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1、中t 鑫囊重孽报2 0 0 8 年7 月第1 6 卷第4 期C h i n e s eJ o u r n a lo fE c o A g r i c u l t u r e，J u l y2 0 0 8，1 6(4)：1 0 2 5-1 0 3 0D O I：1 0 3 7 2 4 S P J 1 0 1 1 2 0 0 8 0 1 0 2 5浅论农业生态系统的自净能力与应用杨世琦张庆忠张爱平杨正礼”(中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业部农业环境与气候变化重点开放实验室北京1 0 0 0 8 1)摘要本文探讨了农业生态系统自净能力的内涵与层次结构，从生态系统的构成要素角度，对农业生态
2、系统的自净能力进行了评述，同时分析了农牧结合自净体系、沼气生态农业自净体系、立体农业自净体系、现代农业高效清洁生产自净体系以及环境保护和生态修复自净体系等5 种典型农业生态自净体系结构与功能特征，提出农业生态系统自净能力在农业污染防治上具有一定的借鉴意义。关键词农业生态系统自净能力土壤畜牧清洁生产中图分类号：S 1 9文献标识码：A文章编号：1 6 7 1 3 9 9 0(2 0 0 8)0 4 1 0 2 5 0 6A p p l i c a t i o na n dc a p a c i t yo fs e l f-d e c o n t a m i n a t i o no fa g r
3、 i c u l t u r a le c o s y s t e mY A N GS h i Q i，Z H A N GQ i n g Z h o n g，Z H A N GA i P i n g，Y A N GZ h e n g L i(I n s t i t u t eo fE n v i r o n m e n ta n dS u s t a i n a b l eD e v e l o p m e n ti nA g r i c u l t u r e，C h i n e s eA c a d e m yo fA g r i c u l t u r a lS c i e n c e
4、s；K e yL a b o r a t o r yo fA g r o-E n v i r o n m e n ta n dC l i m a t eC h a n g e，M i n i s t r yo fA g r i c u l t u r e，B e i j i n g1 0 0 0 81，C h i n a)A b s t r a c tT h ec o n n o t a t i o na n dh i e r a r c h yo fs e l f-d e c o n t a m i n a t i n gc a p a c i t yo fa g r i c u l t u
5、 r a le c o s y s t e m sa r ed i s c u s s e d F r o mt h ev i e wp o i n to ft h ee c o s y s t e m，t h ec a p a c i t yo fs e l f-d e c o n t a m i n a t i n ga g r i c u l t u r a le c o s y s t e mi sr e v i e w e da sw e l l T h es t r u c t u r ea n df u n c t i o no ff i v et y p i c a ls e
6、l f-d e c o n t a m i n a t i n ga g r i c u l t u r a le c o s y s t e m sa r ea n a l y z e d T h e s ei n c l u d ec r o pa n dl i v e s t o c ks e l f-d e c o n t a m i n a t i n gs y s t e m，b i o g a se c o-a g r i c u l t u r es e l f-d e c o n t a m i n a t i n gs y s t e m，t r i d i m e n s
