基于SWOT分析的滇池面山秸秆利用现状及其削减面源污染的综合效益研究

蒋 翔，李 元，李 博，郭晋培，祖艳群

（云南农业大学资源与环境学院，云南昆明650201）

基于SWOT分析的滇池面山秸秆利用现状及其削减面源污染的综合效益研究

蒋 翔，李 元，李 博，郭晋培，祖艳群*

（云南农业大学资源与环境学院，云南昆明650201）

在大板桥街道曹家冲村进行田间小区实验，选择桃／大豆套作模式，进行36 kg／60m2和54 kg／60m2秸秆覆盖处理，同时对当地村民进行秸秆利用问卷调查。结果表明：（1）36 kg／60m2和54 kg／60m2秸秆覆盖处理分别削减氨氮、硝态氮、总氮、总磷42%～65%和54%～74%；（2）36 kg／60m2和54 kg／60m2秸秆覆盖处理分别提高土壤中碱解氮、速效磷和阳离子交换量3%～46%和23%～125%；（3）36 kg／60m2秸秆覆盖处理使桃和大豆分别增产65.10%和65.95%；54 kg／60m2秸秆覆盖处理使桃和大豆分别增产162.48%和76.70%；（4）流域内村民种植玉米和蔬菜占到了40%～60%，而对秸秆资源化利用的了解却不到20%。总之，秸秆覆盖既能提高土壤肥力，减少氮、磷流失，又能提高农作物产量，增加农民收入，实现经济效益和生态效益的统一。

SWOT分析；面山；秸秆；面源污染；综合效益

Keywords：SWOT analysis；Dianchi lake watershed mountain；straw；non-point sources pollution；comprehensive benefits

秸秆覆盖作为一种保温保墒的传统农业生产方式，在中国五千年农业文明之中占据着重要的位置。农作物秸秆即是农作物收获果实或籽粒后剩余部分的总和，而秸秆覆盖就是将农作物秸秆均匀地覆盖在土壤表层的一种农业生产方式。据相关调查显示：我国每年约有6.2亿t秸秆产生，其中稻秸1.8亿t，麦秸11亿t，棉秸1 300万t，大豆秸1500万t［1］。在严峻的人口压力与粮食生产形势下，秸秆年产生量更是与日俱增，大量秸秆随意焚烧、随意丢弃，既造成了秸秆资源的严重浪费，更影响了农村生态环境，危害人类健康。

面源污染（Non-point Source Pollution）也称为非点源污染或分散源污染，是指各类污染物质从非特定的地点，在降水的冲刷作用下，通过地表径流过程而汇入受纳水体 （包括河流、湖泊、水库和海湾等）并引起的水体污染的现象［2］。近年来，我国各大河流、湖泊、水系的水质日益恶化，农业面源污染引发的水体富营养化俨然成为水体质量降低的关键因子。“三湖”和 “云南九大高原湖泊”中仅抚仙湖、泸沽湖为Ⅱ类水质，洱海为Ⅲ类水质，其余均为劣Ⅴ类，达到中度富营养化程度［3］；“三河”水质也不容乐观，淮河、海河、辽河的劣Ⅴ类监测断面分别达到了25.5%、62.7%、42.9%，就连享有中华民族“母亲河”美誉的黄河的劣Ⅴ类监测断面也达到了33.3%；重点湖泊（水库）水质优良、轻度、中度、重度污染比例分别为60.7%、26.2%、1.6%和11.5%，富营养、中营养、贫营养的湖泊（水库）也分别占27.8%、57.4%和14.8%［4］。我国河流湖泊污染问题和农业面源污染形势已进入一个亟待解决的攻坚时期。

本研究旨在全面分析在滇池流域面山垦殖区农田进行秸秆覆盖的优势、劣势，以及所面临的机遇和挑战，从生态、经济和社会三个方面系统评价其综合效益，为滇池流域秸秆资源综合利用及水体面源污染综合控制技术提供一定的参考和借鉴。

