加拿大农业发展中的环境问题与科学研究，本文主要内容关键词为：加拿大论文,科学研究论文,农业发展论文,环境问题论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
加拿大是一个农业大国，有着丰富的可耕地和草地资源，现有可耕种土地面积449219km[2]。虽然国土总面积占全球总土地面积的6.1％，可耕地面积却占全球可耕地面积的6.5％。由于加拿大仅有3200多万人口，农产品和农业经济主要依赖于出口。多年来，加拿大一直非常重视农业科学技术的普及和应用，农业生产率不断提高，加上城市化的影响，从事农业的乡村人口逐年减少，农场的数量也逐年减少，但单位农场的面积却由于“合并、转让、租赁”等而变大。根据调查资料，加拿大乡村人口比例1931年为46％，1961年为30％，1996年为22％，到2001年只有20％；农场数也从1996年的252839户减少到2001年的230540户。其中谷物和油菜农场占41.5％，肉牛场占27.5％，奶牛场占8.8％。这些农场集中在萨斯卡彻温省(25.7％)、阿尔伯塔省(23.6％)、安大略省(21.5％)和魁北克省(12.3％)。在农业的发展中，加拿大也出现了越来越多的不可回避的问题，包括环境问题、食品安全问题、农村人口老龄化和劳动力不足问题、农民收入降低、WTO规则的限制问题等。其中与世界上其他地方一样，与农业密切相关的环境问题包括空气污染、水源污染、土壤污染、种质濒危和气候变化，已经为全社会所关注。为了实现农业的可持续发展，从联邦政府到省政府到普通农民，都开始采取环保行动，取得积极进展，维护了加拿大农产品在国际市场上安全、洁净、环保的声誉。他们对环境的科学管理和科学研究对解决环境问题起到了关键作用，许多做法值得我们学习和借鉴。
1 主要农业环境因素及其影响特征
农业对环境和生态的影响因素是复杂的，具有全球的共性，效应往往是负面的，因为农业耕作和养殖是对土地进行利用的主要形式，种植业和养殖业都会造成显著的环境污染；农业用水占人类用水的2/3以上；施肥和喷施农药会直接污染农场环境；农田土地开发影响到生物资源的多样性；农业既是温室气体的贮存库，又是重要的释放源。这些因素的影响特征也往往是复杂的。首先，影响因素来自多个方面，它们相互作用和相互影响。这些影响随时空而变化，表现为动态性；其次，各种因素的影响没有国界限制，影响的结果比人们已知的要复杂得多；最后，许多影响的表现很缓慢，其效应往往是逐步累积的，不易检测，难以恢复。农业对环境影响的累积效应首先表现为线性添加，如经常喷洒农药会导致有毒物质积累；其次是放大作用，如常年排放温室气体逐步导致全球气候变化，这种变化不断加剧，不容易逆转；第三是呈现为非连续性，如农田肥料流失导致附近水源的富营养化，富营养化的轻重程度是随时空变化的；最后集中表现为破坏生态结构，如由于农场的发展和农村开发而破坏了自然动植物群落、种群结构及其生息场所。
2 主要的环境污染物质及其产生途径
由于农业而造成环境污染的主要物质可分为三大类。
一些重金属、挥发性农药、异味等则常引起局部性空气污染。第二类是水源污染物质，包括人畜粪尿、污水处理厂和化工厂排泄物、病原菌、藻类、寄生虫、农药、肥料、雨水冲刷污泥及漂浮物和运输事故泄出物。农业活动不仅耗水，更直接的影响是劣化水质，造成富营养化和有毒有害化。在加拿大，曾经由于牛场中病源菌污染了居民饮用水源而造成严重病死事件。在农家肥和农场垃圾中常见的病源菌有大肠杆菌、隐孢菌、痢疾杆菌等多种有害菌。它们通过许多途径进入地表水和地下水，极易造成人畜感染。若人畜粪便尿液等处理不好，会直接进入水体，使水变色、变味、变质，甚至造成更大范围的污染。第三类为土壤污染物质，包括垃圾、废纸、旧塑料薄膜、建筑残渣、石块、农药和肥料。土壤污染物质可以进入水体、大气变成其他污染源；也可以滞留在土壤中，改变土壤的理化性质，危害作物生长；更严重的是被作物吸收累积后，对食品安全构成威胁。
各种污染物质有的是自然发生的，如紫外线、病原菌、藻类、寄生虫等；有的是人为造成的，如农药污染、肥料流失、有毒化合物释放等；还有的是人为和自然共同造成的，如砷(A[，s])、汞(Hg)、铅(P[，b])、铀(U)、O[，3]、烟雾、酸雨等。有时在人们的农事操作中出现偶然事故，也造成严重污染，如储藏库泄漏、火灾、操作错误、机械失控、危险品运输事故等。
