縣域農業面源污染負荷評估與治理對策

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）06-0059-07

引用格式：，等.縣域農業面源污染負荷評估與治理對策：以益陽市南縣為例[J.湖南農業科學，2025（6）：59-65.DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2025.006.010

Assessment and Governance Strategies of Agricultural Non-Point Source Pollution Loads in County Areas： A Case Study of Nanxian County， Yiyang City

DENG Bo-yue12，ZHU Jian2，LUO Jian-jun3， ZHANG Ying2，LI Chang-jun2，PENG Hua2

（1.CollegeofEnronmentandEology，HunanAgricultural University，Changsh428，PRC;2.HunanIiuteof AgriculturalldEootKotorodofgstre andRuralAfairs，HunanDongtingLakeBasinEngineeringResearchCenterforAgriculturalNon-PointourcePolutionotrol， Changsha 410125，PRC; 3.Bureau ofAgriculture and Rural Affairs inNanxian County， Yiyang 413200，PRC）

Abstract：Byusingthepolluantemissioncoeffentmetodandtheequal-standadpollutionloadmethod，temissionsandequal standard polutionloadsofhemicaloxygen demand（COD），totalnitrogen（T），totalphosphrus （TP），andammoniatrogen （NH₄⁺-N） ofagriculturalnonpointsourcepolltantsinNanxian Countyin2O23areevaluated.Moreover，theprioritygoveranceareas for agriculturalnon-pointsourcepolutioin Nanxian Countyare analyzedfromthescalesofriverbasinsandtownsandtowships，and countermeasuresandsuggestions forthe systematic governance ofagriculturalnon-point source polution in Nanxian Countyare put forward.The results show that in 2O23，the emisions ofagricultural non-point source polltants COD，TN，TPand NH₄⁺ -NinNanxian Countyare19759.30，1790.73，297.09and572.59tonsrespectively.Thetotalequal-standard polutionloadofagriculturalnonpoint source pollution in Nanxian County is 4 264.15m³ .The main pollutants， ranked from high to low in terms of the contribution degree，areTN，TP，andCOD.Thetreeagricultural idustries，rankedfromhightoowintermsoftheequal-standardpollution load，arelivestockandpoultrybedingauaculture，androptiation.AmongthemainwatersystemsinNanian Countythe TNconcentrationsattheinletandoutletoftheNanmaoCanalarehigherthanthestandardofClassVofsurfacewater，whilethe TPconcentrationsattheoutletofthemiddlebranchoftheOuchiRiverarehigherthanthatattheinlet.Townsandtownshipscanbe clasifiedintothreetypesbasedontheintensityoftheequal-standardpollutionload.Amongthem，theseverelypolutedareasae MaocaojieTownandSanxianuTown，whichneedtobegivenpriorityforgovernance.Hence，itisproposedthatNanxianCountycan carryout systematic governance of agricultural non-point source pollution in the county areas through comprehensive measures following the idea of \"source reduction-process control-nutrient reuse-end purification\".

Keywords：county areas;agricultural non-point source pollution; load assessment; systematic governance;Nanxian County

農業面源污染已成為全球地表水和地下水污染的主要來源之一[1-2]，對生態環境的可持續發展構成極大威脅[3-5]。我國農業面源污染比較嚴重[6-7]，根據《第二次全國污染源普查公報》可知，全國農業污染源水污染物中化學需氧量（ChemicalOxygenDemand，COD）、總氮（TotalNitrogen，TN）和總磷（TotalPhosphorus，TP）排放量分別占全國相應水污染物排放量的 49.77% 、 46.52% 和 67.22% 。農田的養分投入以及持續施肥會導致大量養分過剩和大量氮磷損失[8；畜禽糞便處理不當可能造成有害的環境影響；水產養殖中殘留誘餌的分解、排泄物的產生以及化學品和抗生素的使用都會加劇水污染的風險[10-I]。此外，農村生產、生活活動分散且難以監測，農民環境意識薄弱，導致農業面源污染監測和控制難度加大[12-13]。農業面源污染負荷的量化與控制已成為當前我國關注的熱點之一，是現階段我國經濟社會發展面臨的重大挑戰之一。

