何強(qiáng)環(huán)境學(xué)導(dǎo)論課件-生態(tài)

1、7糧食問題7.1 糧食在人類生活中的重要作用7.2 糧食安全7.3 提高糧食產(chǎn)量帶來(lái)的環(huán)境問題7.4 農(nóng)藥污染的防治與發(fā)展方向7.5 利用生態(tài)學(xué)原理提高糧食產(chǎn)量思考題與習(xí)題中國(guó)有句古語(yǔ)：“國(guó)以民為本，民以食為天?！?現(xiàn)在世界上大約有90的人都是以糧食為主要食物，其原因是人類生命活動(dòng)所需要的熱量主要取自糧食。7.1 糧食在人類生活中的重要作用 1 熱量和食物量 聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織曾對(duì)各個(gè)國(guó)家和地區(qū)以及全世界人民，每天每人所需要的蛋白質(zhì)和熱量做過估計(jì)，取平均值： 人類平均每天需要的熱量：1.0107J/（人d） 男性：1.3 107J/（人d） 女性：9.2106J/（人d） 人類平均每天需要的蛋白質(zhì)

2、：38.7g/（人d ） 男性： 0.57g/（kg體重d ） 女性： 0.51g/（kg體重d ）2 人類食物的來(lái)源1） 海洋食物 在全世界人類食物所提供的熱量中，魚類只占0.8，在所提供的蛋白質(zhì)中，魚類也只占4.6，因此，對(duì)整個(gè)人類的食物來(lái)源來(lái)說(shuō)，魚類僅居于比較次要的地位。 2） 陸地食物生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)植物性食物動(dòng)物性食物0204060801001950195419581962196619701974197819821986199019941998年份捕撈量捕撈量/10/106 6t t圖圖 全球漁業(yè)捕撈量（全球漁業(yè)捕撈量（19502000）中國(guó)世界（不包括中世界（不包括中國(guó)）國(guó)）中國(guó)有句古

3、語(yǔ)：“國(guó)以民為本，民以食為天?！?7.2 糧食安全最新數(shù)據(jù)表明，進(jìn)入21世紀(jì)以后，全球糧食供應(yīng)形勢(shì)嚴(yán)峻，2000年全年糧食缺口為1600萬(wàn)t，2001年為2700萬(wàn)t，2002年和2003年則上升為9600萬(wàn)t。截止到2003年底，全世界有38個(gè)國(guó)家或地區(qū)面臨糧食短缺，其中非洲地區(qū)22個(gè)，亞洲地區(qū)9個(gè)，中美洲和加勒比海地區(qū)5個(gè)歐洲地區(qū)2個(gè)。造成這種情況的原因，一方面有政治的，一方面也有地理的。全世界2/3的人口居住在糧食產(chǎn)量不足的地方。圖73反映了全球的谷物產(chǎn)量和利用量。 1 世界糧食供應(yīng) 2000195019001850180017501700199119921993199419951996

4、1997199819992000200120022003年份圖73 世界谷物產(chǎn)量和利用量產(chǎn)量或利用量/106t產(chǎn)量利用量全球平均每天有2萬(wàn)人死于饑餓 這是一名歐洲記者在非洲一個(gè)部落拍攝的相片，由于糧食的缺乏；不斷的干旱；疾病的侵襲；導(dǎo)致人民無(wú)法耕種；躺在地 上的小孩已經(jīng)被餓死，身后是他的家人，因?yàn)轲囸I已經(jīng)沒有了表情和眼淚，他們認(rèn)為全家人將在另外一個(gè)世界團(tuán)聚。饑餓同樣存在于我們國(guó)家我國(guó)仍有3000萬(wàn)人還沒有解決溫飽問題 2 糧食安全 這一概念反映的是主要品種糧食的產(chǎn)銷、供求、豐歉動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系的總和，即所有人在任何時(shí)候都能得到維持健康生活所需要的糧食。即應(yīng)從三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)糧食安全：有充足高質(zhì)量的糧食

