1 美国中西部农业开发概要
在美国开发中西部进程中，有两个大规模集中开发的时期：一是1860-1890年，这一时期开发西部的主要动力来源于皮货贸易、土地投机以及奴隶主庄园的扩张。二是1930-1970年，在大规模开发时期内，美国联邦政府陆续出台了有关中、西部开发的法律和政策，极大地加快了美国中西部地区的农业开发的速度。本文选自：《地球学报》栏目设置包括综述与进展、争鸣与探讨、研究与调查、技术与方法、快报与短文、地质遗迹与地质公园、信息与动态等。力求及时快捷地反映地球科学领域内的新理论、新成果、新发现、新方法、新进展。刊登地球科学各分支学科及边缘学科基础研究和应用研究方面具有较高水平和重要意义的学术论文。
19世纪中叶，美国联邦政府为了鼓励西部农业开发者，除制定了灵活多样的土地开发政策外，还陆续颁发了《沙漠土地法》、《鼓励西部植树法》等法律。以法律和政策的形式明确了只要在西部地区植树、种草或修筑灌溉沟渠达到一定面积和一定时间，就可以免费或低价获得一定面积的土地。这些法律和政策的实施，促进了美国西部的土地开垦和农业的发展。从1836年到1985年，美国中西部新开垦的耕地面积为2.45亿英亩，相当于原有耕地面积(1.6亿英亩)的1.53倍。随着耕地的增加，粮食产量倍增;玉米由1934～1938年期间的平均每年1061.3万t，增加到1989年的1亿9120万t，增加了约17倍;小麦由1934～1938年期间的平均每年389.5万t，增加到1989年的5540.7万t，增加了14.2倍;大豆由1934～1938年期间的平均每年23.3万t，增加到1989年的5244万t，增加了224倍。使美国成为世界主要的粮食出口国;美国主要畜产品的平均年产量：1961～1965年期间，肉类335.28万t，牛奶1139.9万t，鸡蛋78.4万t。到了1989年，肉类(不含鸡肉)、牛奶、鸡蛋的平均年产量，分别增加到1818.9万t、6543.2万t、397.4万t，分别比1961～1965年期间增加4.43倍、4.74倍、4.07倍。
但是，大规模的垦荒活动，在中、西部开发初期，一些农场主为了获得更加丰厚的农牧业利润，对那里进行了掠夺式的开发，使该地区的农地、水等自然资源遭到破坏，土地荒漠化加剧，生态失去平衡。
2 农业生产与资源、生态环境问题
在美国，由于农业的开发而引起的资源、生态、环境问题，如，土壤侵蚀，水资源枯竭，盐害，水质污染，生态系统失衡，等等。
下面讨论在美国由于农业开发引起的土壤侵蚀、水资源枯竭、盐害、水质污染4个方面的资源与生态环境问题。
2.1土壤侵蚀
美国联邦农业部的最新调查研究结果表明：引起农业生产力低下的土壤侵蚀面积达6900万英亩，约占耕地总面积3亿4500万英亩的20%。土壤侵蚀主要发生在：长期不断地种植较单一的农作物的耕地，即不实行轮作、不实行休耕的农地，机械化大农场。此外，美国政府以往的农产品价格扶持政策、增加农户收入的各项优惠政策，导致农户以垦荒的途径扩大种植面积，增加农产品产量，维持较高水平的收入。
由于对土地、水资源的不合理开发利用，由于受风和水的侵蚀，美国全国的农地每年土壤流失量高达27亿-31亿t;造成容易发生土壤侵蚀的耕地面积达1亿1800万英亩。
2.2一些主要农业生产地区水资源枯竭
根据美国联邦农业部的统计资料：1949年美国可灌溉耕地面积为2500万英亩，到了1978年则增加到了5000万英亩，稍后减少到了现在的4500万英亩，其中包括容易发生水土流失的1200万英亩可灌溉耕地和1340万英亩地下水位下降的耕地，分布在北部平原、南部平原、丘陵地区、太平洋沿岸的17个州;例如，西部的加利福尼亚州中央的溪谷地区，地下水位的降低，已成为亟待解决的严重问题。另据美国联邦农业部的调查，1980-1984年，有1400万英亩的可灌溉耕地的地下水位每年下降0.5～5.0英尺。
2.3盐害