目前，農業面源污染負荷評估方法包括輸出系數法[14]、排污系數法[15]、清單法[12]和等標污染負荷法[1等。其中，排污系數法具有簡便性和實用性;等標污染負荷法則更為全面，不僅考慮了污染排放來源的特性，還兼顧了水體環境的水質功能需求，能夠綜合權衡不同污染源對水體環境的影響。等標污染負荷法因針對性強、適用于精細化管理而在實際中得到廣泛的應用[17-19]。此外，雖然各省份成功治理農業面源污染的典型案例很多，但整縣域治理農業面源污染的案例較少。而縣域作為國家治理的基本單元，既是農業面源污染的源頭，也是治理的關鍵區域，迫切需要一些可推廣和借鑒的治理策略。

洞庭湖作為我國第二大淡水湖，是長江中下游地區的關鍵調節湖泊之一，兼具調蓄長江洪水、提供飲用水和保護生物多樣性等重要生態功能，對維護我國中部地區的生態平衡有著重要的作用。湖南省益陽市南縣作為“洞庭之心”，是洞庭湖生態區的重要組成部分，對洞庭湖的水質改善與人民的生產生活具有舉足輕重的作用。南縣較多代表性產業與農業相關，做好南縣農業面源污染溯源及治理工作對維護洞庭湖生態區生態安全、水資源安全和糧食安全等至關重要。因此，該研究綜合運用排污系數法和等標污染負荷法，對2023年南縣種植業、畜禽養殖業和水產養殖業等主導農業產業面源污染源中COD、TN、TP和氨氮（ NH₄⁺-N ）4種關鍵污染物的排放量和等標污染負荷進行核算和分析，并從流域、鄉鎮尺度分析南縣農業面源污染優先治理區域，提出關于南縣農業面源污染系統治理的對策建議，以期為開展縣域農業面源污染系統治理提供一定參考，助力實現農業綠色高質量發展

1區域概況、數據來源與研究方法

1.1 區域概況與數據來源

南縣縣域面積約為 1 065km² ，下轄11個鎮和1個鄉，分別是明山頭鎮、青樹嘴鎮、廠窖鎮、武圣宮鎮、中魚口鎮、南洲鎮、華閣鎮、茅草街鎮、三仙湖鎮、麻河口鎮、浪拔湖鎮和烏嘴鄉[20]；主要水系分別為藕池東支、南茅運河、藕池中支、藕池西支、沱江、胡子口河、蘇河、五七運河。

該研究的產業數據主要來源于實地走訪調查以及《湖南統計年鑒2024》，涵蓋了耕地面積、畜禽養殖情況和水產養殖情況等多個方面。水體數據主要來源于監測采樣，該研究在南縣八大主要流域的進出口斷面共設置16個采樣點位，于2023年1—12月每月月底進行1次水質采樣；在遇到暴雨（ 24h 降水量為 50mm 或以上）時則增加采樣頻次，從暴雨開始時采集水樣，采樣間隔為 2h ，一直持續到暴雨結束（至少確保在暴雨開始和結束時各采集1次水樣）。該研究使用取樣器采集河水表層水質樣品后，將其轉移至1L容量的潔凈塑料采樣瓶進行分析：采用HJ636—2012水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定TN濃度，采用GB11893—89水質總磷的測定鉬酸銨分光光度法測定TP濃度。

1.2 研究方法

1.2.1排污系數法該研究基于《第二次全國污染源普查產排污系數手冊（農業源）》等，確定南縣種植業、畜禽養殖業和水產養殖業3類污染源中COD、TN、TP、 NH₄⁺ -N污染物的產排污系數（表 1^[21] ），得出南縣各鄉鎮種植面積、畜禽和水產養殖數量統計情況（表2），并采用排污系數法核算南縣3類污染源中的污染物排放量（表 3^[21] ）。

