發展有機農業控制面源污染的實踐與對策

劉明慶，陳秋會，楊育文，王超，席運官，王磊，張弛

(生態環境部南京環境科學研究所，南京 210042)

根據《2019 中國生態環境狀況公報》，全國地表水監測的1931 個水質斷面(點位)中，Ⅰ類～Ⅲ類水質斷面(點位)占74.9%，比2018 年上升3.9 個百分點；劣Ⅴ類占3.4%，比2018 年下降3.3 個百分點。主要污染物指標為化學需氧量、總磷和高錳酸鹽指數。全國110 個重要湖泊(水庫)中，Ⅰ類～Ⅲ類湖泊(水庫)占69.1%，比2018 年上升2.4 個百分點；劣Ⅴ類占7.3%，比2018 年下降0.8 個百分點。主要污染物指標為總磷、化學需氧量和高錳酸鹽指數。我國水環境保護工作取得積極成效的同時，仍面臨巨大壓力，農業面源污染仍然是制約水質提升的關鍵因素，威脅著水生態健康和水環境安全。第二次全國污染源普查結果顯示，2017 年農業源化學需氧量1067.13 萬噸、氨氮21.62 萬噸、總氮141.49 萬噸和總磷21.20 萬噸[1]，分別占水污染總負荷的49.77%、22.44%、46.52%和67.21%。農業面源污染是我國地表水體的主要污染負荷來源，其防控仍然是當前水污染控制與水環境改善的重點和難點，是國家“十四五”生態環境保護的重點任務之一。有機農業作為一種環境友好型農業，在我國是通過每個生產基地來進行推廣的，每個基地都遵循國家有機產品標準進行生產與管理并要通過有機認證，因此生產者有主動禁用化學合成的肥料、農藥等農用化學品，施用有機肥和秸稈還田，以及采用生物防治進行生產的自覺性和內生動力，客觀上解決了農業面源污染技術難以落地、得不到推廣應用的問題，從而達到控制農業面源污染和保護農業農村生態環境的效果。

1 我國農業面源污染現狀

面源污染是地表水體污染的重要污染源，已成為當前全球面臨的主要環境問題之一[2-3]。農業面源污染業已經成為造成我國環境污染尤其是水環境污染的主要因素[4-5]。多年以來，農田徑流、畜禽場徑流、城鄉接合部生活污水排放和垃圾堆放是造成太湖、滇池等我國絕大多數流域面源污染的主要原因[6]。2000 年以來，面源污染所產生的有機物、總氮和總磷成為滇池入湖污染負荷的主要來源[7]。生活污水、生活垃圾和固體廢棄物、分散畜禽養殖污染排放導致了鄱陽湖流域河湖水質下降，湖泊富營養化指數升高[8]。面源污染是海河流域面臨的主要水生態環境問題，海河流域面臨較高的面源污染風險，超過40%的區域存在著高或者極高的風險[9]。研究表明，太湖水體污染負荷約58%的總氮和40%的總磷來自農業面源污染[10]。我國農業面源污染主要包括化肥、農藥等農用化學品污染，以及秸稈、畜禽與水產養殖污染等方面。我國化肥、農藥生產量和使用量均居世界第一，每公頃平均化肥使用量327 公斤，遠高于世界平均水平(即每公頃120 公斤)，是美國的2.6 倍，歐盟的2.5 倍；2012—2014 年農作物病蟲害防治農藥年均使用量31.1 萬噸。然而，氮肥和磷肥利用率僅為33%和24%，農藥利用率僅為35%[11]。研究表明，我國稻田的氮素利用率為30%～35%，磷素僅有10%～20%被利用[12]。畜禽和水產養殖過程中的殘餌以及產生的排泄物等，也是農業面源污染物的主要來源[10]。根據第二次全國污染源普查公報[1]，2017 年畜禽養殖業化學需氧量、氨氮、總氮和總磷的排放量分別占農業源污染物排放量的93.76%、51.30%、42.14%和56.46%；水產養殖業化學需氧量、氨氮、總氮和總磷的排放量分別占農業源污染物排放量的6.24%、10.31%、7.00%和7.59%。

