云南省農業面源污染現狀及對策

孟 涵，趙凱嵩，徐 杉

（1.昆明學院農學與生命科學學院，昆明 650214；2.昆明學院昆明滇池（湖泊）污染防治合作研究中心，昆明 650214）

農業面源污染是指在農業生產活動中，氮磷等植物營養物質、農藥、除草劑以及其他有機或無機污染物質，通過農田地表徑流及農田滲漏，造成水環境污染的現象，其具分散性、隱蔽性、隨機性、不確定性、廣泛性、不易監測性、滯后性、模糊性等特點［1］。隨著點源污染控制水平的逐步提高，農業面源污染問題己引起人們的廣泛重視，成為水環境的主要污染源之一，威脅到人類的生存與發展［2-4］。

1 云南省農業面源污染現狀

截至2020 年末，云南省農村人口數共計2 358.6萬人，占總人口49.9%；據云南省2018 年土地利用情況統計數據，全省農用地3 291.67 萬hm2，占全省總面積85.9%。根據云南省第二次全國污染源普查公報數據中水污染排放量顯示（圖1），化學需氧量28.31 萬t，在農業源水污染物中占比76.49%，其中畜禽養殖業是主要污染負荷，占比95.00%（圖2）；總氮7.21 萬t，在農業源水污染物中占比19.51%，種植業是主要污染負荷，占比73%；氨氮、總磷分別為0.66萬、0.81 萬t，在農業源水污染物中分別占比1.81%、2.19%，種植業均是主要污染負荷，占比分別為52%、54%（圖1、圖2）。造成云南省農業環境污染的主要因素有化肥農藥過量、農膜不合理使用、農田固廢處理不當、畜牧糞便污染等。

圖1 云南省第二次全國污染源普查農業源水污染物排放量

圖2 各污染負荷占水污染物占比

1.1 化肥、農藥污染

1.1.1 化肥污染 云南省化肥農藥使用情況見表1。由表1 可知，2015—2020 年云南省耕地灌溉面積呈現逐年上升趨勢，化肥施用量總體呈下降趨勢，但施用量仍超出國際安全上限標準［5］；農藥利用率突破40%，但相比于發達國家仍有較大差距［6］；存在氮磷鉀肥配比不合理情況。長期施用過量氮肥會直接引起水體富營養化，也會導致土壤酸化，在酸化嚴重的土壤中種植出的農作物重金屬含量超標［7，8］。土壤中過量的氮會轉化為氮氧化物進入大氣，其中的氧化亞氮會破壞臭氧層［9］。復合肥中也大多含有酸性物質，加重土壤酸化，造成土壤板結、肥力下降，進而影響農作物生長。

那些曾經開過馱子他們玩笑的人，大多數沒有開玩笑，但還有幾個仍然開，他們說，馱子，你要好好的練功夫，不僅棉花要彈好，床上功夫更加要彈好。馱子聽他們這樣說時，也笑了，他的臉居然沒有紅，他說，我現在床上功夫好著呢，不信你安排個女人讓我來試試。

表1 云南省化肥農藥使用情況

云南省洱海等9 大高原湖泊實施了有機肥代替化學氮磷肥料的措施，以便減少農業面源污染。有機肥在農產品品質和土壤綜合肥力提升上有很大貢獻［10］，歐陽鋮人等［11］在撫仙湖流域煙田的研究中發現，有機肥替代50%化肥用量，可在不降低煙葉產量和品質的同時減少農業面源污染的發生。若有機肥和化肥施用比例不當，會影響農產品產量、品質，加劇湖泊農業面源污染。

云南省受山地地形的影響，人均耕地面積小，小農戶分散經營加劇了土地的細碎化，地塊小且分散，土地流轉緩慢，限制了農業規模化發展。存在水肥一體化技術推廣緩慢、作物營養科學管理運籌不足、區域面源污染排放總量和各負荷額度分配模糊、農業面源污染控制工程滯后和環境效益見效慢等問題。據資料調查顯示，滇池、撫仙湖流域蔬菜、花卉等經濟作物水肥一體化技術推廣面積分別占比80.5%和67.7%，其余地區比例均較低。因技術的應用大多為農民自發設計使用，種植農作物的品種、結構以及農資的投入大多根據農民自身經驗來定，農民缺乏科學的指導，造成農業發展和生態環保的沖突。農業面源污染已成為限制農業區域周邊河（湖）水質大幅改善的重要因素。