1.2.2等標污染負荷法由于COD、TN和TP這3種研究區域主要污染物的排放標準及其對水環境的危害程度不一，3種污染物的量比關系難以在同一尺度上得到比較。因此，該研究引入等標污染負荷法，以GB3838—2002地表水環境質量標準中的污染物Ⅲ類標準濃度值（TP評價采用湖、庫標準濃度值）為量綱[22]，相關計算如公式 （Ω₁）～（Ω₃） 所示[21，23]

式 （ 1）～（ 3） 中： E_i 為污染物 i 的等標排放量；H_i 為污染物 i 的排放量； J_i 為污染物 i 的Ⅲ類標準濃度值； E_j 為污染源 j 的等標排放量； E 為該縣污染物的等標排放總量。

2 結果與分析

2.1南縣農業面源污染物排放量特征

如表4所示，2023年南縣種植業TN、TP和NH₄⁺ -N污染物排放量分別為397.35、36.38和 86.51t TN、TP和 NH₄⁺-N 污染物排放量的趨勢較為一致，最高值均出現在麻河口鎮，分別為45.62、4.18和 9.94t 均占南縣相應污染物排放量的 11.50% 左右；最低值均出現在明山頭鎮，分別為19.73、1.81、 4.29t ，均僅占南縣相應污染物排放量的 5.00% 左右，最高值約為最低值的2.3倍。3種污染物排放量的排名第2位的值均出現在華閣鎮，麻河口鎮與華閣鎮種植業污染物排放量占南縣種植業污染物總排放量的22.80% 左右，其主要原因是這2個鎮的農用地面積相對較大，施肥量與施肥次數相對較多[24]。這些反映出在自然條件和產業布局等因素的影響下，南縣各鄉鎮在農業發展情況及相關污染問題方面的差異性較為顯著。

2023年南縣畜禽養殖業COD、TN、TP和 NH₄⁺ -N污染物的排放量分別為16865.82、922.43、220.15和 347.80t_o 最高值和最低值分別出現在華閣鎮和武圣宮鎮，其中，華閣鎮COD、 ΔTN 、TP和 NH₄⁺-N 排放量分別為1651.90、89.22、21.20和 33.80t ，約占南縣畜禽養殖業污染物總排放量的 9.78% ；武圣宮鎮COD、 ΔTN 、TP和 NH₄⁺-N 排放量分別為 1 048.19 58.91 、14.19和 22.50t ，約占南縣畜禽養殖業污染物總排放量的 6.23% 。各種污染物排放量排名第2位的為茅草街鎮，其COD、 TN 、TP和 NH₄⁺-N 污染物的排放量分別為 1572.68，86.37，20.65 和 33.50t 約占南縣畜禽養殖業污染物總排放量的 9.33% 。華閣鎮與茅草街鎮畜禽養殖業污染物排放總量較高，約占南縣畜禽養殖業污染物總排放量的 19.12% ，這與其生豬與家禽養殖規模較大有關[25]。

2023年南縣水產養殖業COD、TN、TP和 NH₄⁺ -N污染物的排放量分別為2893.48、470.95、40.56和138.28t 最高值出現在茅草街鎮，COD、TN、TP和NH₄⁺ -N排放量分別為 704.94，114.74，9.88 和 33.69t 約占南縣水產養殖業污染物總排放量的 24.36% 。最低值出現在武圣宮鎮，COD、TN、TP和 NH₄⁺-N 排放量分別為124.88、20.33、1.75和 5.97t ，約占南縣水產養殖業污染物總排放量的 4.32% 。茅草街鎮的COD、TN、TP和 NH₄⁺-N 污染物排放量均明顯高于武圣宮鎮，均為武圣宮鎮的5.65倍左右，主要原因是茅草街鎮水產養殖業比較發達，其飼料殘渣、魚類排泄物以及水生植物和藻類的分解產物相對較多[26]