美国西部的干旱地区，是“灌溉农业区”，引起盐害的危险性极高。在这里不但有钠盐，还有钙盐、镁盐等各种盐类。加利福尼亚州受盐害最严重，加州的中部及南部帝国峡谷等主要农业区，降水极少，在那里若不进行灌溉，进行农业生产是不可能的。那里灌溉用水的水源是：地下水、圣礼河水、科罗拉多河水。因为科罗拉多河水含盐，加州中部、南部地区的土壤也含盐，所以，用含盐的水灌溉农田导致了耕地表面盐分过度积累，农作物因受盐害而枯死，耕地也逐渐变成了荒漠。现在，对此采取的对策是：用自动撒水器撒大量的水来希释盐分，使盐分流入地下。但是，这样做并没有从根本上解决问题，因为时间一长，地下水盐分含量增高，当盐分含量高的地下水位上升到农作物的根系部位时，就会导致农作物枯死;或用盐分较高的地下水灌溉农田使农作物枯死。为解决这些问题，也曾采用抽水机抽取地下水的方法，来降低地下水位。但是，盐分较高的水，向何处排放?这一问题至今没有得到解决。例如，为降低地下水位，曾将盐分较高的地下水排放到Gustafson野生动物自然保护区，该保护区发生了水鸟和水生植物受害事件，如水生动、植物生长畸形，以水生动物为食的水鸟因吃了这里的畸形动物也生长畸形，水鸟不下蛋，或生了蛋也孵不出小鸟。由于发生了这类事件，排水处于被禁止状态。如果在今后的10年中，这里仍禁止排放地下水，随着含盐分较高的地下水位的上升，将有100万英亩的耕作，因盐害而充耕，变为荒漠。到目前为止，含盐分较高的地下水的排放问题仍没有找到令人满意的解决办法。
2.4水质污染
由于农业开发、生产活动而引起的水质污染，是众多损害大而且涉及范围广的生态环境破坏问题之一。水质污染主要是由于农业生产活动而产生的地表土流失，这些流失的地表土沉积在湖底或河底，恶化有关动植物的生存环境;此外，美国的农民为扩大耕作面积，将湿地转化为农田，也使那里的动植物的生存环境受到破坏。就农业生产而言，大量使用氮和磷随地表水流失到河流及湖泊中，使河水及湖水产生富营养化问题，给动植物的生存带来负面影响;杀虫剂会使水生动、植物产生畸形，乃至死亡。据美国联邦农业部的调查资料显示：在美国，流入河流湖泊地表水的水质污染物约有50%来自农业生产活动，主要是由土壤侵蚀、水土流失造成的。其中有50%-70%为氮和磷，主要来源于耕地上的化肥与围栏育肥方式所聚集的家畜粪便。水质污染不仅使地表水质恶化，而且对地下水资源的水质也有重大影响。如果农业生产上使用的化学物质一旦污染了地下水，就会污染整个地下水水脉。地下水质污染，危及着农业生产地区人口总数的97%，占美国总人口50%的居民健康。因为，这些居民要饮用地下水，所以水污染问题的严重性是不言而喻的。
3 美国的农业土地资源和生态环境保护对策
面对农业生产、开发资源环境带来的负面影响，美国联邦政府从20世纪80年代初期开始注重与农业生产、开发相关的资源、生态、环境的保护，制定了一系列旨在农业可持续发展的保护耕地、水等自然资源及生态环境的法规和长期计划，特别是联邦政府1985年制定的“农地保护计划”，大规模地实施退耕还草、退耕植树、或休耕;到1990年共将1亿1800万英亩的农地纳入，发挥了巨大的生态效益和经济效益。
3.1农业立法与资源、生态环境保护
美国联邦政府于1985年修订了农业法，修订后的农业法的主要内容是：①为提高农产品在国际市场上的竞争力和出口，政府对农民支付农产品出口补助金;②为减少农产品库存积压，扩大农户对农产品市场的选择权(交易条件、方式等);③通过实施农地保护计划(CRP)，贯彻对农地进行保护的方针。此外，该法还包含了有关资源、环境保护的条款、草地保护、沼泽地保护等条款，制定这些条款的目标是：持续地提高农业生产的劳动生产率，保护土地和水等自然资源与生态环境。为实现该目标，政府制定了长期性资源和生态环境保护计划，即与该法相辅相成。
1990年美国联邦政府再次修订了农业法。修订后的农业法的目标是：通过实施农地、水等资源的保护及水质改善、湿地的生态环境系统保护、食品安全性保障对策，以保证农业生产力的持续提高，保证向消费者供给“绿色”的农产品。为实现上述目标，在农业法中还增添了关于“持续农业”和推行新的耕作方法的条款。
修订后的《农业法》，沿袭了食品安全保障法的方针，增加了对资源和生态环境保护的内容。该法的主要政策目标是：市场理论的应用;提高美国农产品在国际市场上的竞争力;资源和生态环境保护(特别是农地、水资源)。该法由9项条款组成，有关资源和生态环境保护的条款是第2项和第7项。
3.2农地保护计划