1.2.1 農膜使用及處置情況 云南省最常見的農膜主要成分是聚乙烯，主要用于搭建大棚和覆蓋農田，起提高地溫、保濕、促進種子發芽、幼苗生長以及減少病蟲草害發生的作用。2015—2020 年農膜使用情況見圖3。由圖3 可知，2015—2020 農膜使用量逐年增加，增加約6.9%。據云南省第二次全國污染源普查公報顯示，農膜用量大小為蔬菜＞糧食＞經濟作物。聚乙烯農膜因其在土壤中不易降解，不回收會導致土壤不透水不透氣，導致肥力下降，影響農作物品質及產量。部分地區建有農膜殘留監測站及農膜回收企業，據2021 年云南省環境狀況公報顯示，當年農膜使用量約12.16×107kg，回收約10.1×107kg，回收率達82%，較2019年回收率（71.98%）有大幅提升。

1.2 種植業固廢污染

轉向架運行在軌道線路上時，軌道病害會造成輪軌沖擊，此沖擊力會導致電機與空心軸、空心軸與車軸間垂向動態位移發生變化。這是一個強烈非線性的沖擊過程[4-7]，因此需要建立完整的永磁架懸直驅轉向架的有限元模型對其進行分析，圖4所示為轉向架-軌道耦合系統FEA(有限元分析)模型。

由于面源污染研究的復雜性，須依托環境、水利、農學、地學等多個領域，出現相關領域不能形成有機整體導致面源污染機理研究不深入的問題。又因很難區分農田產生的面源污染量與流域中其他土地利用類型產生的污染量，導致面源污染負荷量估算上存在分歧。從不同學科視角出發給出不同判斷，從農學視角得到的數據會小于從環境視角得到的數據，從而影響面源污染的有效控制。云南省乃至全國的科研團隊中進行完全自主研發并有知識產權的農業面源污染模型很少，加之水文、水質數據資料缺乏或不一致，給農業面源污染的研究、控制、治理造成困擾。

圖3 云南省農膜使用情況

農民作為農業行為的主要實施者，其受教育程度、環保意識與農業面源污染的控制與治理息息相關。云南省屬于教育欠發達省份，高素質新型農民相對短缺，科學技術水平層次較低。大多農民農業生產觀念陳舊、方式粗放落后，出現為減少施肥、施藥頻率，提高每次肥用量的方式來減少勞動，養殖業非法添加獲得短期經濟效益等行為；接受新興機械處理秸稈、糞污的設備和綠色防控技術少，經常出現秸稈、糞污處理不當、化學產品施用過度的行為。相關環保政策和法規宣教不到位，宣傳方式單一，在山區和少數民族聚居地區生態環保宣傳尤為缺乏。部分農民會對觸及自身利益的農業污染行為進行投訴舉報，但對有利自身的農業污染行為缺乏自我約束。

圖4 云南省主要農作物總播種面積

表2 云南省各農作物播種面積

1.3 畜牧糞便的污染

中國農業面源污染防治、綠色農業發展的辦法、條例出臺較晚，云南省出臺的相關防治工作方案和指導意見存在的問題主要有5 點，一是相關文件控制單元尺度太大，與實際州（市）或小范圍存在的水塘、溝渠等結合不緊密。文件注重整體措施的優化，忽視分階段、分地區的控制和治理措施，相關文件仍將面源污染控制和治理停留在紙面，沒有落實。二是缺少生態補償和環境稅收的相關政策。政策是農戶造成污染后再處罰，而非對采取環境友好型農業行為的農戶進行生態補償，不利于從源頭控制農業面源污染；對規?；B殖以外的農業排放不征收環境稅，以及部分農資生產使用成本過低，造成農業環境破壞。三是融資渠道和機制的制約，限制綠色農業的發展。由于綠色農業生產基地投資風險較高且回報周期較長，抵押物難以確權等問題造成了難以吸引金融、企業等機構發放貸款，新興的綠色產業基地所需的先進設備、工藝也因資金問題無法實現。四是不完善的農村土地產權和社會保障制度，造成農民急功近利行為。因土地不定期調整，社會保障欠缺，農民為規避風險和短期利益，會選擇投入大量農資。五是農業專業技術人才激勵政策和新型職業農民培養政策不完善。由于云南省貧困地區工作環境艱苦，導致有較高文化水平、掌握一定科學技術、經營管理知識、有環保意識的新型農民流失。