7、 i o n a la g r i c u l t u r es e l f-d e c o n t a m i n a t i n gs y s t e m，h i g h e f f i c i e n ta n dc l e a n m o d e r na g r i c u l t u r es e l f-d e c o n t a m i n a t i n gs y s t e ma n de n v i r o n m e n t a l l yp r o t e c t e da n de c o r e s t o r e ds e l f-d e c o n t a m
8、 i n a t i n gs y s t e m T h ec a p a c i t yo fa g r i c u l t u r a ls e l f-d e c o n t a m i n a t i n ge c o s y s t e ml a y st h eb a s i so fi n n o v a t i o nf o ra d v a n c e da g r i c u l t u r a lc o n t a m i n a t i o np r e v e n t i o na n dc u r e K e yw o r d sA g r i c u l t u
9、 r a le c o s y s t e m，S e l f-d e c o n t a m i n a t i n gc a p a c i t y，S o i l，L i v e s t o c k，C l e a np r o d u c t i o n(R e c e i v e dS e p t 2 0，2 0 0 7；a c c e p t e dD e c 1，2 0 0 7)1农业生态系统自净能力的内涵与层次结构1 1 农业生态系统自净能力的内涵农业生态系统自净能力是指系统在不改变结构与功能的前提下，能够忍受外来有害物质的干扰，并通过自身机制消纳和降解污染物，保持或恢复系统原
10、有稳定状态的特性与能力。显然，农业生态系统自净能力本质上是农业生态系统对污染物的消纳与降解能力。1 2 农业生态系统自净能力层次结构农业生态系统自净能力主要表现在两个层面：一是农业生态系统要素层面，主要包括农业生物、土壤、水等要素；二是生态系统层面，主要表现为在农业生物与环境的相互作用下，通过系统自身的运转而实现环境自净。1 2 1 农业生物自净能力生物因素既是构成生态系统的要素，又是生态系统的核心。在与光、温度、水、土、气等环境因素的长期作用和进化过程中，生物形成了利用环境、适应环境和不同程度改造环境的能力。生物与生态因子的相互关系可以用S h e l f o r d 耐受性定律进行很好地描
11、述：当某种物质的数量，特别是外源污染物质的数量超过一定限度时，生物就会受到伤害，甚至不能生存。但在一定限度内，生物可以忍受外源污染物，或者吸收污染物，使之排除到土壤以外，起到净化环境的作用。农业生物净化作用体现在以下3 个层次上：中央级公益性科研项目“农业环境演变及其修复研究”和土壤有机质提升试点项目(1 2 5 1 6 1 0 7 2 1 3 3 6)资助通讯作者。E-m a i l：y a n g z l c j a c o r g c n杨世琦(1 9 7 0)，男，博士，副研究员，主要从事区域农业、生态农业研究。E m a i l：s h i q i y a n g 1 2 6 c o
