1991—2021 年廣東省農業面源污染源特征分析

王 楠，郝貝貝，張思毅，賀 斌

（廣東省科學院生態環境與土壤研究所,華南土壤污染控制與修復國家地方聯合工程研究中心,廣東省農業環境綜合治理重點實驗室,廣州 510650）

0 引言

農業是中國經濟平穩發展的基石，近幾十年來中國農業發展取得了舉世矚目的成就，不僅解決了國內十多億人口的吃飯問題，也為全球糧食安全、農民脫貧致富和農業可持續發展做出了巨大貢獻[1]。然而，在糧食安全得到保障的同時，過于重視產量增長的農業生產方式忽略了自然環境的承受能力，加劇了土壤和水體污染，引發了嚴重的農業面源污染[2-4]。《第二次全國污染源普查公報》（2020）資料顯示，全國農業源水體污染物（污染物）排放物分別為化學需氧量（chemical oxygen demand，COD），總氮（total nitrogen，TN），總磷（total phosphorus，TP）的排放量依次為1067.13 ×104、141.49×104和21.20×104t，分別占全國水污染負荷總量的50%、47%和67%，遠超工業與生活源。農業面源污染已成為水體污染、湖泊富營養化的主要原因，嚴重影響中國水環境安全，制約社會經濟的可持續性發展[5]。因此，如何科學有效的治理農業面源污染成為當前亟待解決的重大科學和應用問題。

沿海地區走在改革開放前沿，大力發展第二、第三產業，但該地區各省份仍是中國農業發展的中堅力量[3]。廣東省作為中國的工業大省同時也是中國農業強省，2020 年全省肉類生產產量全國排名第六，家禽出欄量排名全國第二，農業在全省經濟中處于重要的位置。[6-8]，因農業生產方式不合理，加之養殖業無害化處理技術推廣緩慢，農村生活廢棄物缺乏規范化處理等，導致廣東省農業面源污染問題日益凸顯[7-10]。農業面源污染控制是廣東省水污染治理的重中之重，也逐步成為該省建設美麗鄉村和社會可持續發展的重大課題。掌握農業面源污染現狀和發展趨勢，是加強農業面源污染防治工作的基礎和重要抓手。本文估算了農業生產活動中不同類型污染源的負荷量，總結了近三十年來廣東省農業面源污染歷史的發展特征，針對性地提出農業生產活動中主要面源污染減控措施，以期為減緩廣東省農業面源污染治理和農業農村生態環境改善提供參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 廣東省農業面源污染數據來源

廣東省農業源水污染整體形勢分析數據來源于廣東省全國第一次污染源普查公報、廣東省全國第二次污染源普查公報、全國第一次污染源普查公報（以下簡稱“一污普”）、全國第二次污染源普查公報（以下簡稱“二污普”）。

1.2 種植業面源污染物排放量計算

廣東省化肥與農藥使用量、農作物總播種面積來源于國家統計局，園地面積來源于廣東統計年鑒，化肥用量為折純量。其中，2006 年數據因農業普查而導致統計口徑不同，故2006 年數據本研究未予統計。缺失數據(1991—2000 園地數據)利用插值補齊。

種植業面源污染物排放量依據2021 年生態環境部發布的《排放源統計調查產排污核算方法和系數手冊》進行核算，具體分為播種排放量和園地排放量兩部分。播種污染物排放量等于農作物總播種面積與相應污染物排放系數及調查年度同2017 年度種植業單位面積氮（磷）肥使用量比值三者乘積。園地污染物排放量等于園地面積與相應污染物排放系數及調查年度同2017 年度種植業單位面積氮（磷）肥使用量比值三者乘積。

種植業某項污染物排放（流失）量的計算式如下：

式中Qj指省種植業第j項污染物排放（流失）量（t）；Ac指省農作物總播種面積（hm2）；ecj指省農作物種植過程中第j項污染物流失系數（kg/hm2）；Af指省園地的面積（hm2）；efj指省園地第j項污染物流失系數（kg/hm2）；qj指省調查年度用于種植業的含氮化肥（含磷化肥）單位面積使用量（kg/hm2）；qo指省 2017 年度用于種植業的含氮化肥（含磷化肥）單位面積使用量（kg/hm2）；

含氮化肥用量指氮肥和含氮復合肥的折純用量；含磷化肥用量指磷肥和含磷復合肥的折純用量。種植業污染物排放系數取值（見表1）。

表1 廣東省種植業污染物排放系數Table 1 Pollutant discharge coefficient of planting industry in Guangdong Province