2 云南省農業面源污染控制和治理存在的問題

2.1 相關政策法規不完善

隨著全國畜牧養殖業的發展，云南省畜牧養殖業從農村零星散戶養殖到規?；B殖，畜牧糞便從被農民當做有機肥充分利用到因糞便處理設備不及時跟進導致糞便污染水土氣。2015—2019 年云南全省各類畜牧數量均減少。2017—2020 年全省陸續建設肉羊肉牛標準化規模養殖場（小區），每年新增建設規?；笮驼託夤こ獭⒁幠；锾烊粴夤こ毯蛥捬醢l酵裝置，2020 年，規模養殖場糞污處理裝備配套率達99.67%。仍有少數的養殖場或養殖散戶存在糞污處理不當的問題。利用排泄系數法估算畜牧糞尿養分資源總量，中國畜牧糞尿養分資源總量持續增加［13］，糞尿中含有大量有機物、氮、磷、鉀、病原菌、蟲卵等，若處理不當，堆積處會造成土壤肥力過高，影響農作物生長；降雨后地表徑流造成水體富營養化，破壞水生生物生存環境。

2.2 農業面源污染研究不深入

求解子優化問題式(8)時,首先創建s×r的高斯隨機矩陣Φ,用于實現后續Kaczmarz迭代中投影操作的降維運算,其中s=log(r),并依據矩陣V中每列大小隨機選取r列構造子矩陣然后對U的每行進行循環,選取矩陣V中與當前行Ui最匹配的列進行投影.由引理1可知,與的內積和Ui與的內積近似,故算法可在降維后的子空間中選取與Ui最匹配的列其中為了確保列選取的最優性,算法隨機選取矩陣V中的一列Vl對進行驗證,并保留和Vl兩者中與當前行Ui最匹配的列進行投影運算.

2.3 生態環保的農業工程（技術）手段實施和推廣難度大

1.1.2 農藥污染 2015—2020 年云南省農藥施用量減少約23.5%，2016—2020 年連續4 年負增長，農作物病蟲害綠色防控覆蓋率有所提升，農藥利用率達40%左右。但仍存在3 個問題，第一，農藥使用量和殘留量高，據統計，云南省在花卉上噴灑的農藥最多，蔬菜次之，作物最少；第二，農藥施用結構不合理，雖提倡綠色防控，但化學農藥多，生物農藥少；第三，農藥利用效率有待提升，少部分農藥作用于植物，大部分進入大氣、土壤后隨著降雨、滲透、地表徑流進入水體，造成面源污染。

并不是所有撒料區域都符合需要撒料的條件.例如，若某些區域面積過小，可能會導致裝甑撒料執行機構最小撒料量大于實際所需撒料量，故可以根據分割完成的撒料區域所擁有的像素點數量對撒料區域做進一步的篩選，并將撒料區域像素點的數量作為撒料區域面積.圖7是撒料區域面積大于的撒料區域，并保留圖6中的編號.

2.4 農民普遍受教育程度低、環保意識淡薄

1.2.2 秸稈產生及處置方式 秸稈通常指稻谷、小麥、玉米、薯類、豆類、油料、棉花、甘蔗、麻類、烤煙、蔬菜等在收獲子實后的剩余部分。云南省主要農作物總播種面積見圖4。由圖4可知，2015—2020年主要農作物總播種面積總體呈減少趨勢。其中玉米、蔬菜、稻谷播種面積占主要農作物總播種面積50%以上，且這3種作物的播種面積呈增加趨勢（表2）。根據云南省第二次全國污染源普查公報數據顯示，秸稈產量大小為糧食＞蔬菜＞經濟作物，秸稈產生量1.8×1010kg，主要的處置方式有作為飼料、田間焚燒、堆肥、作為燃料和原料、還田、丟棄；2017—2020 年云南省每年新增建設規?；笮驼託夤こ獭⒁幠；锾烊粴夤こ毯蛥捬醢l酵裝置；2020 年秸稈綜合利用率87.69%，較2019 年有一定提升。但在夏秋收獲季少數未被綜合利用的秸稈會被露天焚燒或就地填埋。秸稈露天焚燒高溫破壞土壤理化性質，打破微生物系統平衡，造成土壤板結，肥力下降；就地掩埋會因秸稈帶有未殺死的蟲卵、腐熟期較長等原因出現農田病蟲害，增加種地成本［12］。

