農業綜合開發項目面源污染影響分析

門云云 田雪峰 夏立江

摘要?[目的]分析農業綜合開發項目面源污染的影響。[方法]通過調研與資料收集，并基于文獻綜述獲取相應參數，核算了現狀化肥農藥施用量、流失量以及項目實施后的氮、磷流失量等。[結果]測土配方施肥可減少23.2%的總氮和18.8%的總磷流失量;病蟲害綜合防治可減少30%的農藥施用量;秸稈還田可減少27.4%的總氮與32.3%的總磷流失量;節水灌溉可減少9.3%和6.2%的總氮與總磷流失量;生態溝渠可減少徑流中74.1%與68.6%的總氮與總磷;人工濕地可減少徑流中60.0%與50.0%的總氮與總磷。[結論]農業綜合開發項目可有效控制項目區面源污染。

關鍵詞?農業面源污染;測土配方施肥;節水灌溉;秸稈還田;生態溝渠

中圖分類號?S181.3文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2018）35-0072-03

農業面源污染是指在農業生產活動中，氮素和磷素等營養物質、農藥以及其他有機或無機污染物質通過農田的地表徑流和農田滲漏形成的水環境污染，主要包括化肥污染、農藥污染、養殖場污染等[1]。據統計[2]，我國2016年農用化肥施用量5 984.1 萬t（折純），農作物單位面積化肥用量358.5 kg/hm2，遠高于世界平均水平（120 kg/hm2）[3]，糧食作物氮肥、磷肥和鉀肥利用率分別為33%、24%和42%[3]，大量流失的化肥隨水流進入溝渠，再匯集江、河、湖、水庫及近海域，使水體中的氮、磷等營養元素富集，導致水質的惡化。我國2016年農藥使用量174.0 萬t[2]，農藥平均利用率僅為35%[3]，大部分農藥通過徑流、滲漏、飄移等流失，污染土壤、水環境，影響農田生態環境安全。

農業面源污染是河流和湖泊的重要污染源，根據相關資料，農業面源中化學需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）排放量分別為1 324.09萬、270.46萬、28.47萬t，分別占全國水污染排放總量的43.7%、57.2%、67.3%[4]。2015年中央1號文件《關于加大改革創新力度加快農業現代化建設的若干意見》對“加強農業生態治理”做出專門部署，強調要加強農業面源污染治理。吳永紅等[5]從農業面源污染產生、發展和發生的特征上，基于中國的經濟發展模式提出了農業面源污染控制的策略性理論——“減源-攔截-修復”理論。湖北省洪湖市位于長江經濟帶，目前農業面源污染嚴重，洪湖市擬從污染源頭控制、遷移途徑攔截、生態修復3個方面對項目區實施農業面源污染防治措施。筆者以洪湖市為例，對農業綜合開發項目實施前后化肥流失量、農田徑流污染物濃度等進行核算，從而分析農業綜合開發項目面源污染影響。

1?資料與方法

1.1?項目概況

洪湖市位于湖北省中南部，位于長江經濟帶，地處洪湖流域，東南瀕長江，與嘉魚縣、赤壁市及湖南省臨湘市隔江相望;西傍洪湖與監利縣接壤;北依東荊河與漢南區、仙桃市相鄰，總面積2 519 km2。

項目區位于洪湖市燕窩鎮，緊鄰長江。項目的主要目標為：以加強面源污染物控制為重點，控制和治理長江水污染;以降低農藥和化肥使用強度為重點，加強流域環境綜合治理。擬從減源、攔截、修復3個方面對農業面源污染進行控制，主要實施內容包括測土配方施肥、病蟲害綜合防治、秸稈還田、節水灌溉以及生態溝渠、人工濕地建設等。

1.2?數據來源與分析方法

該研究在2017年對項目區各種作物單位面積化肥用量、農藥用量、作物面積、各種作物測土配方施肥推薦量、灌溉方式進行了調研與資料收集，并基于文獻綜述獲取相應參數，核算了現狀化肥農藥施用量、流失量以及項目實施后的氮磷流失量等。

2?結果與分析

2.1?項目區農田面源污染現狀分析

項目區是典型的農業集約化生產區域，土地利用強度大。調查結果顯示，項目區農業面源污染產生的主要因素包括化肥農藥的不合理施用、秸稈的不合理處置以及灌溉方式不合理。

其中，項目區平均化肥用量373 kg/hm2（折純），其中氮肥用量達195 kg/hm2（折純），磷肥用量84 kg/hm2（折純），鉀肥用量達95 kg/hm2（折純）;農藥用量1.36 kg/hm2（折純）。化肥淺施表施普遍，農藥施用也多采用粗放噴霧的方式，這使得化肥農藥利用率低。化肥農藥的大量、不合理使用對區域水環境和土壤環境產生了極大威脅。