5、供應(yīng)；家庭和個(gè)人可以得到這些糧食；人們可以借助潔凈水、充足的衛(wèi)生設(shè)施和醫(yī)療保健來(lái)利用其營(yíng)養(yǎng)。 糧食安全概念的內(nèi)涵國(guó)家糧食安全家庭糧食安全營(yíng)養(yǎng)安全 當(dāng)前世界糧食安全問題還表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面： 1）發(fā)展中國(guó)家膳食結(jié)構(gòu)差；2）大量發(fā)展中國(guó)家需要國(guó)際緊急糧食 援助；3）世界糧食可供應(yīng)量減少。 參照世界糧食安全委員會(huì)制定的糧食安全指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，我國(guó)的糧食安全狀態(tài)良好。 1）國(guó)家糧食儲(chǔ)備充足，糧食總產(chǎn)量和總共應(yīng)量可以滿足總需求； 2）我國(guó)城鄉(xiāng)居民生活水平普遍提高，營(yíng)養(yǎng)狀況改善； 3）我國(guó)的糧食安全存在隱患，必須給予重視。 （1）糧食產(chǎn)量連年減產(chǎn)，國(guó)家儲(chǔ)備存糧和農(nóng)民手中存糧減少， （2）加上消費(fèi)需求過量擴(kuò)大

6、，我國(guó)糧食將從結(jié)構(gòu)性短缺轉(zhuǎn)為戰(zhàn)略性短缺。 因此 確保我國(guó)糧食安全是一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)糧食安全的合理途徑為： 以提高糧食綜合生產(chǎn)能力和優(yōu)化糧食生產(chǎn)布局為主， 以糧食儲(chǔ)備調(diào)節(jié)和糧食進(jìn)出口調(diào)節(jié)為輔 保護(hù)好農(nóng)民的種糧積極性，強(qiáng)化對(duì)低收入階層的糧食援助。7.3 提高糧食產(chǎn)量帶來(lái)的環(huán)境問題 目前世界各國(guó)主要通過開墾荒地和施用化肥與農(nóng)藥這兩種途徑提高糧食產(chǎn)量。但是，這些措施都給人類的生存環(huán)境帶來(lái)不容忽視的影響。 開墾荒地對(duì)生態(tài)平衡的破壞 過度墾荒盲目增加耕地，往往帶來(lái)嚴(yán)重的生態(tài)問題。另一方面，目前世界上墾荒的潛力到底如何? 世界人口的增長(zhǎng)主要在亞洲，而那里的耕地面積又所余無(wú)幾，因此，從整體上看來(lái)，

7、世界耕地面積的擴(kuò)大是十分有限的，必須另找其他出路。未耕地已耕地所占比例/非洲南美洲亞洲北美洲前蘇聯(lián)歐洲大洋州圖74 世界各地區(qū)耕地和未耕地的分布情況2 使用化肥對(duì)環(huán)境的影響 化肥的主要環(huán)境問題是通過徑流、農(nóng)田排水以及滲濾淋洗對(duì)水體的污染，其次是對(duì)土壤、大氣和人群健康的影響。 1）污染地表水和地下水 氮肥的流失導(dǎo)致水中硝酸鹽含量增加 2）導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化 富營(yíng)養(yǎng)化在湖泊演化過程中起重要作用。海洋和海灣受到氮、磷等有機(jī)污染，導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，已成為赤潮的主要誘發(fā)因素之一。 3）大氣污染 化肥對(duì)大氣的污染主要是氮肥揮發(fā)氨氣與釋放NOx，硝化和反硝化釋放NO2不僅造成溫室效應(yīng)，而且在光化學(xué)反應(yīng)中消耗臭

