湖北省種植業面源污染現狀分析

摘要：采用綜合調查法對湖北省17個市（州）2007年農業面源污染情況進行調查，并采用等標污染負荷法進行評價與源解析。結果表明，湖北省種植業氮、磷合計用量為2 703 795.7 t（折純），其中肥料氮施用量為1 932 024.6 t（折純，N），肥料磷合計771 771.1 t（折純，P2O5），總氮和總磷的流失總量為76 688.7、 5 472.7 t/年。湖北省9種主要農藥成份的流失總量896.6 kg；湖北省地膜使用量為9 508.7 t，土壤中殘留量為1 671.5 t，全省平均殘留率為使用量的17.6%；湖北省秸稈產生量為4 090.7萬t，其中62.3%的秸稈進行了綜合利用，有36.1%的秸稈被非資源化處置。全省污染負荷占比前三的市（州）為荊州市、襄陽市、宜昌市。綜上所述，湖北省17個市（州）的種植業源防控的主要污染物是總氮和總磷，防控的重點區域為荊州市、襄陽市。

關鍵詞：種植業面源污染；等標污染負荷法；綜合調查法；湖北省

中圖分類號：X592 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）24-6421-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.24.025

在農業的各個面源中，耕、園地受人為擾動更強烈，即便發生利用方式的變化，農田依然是面源污染負荷中氮、磷的主要來源[1]。種植業面源污染是指在種植業生產中，化肥、農藥、農膜以及其他有機或無機污染物質的使用對農田生態環境造成的污染[2]。確定種植業面源污染負荷及其空間分布特征，明確種植業面源主要污染物及其對環境的影響力大小，有助于防控和治理因種植業導致的面源污染，更好地了解農業面源污染的結構和控制方向。

農業面源污染負荷的測算方法主要有實測法[3，4]、模型法[5-7]和排污系數法[8-14]，其中排污系數法相對簡單，對參數要求低，可操作性強，適合在缺乏試驗條件的情況下對污染負荷進行估算[15]。國內外對農業面源污染進行源解析的方法主要是模型法[16]、平均濃度法[17]、水質水量相關法[18]、綜合調查法[19]、單元調查法[20]和清單法[21]，其中，污染源等標污染負荷法具有概念明確、邏輯性強、計算簡單、評價效果客觀等優點[22]。

目前湖北省農業面源污染的研究主要集中于省內流域附近小范圍區域的研究，如三峽庫區（湖北）的主要污染物為總氮（TN）和總磷（TP），等標污染負荷比之和超過90%，而種植業為N、P污染的主要來源[23]。丹江口庫區種植業源為該區域農業面源污染的主要來源，占比為57.8%[24]。而針對全省范圍內種植業源的現狀缺少全面調查，對于種植業源的解析也相對較少。

根據湖北農村統計年鑒[25，26]，湖北省1991年氮肥（折純，N）使用量為91.2萬t，磷肥（折純，P2O5）使用量為31.0萬t，全省耕地總面積為521.5萬hm2，氮肥施用量達174.9 kg/hm2，磷肥施用量達59.5 kg/hm2；而到2012年，全省氮肥（折純，N）使用量為159.131萬t，磷肥（折純，P2O5）使用量為65.283 6萬t，氮肥施用量達473.3 kg/hm2，磷肥施用量達194.2 kg/hm2。1991-2012年的20多年間，氮肥使用量增長率達170.6%，磷肥使用量增長率達226.4%。2012年化肥使用量遠遠超過國際上為防止水體污染而設置的225 kg/hm2的安全上限。

本研究以2007年全國第一次種植業源污染普查為契機，采用綜合調查法對湖北省17個市州的種植業源污染現狀展開調查，調查結果運用排污系數法估算其污染負荷，采用等標污染負荷法進行綜合評價分析，初步明確了湖北省種植業源污染的主要污染物、主要污染來源和市州對污染的貢獻情況，為湖北省農業面源污染防控政策的制定及防控技術的采用提供參考。

1 研究方法

1.1 研究區域概況

湖北省有12個省轄市、1個自治州、38個市轄區、24個縣級市（其中3個省直管市）、37個縣、2個自治縣、1個林區。對湖北省98個農業縣區及127個農場2007年種植業基本情況進行普查，結果表明，全省農業用地面積371.9萬hm2，其中耕地面積322.6萬hm2，占全省農用地面積的86.7%；耕地中水田面積179.7萬hm2，占全省農用地面積的48.3%；旱耕地面積為142.9萬hm2，占全省農用地面積的38.4%；園地總面積49.3萬hm2，占全省農用地面積的13.3%。