近年來，國內出臺了系列農業面源污染防控政策管理措施，并開展了大量的研究。政策管理方面，2015 年，國務院發布《水污染防治行動計劃》(水十條)，2015 年，原農業部印發《到2020 年化肥使用量零增長行動方案》《到2020 年農藥使用量零增長行動方案》和《農業部關于打好農業面源污染防治攻堅戰的實施意見》，2016 年，國務院發布《土壤污染防治行動計劃》(土十條)和《“十三五”生態環境保護規劃》，2018 年，生態環境部和農業農村部聯合印發《農業農村污染治理攻堅戰行動計劃》，2015—2019 年，中央1 號文件均強調加強農業面源污染防治工作。科研方面，依托重大專項水專項、國家重點研發計劃、自然科學基金以及環保、農業公益性行業科研專項等各類科研項目，開展了大量的針對面源污染防治的研究，產生了很多成果，如楊林章等學者提出面源污染控制的“源頭減量—過程阻控—養分回用—生態修復”控制技術體系[4-5，10]，結合實踐案例[13]，詳細闡述了源頭減量[14]、生態攔截[15]、氮磷養分循環利用[16]和水環境生態修復技術[17]。通過上述政策管理措施與科技支撐，我國農業面源污染防控取得了明顯成效。與第一次全國污染源普查相比，第二次全國污染源普查顯示農業源化學需氧量、總氮和總磷排放量分別減少了19.41%、47.68%和25.53%。2019 年我國三大糧食作物化肥利用率為39.2%，比2015 年提高4 個百分點；農藥利用率為39.8%，比2015 年提高3.2 個百分點。但由于農業面源污染具有面廣量大、排放隨機性強、控制難的特點[10，18-23]，完全靠財政資金投入來治理不現實。它涉及千家萬戶農業生產者，生產者首先關注的是農產品產量和收益，缺乏面源污染防控的內生動力，不會主動采用政策方案提出的技術與工程措施，以致農業面源污染控制仍然面臨很大挑戰。