8、氧，破壞臭氧層。 4）土壤污染 造成土壤污染的化肥主要是磷肥，磷肥中除含營(yíng)養(yǎng)元素磷、鉀、鈣、錳、鋅和硼外，同時(shí)也含有害物質(zhì)砷、鎘、鉻和氟，其中尤以重金屬鎘的含量高，毒性大。 5）危害人群健康 氮肥超量投入，會(huì)造成硝酸鹽在農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)的積累。硝酸鹽污染已成為癌癥發(fā)生的一個(gè)重要環(huán)境因素。3 使用農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染 農(nóng)藥是消滅對(duì)人類和植物的病蟲害的有效藥物，在農(nóng)牧業(yè)的增產(chǎn)、保存以及人類傳染病的預(yù)防和控制等方面都起很大的作用。但由于長(zhǎng)期大量使用農(nóng)藥，空氣、水源、土壤和食物受到污染，毒物累積在牲畜和人體內(nèi)引起中毒，造成農(nóng)藥公害問題。因此，如何正確地使用農(nóng)藥，農(nóng)藥的發(fā)展方向如何，都引起了人們的普遍關(guān)注。農(nóng)藥和殺

9、蟲劑（pesticides）殺蟲劑（insecticides）殺螨劑（acaricide）、殺線蟲劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑殺鼠劑（rodenticider）殺菌劑（bacteride）除草劑（herbicides）殺軟體動(dòng)物劑等。1)種類多 造成環(huán)境污染并對(duì)人體有害的農(nóng)藥主要是： 有機(jī)氯農(nóng)藥 含鉛、砷、汞等重金屬制劑 某些除草劑。 合成的有機(jī)殺蟲劑分為三類： 氯化碳?xì)浠衔?即有機(jī)氯農(nóng)藥)、 有機(jī)磷酸鹽(即有機(jī)磷農(nóng)藥) 氨基甲酸脂氯化碳?xì)浠衔镉袡C(jī)磷酸鹽氨基甲酯滴滴涕、滴滴滴、滴滴伊（DDT、DDD、DDE）甲胺磷（methamidphos）克百威（carbofuran）六六六（HCH）久效磷（mo

10、nocrotophos）涕滅威（aldicarb）艾氏劑（Aldrin）甲基對(duì)硫磷（methyl parathion） Caroaryl狄氏劑（Dieldrin）對(duì)硫磷（parathion）zeetran恩氏劑（Endrin）樂果（dimethoate）七氯（Heptachior）敵敵畏（dichlorvos）氯丹（Chlordane）敵百蟲（trichlorphon）林丹（Lindane）馬拉硫磷（malathion）辛硫磷（phoxim）表75列出了各類中較重要的一些殺蟲劑，其正確命名和化學(xué)結(jié)構(gòu)可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。有機(jī)殺蟲劑一般具有下列五個(gè)特性： 對(duì)害蟲的毒性 不降解性和化學(xué)穩(wěn)定性 廣泛的毒性

11、 脂溶性 物理分散性污染大氣污染水體污染土壤2） 農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的影響半衰期/a圖75 幾種農(nóng)藥在環(huán)境中的半衰期氯丹氯丹DDT狄氏劑狄氏劑七氯七氯2、4、5T2、4D有機(jī)磷農(nóng)藥有機(jī)磷農(nóng)藥12345t1/2圖75 是幾種農(nóng)藥在環(huán)境中的半衰期?？梢钥闯?，有機(jī)氯農(nóng)藥半衰期較長(zhǎng)，同時(shí)具有較高的毒性，有機(jī)磷農(nóng)藥和氨基甲酸酯類盡管毒性很大，其半衰期較短。 3）農(nóng)藥對(duì)人群健康的影響 農(nóng)藥主要是通過食物進(jìn)入人體，在脂肪和肝臟中積累，從而影響正常的生理活動(dòng)。它對(duì)人體的危害目前認(rèn)為有以下幾個(gè)方面： 對(duì)神經(jīng)的影響； 致癌作用； 對(duì)肝臟的影； 誘發(fā)突變； 慢性中毒 農(nóng)藥污染食品的途徑有二： 一是農(nóng)藥殘留在作物上，使其直接