1.2 研究內容

湖北省共計普查了有農業的1 165個鄉鎮和127個規?；r場，并按山地丘陵區農戶數的0.6%、平原地區農戶數的0.8%抽取鄉鎮農戶典型地塊，規?；r場按133.3～333.3 hm2抽取一個典型地塊進行抽樣規?；r場典型地塊，對抽取的典型地塊進行了典型地塊基本種植情況、肥料及農藥使用情況調查，全省共計調查典型地塊73 268塊，其中鄉鎮農戶典型地塊72 435塊，規模化農場典型地塊數833塊。

1.3 研究方法

1.3.1 污染負荷計算 采用排污系數法計算污染負荷，將普查表及典型地塊抽樣調查表對接種植業源污染物流失系數、地膜殘留系數，通過對典型地塊的污染物流失量的計算，再根據各種種植模式抽樣典型地塊占鄉鎮或農場該模式面積的權重計算出鄉鎮或農場該種模式的各污染物情況，將各種模式的量進行匯總，從而計算出鄉鎮或農場匯總表，進而匯總出各區域的種植業源污染物流失的情況。

1.3.2 評價方法 利用等標污染負荷法對污染源進行分析評價，它可以使同污染源排放的污染物之間、不同污染源之間對環境的潛在影響大小的比較成為可能。其中，等標污染負荷相關公式計算如下：

Pi=Qi/C0i×10-6 （1）

Ki=Pi/∑Pi×100% （2）

式中，Pi為污染物i的等標污染負荷，無量綱；Qi為污染物i的排放量，單位為t/年；C0i為污染物i基于水環境功能分區的水質控制類別標準值（GB3838-2002地表水環境質量標準），單位為mg/L；Ki為污染物i的等標污染負荷比。

2 結果與分析

2.1 化肥施用現狀與分析

化肥使用不當，造成土壤肥力退化和養分失衡?；适褂矛F狀調查結果（表1）表明，2007年湖北省化肥施用總量（折純量）為2 703 795.7 t，其中肥料氮施用量為1 932 024.6 t（折純，N），肥料磷合計771 771.1 t（折純，P2O5）；全省農用地平均施用氮（折純，N）519.5 kg/hm2，磷（折純，P2O5）207.5 kg/hm2，而全國農用地平均施用氮（折純，N）188.7 kg/hm2、磷（折純，P2O5）63.5 kg/hm2，湖北省化肥施用強度明顯高于中國其他區域。

湖北省農田TP流失量為 5 473 t，農田磷的流失主要是以地表徑流的形式，肥料磷平均流失系數為0.86%，農業用地流失強度為1.47 kg/hm2。從湖北省各市（州）TP流失量來看，荊州市以804 t排在第一位，宜昌、襄陽、黃岡和恩施州分別排在第二至五位。

湖北省農田TN流失量為7.67萬t，其中以地表徑流形式流失的TN占農田TN流失量的86.8%；以地下淋溶方式流失的TN占13.2%。全省農業用地平均TN流失量為20.6 kg/hm2。對全省各市（州）TN流失總量進行分析，荊州市以12 309.4 t排第一位，占湖北省種植業流失總量的16.1%，襄陽、黃岡、宜昌和荊門市分別排第二至五位。

湖北省各市（州）農業用地磷肥平均施用量比較來看，天門市345.5 kg/hm2最多，黃石市147.6 kg/hm2最少；氮肥平均施用量比較來看，天門市787.5 kg/hm2最多，咸寧市385.2 kg/hm2最少。

2.2 農藥施用現狀與分析

農藥主要通過作物生長被吸收，自然降解后流失率微乎其微。不合理地使用農藥帶來的危害一是農產品農殘超標，對農產品安全生產造成危脅；二是農藥在降解過程中對大氣和周邊環境造成危害[27]。

農藥使用現狀調查結果（表4）表明，全省農藥施用總量為27 475.5 t（成份純量，下同），農用地平均用農藥7.292 kg/hm2。施用量最大的為其他有機磷類，用量為7 584.7 t，占總用量的27.6%。湖北省9種主要農藥施用總量3 892.3 t，占農藥施用總量的14.1%，農業用地平均用量為1.012 kg/hm2。

湖北省農藥流失情況調查結果（表5）表明，全省9種主要農藥的流失總量為896.6 kg，其中2007年度施用農藥后農藥流失量為834.6 kg，占流失總量的93.1%；農田本底的流失量62.0 kg，占到總流失量的6.9%。在9種主要農藥成份中，流失的主要是氟蟲腈、乙草胺和吡蟲啉。

對各市（州）農藥流失量總量（表6）分析可知，荊州市以155.7 kg 排在第一位，其次是襄陽市，流失量為143.0 kg，黃岡市101.0 kg排在第三位，武漢、荊門、宜昌分別排在第四至六位，這6個市（州）流失總量達598.2 kg，占到了全省農藥流失總量的2/3。

