農業化學品投入狀況及其對環境的影響

蔡 榮

(浙江大學中國農村發展研究院,浙江杭州 310027)

農業化學品投入狀況及其對環境的影響

蔡 榮

(浙江大學中國農村發展研究院,浙江杭州 310027)

農業生產中,農業化學品的大量使用產生了明顯的負外部性影響,尤其是農業的面源污染問題隨化肥、農藥投入的增加而不斷加劇。通過統計分析方法,對農業化學品投入數量及區域分布特征、農業化學品投入存在的問題及其所造成的面源污染問題進行分析。結果表明:化肥和農藥總投入不斷增加,其中河南、山東、江蘇、安徽、湖北和湖南6省投入總額接近全國的一半;農業化學品使用存在過量投入、投入結構失衡和施肥施藥技術落后等問題;農業化學投入品的過量使用造成的環境污染問題正不斷加劇,農業面源污染排放對污染總量的貢獻率不斷上升。最后提出了相關政策建議,包括加強農業面源污染控制的政策框架和配套制度建設、推廣成熟的化肥農藥施用技術和加強農業環保教育。

農業化學品;面源污染;可持續發展

改革開放以來,集約化農業使我國農村、農業經濟取得了很大進步,其中化肥和農藥的投入起了舉足輕重的作用。施用化肥不僅能提高土壤肥力,而且也是提高作物單位面積產量的重要措施。據估計,1978-2006年間化肥投入對中國糧食產量的貢獻率達56.81%[1]。農藥能夠減少因病蟲害和草害所引起的農作物的產量損失,施用量也在逐年增加。然而,農業化學品的大量使用在帶來經濟效益的同時,也產生了明顯的負外部性影響,農業面源污染問題隨化肥、農藥投入的增加而不斷加劇。據亞洲開發銀行估計,中國農業面源污染的直接經濟損失占全國G DP的0.5%-1%[2],對農業和農村經濟的可持續發展構成了嚴重威脅。

1 農業化學品投入數量及區域分布特征

1.1 投入總量與分布

由于化肥在農業生產中的重要作用,施用量逐年增加。從表1可以看出,我國化肥施用量(折純量,下同)從1980年的1 269.4萬t上升到2007年的5 107.8萬t,年均增長率5.1%。從區域分布來看,華東和華中地區是施肥密集區,2007年施肥總量為2 595.8萬t,占全國施肥總量的50.8%。其中,華東地區化肥施用總量為1 373.9萬t,占全國26.9%;華中地區化肥施用總量為1 221.9萬t,占全國23.9%。現代農業離不開農藥的使用。據估計,在中國每使用1元錢的農藥,農業生產可獲益8-16元[3]。農藥可以增加作物產量,也可以增加農業收入,這種狹隘的認知導致了中國農業農藥使用量不斷增加。近10多年來,我國農藥使用量(折純量)增長迅速,從1995年的108.7萬t上升到2004年的138.6萬t。與化肥類似,華東和華中地區農藥使用量也一直遠遠高于其它地區。以2004年為例,華東和華中地區農藥施用總量分別為45.4萬t和39萬t,占全國使用量的32.8%和28.1%;東北地區的農藥施用量近年來增長速度明顯快于西南、華北、華南和西北地區,2004年達11.8萬t,緊隨華南地區。

表1 農業化學品使用量(折純量)及其分布Tab.1 Agri-Chemicals use and its distribution(104t)

1.2 主要省份分布

從各省、自治區的具體情況來看,施肥量最多的6個省分別是河南、山東、江蘇、安徽、湖北和湖南,其中河南省2007年的化肥使用量達569.7萬t。2001年,6省施肥總量為1 918萬t,占全國總施肥量的45.1%。截止2007年底,6省總施肥量上升到2 237萬t,占全國總施肥量的43.8%,6省施肥總量占全國總施肥量的比重基本穩定,維持在44%左右。從各省和自治區的具體情況來看,農藥施用最多的6個省分別是山東、湖北、湖南、河南、江蘇和安徽省。2001年,6省農藥施用之和為60.4萬t,占全國農業總施藥量的47.4%;2004年,6省農藥施用之和為65.4萬t,占全國農業總施藥量的47.2%,6省農藥施用量所占全國農業施藥量的比重比較穩定,基本維持在47%的水平。