2.2南縣農業面源污染等標污染負荷特征2.2.1縣域污染物等標污染負荷特征計算結果顯示，2023年南縣農業面源總等標污染負荷為 4264.15m³ 其中，COD、TN和TP等標污染負荷分別為987.97、1790.70和 1485.49m³ ，在總等標污染負荷中的占比分別為 23.17% 、 41.99% 和 34.84% 。這說明TN對南縣全域農業面源污染的影響最為突出，其次為TP，COD的影響最小。

2.2.2鄉鎮等標污染負荷特征如圖1所示，2023年南縣12個鄉鎮中茅草街鎮農業面源等標污染負荷最高，達 522.38m³ ;武圣宮鎮最低，僅為 246.63m³ 。12個鄉鎮按等標污染負荷從高到低排列依次為茅草街鎮、三仙湖鎮、華閣鎮、浪拔湖鎮、麻河口鎮、中魚口鎮、南洲鎮、烏嘴鄉、明山頭鎮、青樹嘴鎮、廠窖鎮、武圣宮鎮。12個鄉鎮中茅草街鎮和三仙湖鎮的農業面源等標污染負荷貢獻量明顯高于其他鄉鎮，且2個鎮所屬水系為藕池中支、沱江和南茅運河，其污染物就近排人河流中，導致河流水質受到嚴重污染，使得農業面源污染對環境的影響更加突出。

2.2.3農業產業等標污染負荷特征如表5所示，2023年南縣種植業、畜禽養殖業和水產養殖業等標污染負荷分別為579.23、2866.52、 818.39m³ ，分別占負荷總量的 13.58% 、 67.22% 和 19.19% ，3種農業產業按等標污染負荷從高到低排列依次為畜禽養殖業、水產養殖業、種植業。可見，2023年南縣縣域COD、TN和TP等標污染負荷主要來源于畜禽養殖業，畜禽養殖業的COD、TN和TP等標污染負荷分別占農業產業相應污染物等標污染負荷總量的85.36% 、 51.51% 和 74.10% 。

2.3 南縣農業面源污染優先治理區域劃分

2.3.1流域尺度2023年南縣主要水系的主要污染物TN和TP監測結果如圖2所示。從TN污染物濃度看，各水系以Ⅲ ～V 類水為主（Ⅲ類水標準為1.0mg/L 、V類水標準為 2.0mg/L ），其中，藕池西支和胡子口河2條水系的出水口TN濃度均高于進水口，南茅運河進出水口TN濃度均高于地表水V類水標準，這可能與周邊區域畜禽養殖排泄物和水產養殖尾水的不規范排放等導致大量TN進人水體有關。從TP污染物濃度看，2023年南縣縣域主要水系進水口和出水口的TP濃度均高于Ⅲ類水標準（0.05mg/L ），該趨勢與TN相似，其中，藕池中支出水口TP 濃度高于進水口。如表6所示，2023年南縣主要水系出水口的TP濃度月平均值占比情況為，藕池東支、南茅運河、藕池中支、藕池西支、沱江、胡子口河、蘇河、五七運河中Ⅲ類水各占 16.67% ！ 0% 、16.67% 、 8.33% 、 8.33% 、 18.18% 、 0% 和 0% ，各水系之間的差異相對較大，說明水體更易受外部因素影響。從地理位置來看，這與周邊區域水產養殖業投放飼料過多、尾水處理不當以及畜禽養殖排泄物處理不當等有關，會導致大量相對濃度更高的TP進入水體[27-28]；從季節變化來看，春夏季的TP濃度高于秋冬季，這可能是因為在降水量增加的情況下，大量農田化肥及生活垃圾隨雨水匯入水系，以及上游來水攜帶了較多泥沙。在工業污染、農業污染和生活污染均得到一定控制的背景下，農業污染占比增加，TN和TP對河流水環境質量的相對影響越來越大，已逐步成為影響水環境質量的突出因子。