12、 r n收穑日期：2 0 0 7-0 9-2 0 接受日期：2 0 0 7-1 2 0 1万方数据1 0 2 6中国生态农业学报2 0 0 8第1 6 卷第一，个体水平上的环境自净能力。不同生物个体在生理、生态以及环境适应性方面存在一定的差异，这种个体差异必然产生分化形成不同的生态型，对不同生态型进行定向选择可以形成不同的品种。由于农作物品种的环境自净能力有限，另外农作物作为人类食物来源(人类对农作物的利用往往只有其少数部分器官)，一般不作为环境自净的途径，因此在这方面研究很少。其实，许多科学家注意到了这样一个事实：物种间、品种间甚至同一植物不同器官之间的积累存在着很大的差异，利用植物的这种区
13、隔性(C o m p a n m e n t a t i o n)同样可以对环境进行修复。第二，种群水平上的环境自净能力。农作物不同品种对应的是生态系统的种群，品种是同一作物不同生态型的表现。种群水平上的环境自净能力实际上是物种适应环境的一种机制，在自然生态系统中表现很多，发挥群体优势，能够增强个体生存能力。污染物从某种程度上来讲也是一种环境要素，例如用芦苇净化水体发现，当芦苇密度很低时，生活力弱，生长量少；密度增加，生活力和生长量均有所提高。一般群体生长中都会发生这种现象，作物也不例外。在生物种群水平上，一定程度上能够扩展生物的耐性范围，一般是通过提高生物代谢功能(同化作用、异化作用以及次生
14、代谢等)使环境中的污染物质的数量减少、浓度下降、毒性减低甚至消失。另外种群水平上对环境异物具有一定的物理分流作用，从而达到相对降低毒性的目的。第三，复合作物群体水平上的环境自净能力。在复合作物群体即作物群落水平上，生物对环境的生存能力及对生态因子的耐性范围均有一定的提高。例如森林生态群落比较稳定，对不良环境的抵抗能力明显增强，在环境自净能力方面也不例外。农业生态系统的复合作物群体环境自净能力主要表现为间作套种、混种和轮作等方面。以往研究表明，在没有污染的土壤上连作，生活力会大大降低，产量较明显减少。在群落水平上，环境自净能力的发挥主要取决于种群之间的相互作用。许多研究表明，土壤微生物分泌次生代
15、谢物对重金属有一定的钝化作用，一定程度上提高了群落抵抗毒性的能力。1 2 2 土壤自净能力土壤是发育于地球陆地表面具有一定肥力且能够生长植物的疏松表层(包括海、湖浅水区)。土壤是含有空隙的介质，对颗粒物、液体和气体具有一定的吸附作用，另外土壤中有机质、土壤微生物对粒子物质具有吸附作用。因此，污染物质进入土壤中，土壤就会发挥吸收和固定作用，减弱毒害作用，一定程度上表现了环境自净功能。另外土壤也是一个生命体，土壤微生物修复在土壤自净中有重要的作用，土壤微生物通过氧化一还原作用和生物吸附富集以及溶解作用，改变重金属在土壤中的存在形态，有利于重金属的植物吸收，有利于重金属在土壤中的生物吸附固定以及重金
16、属毒性降低2。目前土壤微生物生态成为全球生态系统生态学研究的热点。1 2 3 水相自净能力水体是自然界主要的溶剂，是物质流动和集聚的主要介质之一。农业水体(水相)对进入其中的物质具有溶解作用，可以降低污染物质的浓度，减小污染物质的危害。另外在重力作用下把有害物质沉降到地质层，进入地质大循环，经过复杂的物理化学过程，如稀释、吸附和沉淀等物理过程，以及氧化还原、化合分解、交换和络合等化学过程降解毒性。水相中的微生物、植物和动物等，对污染物具有分解和吸收作用，对净化水体有重要作用。水相自净能力和水的运动过程有密切的关系，不断循环的水体的自净能力很强，而失去连通性的水体的自净能力降低很多，甚至没有自净
17、功能。大量实践表明，湿地生态恢复具有较低的成功率，如美国佛罗里达州滨海湿地恢复的成功率为4 5，而内陆淡水湿地恢复成功率仅为1 2，而欧洲“莱茵河行动计划”(1 9 8 7 2 0 0 0 年)就是湿地整体恢复的1 个成功范例口4】。我国在滇池、太湖和巢湖等湖泊的富营养化修复问题中，对各湿地类型之间过渡区的复杂过程和效应缺乏重视，在区域、流域尺度上缺乏湿地水环境整体功能效应，对水环境与水生态过程交互作用机理重视不够，因此从根本上解决区域性、流域性的湿地水环境污染问题目前还没有太好的办法5 1。1 2 4 农业生态系统层次上的环境自净能力系统水平上的环境自净能力是通过调节生物与环境之间的关系，利