項目區一部分秸稈被隨意丟棄，既對環境造成了嚴重的污染，也是一種極大的資源浪費。

項目區目前為土渠漫灌，農田排水不經過任何有效處理直接由各地塊農渠集中到主排水渠后排放至周邊河流，氮、磷通過徑流流失量大，導致農業面源污染問題日益嚴重。

2.2?農業開發項目實施前后面源污染影響對比分析

2.2.1?測土配方施肥。

項目區圍繞測土配方施肥、配方肥社會化服務體系建設等工作來達到精準施肥，提高肥料利用率。項目實施后，項目區單位面積化肥用量為299 kg/hm2，較實施前減少20%，其中氮肥用量158 kg/hm2，較實施前減少19%;磷肥用量67 kg/hm2，較實施前減少20%;鉀肥用量75 kg/hm2，較實施前減少21%。實施后項目區化肥施用總量為565 t/a，較實施前減少20%（表1）。

根據國務院第一次全國污染源普查領導小組辦公室發布的《肥料流失系數手冊》中地表徑流化肥流失系數，考慮所屬分區、地形、梯田/非梯田、土地利用方式、種植模式5個因素，選取項目區化肥流失系數。項目區種植作物有小麥、玉米、水稻、大豆、蔬菜，各種作物總氮流失率分別為0.502%、0.502%、1.848%、0.502%、1.640%，總磷流失率分別為0.111%、0.111%、1.547%、0.111%、0.935%。

經核算（表2），項目實施后項目區單位面積化肥流失量為1.95 kg/hm2，較實施前減少22.3%，其中氮肥、磷肥流失量分別為1.54、0.41 kg/hm2，較實施前分別減少23.2%、18.8%。實施后項目區化肥流失總量為3.69 t/a，較實施前減少22.3%。

2.2.2?病蟲害綜合防治。

項目實施后將應用農業防治、生物防治、物理防治等綠色防控技術，創建有利于作物生長、天敵保護而不利于病蟲害發生的環境條件，預防控制病蟲害發生，從而達到少用農藥的目的;大力推廣應用生物農藥，替代高毒高殘留農藥。通過開展農藥安全使用技術培訓，提高基層農技人員和科技示范戶、種植大戶以及普通農戶的安全用藥技術水平。加強病蟲害預測預報，通過科學合理用藥，盡量減少農藥使用次數和使用量，減少農藥流失，提升科學施藥水平。

孫霞等[6]對鄂爾多斯市的農業面源污染治理現狀進行分析，鄂爾多斯市實施病蟲害綜合防治后，農藥施用量減少了30%，減少了農藥流失對水環境和土壤環境造成的污染。項目實施后，項目區單位面積農藥用量為0.95 kg/hm2，農藥使用總量為1.8 t/a（表3），即項目實施病蟲害綜合防治措施后，可減少農藥施用量。

2.2.3?秸稈資源化利用。

農作物秸稈中富含大量的礦質營養元素，是農田土壤有機質的重要來源。項目區將秸稈還田肥料化利用，秸稈焚燒將基本杜絕，可減少肥料用量，提高耕地質量，減少環境污染。對于稻田，朱利群等[7]研究秸稈還田下不同耕作方式對稻田地表徑流的影響，結果顯示，秸稈還田處理下的總氮、總磷流失量分別比對照減少20.0%～28.9%和10.3%～22.0%。對于旱地，王靜等[8]研究秸稈還田對玉米田地表徑流量的影響，結果發現，在玉米生長期間，與傳統耕作小區相比，秸稈覆蓋小區地表徑流的氮、磷流失量分別降低 27.42%和32.29%。以稻田和玉米地為例，項目區實施秸稈還田后，可減少化肥流失量（表4）。

2.2.4?發展節水農業。

項目區全面開展節水農業，積極建設現代化灌排渠系，推廣渠道防滲、管道輸水、微灌等節水灌溉技術。節水灌溉不僅可以減少水資源的使用和消耗，還可以減少因大水漫灌造成的肥料流失，降低入河面源污染。

項目區擬在蔬菜地實施滴灌節水工程。蔬菜地現狀氮肥流失量為4.92 kg/hm2、磷肥流失量為1.68 kg/hm2。余金鳳等[9]研究湖北省漳河灌區水旱田節水灌溉的減污效應，結果表明，節水灌溉下氮磷被土壤吸附作用增強，使節水灌溉時氮磷濃度減少，旱地節水灌溉較傳統灌溉氮磷流失量分別減少9.3%、6.2%。節水灌溉工程實施后項目區蔬菜地氮、磷流失量分別為4.46、1.58 kg/hm2（表5），即項目區實施節水灌溉工程后，可減少項目區化肥流失量。