一、材料与方法

（一）研究区域概况

本研究选择位于云南省滇中新区大板桥街道曹家冲村的滇池流域面山水土流失区为试验地点，该区域内的宝象河是滇池的主要入滇河道之一，宝象河水库是昆明市第二大生活饮用水水源地。该区域水质的好坏以及水土流失的多少直接关系着滇池整体水质和昆明市供水质量。而近年来，随着经济社会的快速发展，高速公路、高铁、天然气管道等大型工程建设项目此起彼伏，使得大量核心区水源涵养林遭到毁坏，大大降低了区域森林的水源涵养能力。加之农户大力发展葡萄、豌豆等经济作物，大量化肥施入农田，更加剧了区域内河流的的面源污染负荷，加剧了滇池流域水体的富营养化程度。

（二）研究方法

在坡地上用石棉瓦隔出9个长12 m、宽5 m的小区，在每个小区左下角挖一个70 cm深的坑，放置一个圆柱形聚乙烯塑料桶，同时在小区左侧用PVC水管布设管道，以便能够在降雨时将小区内产生的地表径流导入桶中。每个小区内均有6棵桃树，并在桃树下按照行距30 cm，穴距20 cm，穴深20cm，保护行1m的规格种植毛豆，施用以相同量的复合肥。将9个小区按照随机区组设计分别进行36 kg／60m2秸秆覆盖、54 kg／60m2秸秆覆盖、无覆盖，每个处理组设置3个重复。于降雨量最大的7月（覆盖30 d）和8月（覆盖60 d）分别对降雨产生的农田地表径流水样进行采样分析，计算其氮、磷含量及流失量。

（三）数据来源及调查方法

（1）于2014年6月至9月对试验小区土壤N、P含量及农田地表径流水样进行动态监测、测定桃和大豆的产量，并采用市场价值法计算桃和大豆的产值，从而评估其经济效益；

（2）于2014年7月至8月对曹家冲村、大东冲村、阿地村和坝口村的村民进行秸秆利用及生态环境保护问卷调查，共发放问卷158份，收回157份，收回率99%；

（3）根据相关研究取草谷比为2.0［5］计算流域内的秸秆产生量。秸秆产生量＝农作物生产量×2／3。

（四）数据分析与统计方法

采用Excel 2003和SPSS 16.0软件对土壤和水质氮、磷含量进行图表制作及差异分析，采用Excel 2003对问卷调查数据进行汇总归类，求得百分比。并通过SWOT模型对所得数据进行比较，分析其综合效益。

SWOT是经济学中常用的一种问题分析方法，包括优势、劣势、机遇、挑战四个方面，其中优势和劣势为系统内部属性，而机遇和挑战则为系统外部特征，即对某一问题的优势利弊进行系统分析，并根据S、W、O、T交叉组合的方式提出相应的解决对策。

二、结果与分析

（一）秸秆覆盖对氮、磷流失及作物产量、产值的影响

1.秸秆覆盖对氮、磷流失削减的影响

从表1可知：两种不同的覆盖处理条件下，面源污染负荷削减均在40%以上，其中36 kg／60 m2秸秆覆盖对氮、磷削减分别为41.90%和60.07%，而54 kg／60 m2秸秆覆盖对氮、磷削减分别为53.55%和65.13%。可见，秸秆覆盖尤其是54 kg／60m2秸秆覆盖对面源污染的削减效果非常明显。

表1 不同秸秆覆盖量对氮、磷流失削减率的影响单位：%

2.秸秆覆盖对土壤理化性质的影响

据表2可知：对无覆盖相比，36 kg／60 m2秸秆覆盖处理分别提高土壤中全磷和阳离子交换量14.29%和35%，而54 kg／60m2秸秆覆盖处理分别提高土壤中碱解氮和有机质含量33.12%和16.41%。毋庸置疑，不同量秸秆覆盖对于农田土壤有效养分的改善具有积极的促进作用。

表2 不同秸秆覆盖量对土壤性质及变化率的影响单位：%

3.秸秆覆盖对作物产量及产值的影响

由表3可知：与无覆盖相比，36 kg／60 m2秸秆覆盖和54 kg／60 m2秸秆覆盖处理使桃增产65.10%和162.48%，使大豆增产65.95%和76.70%。根据桃13元／kg，大豆4.6元／kg的当期市场价格核算，36 kg／60 m2秸秆覆盖和54 kg／60m2秸秆覆盖分别使桃增加产值3 884.4元／hm2和9 695.4元／hm2，使大豆增加产值2 351.11元／hm2和2 734.42元／hm2。