在各种环境污染物质当中，温室气体的排放受到广泛关注。大气中温室气体浓度提高的增温效应引起了全球气候变化已成为不争的事实，对农业的负面影响在许多方面都表现出来[1]。温室气体浓度的不断升高，主要是人类生产活动的影响造成的，其中农业活动起着重要作用[2]。在农业活动中，温室气体主要来源于土地利用、反刍动物肠道发酵及其粪肥管理、水稻栽培、农业土壤、草原计划烧荒、森林火灾、农作物残茬留在田间和用作燃料等，其总升温效应约占全球升温的30％。
大约有四分之一来自于人类的农业活动，如土地利用变化、毁林和生物燃料等。CH[，4]占升温效应的比例较小，但大部分来自农业，如家畜饲养、森林火灾、水稻栽培和农业废物等。农业来源的N[，2]O约占该温室气体的70％，主要来自传统耕作和使用化肥。农业和乡村中主要温室气体的特征见表1。
3 加拿大农业环境管理及项目环境影响评价
为了加强农业环境管理，加拿大从多个方面入手，采取多种措施，使复杂的工作变得易操作，好落实，包括制订适宜的农业环境政策，加强农业环境科研和管理指导，对农业生态与环境进行综合治理，不断总结和推广先进技术，及时评价和提高生产效率，不断改进生产技术和方法，经常交流成功的经验和信息等。这些措施成了环境管理的可靠保障。
根据农业环境政策，加拿大对农业项目要进行认真的环境影响评价，按照评价农场生态和环境的标准，确定项目的可行性和实用性。一般先确定进行环评的必要性。如果需要环评，则要确定负责单位，做出环评计划并实施环评。负责单位在综合调研分析后写出评价初稿，然后进行同行专家评审，征求公众意见。在此基础上完成综合评价报告报环境负责人审批。项目一旦通过环评，就必须部署落实各项减少环境影响的措施。相关单位要跟踪检查措施落实及项目执行情况。在整个环评中，对每个环节都做到扎实有效，不走形式，不敷衍了事。还要提出环境管理的具体要求，如新建或改造奶牛场设施时，为了保护环境和确保人们的健康，对牛舍的方位，与农民居室的距离，与水源的距离，牛粪尿的暗贮藏和水贮藏办法、时间、位置，粪肥施入土壤的办法，牛舍的卫生标准等都有具体要求，农民有责任和义务完全遵照执行。
4 加拿大各级政府的环境保护职责
加拿大政府的环保原则概括起来为：各级政府共同负责，环保方针政策完全透明，实行全国环境监督，动员公民积极参与，积极进行综合治理，生物环境资源共享，坚持走可持续发展之路，严格防止产生污染，谁造成污染谁负责清除。根据这些原则，各级政府和部门制定和明确了各自的环保职责和分工，避免了工作中发生职责不清、推诿扯皮、形式主义等问题。
4.1 联邦政府的环保职责
加拿大联邦政府由环境部总负责制订和落实全国环保工作的方针政策，法规条例，标准规则和有关项目，协调联邦政府各部门之间与环境有关的职责、任务、项目和政策。国会两院设有相应的环保立法和咨询机构。参议院设有能源环境和自然资源委员会，众议院设环境和持续发展委员会。全国有一个环境部长协会，设立气候变化论坛和环保与经济发展圆桌会议(14人组成，13个省、区的环境厅长和联邦环境负责人)。农业与农业食品部还下属环境保护与可持续发展署和环境评估署等机构。负责制订防止污染、生态和环境保护及生物多样性保存等项目。联邦政府还负责国际环保项目及资源管理、联邦政府所辖的土地和设施内的环境保护及协调土著民族社区的环保工作。
4.2 省、区级政府的环保职责
负责该省、区内与空气、水源、土地和生物资源等有关的环境保护立法、管理和具体工作。审批颁发和核实抽查环保专业执照、抽水及排污许可标准、自来水厂及污水处理厂操作人员资格证书等文件。要求日抽水5万升以上者必须持有抽水许可；排水不管多少，都必须有排水许可。
4.3 市县级地方政府的环保职责
负责城镇垃圾收集和处理、自来水处理与供应以及污水处理和下水管道管理等，还负责社区环境卫生与安全、禁烟和消防等工作。
4.4 加拿大联邦政府环境部及职责
加拿大联邦政府环境部成立于1971年6月，现有全职编制4700个，年预算5亿加元。其中60％的编制和81％的经费用于环境科技。环境部下设环境保护司、环境保存司、气象服务司、人力资源与服务革新司、政策与交流司。设5个地区办公室，15个实验室，100个社区办公室，管理350个环境项目。