種植業面源污染不僅包含了化學肥料中氮磷的損失，還包含了農藥、堆棄的秸稈、分解的農膜以及流失的土壤等物質中所含營養元素。為探究1991—2021 年間種植業發展情況，探討排放污染物的主要來源及其隨時間變化情況，本研究對種植業中投入的化肥、農藥、地膜數量以及農作物產生的秸稈量數據進行了計算。其中，廣東省主要農作物產量、農用塑料膜使用量、地膜使用量、地膜覆蓋面積數據來源于中國農村統計年鑒。

根據中國農村統計年鑒可知，廣東省主要農作物為水稻（Oryza sativaL.）、玉米（Zea maysL.）、大豆（Glycine max(Linn.) Merr.）、薯類（主要為馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）、番薯（Ipomoea batatas（L.）Poir.））、花生（Arachis hypogaeaLinn.）、甘蔗（Saccharum officinarumL.）6 種。秸稈的產量根據農作物的產量及農作物稻谷比計算得到。本研究中草谷比數據采用國家發展改革委辦公室〔2015〕3 264 號通知中南方農區相關參數，通知中缺乏甘蔗草谷比，故本研究中甘蔗草谷比參考文獻 [11-14]進行確定（見表2）。作物秸稈總產量計算采用式（2）。

表2 不同作物秸稈草谷比Table 2 Straw-grain ratio of different crop straw

式中Wi為廣東省i類農作物秸稈總量（t）；Pi為第i種作物經濟產量（t）；Si為第i種作物草谷比，農作物秸稈產量與農作物經濟產量之比值。

1.3 畜禽養殖業面源污染物排放量計算

畜禽養殖污染物排放量用畜禽飼養量與排污系數乘積計算。畜禽飼養數量來自于國家統計局、廣東農村統計年鑒，數據截止時間為2021 年底。根據畜禽生長周期分別確定其飼養數量[15]。廣東省的家禽主要以雞為主，雞的飼養數量占家禽總飼養數量74%以上，本研究中用雞的相關參數估算鴨、鵝、鴿等其他家禽排污量。

生豬：飼養周期平均為199 d[16-17]，飼養數量為當年出欄量。

牛：奶牛一般當年不出欄，飼養數量采用年末存欄量；肉牛飼養數量為當年出欄數。

羊：飼養周期一般大于1 a，飼養數量采用年末存欄量。

家禽：蛋禽與肉禽在生長期和日排泄量上均有較大差異，因此在計算家禽糞便排泄量，兩者分開計算。肉雞的生長期一般為 55 d，飼養數量采用當年出欄量[18]；

蛋雞飼養周期一般大于1 a，飼養數量采用年末存欄量。

畜禽的年度糞便產生量計算見式（3）。

式中M為年度糞便產生總量（kg）；Nm為第m類畜禽飼養量（羽（頭））；Tm為第m類畜禽飼養期（d）；Pm為第m類畜禽糞便排泄系數（kg/（d·羽）或kg/（d·頭））。

畜禽養殖污染物排放量計算見式（4）～（5）。

式中Xmj指廣東省第m類畜禽養殖第j項污染物排放量（t）；kmg指第m類畜禽規模化養殖場存/出欄量（頭/羽）；mmjg指廣東省第m類畜禽規模化養殖第j項污染物排放系數（kg/頭（羽））；kmy指某廣東第i類畜禽養殖戶存/出欄量（頭（羽））；mmjy養殖戶指廣東省第i類畜禽養殖戶第j項污染物排放系數（kg/頭（羽））。Xj指畜禽第j項污染物排放量（t）。

規模化養殖的判定標準來自于第一次農業源普查實施方案，規模化養殖場的存欄或出欄規模如下：生豬≥500 頭（出欄）、奶牛≥100 頭（存欄）、肉牛≥200 頭（出欄）、肉雞≥ 50 000 羽（出欄）、蛋雞≥ 20 000 羽（存欄）。根據廣東農村統計年鑒中2018 年、2015 年、2005 年、1998 年和1995 年畜畜禽規模化養殖數據平均值，確定廣東省牛、豬、羊、雞規模化養殖程度分別為75%、59%、67%和74%。目前，畜禽糞便排泄系數尚無統一標準，本研究采用王方浩等對大量畜禽糞便排泄方面的研究進行整理后確定的參數（見表3）。排污系數數據來源于生態環境部2021 年發布的《排放源統計調查產排污核算方法和系數手冊》[19]及文獻 [16,20-23]。