18、用自然机制和人工措施，在系统层次上提高抵抗不良环境因素的能力。例如，通过栽培抗污染能力强的植物或者作物品种、施用土壤调节剂等措施，降解污染物对农田环境的污染，实现环境自净，减少污染扩散。另外，利用食物链途径把污染物质引向对人类危害最小的方向，降低环境污染。随着科学技术的进步，施用化学降解药品能够提高农业生态系统的降解能力，例如，土壤表面活性剂、腐殖酸和复合有机质等在提高环境自净能力中发挥了重要作用。生态系统的环境自净能力是有限度的，不能无限度放大。土壤和水体对污染物具有一定的缓冲万方数据第4 期杨世琦等：浅论农业生态系统的自净能力与应用1 0 2 7能力，通过内部的缓冲机制能够降解和固定有害物
19、质，减轻对环境的毒害作用，但一旦污染物的数量超过了临界值，农业生物和农业生态系统两方面均要受到严重影响，甚至使生态系统遭到破坏，难以恢复。农业生态系统对污染物的消纳与环境自净能力也是有限的，并且由于农业生物的单一性和结构的脆弱性，这种能力常常低于自然生态系统。所以，在农业可持续生产中，既要发挥农业生态系统的环境自净能力，又不能过分依赖系统的这种能力，应该强化人类的主观能动性，加强管理，控制源头与过程污染物排放，维持农业生态系统的稳定与持续性。2 农业生态系统自净能力评述2 1 土壤的自净能力由于土壤具有很强的吸附、过滤和降解作用，一定量的污染物进入土壤后，由于物理、化学及生物过程的综合作用，经
20、过一段时间，污染物会逐渐减少甚至消失，恢复到原来的状态。此种净化过程即为土壤的自净作用。土壤中的微生物存在强大的生物降解能力，土壤液中含有碳酸、磷酸、硅酸、腐殖酸和其他有机酸及盐，构成一个很好的缓冲体系，本身对酸碱改变具有相当的缓冲能力。同时土壤胶体能降低反应的活化能，成为很多污染物转化反应的催化剂。此外，土壤中的0，、硝酸根离子和高价金属离子可作为氧化剂，土壤中的水分可作为溶剂，在土壤中植物的根系和土壤生物的参与下发生氧化还原反应，这些都是土壤的自净因素。可以使土壤中的有机物降解或转化的微生物，其中能分解无毒污染物的微生物较多。无毒污染物在土壤微生物的作用下，通过好氧或厌氧分解，最终形成氨、
21、C O：和水1。据有关资料，环境中有毒物质浓度的降低，主要是因土壤微生物的矿化作用和共代谢作用。微生物对有毒物质有去毒作用、活化作用、失去活化性、改变毒性谱、结合或加成作用以及消效作用等。受重金属污染的土壤不能被土壤微生物分解，只能改变其在环境中的存在状态，降低毒性。在微生物转化重金属的作用中，很多都涉及金属离子氧化状态的改变，如抗汞细菌还原汞化物为元素汞。微生物代谢活动的结果，形成大量各种产物，能对金属离子起增溶、沉淀、鳌合作用。土壤的净化能力除决定于土壤的物质组成和土壤环境外，也和污染物的种类、性质和数量有关。不同的土壤净化能力不同，同一土壤对不同污染物质的净化能力也不同。由于土壤的固定性
22、，它不像大气、水一样能随风力、机械运动而较快地扩散迁移，因而土壤的净化速度比较缓慢。2 2 生物的自净能力生物的自净作用主要表现在对进入环境污染物质的提取和降解等方面，实际上就是生物修复。植物修复可分为植物提取(P h y t o e x t r a c t i o n p h y t o a c c u m u l a t i o n)、植物降解(P h y t o d e g r a d a t i o n)、植物稳定(P h y t o s t a b i l i z a t i o n)、植物刺激(P h y t o s t i m u l a t i o n)、植物挥发(P h y
23、t o v o l a t i l i z a t i o n)和根际过滤(R h z i o f i h r a-t i o n)1。其中植物提取修复技术因其治理彻底且无其他负面影响等优势而受重视，植物修复受土壤环境影响很大，例如污染物浓度、p H 值、养分含量、养分形态、有机质、人工土壤改良剂和土壤微生物等对根系吸收有很大影响。植物羽衣甘蓝(B r a s s i c ao l e r a c e av a r a c e p h a l a)和屈草花属植物 b e r i si n t e r-m e d i a 地上部吸收的铊(T I)1 8 和2 l 来自根际土壤(0 2m m)的植