表3 不同秸秆覆盖对桃、大豆产量和产值的影响

（二）研究区秸秆资源及利用现状

1.研究区秸秆资源总量

通过对研究区域四个自然村村民种植情况所进行的调查分析得知，曹家冲村村民以种植玉米和蔬菜为主，分别占家庭收入的39.13%和47.83%；大东冲村以果树和蔬菜为主，分别占家庭收入的30.43%和56.52%，坝口村村民主要依靠蔬菜、粮食和畜禽养殖，分别占到家庭收入的91.67%、83.33%、58.33%；阿地村的蔬菜种植也占到了家庭收入的四分之一。

大量的粮食和蔬菜作物收获时必然会产生不计其数的秸秆。据相关调查显示，大板桥镇每年约实现粮食作物总产17 594.4 t，蔬菜作物总产42 430.6 t，按照草谷比取2.0估算，区域内每年约产生各类作物秸秆14 683.3 t。而大量的秸秆却被随意丢弃于田间地头，不仅造成了大量秸秆资源的浪费，更严重影响了区域内的农村环境景观。

2.研究区村民对秸秆覆盖和秸秆利用的了解情况

图1和图2分别是区域内四个自然村村民对于秸秆覆盖以及秸秆利用情况的了解程度。坝口村和大东冲村分别有65.85%和46%的村民对秸秆覆盖了解甚微，这一状况在阿地村更是占到了80%以上，而非常了解的却不到总人数的20% （图1）。另一方面，对秸秆利用的认识，坝口村、大东冲村和曹家冲村三村村民中分别有58.54%、50.98%、54.17%认为应该直接燃烧，阿地村高达71.43%。多达23%～50%的村民认为可以丢弃在田间，而将秸秆用于还田的仅有5%（图2）。由此可见，村民对秸秆覆盖的认识度不高，大部分人还保留着较原始的观念，随地焚烧或丢弃作物秸秆，既污染了农村生态环境，还导致资源的浪费。

三、讨论

（一）秸秆覆盖削减面源污染的优势 （S）

不同量秸秆覆盖通过减缓降雨对农田土壤的冲刷，缓冲降雨与表层土壤的直接接触，对地表径流中不同形态氮、磷均具有很好地削减效果。秸秆覆盖防止由于雨水冲刷而带走大量氮、磷，使土壤中有效养分含量得以保持在较高水平，从而不断提高土壤质量，增加了土壤肥力，促进植物对氮、磷等营养元素的吸收，更加有利于植物的生长。

区域内秸秆资源极为丰富，秸秆资源利用仍有非常广阔的空间。不同量秸秆覆盖既能有效地削减农田地表径流中氨氮、硝态氮、总氮、总磷的流失量，从而防止耕层土壤中氮、磷营养元素的损失，减少流域农田向滇池的氮、磷输出，又能很好地改善土壤状况与肥力，增加土壤离子交换能力，促进植物对营养元素的吸收。同时，也使农作物产量得以大幅提高，增加了农民收入，实现了经济效益、社会效益和生态效益的统一。

（二）秸秆覆盖削减面源污染的劣势 （W）

1.秸秆覆盖均匀度控制

由于农田受到复杂的土壤、作物、小气候等因素影响，给秸秆覆盖量和均匀度带来了诸多困难。覆盖少了，土壤保温保墒保水效果不明显；而覆盖多了，则会因秸秆腐熟增加有害气体释放，抑制植物根部呼吸［6］，致使作物生长受阻甚至减产。

2.受降雨和气温等气象因素影响较大

在降水充沛的地区进行秸秆覆盖，常常会使秸秆浸泡在水中而紧贴在地面，阻断作物根系与外界的气体交换，抑制作物根系呼吸作用。另一方面，在一些春季回温较慢的地区进行秸秆覆盖，会使作物相继出现返青期延迟，叶片发黄，枯叶较多等症状，明显出现秸秆覆盖负效应［7］。

3.秸秆覆盖影响种子萌发

秸秆覆盖使刚种下的种子缺乏光照而出现幼弱［6］，加之幼苗无法冲破秸秆和土壤的束缚而造成死苗现象［8］。有相关研究表明：当秸秆覆盖量超过8 500 kg／hm2时，出苗率随着覆盖量增加而下降，然而秸秆的粗细程度对种子萌发没有影响。