表3 廣東省畜禽糞便排泄系數及不同養殖方式下污染物排放系數Table 3 The excretion coefficients of livestock and poultry fecal and pollutant discharge coefficients under different farming methods in Guangdong Province

1.4 水產養殖業面源污染物排放量計算

水產養殖業污染物（化學需氧量、氨氮、總氮、總磷）排放量采用產排污系數法核算，其數值等于人工水產養殖的水產品產量與排放系數相乘，人工水產養殖的水產品產量等于人工養殖海水產品產量與人工養殖淡水產品產量之和。某項污染物排放量計算見式（6）。

式中Sj指某省水產養殖第j項污染物排放量（t）；q指某省水產養殖的水產品產量（t）；ej指某省水產養殖第j項污染物排放系數（kg/t）。

水產養殖業污染物排放系數取值生態環境部2021 年發布的《排放源統計調查產排污核算方法和系數手冊》[19]，具體排污系數為COD 13.468 kg/t、NH3-N 0.462 kg/t、TN 2.689 kg/t、TP 0.522 kg/t 。

2 結果與分析

2.1 污染源發展特征

2.1.1 廣東省農業面源污染整體形勢

根據廣東省第一次全國污染源普查公報，2007 年廣東省農業源污染物排放總量121.99×104t，占全省水污染排放總量37.5%，占全國農業源污染物排放總量7.52%。其中，COD、TN 和TP 排放量分別為103.68×104、16.02×104和2.29×104t（表4），占全省COD、TN 和TP 排放量的比例分別為40.0%、42.5%和57.4%（圖1）。畜牧業與種植業為農業面源污染的主要來源，其中畜牧業COD、TN 和TP 排放量分別占農業源相應污染物總排放比例的88.9%、50.1%和55.0%；畜牧業和種植業排放量之和占農業源COD、TN 和TP 排放量的比例分別為88.9%、91.5%和87.3%。

圖1 廣東省兩次全國污染源普查污染物排放來源Fig.1 The emission sources of the mian pollutants during the two national pollution source investigations in Guangdong Province

表4 兩次全國污染源普查中廣東省主要污染物排放量Table 4 The discharges of the main categories of pollutants during the two national pollution source investigations in Guangdong Province

為減少農業面源污染物排放，廣東省在農業面源污染方面做了大量工作，推廣測土配方施肥[24]、修建沼氣池、增設規模化畜禽養殖場治理設施建設等[7,25-27]。其中最具代表性的為2014 年啟動實施的世界銀行貸款農業面源污染治理項目，該項目共投資2.13 億美元，重點集中于環境友好型種植業和牲畜廢棄物治理兩大方向，為亞洲最大、國內首個利用世行貸款探索農業面源污染治理途徑的項目。盡管在政策鼓勵和財政支持的雙重助力下，該省農業面源污染防治取得了一定成效，但是廣東省農業污染源減排任務依舊存在很大挑戰[28]。

經過10 a 治理，2017 年廣東省農業源對污染物排放總量貢獻依舊較大，農業源排放COD、TN 和TP 分別占全省排放總量的40.4%、38.6%和63.0%。2017 年廣東省農業源COD、TN 和TP 污染物排放總量為82.40×104t，占同年全國農業源6.58%，排名全國第三（遼寧省、西藏自治區未公布數據）。具體來講，“二污普”時農業源主要污染物指標COD、TN 和TP 排放總量均大幅度降低（表4），較“一污普”分別下降35.3%、27.3%和13.1%。

從各項污染物占比來看，農業源TP 占全省污染物中TP 比例在“二污普”時增長5.6%，COD 比例基本維持不變，TN 占比下降3.8%（圖1），即與其他來源相比，2007—2017 期間農業源在總磷方面減排效果略差。2017 年畜牧業與種植業依舊為農業面源污染的主要來源，畜牧業COD 排放量占農業源COD 排放的89.7%，種植業TN 排放量占農業源TN 排放的比例為56.1%，兩個污染源COD、TN 和TP 的排放量之和占農業源排放量的比例分別為89.7%、88.2%和86.4%（圖1b）。