表2 近年主要省份農業化學品使用情況Tab.2 Agri-Chemicals use in key provinces in recent years(104t)

2 農業化學品投入存在的問題

2.1 過量投入

1997年我國農田平均每公頃化肥施用量306.1 kg,2007年上升至419.6 kg,增加了37.1%。從不同區域來看,2007年華東、華中和華南地區的單位面積化肥投入量均已超過600 kg,分別為646.8 kg、636.2 kg和618.9 kg。據世界糧農組織(FAO)統計分析,目前世界上平均每公頃耕地化肥施用量約為120 kg。因此,我國化肥單位面積用量已經遠遠高于世界平均水平。據農業部門的調查,當前我國化肥有效利用率僅為30%-40%,而發達國家為60%-70%[2]。目前,我國已經成為世界上最大的農藥施用國。我國農藥施用量從1995年的8.36 kg/hm2上升至2004年的10.66 kg/hm2,10年間增加了27.5%。華東、華中和華南地區單位面積農藥施用量遠遠超過了全國平均水平,2004年分別達到21.11 kg/hm2、19.47 kg/hm2和17.93 kg/hm2。2004年單位面積施藥水平最高的是福建省,達37.3 kg/hm2,緊隨其后的是浙江、湖南和廣東,單位面積施藥水平分別為29.8 kg/hm2、27.3 kg/hm2和26 kg/hm2,遠遠超過世界平均水平。中國農業科學院的一項研究結果也表明,我國農藥的過量使用在水稻生產中達40%,在棉花生產中超過50%[2]。

表3 單位面積耕地農業化學品投入量Tab.3 Agri-Chemicals use per unit area of arable land(kg/hm2)

2.2 結構失衡

肥料投入結構不平衡,N、P、K養分比例不協調,有機肥料在施肥中的份額逐年下降。從表4可以看出,盡管N肥和P肥的使用比例在逐年緩慢減少,K肥和復混肥的使用比例在逐年緩慢增加,但施用結構仍存在很大的問題。據統計,1991年我國化肥施用N∶P2O5∶K2O比例為1∶0.45∶0.13,2001年為1∶0.52∶0.20[4],2004年為1∶0.47∶0.10[5]。很顯然,N肥和P肥的投入過量,K肥的投入相應的過少。另外,有機肥的投入與無機化肥相比也顯得不足,其作用很大程度上被忽視了。我國肥料使用總量中,有機肥占總施用量的比例由1949年的99.9%下降到1990年的37.4%,近年來仍呈下降趨勢。綠肥面積顯著減少,大量作物秸稈被廢棄或焚燒,畜禽糞便未被很好利用,各種營養元素配比不科學。

農藥使用結構也很不合理,目前主要以殺蟲劑為主,其中高毒農藥品種仍然占有相當高的比例。據統計,世界農藥市場的品種結構為殺蟲劑占28%,殺菌劑占48%,除草劑占18%,植物生長調節劑5%。中國使用的農藥品種結構為:殺蟲劑占54.6%,殺菌劑占25.3%,除草劑占19.3%,植物生長調節劑0.7%[4]。2000年中國有機磷殺蟲劑占農藥總用量的39.4%,占殺蟲劑總用量的70.5%。有機磷、氨基甲酸酯類殺蟲劑中的高毒品種用量占整個農藥用量的37.4%,占殺蟲劑總量的67.0%。這些毒性較大、對農產品與人畜危害風險較高的品種長期以來一直是農藥銷售中最常見、最易購得的品種,成為農藥使用的當家品種[5]。

