我国农业非点源污染现状研究

唐文魁，康彩霞，龙华丹

（1.桂林理工大学 环境科学与工程学院，广西 桂林 541004；2.中国地质科学院岩溶地质研究所 国土资源部岩溶动力学重点实验室，广西 桂林 541004）

我国农业非点源污染现状研究

唐文魁1，2，康彩霞1，2，龙华丹1

（1.桂林理工大学 环境科学与工程学院，广西 桂林 541004；2.中国地质科学院岩溶地质研究所 国土资源部岩溶动力学重点实验室，广西 桂林 541004）

我国农村的非点源污染已经开始对生态环境产生巨大影响，尤其对地表水和土壤的影响更为严重。该文首先概述了农业非点源污染的特点、现状及危害等；其次表明了农业非点源污染主要来自农用化肥、农药的使用和畜禽废水、废物的排放；最后提出了控制非点源污染的相关对策。

农业非点源污染；现状；化肥

研究表明，农业非点源污染已经成为许多发达国家水质恶化的主要元凶之一。美国的非点源污染量占污染总量的2/3，其中农业非点源贡献率占75%（Tim，1994）。荷兰农业非点源提供的总氮、总磷分别占水体污染的60%和40%～50%（Boers，1998）。在我国许多经济发达的农村地区，随着农业的发展，传统的有机农业模式已被打破，取而代之的是以大量化肥投入为主的石油农业。一方面作物秸秆就地焚烧、农村畜禽粪便等直接弃入江湖，造成农村生态环境恶化；另一方面其过量使用造成大量化肥和农药随降水或灌溉用水流入水域，非点源污染负荷所占的比重也逐年增加。目前，北京密云水库、天津于桥水库、安徽巢湖、云南洱海、上海淀山湖等水域，非点源污染比例已超过点源污染。另外，农业非点源污染也是太湖富营养化的重要因素，其中农业非点源氮量占入湖总氮的72%～75%［1］。

非点源污染主要集中在水土流失的地区和主要的农业区。黄河流域是我国水土流失最为严重的区域之一，1997年对黄河干流和重要支流69个河段的水质监测表明：83%的河段为Ⅳ类以上水，其中Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类、劣Ⅴ类分别占监测河段长度的17%、51.3%、13.6%、18.1%，主要污染物为氨氮、挥发氛、高锰酸盐等［2］。滇池是我国著名的高原淡水湖泊，是昆明市工农业生产、生活和生态用水的重要水源，在2000年的总污染负荷中，由农业非点源污染所产生的有机物、总氮和总磷成为入湖污染负荷的主要来源。农业非点源污染的危害性已经在我国很多城市和地区显现出来，限制了国民经济的进一步发展。

1 农业非点源污染的特点和主要污染物

与点源污染相比较，农业非点源污染具有以下特点：形成过程具有随机性；污染的影响因子多，污染物具有不确定性和不易监测性；污染的分布范围广，污染物的分布具有不均匀性和分散性。这些特点使得对其监测和控制愈加困难和复杂，且对其定量预测遇到挑战，因此在水环境污染控制中，仅靠传统的点源污染控制采取的末端治理技术，是很难解决非点源环境问题的。

表1 农业非点源污染的主要污染物及危害［3］

2 农业非点源污染来源及危害

2.1 化肥

土壤是农作物生长的基地。农作物的生长发育需要从土壤中获得多种营养，然而不是所有土壤都能满足农作物对营养物质的需求。人们通过施肥的办法为作物高产提供前提条件。新中国成立以来，我国化肥工业得到迅速的发展。2005年中国氮、磷、钾3要素肥料的消耗量以纯养分计，N为2620万t，P2O5为1526万t和K2O为620万t，已成为世界上化肥消耗量最多的国家［4］。目前我国氮肥利用率仅30%～35%，磷肥利用率尚不足20%，有相当部分通过径流、淋洗等途径进入水体。一般而言，肥料利用率随施肥量增加而明显降低，流失率尤其是流失数量却随肥料用量增加而剧烈增加。调查统计表明，全国化肥平均用量435kg/hm2，淮河流域平均用量415kg/hm2，太湖流域为600kg/hm2以上，一些蔬菜基地高达2000kg/hm2，远远超过国际公认的化肥安全施用上限225kg/hm2［5］。