24、物有效态部分，而5 0 和4 0 来自非可溶性部分p j。灌木菌根真菌与蕨类植物根系共生，这样的共生体系有利于A s 超积累植物对A s 的吸收和积累。人工合成的螯合剂E D T A、H E D T A、D T P A、E D D H A 等对污染土壤中P b 具有强的活化能力，施加螯合剂到土壤后P b 的溶解度显著提高，明显提高印度芥菜对P b 的吸收效率。以豌豆和玉米为修复材料，施加E D T A 等螯合剂对土壤中的P b 有较好的活化性能，显著提高两种植物地上部P b 的积累量。”1。美国发现一种蕨类植物可吸收污染土壤中的A s，可对受A s 污染的加工厂、矿场和农田等场所进行清理。研究
25、发现蕨类植物体内的A s 是其生长地土壤的2 0 0 倍，该植物体内含A s 量高达2 3，其中9 0 A s 存在于茎和叶中，因此在污染地区种植后可以收获并运输到危险废物加工厂。2 0 世纪早期，一些国家和地区用A 8 消灭畜牧场的寄生虫，导致严重的土壤A s 污染，利用蕨类植物可以有效的净化土壤“。2 3 农业生态系统的环境自净能力湿地植物定期收割是净化非点源污染物的有效措施，研究表明芦苇和茭草 学名茭白，Z i z a n i ac a d u c i f l o r a(T u r c z e tT r i n)H a n d 对N、P 的吸收能力高，芦苇收割可带走N8 1 8k g
26、h m 以和P1 0 4k g h m，茭草可带走N1 3 1k g“m 也和P2 9k g h m。由于芦苇和茭草的回收利用价值低，在春季植物残体分解，N、P 营养物质又释放出来，导致地表水二次污染。茭白每年对N、P 的吸收量分别为2 0 0k g h m。2 和2 1k g h m，人为种植取代野生植物，可取得很好的净化效果，带来经济效益，提高了农业生态系统的环境自净能力u“。在废矿渣堆土壤污染的地区，生长着草本植物万方数据1 0 2 8中国生态农业学报2 0 0 8第1 6 卷如芦苇、马齿草、苦菜根和高粱(非人工种植)等，这些植物具有较强的耐C r 和富集c r 能力，人工栽培的大白菜长
27、势也较好，说明这些植物具有较强的耐重金属c r 的能力和吸收富集作用，尤其根部的富集作用更为突出。这对高c r 及其他重金属污染地区的环境治理提供了一些启发，说明提高环境自净能力应该充分从系统角度考虑，能够取得更好的自净效果”o通过调节土壤营养的方法可以提高植物的重金属迁移总量，利用P b 超富集植物修复P b 污染土壤。营养元素对植物的效应不一致，少量的N 和K可促进富集植物的生长，促进植物对P b 的吸收，随着N 和K 水平的增加，植物对P b 的吸收能力降低，但K 的抑制作用不如N 显著；土壤供P 会降低植物对P b 的吸收，且下降极显著“。许多水生生物能从水中吸收污染物，贮藏于体内，使
28、水中污染物浓度降低，从而使水体得到净化。如水生高等植物水葱可在酚浓度高达6 0 0m g L“的水体中正常生长，每1 0 0g 水葱1 0 0h 可净化单元酚2 0 2m g L 一，由于水葱体内具有较大的气腔，干枯后漂浮水面，冲到岸边而被清除，使吸人体内的酚不会重新返回水体；菹草、凤眼莲能从水中选择吸收Z n；黑藻、金鱼藻和菹草能从水中选择吸收A 8。3 典型农业生产模式的自净体系3 1 农牧结合自净体系农牧结合生产体系主要理论基础是种植业为牧业提供饲料，牧业为农业提供肥料，形成相互促进、相互依赖的关联体系。从另一方面分析，种植业解决了养殖业粪便可能引起环境污染的问题，牧业也解决了种植业秸秆
29、堆积和随意燃烧带来的大气污染问题，形成了一个农业生态系统相互自净机制，有效保障了农业生态系统健康与安全。秸秆直接还田能够提高土壤有机质和营养元素，提高作物产量。过腹还田可以促进畜牧业发展，解决养殖需要的饲料，增加肉奶产品，提高农业系统的生产力，养畜粪便还田可改良和提高土壤肥力，是农牧结合，实现相互促进的良性循环发展方式。此外还有秸秆高温堆肥还田以及微生物处理堆肥等形式。利用秸秆生产沼气，减少秸秆燃烧排放C O：，保护大气环境，解决了农村生活用能问题。农牧结合的环境自净生产体系具有较高的综合效益。北京窦店推广秸秆、青贮、氨化等技术，使大量的秸秆转化为高级饲料；积极发展以养牛业为主的秸秆养殖业，推