表4 近年各類化肥施用情況及占比例Tab.4 Various types of chemical fertilizer use and its proportion in recent years

2.3 技術落后

農民缺乏肥料使用的技術培訓,往往根據自身經驗確定施肥數量、施肥時間及施肥結構,不能根據作物產量水平和土壤肥力狀況合理投入,而是盡可能地多投入化肥。農戶為了節省時間,“重基肥輕追肥”的現象十分普遍,且過度依賴無機化肥,忽視傳統農家肥和有機肥的投入。在施肥方式上,銨態氮肥表施、施肥后大量灌水、磷肥撒施等不合理的方式廣泛存在,不僅造成養分的大量流失,也造成負面的環境影響。農藥科學知識普及率低,農民科學用藥的意識淡薄,片面追求防治效果和經濟效果,認為農藥施用的濃度越高,效果越好,特別是在蔬菜、水果、茶葉等作物上使用過量的農藥,甚至是明文禁止使用的高毒農藥。不少農民不能按照農作物品種、農藥種類來選擇不同的施藥時間,只憑主觀認知盲目選擇。而且,施藥裝備比較落后,跑、冒、滴、漏問題突出,農藥施用中造成嚴重的浪費,甚至有時引發人畜中毒事件。

3 化學品過量使用加劇農業面源污染

我國農業化學投入品的過量使用造成的環境污染問題正不斷加劇。有關研究表明,農業面源污染排放對污染總量的貢獻率不斷上升,從上世紀80年代的40%已經增加到現在的66%[6],并且這一趨勢仍將持續,成為我國農業可持續發展面臨的最大挑戰之一。

化肥施用的環境影響主要包括水體污染、土地污染和大氣污染。據估算,除N2外,每年我國大約有19.1%的被施用于農田的化肥氮以各種形態的氮素流失到環境中,并對環境質量造成不良影響。農田氮、磷流失已經成為我國水體污染的主要因素。據估計,農田使用的氮肥約有5%會直接隨地表徑流,約有2%會滲透到地下水層[4]。2007年我國農田氮肥(純氮)徑流損失達114.9萬t,滲透到地下水層的氮肥達45.9萬t。這些氮加劇了地表水的富營養化,導致了地下水的硝酸鹽含量增加。中國2000年環境公報顯示,太湖、巢湖氮、磷等營養物超標,處于富營養化狀態;滇池總氮、總磷嚴重超標,處于重富營養化狀態[7]。農業面源污染對太湖、巢湖和滇池“三湖”全氮的貢獻率分別為59%、33%和63%,對全磷的貢獻率分別達到30%、41%和73%,已經超過了點源污染比例,上升為威脅地表水的主要污染源[8]。隨著氮肥用量的增加,地下水中硝酸鹽的含量將升高,從而導致部分地區地下水和飲用水硝酸鹽污染。根據中國農科院在北方5省20個縣集約化蔬菜種植區的調查,在800多個調查點中,45%的地下水NO3-N含量超過11.3 mg/L,20%超過2 011.3 mg/L,個別地點超過7 011.3 mg/L[4]。化肥的過量或不合理施用也會影響土壤理化性質和土壤團粒結構的形成,造成土壤板結。華東、華南和華中地區因化肥的過量施用,耕地質量退化現象十分嚴重。據估計,到2010年全國耕地氮素盈余量將達到2 240萬t[4]。

農藥特別是高毒農藥的大量使用,也給環境造成了很大的負面影響。我國許多農田均受到不同程度的農藥污染,而農藥直接施入土壤的地區造成的土壤污染最為嚴重。土壤不僅是農藥在環境中的“儲存庫”,也是農藥在環境中的“集散地”。一般而言,農藥在施用于農田之后,其中20%殘留在作物上,50%-60%殘留在土壤中,只有少量的農藥作用于目標[4]。農藥對水體的污染主要來自直接向水體施藥、地表殘留的農藥隨雨水遷移、空氣中的農藥霧滴或微粒沉降、施藥工具和器械的清洗等途徑。日常環境監測結果表明,地表水體中含有數目可觀的農藥殘留,主要包括殺蟲劑和除草劑。在江蘇、江西以及河北等地的地下水中就發現有六六六、阿特拉津、乙草胺、殺蟲雙等農藥的殘留;甚至在北京重要水源官廳水庫,近年來污染也十分嚴重,檢測結果顯示水體中含有機氯農藥等污染物10多種。

