農藥作為農業(yè)生產(chǎn)的重要投入物對農業(yè)發(fā)展和人類糧食供給做出了巨大的貢獻。有資料表明,世界范圍內農藥所避免和挽回的農業(yè)病、蟲、草害損失占糧食產(chǎn)量的1/ 3。然而長期大量的使用農藥其污染及危害是極為嚴重的,農藥對土壤、大氣、水體的污染,對生態(tài)環(huán)境的影響與破壞已引起了世人的廣泛關注。土壤是人類賴以生存的物質基礎,更是農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質與能量交換的樞紐,研究和探討農藥在土壤環(huán)境中的行為規(guī)律及土壤污染機制將有助于發(fā)揮農藥在農業(yè)生產(chǎn)中的積極作用,并采取科學的手段消除或弱化農藥對土壤乃至農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及人類健康的影響與危害。土壤農藥污染是一全球性問題。在我國,受農藥使用歷史、施用技術以及產(chǎn)品結構等因素影響,土壤農藥污染較為嚴重,成為制約食品安全與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的桎酷。
        1.農藥對土壤的影響
        1.1.農藥對土壤的污染
        農藥對土壤的污染是指人類向土壤環(huán)境中投入或排入超過其自凈能力的農藥,而導致土壤環(huán)境質量降低,以至影響土壤生產(chǎn)力和危害環(huán)境生物安全的現(xiàn)象。農藥對土壤的污染與施用農藥的理化性質、農藥在土壤環(huán)境中的行為及施藥地區(qū)自然環(huán)境條件密切相關[1]。農藥的理化性質是農藥對土壤污染的重要因素之一。建國初期至20世紀70年代我國使用的無機類、有機氯農藥的性質極穩(wěn)定,不易分解,尤其有機氯農藥水溶性高、脂溶性低,表現(xiàn)高殘留、易遷移的特性,致使此類農藥禁用近20年后全國大部分地區(qū)土壤中仍有殘留[2]。如1992年國家環(huán)?？偩譁y試表明,江蘇南通棉區(qū)土壤中DDT最高殘留量仍達1123 mg/ kg。換代產(chǎn)品有機磷、氨基甲酸脂類、有機氮類殺蟲劑和磺酰脲類除草劑的使用,相對緩解了土壤污染的程度,但污染范圍卻由于農藥使用范圍的擴大而擴大,污染形勢亦不容樂觀。
        1.2.農藥污染土壤的途徑
        農藥污染土壤的主要途徑：一是施用于田間的各種農藥大部分落入土壤中，附著于植物體上的部分農藥因風吹雨淋落入土壤中；二是使用浸種、拌種等施藥方式，或是將農藥直接撒于土壤中，造成污染的累積；三是近年來采用噴射方法（如飛機噴射）使用農藥，估計有50％以上的農藥從葉面落入土壤，也有大量的農藥撒在或蒸發(fā)到空氣中，一旦降雨，隨雨水降落到土壤中，污染土壤[3]。
        1.3.農藥使用中存在的問題
        (1) 使用技術落后  在農藥的使用上存在著農藥的品種和數(shù)量搭配不科學,使用器械落后等一些問題。
        (2) 農藥使用的品種結構不合理  在我國的農藥使用中,殺蟲劑的比例較大,而除草劑的用量較小,我國農藥使用的方向無疑是加大除草劑的用量,因此在防治農藥污染方面應充分考慮到這一點。
        (3) 農藥質量問題較突出  這是造成農藥對土壤污染問題的重大隱患之一。
        (4) 缺乏農藥的安全性評價  我國目前幾乎沒有關于農藥商品安全性方面的控制措施,這與發(fā)達國家有很大的差距。 [4]
        1.4.污染效應
        我國土壤農藥污染效應有三大特點。(1).污染面積大。隨著我國農業(yè)發(fā)展,農藥使用量陡增。據(jù)統(tǒng)計,我國農藥施用面積達2. 8 億公頃以上,年施用量50 ～60萬噸[ 5 ]。由于農藥利用率極低,只有10% ～20%為植物吸附, 50% ～60%殘留于土壤中,又因我國農藥結構單一,農藥產(chǎn)品中殺蟲劑占70% ,有機磷又占70% ,造成農藥污染農田達87 ～107 萬公頃。(2).經(jīng)濟損失顯著。我國因農藥使用不當而致糧食減產(chǎn)1. 3 ×1010噸,直接損失2. 2 億元[ 5 ] ,因農藥污染而導致間接經(jīng)濟損失為147億元/年,其中江蘇農藥污染造成的經(jīng)濟損失為3. 4 億元/年。(3).生態(tài)效益廣。具體表現(xiàn)為: ①影響生物存活。土壤農藥污染既可直接毒害動植物,也可通過生物富集,或食物鏈傳遞而間接危害生物。