2 發展有機農業控制農業面源污染可行性分析

有機農業禁止使用化學合成的肥料和農藥等農用化學品，而是通過使用有機肥、種植綠肥和秸稈還田等措施培肥土壤，采用農藝、生物和物理措施防治作物病蟲草害，因此被公認為環境友好型農業。大量研究表明，與常規農業相比，有機農業能夠顯著降低土壤硝酸鹽含量[24-27]，氮流失量平均可減少30%～35%，甚至可減少50%。東北典型稻區有機水稻總氮徑流量比常規水稻低67%[28]。上海市有機蛙稻模式下總氮總流失負荷比常規種植減少25.76%[29]。江蘇溧水通過合理施肥和輪作，有機種植區域徑流中化學需氧量、總氮、總磷由4.6mg/L、5.34mg/L、0.68mg/L 分別減少到2.1mg/L、0.45mg/L、0.08mg/L，水質達到《地表水環境質量標準》Ⅱ類標準[30]。太湖地區定位試驗站研究結果表明，與常規種植方式相比，2011—2012 年有機稻麥生產系統中稻季、麥季總氮徑流流失分別減少19.27%～25.10%和40.29%～67.58%，每年減少25.91kg/hm2～30.42kg/hm2的氮流失[31]；2013—2015 年有機稻麥輪作系統氮流失減少19.00%～54.00%，每年氮素徑流和淋溶分別減少9.40kg/hm2～36.00kg/hm2和2.40kg/hm2～3.40kg/hm2[32]。與常規水稻相比，有機水稻可降低農田排水中氮的排放[33]。昆明松華壩有機基地研究表明，有機蔬菜基地氮淋失量為10.55kg N/hm2，磷淋失量為0.06kg P/hm2，與常規生產相比，氮淋失和磷淋失分別減少42.88%和40.00%，有機蔬菜土壤氮、磷流失程度明顯較輕[34-35]。中國農業大學曲周試驗站有機蔬菜長期定位試驗結果顯示，有機模式土壤總氮淋失量比常規模式減少25.9%[36]。常規養殖豬糞中Cu 和Zn 嚴重超標，有機養殖豬糞中重金屬含量低，農田施用安全性更高[37]。有機養殖方式下可有效降低水產養殖水體化學需氧量、氮和磷的濃度[38]。有機耕作通過綠肥輪作與植被覆蓋可有效減少氮素流失風險[39-40]。有機耕作方式同樣有降低磷流失風險的潛力[24]。由于有機耕作方式單位面積較低的外源磷素投入量，土壤可提取態磷通常低于常規耕作方式，從而減少了其流失風險[41-42]。同時，通過有機種植—養殖循環方式可以消納大量的畜禽糞便，在基地內經堆肥處理后返還農田，既提供肥料和改良土壤，又減少畜禽糞便外排帶來的面源污染[43-44]。一些流域尺度上的案例也證實有機農業能夠有效防控面源污染。2007 年巴黎格勒納斯環境會談提出通過發展有機農業，控制農業面源污染，并形成格勒納斯1 號法令，明確在飲用水源流域發展有機農業保護水質[45]。通過實施有機農業，德國慕尼黑東南40km 流域飲用水源區30 年來硝態氮含量從40mg/L 降至8mg/L～10mg/L，農藥含量從0.1μg/L 到未檢出；奧格斯堡西北10km 流域20 年來硝態氮含量由40mg/L 降至5mg/L～15mg/L[46]。因此在技術上，有機生產基地通過禁止化肥農藥使用，通過種植綠肥，合理施用有機肥，資源化利用秸稈、畜禽糞便等農業農村廢棄物，可控制氮磷、農藥向水體的輸入性遷移，有效防控面源污染。

在經濟上，盡管有機農業有更高的施用有機肥、生物防治及勞力投入的成本，但有機食品是安全優質健康的產品，市場價格一般為常規產品的2 倍～3 倍，可以獲得比常規生產更高的效益，解決了常規生產者缺乏采用農業面源污染防控技術措施的內生動力問題。據調查，浙江武義縣更香有機食品生產基地種植有機茶葉約226.67 公頃，安排了貧困農戶就業人口300 多人，帶動茶農年增收500 余萬元[44]。江蘇句容戴莊有機農業合作社，通過開發有機食品，從一個偏遠的貧困村變為小康富裕村，村民年均純收入從2003 年的不足3000 元，增至2012 年的近14000 元，2017 年該村人均可支配收入進一步提升至25000 元[44]。貴州鳳岡縣2018 年全縣從事有機農業生產的農民年人均可支配收入已達18625 元，明顯高于當地農民年人均可支配收入11218 元的標準，直接和間接帶動就業8 萬人次。早在2000 年10 月，“淳”牌有機魚通過有機認證，開創了我國有機淡水魚產品有機認證的先河，千島湖漁業總產值從2007 年的14075 萬元增長到2019 年的26510 萬元，漁民年平均收入從2007 年的6100 元增長到2019 年的26648 元，直接和間接帶動地方就業近5 萬人次。在組織形式上，我國有機農業開發以規模化生產為主，通過土地流轉集中經營，避免千家萬戶的小農戶獨自生產，農場主環境保護意識更強，能主動學習與應用面源污染控制技術，有效解決科研成果難以推廣應用的問題。有機農業開發主要采取“公司+合作社+農戶”和“公司+基地+農戶”等經營模式，把缺資金、缺技術和缺經營管理能力的農民組織起來，農民風險小且收益得到保障；同時，有機農業遵循健康、生態、公平和關愛的原則，禁止使用化學合成物質，工作與生活環境更好，農民可接受度高，更有利于實施面源污染防控措施。