30、进畜牧业的长足发展；大量畜禽粪便直接(或通过沼气)还田，显著培肥了土壤。农牧良性循环，稳固了该村良好的村镇农业经济的基础。3 2 沼气生态农业自净体系农业生产不可避免地要产生废弃物，例如畜禽养殖产生粪便、作物生产产生秸秆、农产品加工产生下脚料等，这些有机废弃物如果不能得到及时而有效地处理，便会成为污染源。以有机质转换为重要机制的沼气生态农业具有以下功能：第一，沼气系统可以提供能源；第二，沼气在保护植被及治理生态环境方面具有重要的作用；第三，沼液既是优质的叶面喷肥，又是防治农作物病虫害的“无公害农药”；第四，沼渣是优质有机肥，既能改良土壤，又能提高农产品品质，另外还可养殖蚯蚓，为家禽饲养提供饲源
31、；第五，沼气系统可以改善生活环境，消除污染；第六，作物秸秆既可以直接作为沼气发酵原料，又可以经过处理作为家畜饲料，避免秸秆燃烧导致污染环境，促进农业生态系统物质的良性循环。由于沼气系统有以上几方面的功能与作用，因而与农业生产系统的结合更加紧密，形成了多种以沼气为纽带的生态农业模式在农村得到广泛推广。目前主要模式有：“圈一沼”生态养殖模式(工厂化养殖或农村养殖小区模式)、“圈一沼一厕”生态庭院模式(三位一体)、“棚一菜一沼一圈”生态温棚模式(四位一体)和“果一窖一圈一沼一厕”生态果园模式(五配套)等4 种。其中南方多以三位一体较常见，北方既有三位一体，也有四位一体，在林果主产区以五配套较常见，少
32、数农村或地区有工厂化养殖(例如乳品厂、畜禽企业等)和农村养殖小区。位于北京市大兴区长子营镇的留民营村，2 0 世纪8 0年代开始，以沼气为纽带，实行以畜禽粪便等废弃物循环利用为基础的生态农业，进行全方位的产业结构调整，农业生产中不施用化学肥料、农药，不使用转基因产品，无激素，从单一的种植发展成为种、养、加、产、工、销一条龙的生产格局，形成了乳品、饲料、面粉、蔬菜、食品、肉食和旅游等产业，促进各业的良性循环，生产出了安全绿色的有机农产品，使全村人均收入达到万元，农业生产过程中的废弃物得到循环利用，取得了显著经济社会与生态效益。3 3 立体农业自净体系立体农业生产体系主要理论依据是群落结构中的垂直
33、、水平和时间结构原理，是农作制度中的间作套种的综合运用与发展。目前，我国在立体农业领域积累了丰富的理论与实践经验，已经形成了万方数据第4 期杨世琦等：浅论农业生态系统的自净能力与应用1 0 2 9多样化的立体种植、混合养殖和种养结合模式，极大提高了单位土地面积上农产品数量与品种，对提高农业生态系统生产力作出了较大贡献。例如，在盐碱地上，修建水产养殖设施集水进行养殖，池塘排出水一灌溉一牧草种植一牲畜养殖一畜粪菌菇生产一畜粪菌渣还田，使盐碱地得到改良，形成了盐碱地生态综合立体种植和养殖及盐碱地改良模式，取得了较好的经济、社会和生态效益。另外还有粮果菜立体种植、农林立体种植、农林药立体种植、稻田养鱼
34、、稻一萍一鱼系统等，已经形成了我国特色化的农作制度和生产方式，在生产中充当着重要角色。在现代农业设施中，立体种植、养殖类型更是多种多样，为提高农业效益起到重要作用。桑基鱼塘在珠江三角洲等地势低洼、易发洪涝灾害区域应用广泛，挖塘筑基，塘中养鱼，基上种植桑树，趋利避害，一举两得。桑基鱼塘体系中，蚕沙(蚕粪)喂鱼，塘泥肥桑，栽桑、养蚕、养鱼三者有机结合，形成桑、蚕、鱼、泥良性循环生产体系，废弃物逐级利用，显著提高了农业生态系统自净能力。由桑基鱼塘演化而来或类似的生产体系还有果基鱼塘、蔗基鱼塘、花基鱼塘、菜桑基鱼塘和稻基鱼塘等，形成了肥水养鱼，塘基肥田，环境自净，良性循环的良好运作模式。3 4 现代农
35、业高效清洁生产自净体系现代农业技术发展迅速，不断形成和产生着高效率的现代农业模式。其中，精准农业就是一种具代表性的农业清洁生产技术。精准农业是把地理信息技术(G I S)、遥感技术(R S)、地理定位系统(G P S)、生物技术、农业专家系统(E S)、决策支持系统(D S S)、工程装备技术、计算机及网络通讯技术等用于农业生产过程中，是一种基于空间信息管理和变异分析的现代农业管理策略和农业操作技术体系。精准农业能够根据土壤肥力和作物生长状况的空间差异，调节水肥投人数量，同时对作物长势以及病虫害进行实时诊断，调节农药用量以及农药种类，真正实现定位、定量的精准投人，实现高产、低耗和环保，合理利用