兩次普查結果數據比較（表4），反映出2007—2017 年間廣東省污染物排放總量大幅下降，生態環境保護取得了明顯成效，但農業源污染局勢依舊嚴峻。作為農業大省，如果不能從根本上遏制農業面源污染，將在很大程度上影響本省經濟社會發展。

2.1.2 種植業農用物資投入及秸稈資源量

1）化肥

化肥方面，1991—2021 年廣東省復合肥、鉀肥、磷肥、氮肥、農藥的施用量整體呈現以2016 年為界先上升后下降趨勢（圖2）。1998—2016 年間鉀肥、復合肥用量增加迅速，2016 年鉀肥、復合肥施用量分別為1998年施用量的1.5、4.1 倍，單位面積化肥施肥量約為當年全國平均值（358.5 kg/hm2）的1.7 倍，是國際公認化肥使用安全上限（225.0 kg/hm2）的2.8 倍。隨著一系列化肥減量增效、科學施肥等方案的實施，2017—2021 年氮肥、鉀肥、復合肥施用量逐年下降，同2016 年相比，氮肥、鉀肥、復合肥減量比例皆超過15%。其中，2018 年減量力度最大，各類肥料年減施之和（同2017 年相比）占5 a 減施總量的62%。近年來，化肥施用量和施用強度雖逐年降低，但是依舊遠超過公認化肥使用安全上限。如2021 年平均化肥施用量為當年全國平均化肥施用量（307.7 kg/hm2）的1.5 倍，是國際公認的化肥使用安全上限的2.1 倍。另外，結合國際經驗預判，化肥使用量在相當長時間會處在“平臺期”[29]，從圖2 中2019—2021年間各種類肥料施用量趨勢可看出廣東省未來化肥減量力度可能將越來越低。

圖2 廣東省1991—2021 年化肥和農藥施用情況Fig.2 Chemical fertilizer and pesticides application during the years 1990-2021 in Guangdong Province

2）農藥

在農藥方面，廣東省農藥施用量經歷增加-穩定-下降的過程（圖2）。1995—2011 年農藥施用量波動上升，至2011 年，單位面積平均用量為發達農藥施用警戒線（7.1 kg/hm2）的2.6 倍；2011—2017 年農藥施用量基本保持穩定；2018—2021 年廣東省年農藥消耗量逐年下降，其中2018 年農藥施用量減少程度最大，同2017 年比，減量比例高達17.0%；2021 年農藥年施用量雖已減少至7.7×104t，但單位面積使用量（17.2 kg/hm2）依舊為全國平均水平（2017—2020 年）的1.9 倍，是發達國家農藥施用警戒線的2.4 倍。

3）秸稈

圖3 給出了廣東省作物產量和秸稈資源量的歷史變化，從圖3a 可以看出，隨時間發展，廣東省種植結構發生調整，稻谷、薯類的產量減少，大豆產量基本保持平衡，花生產量明顯增加。相比1991 年，2021 年稻谷、薯類總產量降低50%以上，花生總產量增長至1.6 倍量。從時間序列來看，受各類農作物播種面積增加影響，1999 年以前秸稈資源量逐年增加，至1999 年秸稈資源量達2632.0×104t；1999—2006 年間，雖各類肥料施用量增加，但因耕作面積迅速縮小的影響，秸稈資源量以每年121.6×104t 速度減少；2006—2021 年秸稈資源量基本穩定在1 840.2×104t 左右。從秸稈種類來看，稻谷秸稈資源以61.8%占比排行秸稈貢獻量第一，且近30 年來基本維持穩定；隨著花生作物產量的增加，花生秸稈資源占比同步增加，由1991 年3.5%上升至2021 年9.9%。近年來廣東省逐步提高秸稈資源化水平，但秸稈堆棄現象依舊廣泛存在。大量堆棄的秸稈若不能得到及時、合理的處置，會通過地表徑流進入水體，加重水污染[9]。

圖3 廣東省主要農作物產量及秸稈資源量變化Fig.3 Variations in the yield and straw resources of main crops in Guangdong Province

4）地膜

隨著農業種植技術的發展以及農作物產品需求量的增加，高產栽培越來越普遍，1995—2017 年間地膜的使用量及覆蓋面積逐年增加，2018—2021 年地膜使用量以平均795.0 t/a 的速度下降（圖4）。農用塑料薄膜包括溫室覆蓋塑料薄膜與地膜兩類。2017 年地膜使用量達2.7×104t，占農膜總量的58.2%，占比較1995 年提高17.1%；地膜覆蓋面積由1994 年的4.9×104hm2上升至2017 年13.9×104hm2，平均每年增加0.4×104hm2；地膜覆蓋面積占廣東農作物總播種面積比例由1994 年的0.1%上升至2017 年的3.1%。