随着化肥使用量的增加，会加快土壤中有机碳的消耗。目前，土壤有机碳、氮的消减已成为全球性问题。在我国，无论是旱地还是水田都普遍发生着有机质减少的现象。据张伯泉等研究，在棕黄土上长期（6a以上）单施氮肥，降低了有机质的活性和土壤的供氮能力、土壤的CEC，并影响到有机－无机复合体的性质。施大量化肥可能对耕地土壤的退化有广泛影响。在很多地方，由于过量施用化肥造成土壤肥力持续下降，农民为维持农田生产能力，更加依赖于增施化肥，造成大量肥料随径流、泥沙、淋溶水等损失。滇池流域肥料用量高，2001年化肥平均用量达1029kg/hm2，但氮肥利用率不足20%，磷肥利用率不足10%，氮磷流失数量惊人。从1981～2000年的20a间，昆明市每公顷耕地的N、P累计盈余已分别超过3000kg和1200kg，过剩的N、P中有相当部分进入沟渠，最终流入滇池，从而导致水体富营养化［6］。

2.2 农药

在我国，由于人口不断增长、耕地不断减少，所以提高单位面积产量是解决粮食问题的重要出路，使用化学农药防治病虫草鼠害是保证我国农业丰收的重要手段。我国农药的产量和使用量都居世界前列。1994年我国农药产量26.6万t，约占世界总产量的1/10；1998年产量达到69.45万t，品种有100多个。现阶段我国每年有25万t以上的化学农药原药被加工成80万t以上的制剂，通过各种施药方式暴露于环境，其中80%～90%的农药散落在土壤和水里。

农药的广泛使用，导致的非点源污染对环境和生态系统产生了巨大危害。农药可以通过各种途径进入大气中，特别是通过喷雾飘移及由土壤和水中挥发。进入空气的农药，或直接以气溶胶，或被悬浮物吸附，随大气运动而扩散，从而扩大污染的范围。有报道在487.68m的高空发现有DDT，也有人指出杀虫剂能吸附在灰尘上随着季风移动约6000km。同时，农药也会随土壤表面流失进入水体污染水体。据1980年长江武汉段检测，长江输送的有机氯为该断面上游农药使用量的2.51%。当年，在我国的几大河流，如黄河、珠江、松花江，都检测出了有机氯农药。据湖北省天门县棉区调查，因每年使用6000t农药，致使当地地下水受到污染，其中农药含量1.125mg/L，超过饮用水标准375倍，DDT含量0.44mg/L，超过1.25倍，个别村镇井水已完全不能饮用［7］。由于长期大量使用农药，空气、水源、土壤和食物受到污染，毒物累积在牲畜和人体内引起中毒，通过食物链影响生态系统结构和功能。特别是杀虫剂所引起的致癌、致畸、致突变“三致”问题令人担忧。DDT、狄氏剂使鸟类卵壳变薄，孵化时易被压碎，引起小鸟死亡，降低鸟类的生殖率等。另外据调查，农业生产中依然使用了许多被禁止的农药，部分农民不顾农药使用限制规定，滥用高毒高残留农药和过度使用农药，导致农产品中农药残留严重超标的情况时有发生［8］。

2.3 畜牧粪便污染

我国是世界上畜禽养殖大国，改革开放以来，国家出台一系列鼓励畜牧业发展的方针、政策，养殖业迅速由农村的分散养殖向集约化、规模化方向发展。1999年底，全国猪存栏约43019.8万头，占世界总量的47%；牛存栏126998.3万头，占世界总量的8.4%。畜禽粪便每年产生量17.3亿t，是工业固体废物的2.7倍。其中规模化养殖产生的粪便相当于工业固体废弃物的30%，畜禽粪便的污染排放量已达7118×104t，远远超过我国工业废水和生活污水的排放量之和［9］。

畜禽养殖业的发展，特别是集约化养殖的快速发展，再加上务农劳力的转移和肥料施用由有机肥为主转变为化肥占主导地位，导致畜禽养殖场畜禽粪便由宝变为废弃物，特别是畜禽粪含水量大、恶臭，带来处理、运输、施用极不方便，加剧了畜禽粪便直接还田的难度。调查资料显示，畜禽粪便在利用过程中主要是通过以下途径流失而产生污染：清理粪便过程中，随冲洗直接流失；畜禽粪在堆放贮存过程中被雨水冲刷淋失；也有直接将粪污排入附近河道或直接灌溉农田。资料表明，畜禽粪水进入水体率达50%，粪便的流失率也达5%～9%，其中氮产生量为1597万t，磷产生量为363万t，COD产生量为6400万t，BOD产生量为5400万t， 其N、P流失量已大于化肥的流失量。