36、水肥资源、减少环境污染和提高农产品产量及品质，保护生态环境，实现农业的可持续发展。精准农业生产体系在提高农业生态系统的环境自净能力上具有重要意义。另外，结合缓释肥料、生物农药、高效低残施用技术等，可望在提高农业生态系统自净能力方面取得成效。3 5 环境保护与生态修复自净体系一定程度上讲，环境保护与生态修复的目的就是为了提高农业生态系统的环境自净能力。我国很早以前就开始闸沟垫地、打坝淤地，对小流域实行坡沟兼治、综合治理，均收到了明显的经济效益与生态效益，控制了水土流失，发展了农、林、牧等生产事业，增加了农民收入。小流域治理中主要采用了农田保护性耕作、林草覆盖和梯田、坡面蓄水工程(水窖、涝池)、山
37、坡截流沟、谷坊、拦沙坝、沟道蓄水工程及山洪、泥石流排导等工程措施，较好地保护了水土，减少流失，在系统环境自净能力建设方面也发挥了功效。另外，农业和生活污水的生物处理、人畜粪便的生物处理、农药的生物降解等技术措施，都在提高农业生态系统自净能力上发挥着重要作用。4 农业生态系统自净能力启示合理利用农业生态系统自净能力，可降低农业污染物对土壤、水体、大气等环境要素和生态系统的危害，实现农业系统与自然系统的协调持续发展。主要体现在以下4 个方面：第一，建立农林牧复合体系，提高农业的环境自净能力。农林牧复合系统具有自然复合系统的特征，在生物个体、种群、群落和系统层次上均表现一定的环境自净能力。由于现代农
38、业产业化发展，农业分工越来越细，专业性越来越强，农林牧复合系统的建设遇到一定的难度，应该加强这方面的研究，建设符合农业现代化发展的农林牧生产体系。第二，建立农业自身的物质多级循环利用生产体系。物质多级循环利用是根据食物链原理，把前一营养级产生的废物作为下一营养级的生产原料，实现物质多级利用和废物零排放目标。物质多级循环利用能够提高物质利用效率，减少废物产生，降低环境负担，充分发挥农业生态系统的环境自净功能。第三，重视提升土壤有机质，发掘土壤自身的环境自净能力。土壤有机质在降解污染物方面具有重要作用，同时随着土壤有机质含量的增加，可改善土壤结构，为土壤微生物种群创造良好的环境，提高了环境自净能力
39、水平。第四，合理投入，减轻农业生态系统污染负荷。农业生态系统自净能力有一定的限度。从某种程度上讲，农业立体污染的主要原因就是辅助能的过量投入和不合理使用导致的，超过了农业系统自身的承受能力。农药、化肥的合理投入可以改变传统的投入方式，提高物料的使用效率，从而减少投入数量，降低环境污染。参考文献 1 王新，周启星重金属与土壤微生物的相互作用及污染万方数据中国生态农业学报2 0 0 8第1 6 卷土壤修复 J 环境污染治理技术与设备，2 0 0 4，5(1 1)：l 一5 2 滕应，骆永明，赵祥，等重金属复合污染农田土壤D N A的快速提取及其P C R-D G G E 分析 J 土壤学报，2 0
40、 0 4，4 1(3)：3 4 3 3 4 7 3 Z e d l e rJ B P r o g r e s si nw e t l a n dr e s t o r a t i o ne c o l o g y J T r e n d si nE c o l o g ya n dE v o l u t i o n，2 0 0 0，1 5：4 0 2 4 0 5 4 W h i t eD M o d e l i n gt h es u i t a b i l i t yo fw e t l a n dr e s t o r a t i o np o t e n t i a la tt h ew
41、 a t e r s h e ds c a l e J E c o l o g i c a lE n g i n e e r i n g，2 0 0 5，2 4：3 5 9-3 7 7 5 杨志峰，崔保山，黄国和，等黄淮海地区湿地水生态过程、水环境效应及生态安全调控 J 地球科学进展，2 0 0 6，2 1(1 1)：1 1 1 9 1 1 2 6 6 刁治民浅谈土壤微生物的净化作用 J 青海环境，1 9 9 6，6(2)：6 8 7 1 7 陈玉成土壤净化功能的原理及其利用 J 四川环境，1 9 9 4，1 3(4)：6 0-6 4 8 S u s a r hS，M e d i n aV F