12、受到污染； 二是通過食物鏈的富集作用間接地污染食物。 例如，DDT會(huì)積累在生物體的脂肪中，隨著食物鏈的營(yíng)養(yǎng)層次逐漸富集和轉(zhuǎn)移，最終進(jìn)入人體，引起慢性中毒，甚至引起癌癥。圖76 表明滴滴涕在全球環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和富集過程。 DDT 在水中的溶解度0.002ppm 在脂肪中10萬(wàn)ppm圖76 滴滴涕在全球環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和富集過程沉積物中的積累作用動(dòng)物群浮游動(dòng)物浮游植物魚類鳥類降雨風(fēng)蒸發(fā)來(lái)自污水和河流食物鏈死亡腐爛滴滴涕4） 農(nóng)藥對(duì)除蟲害帶來(lái)的問題 農(nóng)藥除了污染環(huán)境，危及入體健康外，在防治病蟲害的固有功能方面也不是完善無(wú)缺的。它帶來(lái)了兩點(diǎn)十分不利的副作用： 對(duì)害蟲的天敵和其他益蟲、益鳥有殺傷作

13、用。圖77說(shuō)明美國(guó)加利福尼亞洲于1868年偶然從澳洲輸入柑桔的害蟲(一種名為lceryapuachasi的介殼蟲)，繁殖不久后使全州柑桔都受到慘重?fù)p失。 18701890191019301950年份圖77 美國(guó)柑橘害蟲的天敵受DDT傷害使蟲害復(fù)發(fā)的過程柑橘生產(chǎn)破壞線開始引入天敵禁止使用DDT蟲口密度 使害蟲產(chǎn)生抗藥性，因而增加用藥的次數(shù)和數(shù)量，更加重了對(duì)環(huán)境的污染和危害。 當(dāng)害蟲在生理上受到農(nóng)藥的毒性作用時(shí)，它必然會(huì)產(chǎn)生一種抵抗這種毒性的反作用，從而少部分蟲體有機(jī)會(huì)幸存下來(lái)并把抗藥性遺傳到下一代去，以免于種群的滅絕； 另一方面，人們?yōu)榱顺龕簞?wù)盡，常常因此增加用藥量，甚至采用毒性更廣泛的農(nóng)藥或擴(kuò)

14、大用藥的范圍。殊不知由于上述同樣的道理，那些幸存的害蟲抗藥性越來(lái)越強(qiáng)，這無(wú)異于在選擇性地培養(yǎng)一種能抗農(nóng)藥的“超級(jí)害蟲”。再加上害蟲密度的暫時(shí)降低和其他蟲種的減少，使具有抗藥性的害蟲更容易繁殖成長(zhǎng)。 1防止農(nóng)藥污染的途徑 采取綜合防治的方法，研究新的殺蟲除害途徑，聯(lián)合或交替使用化學(xué)、物理、生物相其他有效方法，克服單純依賴化學(xué)農(nóng)藥的做法 安全合理地使用現(xiàn)有的農(nóng)藥 發(fā)展高效、低毒、低殘毒的化學(xué)農(nóng)藥來(lái)代替劇毒和殘留性高的農(nóng)藥 搞好農(nóng)藥安全性評(píng)價(jià)和安全使用標(biāo)準(zhǔn)的制定工作 7.4 農(nóng)藥污染的防治與發(fā)展方向1 植樹造林、保護(hù)森林、減少水、旱災(zāi)害 森林具有蓄水保土的功能，破壞森林，就可能導(dǎo)致水旱災(zāi)害，使作物減產(chǎn). 5萬(wàn)畝森林=100萬(wàn)m3儲(chǔ)量的水庫(kù)。2 充分利用太陽(yáng)能、增加初級(jí)凈產(chǎn)量如果光能利用率從1增加到2，則世界食物產(chǎn)量就會(huì)成倍增加。3 充分發(fā)揮初級(jí)凈產(chǎn)量轉(zhuǎn)變?yōu)槭澄锏淖饔? 遵循物流平衡規(guī)律、保護(hù)土地肥力5 合理捕撈，保護(hù)海產(chǎn)資源圖78 照射到葉片上的光能利用情況7.5利用生態(tài)學(xué)原理提高糧食產(chǎn)量6.依靠科學(xué)技術(shù)的提高與推廣，提高糧食產(chǎn)量；1、