2.4 农业废弃物

随着农村城市化发展以及人口的增长，农村生产生活所产生的废弃物不断增加。农业废弃物包括农村居民生活垃圾、生活废水、农田中秸秆残茬及田间农膜残片。我国2004年农村人口93214.3万人，全国农村每年约产生固体废弃物

17011.6万t，村镇污水排放量270亿t［10］。另外，农膜覆盖技术的采用造成农膜残片大幅增加，被农民称之为“白灾”。据农业部调查，目前我国残膜量一般为60～90kg/hm2，最高可达

165kg/hm2。地膜残留量非常之高，且不易降解，再生利用率低，会严重影响植物根系的生长发育、水肥的运移，造成土壤退化。据田间大量调查实验表明，作物减产幅度随农膜使用年限和残留量的增加而加大。一般情况下，小麦减产7%～20%，玉米减产15%～20%，大豆减产5%～10%，蔬菜作物减产

5%～40%。

3 相关防治措施

专家指出：“在未来几年里，工业和城市生活对污染的影响将逐渐减小，但如果不采取有效措施，由作物种植和畜禽养殖业导致的非点源污染‘贡献率’正日益凸显，生态破坏和环境污染问题已成为制约农村和农业可持续发展的重要因素［11］。”由此可见，农业非点源污染如果不加以控制，反过来会影响农业生产，直接影响到农业的可持续发展。目前世界上一些发达国家和地区已把控制农业非点源污染作为水质管理的必要组成部分，我国的农业非点源污染防治工作，近年来虽然取得了较大进展，但由于农业生产压力逐年加大、农村人口众多，特别是非点源污染的种类多，分布面广，治理难度大，所以控制农业非点源污染的工作愈加艰难。

3.1 平衡施肥，提高化肥利用率

国内外大量研究表明，在合理施肥情况下，农田氮磷流失数量很低，甚至基本等同于无肥区，只有在过量、不合理施肥条件下才会发生氮磷大量流失并污染水体。采用深施技术是避免化肥损失的关键。据河南省测定，深施碳酸铵，氮的利用率可提高15%。农业部统计，在保持作物产量相同的情况下，深施技术节肥效果也很明显。如种玉米可节省碳铵165kg/hm2，或节省尿素60kg/hm2；种小麦可节省碳铵175.5kg/hm2，或节省尿素64.5kg/hm2［12］。 同时研究开发施用有机－无机复合肥及生物肥料，推广肥料的精准化技术，控释或缓释化肥，以水带氮，分次施肥及平衡施肥等方法，做到肥料减量、定性、定量化使用，避免化学肥料使用过量对农业生态环境的污染［13］。

3.2 安全合理使用农药，加强生物防治

高效、低毒、低残留、易降解农药是农药新品种的主要发展方向。如优良的有机磷杀虫剂辛硫磷、氨基甲酸酯类杀虫剂、呋喃丹和拟除虫菊酯等。同时，提倡科学使用农药，注重栽培防治、生物防治、物理防治与化学防治的结合，可利用自然天敌，改进施药技术，利用沼肥（沼液、沼渣）防治病虫害，利用间作、套作、混作、轮作，以减少农药对土壤、食品和水源等的污染。另外，我国也将逐步用安全、有效、无污染的生物农药取代化学农药，近3a来生物农药增长了80%，2000年销售额所占比例由9%上升至20%。生物农药在病虫害综合防治中的地位和作用显得愈来愈重要。

3.3 加强集约化畜禽养殖废弃物的无害化、资源化、减量化

根据我国畜禽废弃物利用和处理情况，加强畜禽养殖废弃物无害化处理的标准建设，对禽畜养殖场地粪便进行综合利用。畜禽粪便是一种有价值的资源，具有燃料、肥料、饲料3大功效，大力推广禽畜粪便厌氧发酵和商品有机肥生产等先进技术，使禽畜粪便转化成无害有机肥，化害为利。2010年3月20日，国家环保总局颁布实施了《畜禽养殖污染防治管理办法》，要求划定畜禽禁养区，搬迁或关闭位于水源保护区，城市和城镇中人口集中地区的畜禽养殖场。停止审批新建、扩建规模化畜禽养殖企业，引导畜禽养殖企业走生态养殖道路；减少禽畜废水直接向水体排放；实施和推广品种改良畜禽技术［14］。