就其内容来看，可以说是荒漠化防治计划。其主要内容是：针对农业生产给土地、水等自然资源、生态环境带来的破坏，在容易发生荒漠化的地区，实行有计划的退耕还草、退耕还林及休耕(如种植以改良土壤为目的的豆科植物等)，即在美国联邦农业部的监督下，对容易发生土壤侵蚀的耕地，实行为期10年的休耕或永久性退耕还草、退耕还林。同时，作为补偿，由联邦农业部每年向该计划的参加者(农户)，支付一定数量的补助金(按每英亩一定的单价乘以退耕、休耕地面积的方法计算，并被称为地租，下同)：联邦农业部退耕还草或退耕还林的农民支付树木和草的种植费用总额一半的补助金(一次性的补助)。
农地保护计划的主要目的是，减少容易发生土壤侵蚀的农地土壤侵蚀量，防止荒漠化蔓延。除此之外，还有以下五个较具体的目的：①通过农地保护计划的实施，长期保持美国农业的食品及天然纤维的生产能力;②减少由农业生产而产生的环境污染物质的数量;③改善水资源质量;④保护野生动、植物;⑤通过减少农作物种植面积的方法，抑制农产品生产过剩，通过总量控制来保证农户增加收入(稳定和提高农产品价格)。
根据联邦政府统计，1989年联邦农业部对大约6300万英亩容易发生土壤侵蚀的耕地实施农地保护计划管理，每年减少土壤侵蚀量达8亿t;到1990年，联邦农业部对容易发生土壤侵蚀的1亿1800万英亩耕地，实施农地保护计划管理。
在美国，实施农地保护计划管理，也不是一帆风顺的，常常会遇到阻力。例如，是参加会减少收入的农地保护计划(CRP)、还是维持以前那种较大耕作面积的农业生产活动之间进行选择时，农民更偏好后者。
在实施农地保护计划的区域内，如果农户不参加农地保护计划，则取消该农户享受政府扶持及参加联邦农业部“农产品计划”的资格。
到了1996年，最初实施农地保护计划的耕地(休耕、退耕还草、退耕还林)已经过了10年的保护期，也就是说已经失去了向农业部领取地租的资格，一部分休耕的农地可以从新进行农作物种植了。但是，拥有这些耕地的主人，必须严格遵守1985年及1990年修改后的农业法中有关农地保护的条款来耕作。否则，他们将不得不同农业部的“农产品计划”说“再见”了。那些退耕还草、退耕还林的农地，则永久地退出农作物的生产。
3.3防止水质污染对策
1987年美国颁布并实施的《水质法》、《水质净化法》，根据该法的规定，各地方(州)政府有义务每年向联邦政府报告关于缓解农业水源水质污染问题的对策及成果。1988年美国联邦农业部公布了“土壤、水资源保护全国计划”及“区域水资源水质净化计划”，并通过该计划的落实，管理着全国22个区域性水资源水质净化计划的实施。现在看来，全国各地的农地、水等自然资源和生态环境保护的实践证明，上述各项法律和计划收到了良好的效果。
3.4耕作方法的资源、环境保护对策
3.4.1 可持续农业
所谓“可持续农业”，一般是指“能够持续地利用资源进行农业再生产或能够进行资源的再利用，把农药、化学废料的投入量控制在必要的最小限度，在实现资源与生态环境保护、生产安全农产品(食品)的同时，保持较高水平的农业生产力和收益性的耕作方式及其农业管理体系。”
实现可持续农业的手段是：①改革现行的农业种植、养殖体系中不利于农地、水等资源保护的部分;②采用病虫害综合防治方式;③促进家畜粪尿等农家有机肥料及豆科植物等绿肥的利用;④实施保护农地、水资源的保护性耕作方式;⑤采用种植业和畜牧业相结合的复合经营模式。
通过上述手段来防止土壤侵蚀、荒漠化蔓延、水资源水质污染的目的，并且在保护农地、水等自然资源和保护生态环境的前提下，进行农业生产，提供安全的(卫生的)农产品。
3.4.2关于“保护性耕作方法”
集约型持续单作经营方式农业，容易发生土壤侵蚀，导致农药使用量的不断增加、水质污染。
土壤中的有机物，可以提高土壤的孔隙率，增进水的渗透性，促进微生物的活动，提高土壤的肥力。但是，采用传统的农业耕作方法，会使土壤中的有机质含量下降，从而导致土壤的保水能力下降，容易发生土壤的侵蚀，造成农地的荒漠化。
在明确了集约型持续单作经营方式及传统的农业耕作方式的弊端之后，有针对性的导入“保护性耕作方法”。这种方法的主要内容是：利用农作物秸秆、根茎叶等剩余物覆盖地表，或将秸秆粉碎后还田;在坡地上修建保持水土的水平梯田;尽可能地减少农地的耕翻次数，提倡免耕法等。
* 稍后学术顾问联系您
