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土壤生物污染的危害(一)

发布时间:2018-07-16 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1552

土壤是农业生产中物质转化与能量交换的重要场所,在农业生态系统中居于核心地位。土壤一旦管理不当,将会成为病原微生物驻留与疾病传播的媒介。如果灌溉污水或施用未经适当灭菌处理的垃圾和厩肥,不仅影响土壤生物多样性和生产力,使农业生产遭受严重损失,而且会成为某些病原菌的疫源地,引起食物链生态风险和人畜疾病。若将含严重生物污染源的固体废弃物直接堆放在土壤上,不仅会使土壤生态系统遭到破坏,还会严重影响环境与公共卫生安全,甚至引起各种疾病的暴发流行。这些有害生物对人类和其他生物的危害程度,主要取决于微生物和寄生虫的致病力、人和生物的易感性以及环境条件三个因素。

土壤生物污染的影响虽然是多方面的,但归结起来无外乎两个要点,即直接引发的土壤环境质量下降和间接促成的土壤环境风险上升(章家恩2004,张薇等2005)。在直接影响方面,土壤生物污染可造成土壤孔隙堵塞,透气、透水性下降及板结等现象,改变上壤组成与性状,原有功能遭受破坏,致使土壤环境质量下降;继而可能引起农作物的倒伏、晚熟或不熟和大面积腐烂等灾害现象,造成严重减产。在间接影响方面,土壤生物污染通过土壤-植物-动物-人体之间的食物链,使有害物质得以传递,从而威胁人类健康。综合来看,土壤生物污染的危害主要包括生态失衡与物种风险,作物减产与品质下降,人体健康与食品安全等三个方面。

(一)生态失衡与物种风险

与化学污染不同,外来生物一旦入侵到某一生态系统,在条件适宜的情况下就可以不断地增殖并扩散到新的地方,逐步适应新的环境并有可能很快占据优势,从而危及本土物种,打破当地生态系统原有的平衡,并通过新的种间作用关系(包括竞争、捕食和寄生等)及对资源的干扰和破坏对土著物种构成直接或间接的影响。)侵物种与土著物种杂交可能造成土著物种适合度的降低以及多样性的下降,导致数量减少乃至灭绝。然而,人类目前对这种威胁的认识还很不够,不可预测的生物污染事实上已对全球的经济体系、保持自然的能力以及道德标准(对其他生物生存权认可的能力)等产生了极大的影响(连云峰2009)。例如,美国24种濒危物种中有3种就是因为与外来种杂交而引起的,而外来病虫害的侵)则会造成巨大的经济损失,美国每年由外来害虫对森林造成的损失高达40亿美元,由食品中病菌造成的医疗费用和经济损失高达65亿~349亿美元。

在转基因作物方面,加拿大是种植抗除草剂转基因油菜面积最大的国家。1998年,即在大面积种植3~4年后,阿尔伯达(Alberta)省的抗除草剂转基因油菜田里发现了能抗草甘磷、固杀草及保幼酮3种除草剂的油菜自播植物,其生命力很强,已不可能被一般的除草剂杀死,被人们称为“超级杂草”。1999年,在萨斯喀彻温(Saskatchewan)省的11个田块中又发现了抗多种除草剂油菜自播植物的存在,甚至在与油菜田相邻的小麦田巾也有发现。由于基因流发生的途径很多,可以由花粉通过风媒或虫媒进行传播,或者种子通过动物或在装卸、运输过程中无意扩散而传播。因此有人预言,由于基因污染,种植传统油菜的加拿大农民难以确保其出售的油菜种子是无转基因的。2001年,墨西哥科学家报道的墨西哥玉米受到转基因污染的事件,是另一个基因污染的典型例证(魏伟等2002,陈茂等2004,宋小玲等2003)。

转基因植物释放后,主要的生态风险在于转基因作物大面积推广后,加速了转基因向其他植物的转移,使其他植物有可能产生变异。抗病毒转基因作物的抗病毒RNA与作物自身的RNA进行基因重组,有可能产生新的、甚至是难以防治的病害。有研究显示,病毒基因被转移到植物细胞之后,有可能被转移到植物随后接触的其他病毒的基因组中,这就有可能无意中创造出一种新的、也许更具有毒性和危害性的植物病毒。

(二)作物减产与品质下降

土壤生物污染,特别是那些在土壤中长期存活的植物病原体(包括细菌、真菌、病毒和线虫等),它们常常侵害各种作物,寄生于作物组织中,使植物不能正常生长,出现叶绿素消失、植株枯萎等现象,造成农产品品质下降与大面积减产甚至绝收,最终导致巨大的经济损失。当前,土传植物病毒主要有烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)、烟草坏死病毒(Tobacco necrosis virus, TNV)、小麦花叶病毒(Wheat spindle streak mosaic virus,WSSMV)和莴苣巨脉病毒(Lettuce big vein virus, LBVV)等。某些致病细菌能引起番茄、茄子、辣椒、马铃薯和烟草等百余种茄科、非茄科植物的青枯病,果树的细菌性溃疡或根癌病等;某些致病真菌能引起大白菜、油菜、芥菜、萝卜、甘蓝和荠菜等一百多种栽培或野生十字花科蔬菜的根肿病,引起茄子、棉花、黄瓜和西瓜等多种植物的枯萎病,菜豆、豇豆等的根腐病,小麦、大麦、燕麦、高粱、玉米和谷子的黑穗病等。此外,甘薯茎线虫,黄麻、花生、烟草根结线虫,大豆胞囊线虫(Heterodera glycines ),马铃薯线虫等都能侵入植物根部引起线虫病,而剑线虫属(Xiphinema)、长针线虫属(Lonidorus)和毛线虫属(Trichodorus)亦能在土壤内传播一些植物病毒(宋广真等2006)。

据统计,我国每年由甘薯黑斑病造成的产量损失为5%~10%,危害严重时造成的损失为20%~50%,甚至更高。该病1890年首先在美国被发现,1937年,日本侵略军将病薯输入我国东北,后逐渐蔓延至全国,虽已采取各种防治措施,至今仍难以彻底消除(张勇跃等2007)。

由于人类滥用化肥和农药,也会使一些原本无侵袭能力的镰刀菌(Fusarium)和青霉菌(Penicillium)等变得有侵袭能力,从而导致植物根坏死。广义来说,这也属于土壤生物污染引起的病害。研究表明,土壤生物污染明显影响农产品包括卫生品质在内的整体品质,有些污灌地区蔬菜的口感变差,甚至出现难闻异味,许多农产品的储藏品质和加工品质也低于深加工要求。

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