1.1.2　農(nóng)業(yè)面源污染研究意義

人類利用和改造自然的能力隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展逐步提高，在20世紀(jì)50～60年代，人們?cè)讷@取物質(zhì)財(cái)富的同時(shí)也付出了巨大的環(huán)境代價(jià)，人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響開始凸現(xiàn)。自然資源的過度耗竭、生物多樣性的減少、溫室效應(yīng)的加劇、水環(huán)境的污染、酸雨加劇等生態(tài)環(huán)境問題直接對(duì)人類自身的生存安全造成威脅。在過去的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式中，生態(tài)環(huán)境研究側(cè)重于經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境的影響；而現(xiàn)在，人們逐漸感受到生態(tài)環(huán)境壓力對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會(huì)存在安全性的影響。

目前，由大規(guī)模農(nóng)業(yè)開墾所導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)在世界范圍內(nèi)引起了高度重視。我國(guó)人口眾多且耕地面積有限，因而過度開墾和農(nóng)用化學(xué)品的施用所引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題尤為突出。例如典型集約化農(nóng)區(qū)的三江平原，為了滿足人口增長(zhǎng)帶來的糧食增產(chǎn)需求，該區(qū)自20世紀(jì)50年代經(jīng)歷了數(shù)次農(nóng)業(yè)開發(fā)。第一次農(nóng)業(yè)開發(fā)是1949～1960年，在此期間耕地總面積由7870km2增至15130km2；第二次農(nóng)業(yè)開發(fā)為20世紀(jì)60年代初至1977年，全區(qū)耕地面積增加40.12%；第三次農(nóng)業(yè)開發(fā)為1978年到1985年，期間耕地面積增加了40.24%；第四次農(nóng)業(yè)開發(fā)是20世紀(jì)80年代中期到2000年，全區(qū)耕地總面積達(dá)到47330km2，增加了59.2%。幾次農(nóng)業(yè)開發(fā)均以增加糧食產(chǎn)量為目的，導(dǎo)致原本以沼澤濕地、林地和草地為主要生態(tài)景觀的自然生態(tài)系統(tǒng)演變?yōu)橐赞r(nóng)田為主的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，自然生態(tài)與人工生態(tài)相互競(jìng)爭(zhēng)的局面由此形成。

區(qū)域農(nóng)業(yè)開發(fā)通過水資源的人工配置、土地利用結(jié)構(gòu)的改變和人工植被的擴(kuò)展打破了區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)的植被演替過程，改變了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。1949～2011年，通過研究三江平原土地利用變化和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值減少、增加和沒有變化的區(qū)域分別為全區(qū)面積的58.16%、26.62%和15.22%，總體呈現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失的趨勢(shì)（常守志等，2011）。同時(shí)，大規(guī)模的農(nóng)業(yè)墾殖，使得區(qū)域天然濕地面積從1932年的54300km2減少到2000年的9069km2，減少了83.3%。加上區(qū)內(nèi)黑土土壤疏松，三江平原的土壤理化性質(zhì)惡化，肥力下降，土壤有機(jī)質(zhì)含量由12%下降到1%～2%，水土流失面積達(dá)237.6×104hm2（李穎等，2002）。此外，大規(guī)模農(nóng)業(yè)開墾使區(qū)域下墊面發(fā)生了明顯的階段性變化。農(nóng)業(yè)開發(fā)所形成的農(nóng)業(yè)區(qū)域是一個(gè)完整的自然地理單元，下墊面條件是影響區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的決定因素，影響著水量平衡，進(jìn)而影響水文循環(huán)過程及土壤中N、P物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與遷移過程，最終制約著以水、土為依托的生態(tài)系統(tǒng)演變。

上述生態(tài)環(huán)境問題的關(guān)鍵原因在于：在以耕地墾殖為主要形式的大規(guī)模農(nóng)業(yè)開發(fā)脅迫下，區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生根本變化。由于濕地、林地開墾為耕地，旱地轉(zhuǎn)水田，區(qū)域生態(tài)水文過程改變，并加快了污染物的輸移，導(dǎo)致土地退化。而以N、P為主的污染物在流域內(nèi)的遷移是水環(huán)境惡化的源頭，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)在水和土兩個(gè)基本要素的脅迫下發(fā)生演變，進(jìn)而對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活是區(qū)域水體N、P污染的主要來源，為遏制區(qū)域內(nèi)水體富營(yíng)養(yǎng)化加重的趨勢(shì)，控制農(nóng)業(yè)面源N、P污染是防控三江平原流域水體的重要措施。圍繞該區(qū)域流域農(nóng)業(yè)面源問題，近年來先后開展了水體硝酸鹽污染、農(nóng)藥分布特征、沉積物多環(huán)芳烴變化規(guī)律和地表景觀演變特征等方面的研究，這些工作為認(rèn)識(shí)流域營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在土水界面遷移轉(zhuǎn)化及農(nóng)業(yè)面源污染等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。土地利用變化、農(nóng)業(yè)面源污染和N、P循環(huán)是影響區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。隨著國(guó)家新增千億斤糧食計(jì)劃的推進(jìn)，深刻認(rèn)識(shí)區(qū)域農(nóng)業(yè)活動(dòng)脅迫下，土地利用變化對(duì)區(qū)域生態(tài)水文過程的作用機(jī)制，掌握農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)面源N、P污染物遷移轉(zhuǎn)化的影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)和水環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，是解決區(qū)域農(nóng)業(yè)面源問題的關(guān)鍵。