3 我國發展有機農業控制農業面源污染的實踐

我國有機農業起源和發展與生態保護特別是農村環境保護工作有著相當密切的關系。原國家環境保護局是我國第一個涉及有機農業行業管理工作的政府部門，推動生態農業建設是預防污染和保護生態環境的重要工作之一。1994 年，原國家環境保護局批準成立原國家環境保護局有機食品發展中心(現為生態環境部有機食品發展中心)，率先在國內引入“有機農業”理念，開創了我國有機事業發展的先河，創造性提出了“將推動有機食品發展成為農村環境保護和農業面源污染防治的重要抓手”論點并付諸實施。經過近30年的發展，2018 年底我國有機作物種植面積已經達到313.5 萬公頃，估算每年減少了180 萬噸化肥、5000 噸化學農藥的使用[27]，對控制農業面源污染具有十分顯著的作用。為推動我國有機農業標準化、規模化和產業化發展，防控農業面源污染，改善農村生態環境，原國家環境保護總局先后頒布了《有機食品技術規范》(HJ/T 80—2001)和《國家有機食品生產基地考核管理規定(試行)》。2003—2014 年，原國家環境保護總局、原環境保護部共開展了5 批國家有機食品生產基地的考核工作，共有分布于23 個省區市的176 個基地獲命名公告，覆蓋面積約11.2 萬公頃，每年可直接減少投入化肥約4.50 萬噸、農藥約0.03 萬噸[43-44]，為控制農業面源污染提供了有力的示范。生態環境部有機食品發展中心提出發展環水有機農業，控制農業面源污染，保護大江大湖水質[47-48]。2016 年，國務院“十三五”生態環境保護規劃中首次提出實施環水有機農業行動計劃，以防治農業面源污染。

在區域、流域尺度上，國內開展了大量發展有機農業控制面源污染的實踐(詳見表1)。江蘇省為減少面源污染對太湖水質的污染，在2009 年發布的《江蘇省太湖流域水環境綜合治理實施方案》中，提出大力發展有機農業，在環太湖1 千米以及15 條主要入湖河流上溯10 千米兩側各1 千米范圍內，建設有機農業生態圈，實施有機農業建設工程，控制農業面源污染的排放。浙江淳安縣通過發展有機農業控制面源污染，保護千島湖的水質，縣域有機作物生產面積總計4.28 萬公頃，形成了業內所熟知的千島湖“保水漁業”，獲得原國家環境保護總局頒發的環境保護科技成果獎，被農業農村部列為漁業水域生產生態協調發展典范。千島湖實現了由“放水養魚”到“放魚養水”的轉變，2000 年以來，再未發生因藻類過多影響水質的情況，千島湖水質總體保持在Ⅰ類～Ⅱ類。湖北十堰市鄖陽區作為南水北調中線工程核心水源區，自2014 年以來探索水土共治，發展環水有機農業，在改善土壤質量的同時保護水質，實現綠色發展。每年減施化肥使用量約1200 噸，減少300 多噸氮進入水體，境內漢江干流及主要支流水質始終保持在Ⅱ類標準以上。遼寧省大伙房水庫是全國城市供水九大重點水源地之一，是遼寧中部七個城市2300 多萬人口的飲用水源地。《遼寧省大伙房飲用水水源保護條例》要求發展有機農業，減少種植業水污染物排放。2018 年，編制實施《遼寧省大伙房水源保護區環水有機農業實施規劃》，探索建立環水有機農業發展模式，著力破解農業面源污染。山東濰坊峽山水庫流域水體富營養化嚴重，為保護水庫水質，2008 年，濰坊峽山區開始發展有機農業，縣域有機農業認證面積1.51 萬公頃，水質由Ⅳ類標準提高到2015 年的Ⅱ類水標準[48]。2017 年6 月，習近平總書記視察山西時明確指出:“要堅持走有機旱作農業的路子，完善有機旱作農業技術體系，使有機旱作農業成為我國現代農業的重要品牌。”山西省政府出臺了《關于加快有機旱作農業發展的實施意見》和《有機旱作農業發展行動計劃》，現已建成3 個有機旱作農業示范市、10 個有機旱作農業示范縣和70 個有機旱作封閉示范片，全面遏制農業面源污染和生態退化，推動農業綠色高質量發展。