圖4 廣東省地膜使用量及覆蓋面積變化Fig.4 Variations in the usage amount and coverage area of mulch film in Guangdong Province

相較于1994 年，1995 年農用塑料薄膜及地膜使用量大幅度降低，其原因可能是中國在1994 年發布了GB4455-1994《農業用聚乙烯吹塑薄膜》國家標準。標準的發布限制了不符合法規、政策、標準要求的薄膜銷售和使用。2018—2021 年間地膜使用量雖逐漸降低，但地膜覆蓋面積卻并未明顯減少，這可能與近年來地膜技術升級，地膜厚度下降有關。目前農膜主要成分多為聚乙烯，經過一定時間風吹日曬后，地膜分裂為小碎片，因其降解難的特性能使其長時間殘留在土壤中。相關研究證實，殘膜在自然界中停留100～200 a 的時間才能降解[30]。大量的殘膜碎片會影響正常灌溉、降低土壤透氣性、引起土壤板結、阻礙作物對營養元素的吸收，從而導致土地退化，直接影響農業生產。

2.1.3 畜禽養殖數量及糞便產生量

圖5a 給出了廣東省1991—2021 年畜禽飼養數量的變化情況，可以看出，豬、家禽、羊飼養數量不斷增加，2021 年豬、家禽和羊飼養數量增長至1991 年的1.7、1.7 和6.2 倍。分階段來看，豬、家禽、牛的飼養數量在2006 年以前呈現逐年增加的趨勢；2006 年受到經濟波動影響，各類畜禽飼養數量出現了大幅下降；2007—2021 年間各類畜禽基本維持增長態勢，在此期間受非洲豬瘟影響，2019 年生豬飼養數量出現驟跌現象。

圖5 廣東省畜禽飼養數量及糞便產生量變化Fig.5 Variations in the number of livestock and poultry breeding and their feces production in Guangdong Province

廣東省畜禽糞便產生量如圖5b。廣東省的畜禽糞便量整體呈現先增加（1995—2014 年）后降低（2015—2021 年）趨勢。從畜禽糞便產生總量來看，1995—2014年間，廣東省的畜禽糞便量總體呈現不斷增多的趨勢，由1995 年3 498.1×104t 增長至2014 年5 359.8×104t，平均每年畜禽糞便產生量增加98.0×104t，其中2006 年受經濟波動導致各類畜禽養殖量下致糞便量下降。從時間上看，1995—2014 年間，肉牛糞便產生量占畜禽糞便產生總量比例下降趨勢最為明顯，由1995 年11.4%下降至2014 年5.3%；而豬糞便產生量占比由1995 年的72%增加至2014 年的79.9%；肉禽、蛋禽飼養數量雖不斷增加但其糞便產生量占比卻略微下降，主要由于在此期間豬飼養數量同步增長，而豬糞便排泄系數遠大于禽類。2015—2021 年間廣東省的畜禽糞便量除2021 年存在明顯上升外，各類畜禽糞便產生量整體呈現不斷下降的趨勢，變化趨勢與豬飼養數量變化保持一致。

從畜禽種類來看，1995—2021 年間，畜禽糞便量貢獻值由大到小依次為豬、肉禽、肉牛、蛋禽、奶牛、羊，部分年份內蛋禽糞便產生量低于奶牛，羊產生的糞便量歷年均很少。

2.1.4 水產養殖數量

圖6 給出了1991—2021 年廣東省人工養殖水產品產量變化情況。1991—2021 年間，人工養殖水產品產量以平均每年21.8×104t 的速度快速增加，淡水產品、海水產品產量平均年增長速率分別為11.2%、10.7%，2021年人工養殖水產品產量（756.8×104t）增長至1991 年產量的7.5 倍。水產養殖業的整體快速發展，增加了養殖尾水的排放量，導致水污染情況的加劇。