42、，M c C u t c h e o n S C P h y t o r e m e d i-a f i o n：a ne c o l o g i c a ls o l u t i o nt oo r g a n i cc h e m i c a lc o n t a m i n a-：i o n J E e 0 1 E n g，2 0 0 2，1 8：6 4 7 6 5 8 9 A I N a j a rH，S c h u l zR，R 6 m h e l d t lV P l a n ta v a i l a b i l i t yo ft h a l l i u mi nt h er h
43、 i z o s p h e r eo fh y p e r a e c u m u l a t o rp l a n t s：ak e yf a c t o rf o ra s s e s s m e n to fp h y t o e x t r a c t i o n J P l a n tS o i l，2 0 0 3，2 4 9：9 7 1 0 5 1 0 S h a r m aB D F u n g a la s s o c i a t i o nw i t hi s o e t e ss p e c i e s J A m e r F e r n J，1 9 9 8，8 8：1
44、3 8 1 4 2 1 1 B l a y l o e kM J，S a l tD E，D u s h e n k o vS，e ta 1 E n-h a n c e da c c u m u l a t i o no fl e a di nI n d i a nM u s t a r db ys o i la p p l i e dc h e l a t i n ga g e n t s J E n v i r o n S c i T e c h n 0 1，1 9 9 7，3 1：8 6 0 8 6 5 1 2 H a s e l w a n d t e rK，B o w e nG D M
45、 y c o r r h i z a lr e l a t i o n si nt r e e sf o ra g r o f o r e s t ya n dl a n dr e h a b i l i t a t i o n J F o r E c 0 1 M a n a g e，1 9 9 6，8 1：1 一1 7 1 3 H u a n gJ W，C h e nJ，B e r t iW R P h y t o r e m e d i a t i o no fl e a dc o n t a m i n a t e ds o i l：r o l eo fs y n t h e t i c
46、c h e l a t e si nl e a dp h y t o e x t r a c t i o n J E n v i o n S e i，1 9 9 7，3 1(3)：8 0 0 一8 0 5 1 4 罗家传利用藻类植物吸收污染土壤中的砷 J 农业科技通讯，2 0 0 2(5)：3 8 1 5 姜翠玲，范晓秋，章亦兵非点源污染物在沟渠湿地中的累积和植物吸收净化 J 应用生态学报，2 0 0 5，1 6(7)：1 3 5 1 1 3 5 4 1 6 王成镉污染地区环境对植物吸收重金属的影响 J 天津师范大学学报：自然科学版，2 0 0 5，2 5(1)：6 6 6 8 1 7 聂俊华，刘秀梅，王庆仁营养元素N、P、K 对P b 超富集植物吸收能力的影响 J 农业工程学报，2 0 0 4，2 0(5)：2 6 2 2 6 5 1 8 黄文红浅谈水体污染与自净机制 J 江西水利科技，2 0 0 0，2 6(4)：2 2 2-2 2 4万方数据