环境部的主要职责是保护和提高全国自然环境质量，保护全国可更新自然资源和全国范围内的可利用水资源，实施加拿大和美国制定的边境水源法，及时准确地进行气象预测和预报，协调联邦政府的环境项目和有关政策。一系列强有力的法律法规是这些职责能得以落实的根本保证。由环境部负责的法律法规包括加拿大水法、加拿大野生生物法、加拿大环境保护法、环境部法、加拿大环境周法、国际河道改良法、燃油中含锰添加剂法、迁移鸟类公约法、全国野生动物周法、濒危种质法、气候变化信息法、野生动物和植物保护法等。
4.5 省、区环境厅及职责
加拿大环境保护的主要任务由省环境厅来承担，因此其机构组成规模比政府环境部大，责任更重。以安大略省为例，2005年有全职编制5800人，下设项目执行处、合作管理处、环境科学与标准处、综合计划处以及五个区级环保办公室。大多数人员工作在基层环保第一线。负责的农业与环保项目主要包括农场环境计划，农业最佳经营管理，病虫害综合防治，减少使用农药，死亡牲畜掩埋处理，农场肥料管理，土壤与作物管理，农村水质管理，秸秆变肥还田，农村空气质量和农业温室气体排放与气候变化等。安大略省环境厅负责的法规包括安大略省环境保护法、安大略省环境评价法、安大略省水资源法、安大略省水质标准法、安大略省肥料管理法、安大略省公共土地法、安大略省农药法等。
4.6 加拿大农业的环境保护方针和措施
加拿大农业环境保护的方针是联邦政府多部门携手治理环境；环境保护以污染防止为重点，改变过去“重视污染治理，轻视源头防止”的传统做法，实行以可持续发展为目标的指标化管理方针。根据这一方针，制定了农业环境保护的主要措施，采取多种途径，使越来越多的人参与到农业环境保护中来。
(1)加强科学研究。
对农业环境的保护措施是综合的，由多单位协作，形成系统工程。综合措施的重点是防止污染源的产生，根除污染物来源，采取生态区域源头保护措施，杜绝污染。对于发生的污染，则采取积极的综合治理办法。同时，在国内大力发展环保合作，落实非调节性自愿措施，并加强环保立法和污染监测，落实奖罚制度。努力加强国际环保合作，以负责任的态度落实防污染公约。落实这些措施，必须加强科学研究，以科研成果和基础示范做支撑。为此，开展了许多长期的农业环境项目，主要包括：农业环境指标项目(Agri-Environmental Indicators),加拿大适应性与农村开发项目(Canadian Adaptation and Rural Development),农业环境管理创新项目(Agricultural Environmental Stewardship Initiative),牲畜环境管理创新项目(Livestock Environmental Initiative),绿色覆盖项目(Greencover Program),社区草场项目(Community Pasture Program),防护林带项目(Shelterbelt Program),生态系统濒危物种恢复项目(Recovery of Endangered Species in Ecosystems),濒危物种扩繁项目(Endangered Species Extension Project),濒危物种恢复基金(Endangered Species Recovery Fund),五大湖可持续开发基金(Great Lakes Sustainability Fund)等。
一些省区，如安达略省，也根据具体的环境保护目标，在许多相关委员会的层面上制定一系列优先研究领域[3]，开展更加广泛和深入的研究。
(2)防止农业环境污染的主要途径。
首先，制定发展目标和环境指标。例如大草原地区农场管理的发展目标是“干净的空气、清洁的水源、富饶的土地、多样的生物”。其他地方都确定了类似的目标。根据这个总目标，把所有的环境因子进行分类，制定出符合总目标要求的环境指标或环境标准。如2010年加拿大空气质量标准为“24小时平均空气中PM[，2.5]浓度低于30μg/m[3]；8小时平均地表空气中O[，3]浓度低于65ppb；空气NO[，x]浓度比1990年降低44％；空气中VOC[，s]浓度比1990年降低20％。”还规定了污水处理流程等。第二，在农业投入上减少污染物质的使用或在使用中采用一系列防止污染的办法，如减少化学农药、化肥、除草剂等的使用，越来越多地采用生物农药、精量施肥和生物防治等。目前已经做到在温室蔬菜生产中不使用化学农药，95％的病虫害控制采用生物生态措施，5％采用生物农药防治。使用生物农药也必须经过严格的审批程序。第三，在产品输出方面，消除或减少造成污染的副产品，对副产品进行再利用或循环再生，包括能量的再生利用。这就是加拿大在农业输出中的3Rs(Reduce,Reuse,Recycle)策略。第四，在废物处理上，以控制为主，尽量减少废物的产生，对废物进行无害化处理。最后，对农业垃圾的处理也是重点放在减少垃圾源方面，其次是考虑其循环再生的可能性，只有对完全无用的垃圾才进行处理，处理的部分占的比重很小。