圖6 廣東省水產品養殖產量變化Fig.6 Variations in aquaculture production in Guangdong Province

2.2 主要污染來源產生的污染物排放量

2.2.1 種植業污染物排放

根據排污系數法計算得到廣東省種植業面源污染負荷量（圖7），1991—2021 年種植業面源污染物排放量整體呈現波動（1991—1998 年）-上升（1999—2017 年）-下降（2018—2021 年）的趨勢。2017 年種植業產生的NH3-N、TN 和TP 排放量到達近30 年峰值，分別為0.80×104、6.52×104和0.79×104t，與1998 年相比，NH3-N、TN、TP 面源污染負荷量分別增加了 69.48%、71.21%、180.84%。2017—2021 年因化肥減量增效措施的逐步實施，種植業導致的各類面源物質排放量迅速降低，NH3-N、TN 減量程度高于總磷。與2017 年相比，2021 年NH3-N、TN、TP 面源污染負荷量分別降低了20.40%、20.44%、11.71%。

圖7 廣東省種植業產生的面源污染物負荷量Fig.7 The load of non-point source pollutants generated by planting industry in Guangdong Province

1991—2021 年間廣東省種植業的NH3-N、TN、TP排放量分別為19.33×104、157.63×104、17.29×104t，共計194.25×104t，年平均排放量分別為0.62×104、5.08×104、0.56×104t。因化肥減量各項措施的實施，在十三五期間廣東省種植業的NH3-N、TN 年平均排放量分別為0.72×104、5.89×104t，比十二五期間分別減少0.05×104、0.39×104t，總磷排放增加0.02×104t，氮污染物質減排效果優于TP。由圖7 與圖2、圖3、圖4 對比可知，種植業面源污染負荷量變化趨勢與化肥使用量保持一致，與秸稈產生量、地膜使用量以及農藥施用量變化情況相關性不明顯。由此推測種植業面源污染物排放主要來源于化肥的施用。

2.2.2 畜禽養殖業污染物排放

1991—2021 年，廣東省畜禽養殖業的各項污染物排放量呈現波動增加趨勢（圖8），其中NH3-N 增幅86.3%，COD、TN、TP 增幅亦超過70.8%；TP、COD排放量在3 個時間段內（1996—1998 年、2006—2007 年、1999—2020 年）出現明顯減小，隨后又逐漸上升，其變化趨勢與豬飼養數量變化趨勢較為一致；1999—2000 年期間因家禽飼養數量迅速增加，故畜禽排污總量衰減幅度略低于此期間豬飼養數量的減量幅度。

圖8 廣東省1991—2021 年畜禽養殖業排污量變化Fig.8 Variations in pollutant discharges from livestock and poultry breeding industry in Guangdong Province from 1991 to 2021

1991—2021 年間廣東省畜禽養殖產生的面源污染物COD、NH3-N、TN 和TP 排放總量分別為1 752.57×104、14.95×104、104.96×104和24.81×104t，對應平均年排放量分別為56.53×104、0.48×104、3.39×104和0.80×104t，其中NH3-N、TN、TP 排放總量分別為化肥對應污染物排放量的0.77、0.67、1.43 倍。

不同畜禽種類對面源污染物質排放量貢獻占比見圖9。1991—2021 年廣東省畜禽排放的各類污染物排放中，豬的貢獻率均為最高，占比均在50%以上。畜禽養殖業COD、TN、TP 排放總量方面，不同畜禽種類貢獻度由大到小排序均為豬、肉禽、肉牛、蛋禽、奶牛、羊；2019—2020 年間受非洲豬瘟及疫情影響，豬飼養數量大幅降低，導致禽類污染物排放比例迅速增加，但因生豬排污系數遠高于禽類，故豬產生的COD、TN、TP 污染物排放量占畜禽污染物排放總量比例依舊高于禽類。NH3-N 排放量方面，2007 年以前，不同畜禽貢獻率由大到小依次為豬、肉牛、蛋禽、肉禽、羊、奶牛；2007 年后，蛋禽排放占比超過肉牛，成為NH3-N 排放總量貢獻率第二。蛋禽NH3-N 排放量高于肉禽的原因是無論規模化養殖還是散戶養殖，蛋禽NH3-N 排放系數遠高于肉禽。

圖9 1991—2021 年廣東省畜禽養殖業污染物排放量變化Fig.9 The variations in pollutant discharges from livestock and poultry breeding in Guangdong Province from 1991 to 2021