4 政策建議

對于農田造成的農業面源污染,應采取源頭控制策略:

(1)加強農業面源污染控制的政策框架和配套制度建設。包括:建立提升肥料產業水平和改進施肥管理水平的價格稅收政策,對有機肥料、無公害農產品用肥實行補貼和稅收政策,征收環境稅抑制肥料過度施用;在技術上實行養分資源的綜合監管,加強肥料投入品管理,實行無害化化肥準入制度;強化耕地養分質量監管,建立耕地質量預警預報系統;加快有機廢棄物資源化利用,提高無害化處理水平;調整肥料品種結構,向平衡、高濃度、專業化方向發展[4]。

(2)推廣成熟的化肥農藥施用技術。提高化肥和農藥的效率,是減少面源污染、改善農業環境質量的重要手段。要因地制宜地推廣成熟的化肥、農藥施用技術。采用測土配方施肥、改良施肥方法和施肥時間等措施減少化肥施用量;科學使用農藥,提倡綜合病蟲害防治,減少農藥對環境的污染。要鼓勵有機肥、綠色農藥替代無機化肥和高毒農藥的使用。我國有機肥資源十分豐富,純養分達7 000萬t,含有大量的氮、磷、鉀及作物所需的微量元素,利用潛力十分巨大[5]。大力推廣低毒、有效含量低、畝用量少、對病蟲害防治效果好、防效長的新農藥。

(3)加強農業環保教育。加大宣傳力度,讓農民了解化肥有效利用率不高和不合理施肥是農業面源污染的源頭之一。農業面源污染使河流水庫水質富營養化,硝酸鹽污染超標導致飲用水質量下降,已嚴重威脅農業生產安全和人們的身體健康。通過科普和大眾媒體,加強教育和培訓,提高全民對農業面源污染的認知和自覺參與防治污染的意識,引導和規范農業生產方式,鼓勵農民采取環境友好技術以實現減少農藥和促進農業可持續發展戰略的實施。(編輯:李 琪)

References)

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AbstractIntensified agriculture has promoted rural and agricultural economic development of China,in whichfertilizers and pesticides played a pivotal role.However,the extensive use of agri-chemicals also had significant negative externality effects,especially the agricultural nonpoint source pollution.This article analyzed the agri-chemical use and its regional distribution,the problems of agri-chemical use and the results of non-point source pollution based on statistical analysis method.The results were asfollows:T otal fertilizer and pesticide use continued to increase.The main six province,Henan,Shandong,Jiangsu,Anhui,Hubei and Hunan nearly accounted for half of the country's agrichemical use.Agri-chemical inputs had several problems at present,including excessive use,structural imbalance and technological backwardness.Unreasonable agri-chemical use also caused agricultural non-point source pollution problems.Contribution rate of non-point source pollution to total pollution rised continually.Finally,this article put forward countermeasures and suggestions,including strengthening policy framework and supporting institutions of agricultural non-point source pollution control,promoting sophisticated chemical fertilizer and pesticide application techniques and strengthening agricultural environmental education.

Key wordsagricultural chemicals;non-point pollution;sustainable development

Agri-chemicals Inputs and Its Impact on Environment

CAI Rong
(China Academy of Rural Development,Zhejiang University,Hangzhou Zhejiang 310027,China)

F062.2;X196

A

1002-2104(2010)03-0107-04

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.03.020

2009-12-06

蔡榮,博士生,主要研究方向是農村環境治理。