2.3.2鄉鎮尺度基于等標污染負荷計算結果，該研究利用SPSS軟件進行系統聚類分析，選擇南縣12個鄉鎮3類污染源的COD、TN和TP等標污染負荷作為關鍵變量，采用組間連接法，并將度量標準設置為平方歐幾里得距離（SquaredEuclideanDistance），得到聚類分析結果（圖3）。結果表明，根據污染程度各鄉鎮可分成3類，其中，重度污染區包括茅草街鎮和三仙湖鎮，中度污染區包括明山頭鎮、青樹嘴鎮、廠窖鎮、中魚口鎮、南洲鎮、華閣鎮、麻河口鎮、浪拔湖鎮和烏嘴鄉，輕度污染區僅包括武圣宮鎮。茅草街鎮和三仙湖鎮較高強度的畜禽養殖業和較為發達的水產養殖業是形成重度污染的重要原因[29]。

3 結論與建議

3.1 結論

其一，2023年南縣農業面源污染COD、TN、TP和 NH₄⁺-N 總排放量分別為19759.30、1790.73、297.09和 572.59t ，種植業、畜禽養殖業和水產養殖業各產業中污染物排放量呈現出較為一致的趨勢。其二，2023年南縣農業面源污染總等標污染負荷為4264.15m³ ，主要污染物按貢獻程度由高到低排列依次為 ΔTN 、TP、COD，12個鄉鎮中等標污染負荷最大值為茅草街鎮的 522.38m³ ，3種農業產業按等標污染負荷由高到低排列依次為畜禽養殖業、水產養殖業、種植業。其三，2023年南縣主要水系中南茅運河進出水口TN濃度均高于地表水V類水標準，藕池中支出水口TP濃度高于進水口；各鄉鎮按等標污染負荷強度可劃分為3種類型，其中的重度污染區包括茅草街鎮與三仙湖鎮，TN和TP為需要重點治理和控制的污染物。

3.2 建議

南縣水環境質量是制約洞庭湖水生態環境質量的重要因素，故開展南縣縣域農業面源污染治理是改善區域農業環境和洞庭湖水生態環境的重要一環。茅草街鎮和三仙湖鎮作為縣域內的重度污染區，南茅運河、藕池中支和沱江作為污染相對較重流域，需要得到優先治理。綜合來看，南縣可以按照“源頭減量一過程阻控一養分再利用一末端凈化”的思路開展綜合治理[30]。

一是在源頭上實行總量控制，減少來源是農業面源污染控制的關鍵和最有效的策略。南縣可在種植業領域實施測土配方施肥、化肥農藥減量增效、農業廢棄物回收與資源化利用工程，減少種植生產面源污染物的排放；加強規模以下畜禽養殖業污染治理，完善養殖戶糞污配套設施建設，全面推動綠色種養循環農業建設，實現畜禽糞污資源化利用[31；合理調整水產養殖業布局，科學確定養殖密度，開展水產養殖尾水治理與循環利用，確保養殖尾水達標排放[32]

二是過程阻控與養分再利用，這可通過建設生態溝渠塘[33]和循環水泵等措施實現。生態溝渠塘濕地有助于攔截徑流中污染物的越界遷移，截留吸附農業面源污染物。種植適宜的本地水生植物不僅能夠美化環境，還能通過植物根系的吸附作用和其自身的凈化能力進行污染物截留，有效減少徑流中的面源污染物，最大限度地控制污染物的擴散，從而顯著提升水質。循環水泵可以對農業生產尾水進行再利用，將尾水中的氮磷營養物再度循環進生產系統，如農田排水、畜禽沼液和稻蝦尾水可經過生態溝渠塘凈化后通過泵送系統引流回到農田為農作物提供營養，或通過稻田濕地系統得到消納凈化，從而減少直接排放造成的環境污染風險，達到資源循環再利用的目的。

三是末端凈化，未被利用的農業生產尾水可通過人工濕地和前置庫等設施得到強化凈化，以實現達標排放至大通湖或洞庭湖的管控目標。末端凈化濕地通過調節水力滯留時間以及配置水生植物、微生物和底層吸附基質等手段，實現氮磷面源污染物沉降、吸附和降解的目標，將面源污染降到最低限度，為開展縣域農業面源污染綜合治理提供有力支撐[34]。

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（責任編輯：袁萍萍）