表1 我國發展有機農業控制農業面源污染的實踐案例

4 對策建議

4.1 高度重視發展有機農業對面源污染防治的作用

自1994 年原國家環境保護局批準建立“國家環境保護局有機食品發展中心”以來，有機農業在我國已經得到較為廣泛的發展，有機作物種植面積已經達到313.5 萬公頃，1 萬多家企業或生產基地通過了有機認證，并以每年20%～30%的速度增長。但我國尚未建立國家、部委層面的有機農業開發頂層設計(即發展規劃或行動方案)，發展有機農業控制面源污染、保護江河湖庫水質的生態環境保護功能沒有得到充分重視。因此，建議制訂國家、部委層面發展有機農業控制面源污染的專項規劃或將其納入“十四五”生態環境保護規劃，在太湖、滇池、洱海、丹江口水庫、南水北調沿線、三峽水庫周邊地區、各飲用水源集水區等水環境敏感地帶，實施一批開發有機農業控制面源污染的重大示范項目和重點工程。繼續推進國家有機食品生產基地的考核管理，在全國范圍內建立起發展有機農業控制面源污染的示范基地，將有機生產基地納入農村生態環境綜合整治和生態環境監管工作體系。

4.2 出臺相關扶持政策，激勵有機農業發展

建議農業農村部、生態環境部等相關部門結合《水污染防治行動計劃》《土壤污染防治行動計劃》以及化肥農藥零增長計劃和農業綠色發展方案，出臺相關扶持政策，指導地方因地制宜發展有機農業。推動各級農業農村、生態環境部門切實將發展有機農業納入農業面源污染防治工作中，在政策資金支持方面要整合現有涉農涉水資金、生態環保專項資金。水污染防治、生態修復治理、水源保護、耕地土壤質量提升、農村環境綜合整治項目應重點向有機農業傾斜。探索建立有機農業生態補償機制，鼓勵在生態敏感脆弱流域發展有機農業，控制面源污染，保護流域水質。同時，借鑒歐美、日本等發達國家和地區的經驗，各級政府相關部門制定有效的有機農業發展扶持政策，激勵對龍頭企業和社會公眾積極參與有機農業開發，特別是在投入品、技術研發、生態環境保護、市場培育等方面加大補貼和資助，促進有機農業的發展。

4.3 加強基礎科研，支撐有機農業發展

加大有機農業綜合開發與面源污染防控等領域的基礎技術、應用技術和監管技術研究。研究表明，如果連續大量施用有機肥，則會增加磷流失風險[31-32]，因此，需要加大科技投入，研究土壤培肥、病蟲草害防治等有機農業精準技術和生產模式，制定水環境敏感區域有機農業開發的限制性投入技術規范，避免有機生產施用過量的有機肥和植物源、礦物源農藥。集成建立有機農業防控面源污染技術體系，并制定技術指南。建立全過程的農業面源污染監測體系，定量化評估發展有機農業控制面源污染的效果，科學發展有機農業。

4.4 加強宣傳教育，提高公眾參與度

加強生態環境保護和有機農業知識宣傳教育，結合六五環境日主題活動，通過全國中小學環境教育社會實踐基地、國家生態環境科普基地、國家科普教育基地、國家有機食品生產基地等創建活動的開展，進一步擴大科普宣傳教育覆蓋面，提升社會公眾對有機農業和生態環境保護的認知水平[43]。同時，通過宣傳、示范等途徑使消費者意識到購買有機食品，為控制農業面源污染與生態環境保護作出貢獻，就是保護了農業農村生態環境。