圖10 給出了1991—2021 年廣東省規模化養殖排放的COD、NH3-N、TN、TP 占畜禽排放COD、NH3-N、TN、TP 總量的比例。豬和禽類作為畜禽養殖業排放污染物的主要來源（豬與禽類污染物排放量占畜禽總排污量69.4%），其規模化養殖程度（豬59%、禽類74%），低于規模化養殖產生的各項污染物排放量占畜禽各類污染物總排放量的比例（73.3%～78.0%），即廣東省畜禽規模化養殖對于糞便污水的處理未表現出優于養殖戶分散養殖處理的效果。主要原因在于養殖戶分散養殖飼養規模小，產生的畜禽糞尿可以就地還田施用，能夠充分利用土壤的凈化功能，因而對環境的影響相對較小。而規模化養殖廠畜禽糞便、污水與雨水分流設施目前配套率較低，畜禽養殖廢棄物處理工藝低下，畜禽養殖廢棄物大量集中排放，不能及時返回農田，因此對環境的影響較大。規模化養殖場糞便處理程度應當引起重視。

圖10 1991—2021 年廣東省規模化養殖場對畜禽面源污染貢獻率Fig.10 Contribution rate of large-scale livestock and poultry breeding farms to non-point source pollution in Guangdong Province from 1991 to 2021

2.2.3 水產養殖業污染物排放

1991—2021 年間，隨時間發展，廣東省人工養殖水產品排出的COD、NH3-N、TN、TP 污染物量呈現波動增加趨勢，各類污染物排放量增幅為645%（圖11），其中COD 增量最大，增量8.8×104t。各項污染物排出量變化趨勢與人工養殖水產品數量變化趨勢保持一致，年增長率平均為24%；1996 年因人工養殖海水產品數量迅速增加，各項污染物排出量出現較大增幅。

圖11 廣東省1991—2021 年水產養殖業排污量變化Fig.11 The variation in pollutant discharges by aquaculture industry in Guangdong Province from 1991 to 2021

由圖11 可知，1991—2021 年間廣東省水產養殖產生的面源污染物COD、NH3-N、TN 和TP 排放總量分別為200.6×104、6.9×104、40.1×104和7.8×104t，對應年平均排放量分別為6.5×104、0.2×104、1.3×104和0.3×104t，其中NH3-N、TN 和TP 排放總量分別為種植業對應污染物排放量的35.6%、25.4%和45.0%。水產養殖數量及其污染物排放量逐年遞增，尚無減緩或降低趨勢，未來水產養殖業對農業面源污染貢獻占比增加的可能性較高，水產養殖排污量不容忽視。

2.3 農業源污染物排放總量

廣東省農業源各污染物排出量的隨時間的變化情況，如圖12。整體上COD、NH3-N、TN、TP 排放量經歷先增加后降低的趨勢；在1991—2017 年間各污染物排放量逐年遞增；受化肥減量、豬飼養量降低及禽類養殖數量增加的綜合影響，2018 年至2020 年間各污染物流失量略微降低。具體來看，2021 年農業源COD、NH3-N、TN、TP 排放量分別為75.6×104、1.5×104、11.1×104、2.0×104t，相比1991 年，對應污染物排放量分別增長至1.9、1.9、1.7、2.2 倍，其中TP 排放速率增加最快。

圖12 廣東省農業面源污染物來源組成Fig.12 Composition of pollutant source from agricultural non-point sources in Guangdong province

1991—2021 年期間，畜禽養殖業與種植業是農業面源污染的主要來源。從不同污染物種類來看，農業源COD、TP 排放占比最大的是畜禽養殖業；農業源NH3-N、TN 排放占比最大的是種植業；水產養殖業在農業源各項污染物排放的占比均值在10%～16%之間。具體來講，90%農業源COD 來源于畜禽養殖業，10%來源于水產養殖業；農業源TP 占比最大的是畜禽養殖業，平均為51%，其次為種植業，占比34%；農業源NH3-N 占比最大的是種植業，為48%，其次為畜禽養殖業，占比36%；農業源TN 占比最大的是種植業，為52%，其次為畜禽，占比35%。