(3)减少温室气体排放量的农业途径。
加拿大农业环保的各个方面已逐渐深入人心，不仅为政府和环保部门所关心，普通老百姓也极为关注。在农村考察中，会经常听到普通农民谈到环境问题，谈到环境变化和环境政策对其切身利益的影响。仅对农业温室气体排放的防控方面，就在农场采取了许多措施，得到了农民的积极配合，取得了明显成效。其中，实用有效的技术指导和信息服务起到了关键作用。
为了减少向大气的排放量，采用的具体途径包括：首先，通过对土壤增施有机肥，减缓土壤有机质腐烂，缩短有机粪肥的田间暴露时间(不超过24小时)，减少土地耕作活动，实行土地轮作制度，推广免耕法，改善土壤水分管理，推广高产作物品种，增加多年生牧草种植，大力栽培木本植物，改进牲畜放牧管理等，来提高农场耕作土地中的碳素储备水平；其次，通过减少森林的采伐量，快速恢复伐林带，大力推广造林种草，建立农田牧场防护林带等，增加活体植物中的碳素储备水平；最后，通过减少农田耕作，减少使用化肥，栽培豆科牧草，提高能源使用效率等，减少农业运作中的能源消耗。
在CH[，4]减排中，主要措施是改善有机肥料库的通风透气条件，降低空气温度：将液体有机肥料变为固体施用并施入土壤深层；收集和利用CH[，4]作为燃料；避免将有机肥料像垃圾一样进行堆放和处理。
减少N[，2]O排放量的农业途径主要有测土施肥，根据作物需求施肥，减少化肥的使用数量，避免农田土壤中氮肥过剩；增加有机肥使用数量，改善农田土壤的通气条件和酸碱度；尽量减少农田土壤耕作，大力栽培地面覆盖植物；使用氮肥硝化还原抑制剂等。
(4)加拿大政府对《京都议定书》的承诺及行动计划。
1997年加拿大在《京都议定书》环境问题革新机制的框架内承诺，在2008～2012年使温室气体(主要为、CH[，4]和N[，2]O)排放量比1990年减少6.0％。为此，加拿大政府制定了“气候变化行动计划”。该行动计划包括四个方面的主要内容：①分步落实《京都议定书》规定的减少温室气体的释放量；②实施行动计划的关键手段包括对大型企业制定严格的温室气体释放限制额指标，建立政府、企业和公众联合限制温室气体释放的合作伙伴基金，对与温室气体释放有关的基础设施加强战略投资，统一步骤和协调减少温室气体释放的技术革新，通过立法、增税、惩罚、奖励和宣传教育等减少温室气体的排放。③实施行动计划的措施主要包括减少交通运输的温室气体释放量，控制取暖空调的使用，减少中小型企业和与农业相关的大型企业的温室气体排放量，开发使用可恢复能源和洁净燃料，加强农林业对温室气体的调节作用，进行温室气体释放的国际市场开发等。④实施行动计划的农业措施非常重要，包括大力开发可持续农业，改进农田耕作制度，积极推广植树种草，严格防止森林火灾，改善家畜放牧管理和肥料管理，合理利用自然资源等。
6 成就与挑战
通过努力，加拿大在农业环境保护方面取得了显著成就，环境保护意识日益深入人心。加拿大一贯重视资源与环境保护和生态平衡，并已把重点放在污染预防和可持续发展上。虽然加拿大有着丰富的水、土地和矿物资源，但仍然把资源的有效利用放在重要的位置，在预防污染的同时大力发展绿色能源，并以各种手段推动可持续发展和聪明增长(Smart Growth)的良性循环。而这些都是与加拿大各级政府的协作和社会的重视、大学和科研单位的研究支持、工矿企业和民众的积极参与分不开的。
目前所面临的主要挑战：一是免耕制度的设备过于昂贵；二是有机肥料的遮盖贮藏成本太高；三是土壤和肥料测定工作量不断加大；四是食品质量和食品安全越来越受到关注。因此，需要在科学研究上进一步加强的领域包括：①成本低、易被农民接受的革新技术的开发和应用；②在动物饲养中如何通过品种选择和营养搭配从而减少温室气体排放的途径及通过研究阐明改善营养管理对降低温室气体产生和排放的有益性；③在整个农场体系中长期的温室气体平衡的精确评估，包括有机肥管理、营养管理规划、土壤类型划分和营养调查、轮作制度等；④在农业环境保护前提下提高食品质量和食品安全的机制和措施。
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