2.3 農作物秸稈處理現狀與分析

農作物秸稈處理現狀調查結果（表7）表明，全省秸稈年產量為4 090.7萬t，農田秸稈處置利用方式有非資源化處置、資源化利用及其他處置方式，其中62.3%的秸稈進行了綜合利用，利用量為2 547.7萬t；另外有36.1%的秸稈被非資源化處置，總量為1 478.2萬t，隨意丟棄在田間地頭有98.3萬t，田間焚燒的秸稈有1 379.9萬t；其他處置利用方式處理的秸稈64.8萬t，占總處理量的1.6%。

湖北省農作物秸稈年生產量達到4 090.7萬t左右，如果進行有效利用，將是一筆巨大的資源。而近年來湖北省也是不斷強化秸稈綜合利用技術的宣傳和推廣工作，秸稈利用率有了大幅的提高，而且隨著民眾越來越關注霧霾等大氣污染問題，秸稈田間焚燒得到了全面、有效地控制，田間焚燒幾近絕跡。但是，湖北省仍存在1 478.2萬t秸稈被非資源化處置，其中，田間丟棄量98.3萬t，占秸稈產生總量的2.4%；田間焚燒1 379.9萬t，占秸稈產生總量的33.7%。這是資源的極大浪費，而且秸稈焚燒對空氣產生顯著污染，當下霧霾問題的主要成因之一就是秸稈焚燒，作物秸稈對農田生態環境的污染是種植業面源污染的一個重要方面。

2.4 農用地膜使用現狀與分析

地膜使用現狀調查結果（表6）表明，2007年全省地膜用量為9 508.7 t，殘留量為1 671.5 t，殘留率為17.6%。農膜的使用不但能擴大作物適作區，而且還能極大地增加作物產量和提高經濟效益，但殘膜對環境的污染及對農作物生長的不利影響也很明顯。殘膜對環境的污染主要表現為殘膜聚集在土壤耕層和地表面，直接影響土壤耕作，阻礙土壤毛管水的移動和降水的滲透，阻礙土壤養分、水分和空氣運行，破壞土壤結構，使土壤質量下降，妨礙作物扎根和對水肥的吸收，影響作物生長發育和產量。

2.5 各市（州）污染評價

根據普查基礎數據計算各市（州）的污染物等標負荷（表8），以各市（州）等標污染負荷率大小進行排序，確定主要污染源。各市（州）污染情況為：荊州市>襄陽市>宜昌市>黃岡市>荊門市>武漢市>恩施市>天門市>十堰市>咸寧市>隨州市>仙桃市>潛江市>黃石市>鄂州市>神農架林區，其中荊州市、襄陽市、宜昌市、黃岡市為全省的主要污染區域。

3 小結與討論

湖北省農用地平均施用氮（折純，N）519.5 kg/hm2，磷（折純，P2O5）207.5 kg/hm2，而中國農用地平均施用氮（折純，N）188.7 kg/hm2，磷（折純，P2O5）63.5 kg/hm2，湖北省化肥施用強度明顯高于全國其他區域。這說明湖北省在化肥施用方面仍存在施肥過量、施肥不當等問題，不合理的使用化肥對于作物的生長效果有限，還會導致化肥的大量流失，引發環境問題，可推廣測土配方施肥技術解決這一問題。

湖北省9種主要農藥成份的流失總量896.6 kg，施用的農藥主要是殺蟲劑，其次是除草劑。農藥的大量流失意味著農藥對種植過程中作物防治蟲災的作用遠達不到預想的效果。而事實上，農藥不僅會對環境產生影響，通過食物鏈的富集作用，更會對人體產生不良作用。因此，應加大對于高毒性、高殘留農藥的控制，推廣生物防治等對環境影響更小的控制病蟲害的措施。

湖北省地膜使用量為9 508.7 t，土壤中殘留量為1 671.5 t，全省平均殘留率為使用量的17.6%。全國地膜殘留量為12.1萬t，全國平均殘留率為使用量的19.7%。對比來看，湖北省的地膜回收工作成績喜人。但是局部地區如天門、孝感、仙桃等地膜回收率不高，應有針對性地開展提高地膜質量標準、促進地膜回收再利用等措施。

湖北省秸稈產生量為4 090.7萬t。其中，田間焚燒量占處理利用量的33.7%，是所有處理方式中占比最大的一項。研究認為，田間直接焚燒是霧霾現象的主要成因之一，而且秸稈中蘊含的大量生物質能都被浪費。因此，加大秸稈資源化處理研究，推廣秸稈還田、制備肥料、產生沼氣等技術措施。

湖北省種植業重點污染區域為荊州市、襄陽市。荊州市和襄陽市地處江漢平原腹地，農業資源得天獨厚，作為湖北省重要的糧、棉、油生產基地，農用地面積居湖北省前列，污染也最為嚴重。在農業生產的不斷進步中，要綜合考慮農業的經濟產出和環境影響的相互聯系，而且在各項防治措施的推廣過程中，要切實考慮農民的實際情況，減少農民負擔。

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