3 討論

3.1 研究的不足及結果準確性驗證

本研究采用排污系數法通過相對較容易獲取的肥料施用量、畜禽飼養狀況、水產養殖量等資料估算廣東省農業面源污染物輸出量，避免了物理模型過程機理復雜、所需參數多等問題。但是，部分排污參數中國目前的研究中尚存在空缺或缺乏統一標準，從而導致研究結果與實際值之間存在一定誤差。例如，受參數獲取的限制，本研究中禽類污染物排放量估算時統一采用了雞的相關參數，這將會導致禽類排污量計算結果偏小（鴨、鵝等數量占比較大時）或偏大（鴿、兔等數量占比較大時）。另外，本文未對秸稈可能造成的各類污染物排放量進行定量計算，而目前中國農村農作物秸稈資源綜合利用率整體不高，隨意丟棄現象屢禁不止[31-32]，丟棄或亂堆的秸稈進入進入水體，經過浸泡，在夏季高溫作用下會迅速腐爛，進而加重水體污染。在未來研究中，需要考慮此類因素，從而更好地探究種植業面源污染狀況。

根據廣東省第二次全國污染源普查公報，2017 年廣東省農業源污染物COD、NH3-N、TN、TP 排放量分別為67.10×104、1.66×104、11.65×104、1.99×104t，本研究計算2017 年廣東省農業源COD、NH3-N、TN、TP 排放量分別為73.22×104、1.67×104、12.21×104、2.06×104t，本研究與公報在COD、NH3-N、TN、TP 排放量計算誤差分別為9.1%、0.7%、4.8%、4.8%、3.6%。同時，比較了本研究2021 年廣東省農業源污染物排放量計算結果與廣東省2021 年生態環境統計公報公布數據，本研究與生態環境統計公報在 COD、NH3-N、TN、TP 排放量計算方面誤差分別為4.5%、4.8%、2.8%、4.9%。本研究估算值與公報給定的數據間的誤差在可接受范圍內[18]，因此本研究方法及結果具有一定可靠性，可填補未公布年份數據空缺，為廣東省面源污染治理提供數據支撐。

3.2 廣東省農業面源污染主要減控措施

如何降低畜禽養殖過程中污染物的排放對于降低農業面源污染十分關鍵。廣東省大部分畜禽養殖場糞污治理設施簡陋、廢棄物貯存處理利用設施匱乏，導致大量污染物直接排入外部環境。1991—2021 年畜禽糞便導致的COD 排放量平均56.53×104t/a，占農業源COD 排放量的88%。畜禽糞便導致的NH3-N、TN、TP 等污染物排放量占農業源NH3-N、TN、TP 排放量比例皆在30%以上，其貢獻程度亦不容忽視。另外，規模化養殖產生的各項污染物排放量占畜禽養殖業各項污染物總排放量比值均在70%以上，因此加快規模化養殖廠生產模式的轉變，加強規模化養殖場的監督管理，優化清糞模式，提高規模化養殖廠畜禽產生糞便的資源化是有效降低畜禽養殖業排污量的關鍵。此外，推進化肥、農藥的減量增效，加強種植業與畜牧業結合，提高“秸稈、糞便”的資源化程度，形成“種-養循環”的綠色農業模式，將會整體降低農業源污染物排放，提高水環境質量。

4 結論

廣東省近30 年來化肥、農藥、地膜等農用物資投入量、畜禽養殖數量、人工養殖水產品產量總體上皆呈現增大的趨勢。種植業所產生的進入水體中的氨氮（ammonia nitrogen，NH3-N）、總氮（total nitrogen，TN）分別占農業源總排放量48%、52%，種植業氮排放量占農業源氮排放總量第一。種植業造成的污染物流失量主要來源于化肥的施用，廣東省化肥單位面積施用量超國際平均水平2 倍以上，化肥減量提效的需求依舊迫切。

廣東省畜禽養殖業對農業面源污染貢獻極大，畜禽養殖業化學需氧量（chemical oxygen demand，COD）排放量占農業源COD 排放總量90%，總磷（total phosphorus，TP）排放量占農業源TP 排放總量一半以上。不同畜禽養殖方式中，規模化養殖產生的各項污染物負荷量占畜禽總負荷量70%以上。不同畜禽種類中，豬對各項污染物排放貢獻率均最高，占比皆在50%以上；禽類對各項污染物排放量貢獻率僅次于豬。應當增加規模化養殖廠糞便處理設施，推進畜禽糞污資源化，尤其是規模化養豬場糞污利用程度急需增強。

1991—2021 年間，水產養殖業污染物排放量年增長率平均為24%。目前，水產養殖業各項污染物排放量占農業源排放總量的均值在10%～16%之間。水產養殖數量逐年遞增，尚無減緩或降低趨勢，且水產養殖尤其是海水養殖的排污具有難以處理的特征，因此水產養殖排污量以及占農業源污染物排放量比例在未來將會越來越大。