3.4 建立立体农业生态模型，循环利用农业废弃物

建立立体农业生态模型，推广农业先进技术，提高广大人民群众的综防意识，实施秸秆还田技术，有效控制农业非点源污染。同时综合利用农业废弃物，使种植业、养殖业、林草业和加工业有机地结合起来，例如通过建设沼气池，将养殖业和种植业连接起来，既治理了畜禽场的污染，又给种植业提供了有机肥料沼液、沼渣，减少了化肥农药的使用。对生活污水实施处理后再排入河流，农村截污处理可以有效降低污染物含量，减少生活污水的大量排放，控制非点源污染。可在农村附近修建适当的截污塘，或充分利用农村附近的废弃坝塘，把它作为截流农村污水的场所，截流的水可以通过土地处理或种植茭瓜、莲藕等水生植物，然后排入农田，经农田利用后再排入河流，这样不仅净化了污水，并且对节水起到了作 用［15］。

3.5 加强非点源污染监测研究

农业非点源污染的产生、迁移过程和机制非常复杂。20世纪90年代后，随着计算机技术的不断发展和3S技术在流域研究中的广泛应用，使得一些强大的非点源模型被开发出来，且获得的地面信息数据的数量和质量大为提高。同时结合监测和普查，在重点地区建立监测站，监测土壤、河流、湖泊及地下水含水层中的化肥、有机肥和农药的含量，也极大地完善了我国农业环境安全的评估体系［16］。

［1］郝芳华，程红光，杨胜天.非点源污染模型——理论方法与应用［M］.北京：中国环境科学出版社，2006.

［2］刘昌明，陈效国.黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究和进展［M］.郑州：黄河水利出版社，2001.

［3］Novotony V，Chesters G G.Handbook of nonpoint population：sources and management［M］.Norstrand Reinholad Company，1981.

［4］朱兆良，刑光熹.氮循环——攸关农业生产、环境保护与人类健康（修订版）［M］.北京：清华大学出版社，2010.

［5］张从.中国农村面源污染的环境影响及其控制对策［J］.环境科学动态，2001（4）：10－13.

［6］陈吉宁.流域面源污染控制技术——以滇池流域为例［M］.北京：中国环境科学出版社，2009.

［7］刘青松.农村环境保护［M］.北京：中国环境科学出版社，2003.

［8］刘鸿渊，刘险峰，闫泓.农业面源污染研究现状及展望［J］.安徽农业科学，2008，36（19）：8249－8250，8254.

［9］国家环保总局自然生态保护司.全国规模化畜禽养殖业污染情况调查及防治对策［M］.北京：中国环境科学出版社，2002.

［10］汪水兵.农村非点源污染与防治对策［J］.安徽农业科学，2006，34（2）：294－295.

［11］刘毅，赵永新.农业面源污染已到非治不可地步［EB/OL］.人民网，2004－11－02.

［12］张宝莉.农业环境保护［M］.北京：化学工业出版社，2002.

［13］张玉良.农业化学与生物圈［J］.水资源研究，1979（15）：23-25.

［14］贾玉霞.规模化禽畜养殖环境影响及主要防治问题［J］.环境保护科学，2002，28（3）：25-26.

［15］王海芹，万晓红.农业面源污染的立体防控［J］.环境整治，2006，69（4）：69-72.

［16］胡雪涛，陈吉宁，张天柱.非点源污染模型研究［J］.环境科学，2002，23 （3）：124-128.

Status Quo towards Agricultural Non－point Source Pollution in China

TANG Wen－kui1，2，KANG Cai－xia1，2，LONG Hua－dan1
（1.School of Environmental Science and Engineering， Guilin University of Technology， Guilin 541004， China；
2.Institute of Karst Geology， CAGS， Karst Dynamics Laboratory， MLR， Guilin 541004，China）

Non －point pollution of agriculture has posed great influence on the ecological environment of our country，especially on surface water and the soil.This paper firstly discusses the following aspects concerning it， such as characteristics of non－point pollution， its status quo and hazards； then it indicates that non－point pollution of agriculture are mainly caused by the misuse of fertilizers and pesticides employed in agricultural activities，and the disordered discharge of waste and outlet water brought about in livestock breeding； Finally， it proposes some counter－measures towards the non－point pollution.Key words:non－point pollution of agriculture； status quo； fertilizer

TV213.9，X592

A

1672-9900（2011）01-0033-03

2011－01－05

唐文魁（1985－），男（汉族），湖南永州人，助理工程师，主要从事环境污染治理工作，（Tel）15977395731。