在同步周期較短的情況下，節點的晶振頻率相對穩定，則可以估算簇頭和節點的相對頻率偏差為ais=(T02-T01)(T12-T11)。節點通過兩次獲取簇頭的時鐘信息從而估算相對頻率偏差，節點在T13時刻，調整本地時鐘為T02+ais(nt+(T13-T12))。

3 針對云南省農業面源污染控制和治理對策

3.1 完善控制和治理農業面源污染的政策法規

結合云南省情概貌和實際出現的問題，完善5個方面的政策法規。第一，細化并落實省內各州（市）及小范圍的農藥化肥減量工作方案、種植業結構調整方案、資源綜合利用實施方案和生活生產定額用水等，也要設計適合各州（市）及小范圍一體化的糞污處理、秸稈利用、化肥減施增效、節水灌溉和地力提升方案。第二，給予采取環境友好型農業行為的農戶一定生態補償，對個體散戶征收環境稅，提高農資的生產、使用成本和稅費；綠色農業專項基金用于支持綠色農業技術的研發，保證資金充足。第三，構建多元化融資渠道和機制，鼓勵有資金技術實力的個人或集體對綠色農業進行投資，增設農村金融服務網點，簡化農戶貸款程序，提高服務水平，為有意愿發展綠色農業卻資金不足者提供便利。第四，建議推進農村土地產權制度的改革、調整和完善，并提高農民應有的社會保障及福利。第五，完善關于農業專業技術人才激勵政策和新型職業農民培養政策，突出提高農民職業技能、學習專業知識和增強環保意識的重要性，劃撥專門的培訓場地和經費，加強對農業人才和職業農民的規范管理。

3.2 加深農業面源污染控制和治理方面的研究

云南省應加大對農業面源污染防治基礎性、長期性、前沿性科學問題研究的投入，引導各州（市）的高校、科研院所和企事業單位的相關專家教授參與到農業面源污染控制和治理中，構建農業生態文明建設的科技創新團隊，為拓展農業生態學學科領域、引領綠色農業發展進行探索性研究；同時支持各部門將研究成果轉化為農田示范基地，搭建面源污染控制和治理技術的中試平臺，解決“最后一公里”農業科技成果轉化落地問題。結合環境、水利、農學、地學等多領域的專業知識，融合生態環境部、農業農村部、水利部等提供的高精度數字高程模型、土地利用情況、氣象、土壤、水文水質等監測數據，在省內建立面源污染監測系統和數據共享系統，也要提高監測的精度和頻率。根據數據資料來選擇合適的農業面源污染模型，同時自主研發適合云南省各州（市）農業面源污染模型。

3.3 著力實施和推廣生態環保的農業工程（技術）

云南省可根據獨特的地形狀況，以提高分散農田生態功能為內在動力，通過合適面積的生態攔截溝渠、生態田埂、生態隔離帶、前置庫等農業生態建設措施和農作物品種配置、合理輪作、科學土壤改良和水肥一體化等農業環境保育措施，豐富農田生物多樣性，增強抵抗自然災害能力，提升農田自凈能力。依托農田周邊庫、塘、壩、溝等建設的生態設施，充分利用地形特點，沿地勢高低建設廢水階梯消納體系，對農田廢水進行攔截、調蓄、再利用以及生態凈化，提高達標水入河率。依據區域資源特色，因地制宜創新農村種植業和資源利用化路徑，種植環境友好型作物，使用環保型農資，農田固廢資源化增值利用等，改善農村環境的同時豐富農村生態產業鏈，促進經濟發展。此外，云南省可根據各州（市）不同流域水體納污能力計算結果，確定不同流域農業污染物的總排放量和各污染負荷額度，明確各區域各農業源的減排目標；根據土地承載力計算結果，確定畜禽養殖數量、化肥投入量、灌溉水用量等；最后制定具體的執行計劃。

3.4 提高農民的教育程度和農業環保的意識

云南省在培訓職業農民專業技能的同時，還應提高其環保意識。去農村空心化，鼓勵高級知識分子返鄉創業，鼓勵善于接受新鮮事物、學習能力強的青壯年參與到農業生產中。在廣播、電視、微信公眾號、宣傳單上要有采取綠色農業行為所獲得經濟收益的實例，從而刺激農民自發去保護農田生態環境，從源頭控制污染產生；宣傳內容應多元化，開發符合當地文化和民族習慣的宣傳材料。鄉村教育體系中應設立農業生態環保的課程，在學生心里種下環保的種子。要發動和依靠廣大農民的力量，推動農業綠色發展，取得農業生態保護的成效。