率为4.84%。由此可以得出,近年来我国农田有效灌溉面积保持略有增加的同时,农业用水量则稳中有降。

在淡水资源日趋紧张的情况下,部分地区开始利用工业和生活污水进行灌溉。据全国污水灌区环境质量状况普查统计,我国利用污水灌溉主要集中在水资源严重短缺的海、辽、黄、淮四大流域,在约140万hm2的污水灌区中,遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%,其中轻度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,严重污染的占8.4%[25]

图3-9 1949~2008年中国农业用水量变化示意图

(三)农业化学品施用

新中国成立以来,特别是改革开放以来,农业生产过程中越来越广泛地使用化学肥料、化学农药、除草剂、农用塑料薄膜等化学品,以促进和保护农作物生长。1952年我国农田化肥施用量仅为7.8万t,到2008年增加到5239.0万t,增长了670倍。从图3-10可以看出,1949~1978年化肥施用量在低水平上缓慢增长;1979~1997年化肥施用量快速增加,年均增长率高达9.6%;1998~2008年化肥施用量增速放缓,年均增长率为2.5%。与此同时,化学用药在2000年后急剧增加,到2008年增长到190.2万t(图3-11)。一些学者研究表明,我国化肥、农药施用量已超过世界平均水平,化肥施用量占世界总量的22%,有10多个省平均施用量超过国际公认的上限(225Kg/hm2),农药施用量高出发达国家1倍[26]。有研究表明,我国化肥氮的平均利用率仅为30%~35%,高产地区甚至低于30%,而流失率高达52%~60%[27]。农业化肥、农药施用量不断增加,造成了土壤和地下水污染。2002年全国第二轮全国地下水资源评价结果发现:农业开发中大量施用化肥、农药,导致地下水产生面状污染,河北平原和长江三角洲地区最为严重[28]

图3-10 1949~2008年中国农业化肥施用量变化示意图

图3-11 1949~2008年中国化学农药生产量变化示意图

通过上述对土壤资源开发、农田水分调控、农业化学品施用等农业活动分析,可以得出:随着耕地面积、农业用水量的趋于稳定,农业活动对地质环境的开发扰动强度趋于稳定,而对地质环境的污染威胁日益增大。

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