1.1.2　農業面源污染研究意義

人類利用和改造自然的能力隨著科學技術的快速發展逐步提高，在20世紀50～60年代，人們在獲取物質財富的同時也付出了巨大的環境代價，人類活動對生態環境產生的負面影響開始凸現。自然資源的過度耗竭、生物多樣性的減少、溫室效應的加劇、水環境的污染、酸雨加劇等生態環境問題直接對人類自身的生存安全造成威脅。在過去的經濟發展模式中，生態環境研究側重于經濟發展對環境的影響；而現在，人們逐漸感受到生態環境壓力對經濟發展以及社會存在安全性的影響。

目前，由大規模農業開墾所導致的生態環境問題已經在世界范圍內引起了高度重視。我國人口眾多且耕地面積有限，因而過度開墾和農用化學品的施用所引發的生態環境問題尤為突出。例如典型集約化農區的三江平原，為了滿足人口增長帶來的糧食增產需求，該區自20世紀50年代經歷了數次農業開發。第一次農業開發是1949～1960年，在此期間耕地總面積由7870km2增至15130km2；第二次農業開發為20世紀60年代初至1977年，全區耕地面積增加40.12%；第三次農業開發為1978年到1985年，期間耕地面積增加了40.24%；第四次農業開發是20世紀80年代中期到2000年，全區耕地總面積達到47330km2，增加了59.2%。幾次農業開發均以增加糧食產量為目的，導致原本以沼澤濕地、林地和草地為主要生態景觀的自然生態系統演變為以農田為主的農業生態系統，自然生態與人工生態相互競爭的局面由此形成。

區域農業開發通過水資源的人工配置、土地利用結構的改變和人工植被的擴展打破了區域自然生態系統的植被演替過程，改變了區域生態系統的結構和功能。1949～2011年，通過研究三江平原土地利用變化和生態系統服務價值的變化趨勢，發現生態系統服務價值減少、增加和沒有變化的區域分別為全區面積的58.16%、26.62%和15.22%，總體呈現生態系統服務價值損失的趨勢（常守志等，2011）。同時，大規模的農業墾殖，使得區域天然濕地面積從1932年的54300km2減少到2000年的9069km2，減少了83.3%。加上區內黑土土壤疏松，三江平原的土壤理化性質惡化，肥力下降，土壤有機質含量由12%下降到1%～2%，水土流失面積達237.6×104hm2（李穎等，2002）。此外，大規模農業開墾使區域下墊面發生了明顯的階段性變化。農業開發所形成的農業區域是一個完整的自然地理單元，下墊面條件是影響區內生態系統的決定因素，影響著水量平衡，進而影響水文循環過程及土壤中N、P物質的轉化與遷移過程，最終制約著以水、土為依托的生態系統演變。

上述生態環境問題的關鍵原因在于：在以耕地墾殖為主要形式的大規模農業開發脅迫下，區域土地利用結構發生根本變化。由于濕地、林地開墾為耕地，旱地轉水田，區域生態水文過程改變，并加快了污染物的輸移，導致土地退化。而以N、P為主的污染物在流域內的遷移是水環境惡化的源頭，區域生態系統在水和土兩個基本要素的脅迫下發生演變，進而對區域生態環境構成威脅。農業生產和農村生活是區域水體N、P污染的主要來源，為遏制區域內水體富營養化加重的趨勢，控制農業面源N、P污染是防控三江平原流域水體的重要措施。圍繞該區域流域農業面源問題，近年來先后開展了水體硝酸鹽污染、農藥分布特征、沉積物多環芳烴變化規律和地表景觀演變特征等方面的研究，這些工作為認識流域營養物質在土水界面遷移轉化及農業面源污染等方面積累了豐富的經驗。土地利用變化、農業面源污染和N、P循環是影響區域農業可持續發展的重要因素。隨著國家新增千億斤糧食計劃的推進，深刻認識區域農業活動脅迫下，土地利用變化對區域生態水文過程的作用機制，掌握農業活動對區域農業面源N、P污染物遷移轉化的影響，進而實現農業和水環境的協調發展，是解決區域農業面源問題的關鍵。