土壤農藥污染對微生物活性影響的表現(xiàn)為抑制細菌、放線菌和固氮菌群的生長,刺激真菌代謝使土壤呼吸等作用增強(如甲胺磷) ,對土壤微生物的影響則隨著濃度、強度和時間而異[ 6]。②影響生態(tài)系統(tǒng)。表現(xiàn)為生物種群退化,生物多樣性喪失,群落逆向演替,生態(tài)平衡破壞。研究證實,輕度、中度至重度農藥污染的土壤生物多樣性經(jīng)歷了由高至低的變化(甲磺隆處理的土壤其微生物多樣性低于對照組) [ 7, 8 ]。而農藥在殺死害蟲的同時也殺死了一些捕食性、寄生性的天敵,使害蟲逃脫天敵控制,系統(tǒng)調節(jié)能力下降,失去平衡。③影響環(huán)境。土壤是一個開放系統(tǒng),與周圍環(huán)境因子形成密切的聯(lián)系,土壤受到農藥污染必然會引起環(huán)境連鎖變化。土壤農藥污染會因降雨形成的徑(滲)流而污染水體,導致水生生物罹難,或以揮(蒸)發(fā)形式彌漫于大氣中,使陸生生物受害。④影響人體健康。農藥對人體健康的危害較大,會干擾信息傳遞,破壞體內酶系和免疫系統(tǒng),阻礙器官正常功能的發(fā)揮,可對生殖系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響,導致胎兒畸形。
        2.農藥在土壤環(huán)境中的行為
        研究表明,施用農藥的80 %～90 %最終將進入土壤環(huán)境,其行為包括:被土壤膠粒及有機質吸附;被作物及雜草吸收;隨地表水徑流或向深層土壤淋溶;向大氣擴散、光解;被土壤化學降解或微生物降解[9]。其中土壤吸附是導致農藥在土壤中殘留污染的主要行為,是指在土壤作用力下使農藥聚集在土壤膠粒表面,使土壤顆粒與土壤溶液界面上的農藥濃度大于土壤本體中農藥濃度的現(xiàn)象。
        農藥在土壤中的降解則是農藥在成土因子、自然與耕作因素、生物因素等作用下由農藥母體大分子逐步降解成小分子,最終變?yōu)镠2O和CO2,失去毒性和生物活性的過程,農藥在土壤中的降解有氧化、還原、水解、裂解多種過程[3]。
        3.農藥對土壤污染的防治
        3.1.綜合防治病蟲害,降低農藥用量
        (1).培育抗病蟲品種  培育和利用作物抗性品種是有害生物綜合防治中最有效、最經(jīng)濟的方法。
        (2).利用陪植植物  利用陪植植物防治作物害蟲是一種生態(tài)防治方法。“陪植植物治蟲”是指用能夠毒殺、驅除、引誘害蟲或誘集、繁殖天敵的植物種在作物的四周、行間,以防治作物的害蟲。
        (3).栽培耕作措施   間混套作是一項非常有效的防病蟲技術,即把形態(tài)特征不同和對生活因素的需求不同、生育期不同、根系分泌物不同的作物合理地搭配種植,不僅立體地利用了空間養(yǎng)分、水分。還增加了農田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性,增強抗性。減輕病蟲草害。輪作是根據(jù)不同作物所需營養(yǎng)元素不同、根系入土深度不同而進行的輪換種植.
        3.2.合理使用農藥,控制污染源
        在農藥使用中能對癥下藥,找準關鍵時期用藥,合理的施藥方法,正確的施藥濃度和施藥量.只有這樣才能達到既防治病蟲害又減輕對環(huán)境大的污染。
        3.3.充分調動土壤本身的講解能力
        通過各種農業(yè)措施,調節(jié)土壤結構、粘粒含量、有機質含量、土壤酸堿度,離子交換量、微生物種類數(shù)量等增強土壤對農藥的降解能力,將有利于土壤農藥污染的防治[4]。
       
        3.4.采用生物修復技術對土壤污染進行防治
        (1)微生物修復  微生物修復是污染土壤中人工接種能降解農藥的微生物,利用微生物將殘存于土壤中的農藥降解或去除,使其轉化為無害物質或降解成CO2 和水的方法。
        (2)植物修復  近幾年植物修復技術逐漸成為生物修復中的一個研究熱點,植物修復適用于大面積、低濃度污染,不但可去除環(huán)境中重金屬與放射性元素,還可去除環(huán)境中農藥。
        (3)菌根修復  菌根是土壤真菌菌絲與植物根系形成的共生體。據(jù)報道,VA 菌根外生菌絲重量約占根重的1%～5 % ,這些外生菌絲增加了根與土壤的接觸,能增強植物的吸收能力,改善植物的生長,提高植株的抗逆能力和耐受能力[10]。另一方面,菌根化植物能為真菌提供養(yǎng)分,維持真菌代謝活性。此外,菌根有著獨特的酶途徑,用以降解不能被細菌單獨轉化的有機物。所以菌根化植物可作為很好的生物修復載體。