2.2.5?構建生態溝渠。

項目區擬建設生態溝渠，在不影響農田溝渠正常的灌、排水功能前提下，充分利用現有的農田溝渠空間，合理配置水生植物群落，根據高程適當配置水位調節閘門，延長溝渠內的水力滯留時間，提升溝渠的生態功能，攔截農田排水中的有機物、懸浮物、氮、磷等污染物含量，并盡可能地實現一定的經濟效益。

項目區位于洪湖流域，馬玉寶等[10]對洪湖流域農業面源污染進行了調查，監測得到7—8月洪湖流域典型水田和旱田的徑流污染物濃度。陳重軍等[11]通過在長三角地區水稻密集種植區研究表明，生態溝渠對農田徑流中氮、磷具有顯著的去除作用，去除率分別達74.13%和68.63%。項目區實施生態溝渠建設后，可降低農田徑流污染物濃度（表6）。

2.2.6?修建人工濕地。

人工濕地污水處理技術是從20世紀70年代發展起來的，是一種通過模擬天然濕地的結構（基質、植物、水體等）與功能（吸附、降解、沉淀等作用），具有高效、低投入、系統能耗低、運行和維護簡單等優點，十分適于在農村地區推廣的污廢水處理系統[12]。

項目擬在渠道中修建小型人工濕地，人工濕地內設置生態浮島，吸收水中的氮、磷，增加浮游動物的生物量，促進代謝物的沉積，改善水體的流態，使水生生態逐步恢復。劉文祥[13]在滇池流域內構建人工濕地，研究結果表明，由漂浮植物池、沉水植物池、挺水植物池以及草濾帶組成的人工濕地，對氮、磷、泥沙以及有機物有較好的吸收、吸附以及物理沉降作用，可以控制農田徑流污染，人工濕地對農田徑流中總氮、總磷的去除率分別為60%、50%。項目區農田徑流經生態溝渠攔截后再經過人工濕地處理后排入附近河道。項目區實施人工濕地工程后，可降低農田徑流污染物濃度（表7）。

3?結語

農業面源污染已經成為環境污染的重要影響因素，其特點主要是分散性、隨機性、不確定性等，由于農業面源污染的成因和特點，其防治難度大。為了防治農業面源污染影響，促進社會主義新農村的建設與發展，應提高農業環保意識，加強農民培訓，加快推廣科學施肥、安全用藥、綠色防控、農田節水等清潔生產措施，加強農業廢棄物的資源利用。

參考文獻

[1] 黃東風，王果，陳超.農業面源污染研究概況及發展趨勢[J].中國農村小康科技，2006（11）：39-45，52.

[2] 國家統計局農村社會經濟調查司.中國農村統計年鑒-2017[M].北京：中國統計出版社，2017：47.

[3] 農業部.關于印發《到2020年化肥使用量零增長行動方案》和《到2020年農藥使用量零增長行動方案》的通知：農農發〔2015〕2號[A].2015.

[4] 環境保護部，國家統計局，農業部.第一次全國污染源普查公報[A].2010.

[5] 吳永紅，胡正義，楊林章.農業面源污染控制工程的“減源-攔截-修復”（3R）理論與實踐[J].農業工程學報，2011，27（5）：1-6.

[6] 孫霞，苗春樂，張默函，等.農業面源污染治理現狀分析：以鄂爾多斯市為例[J].天津農業科學，2017，23（12）：97-99.

[7] 朱利群，夏小江，胡清宇，等.不同耕作方式與秸稈還田對稻田氮磷養分徑流流失的影響[J].水土保持學報，2012，26（6）：6-10.

[8] 王靜，郭熙盛，王允青.自然降雨條件下秸稈還田對巢湖流域旱地氮磷流失的影響[J].中國生態農業學報，2010，18（3）：492-495.

[9] 余金鳳，洪林，江洪珊.南方典型灌區節水灌溉的減污效應[J].節水灌溉，2011（8）：1-4.

[10] 馬玉寶，陳麗雯，劉靜靜，等.洪湖流域農業面源污染調查與污染負荷核算[J].湖北農業科學，2013，52（4）：803-806.

[11] 陳重軍，王建芳，凌士平，等.農田面源污染生態溝渠生態凈化效能評估[J].江蘇農業科學，2015，43（11）：472-474.

[12] 付菊英，高懋芳，王曉燕.生態工程技術在農業非點源污染控制中的應用[J].環境科學與技術，2014，37（5）：169-175.

[13] 劉文祥.人工濕地在農業面源污染控制中的應用研究[J].環境科學研究，1999，10（4）：15-19.