（三）秸秆覆盖削减面源污染的机遇 （O）

云南自古以来就素有 “植物王国”和 “动物王国”的美誉，拥有丰富的生物多样性资源和良好的生态环境，但近年来随着 “桥头堡”宏伟战略的确定，云南开展了规模浩荡的各项建设活动，社会经济日新月异，但其中也凸显了不少生态环境问题。2007年云南省委率先提出“七彩云南保护行动”，力争树立 “生态环境最好的地方”的云南品牌；2012年，胡锦涛总书记在十八大报告中首次将生态文明建设纳入政治建设、经济建设、文化建设和社会建设五位一体发展轨道，提出建设美丽中国，打造秀美山村的目标；2014年云南省政府正式描绘了以昆明、曲靖、玉溪，楚雄以及红河北部拓展区为发展空间的 “4＋1”滇中产业经济圈蓝图，大板桥镇也得以转型升级；2015年号称 “史上最严环保法”的新环境保护法正式实施，提出 “向污染宣战”的口号，为生态保护和污染控制提供了政策、资金和法律保障。

（四）秸秆覆盖削减面源污染的挑战 （T）

1.农民粗放的种植和经营管理模式

四个自然村已基本形成了以种植业为主，养殖业、副业和服务业相结合的多种农业生产经营模式，但由于农民自身知识水平和文化素养的局限，加之小农经济思想束缚下经济利益的驱使，致使区域内农业生产呈现粗放、高投入、重取轻予的特点，给流域内面源污染带来了更为严峻的威胁。

2.村民环保意识淡薄，小农经济意识较强

本研究对四个自然村村民对于生态环境保护调查显示：坝口村和大东冲村分别有60%和40%的村民对生态环境保护了解甚微，这一状况在阿地村更是占到了80%以上，而非常了解的却不到总人数的20%。另一方面，对于生态系统服务功能的认识，坝口村、大东冲村和曹家冲村三村村民中分别有58.54%、50.98%、54.17%的认为经济价值至上，阿地村高达71.43%。仅有23%～50%的村民开始关注生态系统的生态效益，而社会效益的关注度不到5%，几乎可谓无人问津。

因此，流域内村民普遍存在生态环境意识较低，片面以追求经济利益为中心而不惜牺牲环境为代价的严峻现实，俨然成为流域生态破坏和面源污染的主观因素，也成为制约流域社会经济持续快速发展的重要瓶颈。

3.当地农村固体废弃物处理不当并随意丢弃

流域内毁林开荒和放牧现象严重。据调查，毁林开荒现象以坝口村最为严重，少则六、七亩，多则20余亩均被村民种上了豌豆、玉米、小瓜、葡萄等经济作物；另外，阿地村和坝口村放养牛、羊数量多达126只和86只，并且在针叶林地和阔叶林地均有发现放牧迹象；曹家冲村的田间地头到处是被随意丢弃的农作物秸秆，当遇降雨时全部被雨水浸泡，量大味臭，严重影响农村环境景观；坝口村随处可见村民在农田里将大量废弃物烧毁时的缕缕青烟，严重影响农村空气质量和村民的身体健康。

四、结论

（1）区域内秸秆资源丰富而有效利用却相对不足，秸秆开发利用具有很大的空间；

（2）目前农村作物秸秆处理方式主要为焚烧和丢弃，仅有少量的进行还田，应加大农村环境综合整治尤其是秸秆等农业固体废弃物的综合利用力度。通过秸秆覆盖保土保肥，减少化肥投入，完善农业水利设施，对农田地表径流进行收集，减少面源污染负荷的输出；

（3）鉴于当地村民环境保护意识较弱的现实，应依托相关重大项目和科研机构，进行科学种植、科学管理和环境保护知识教育；

（4）在流域内推广9 000 kg／hm2秸秆覆盖模式，加大对地表径流污染负荷输出的监测，形成具有良好生态效益和经济效益的示范工程。

［1］农业部科技教育司.全国农作物秸秆资源调查与评价报告［R］.2010.

［2］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.

［3］中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴 ［EB／OL］.［2015－10－12］.http：／／www.stats.gov. cn／tjsj／ndsj／2013／indexch.htm.

［4］中华人民共和国环境保护部.中国环境公报［EB／OL］.［2015－10－12］.http：／／www.zhb.gov.cn.

［5］毕于运，高春雨，王亚静，等.中国秸秆资源数量估算［J］.农业工程学报，2009，25（12）：211－217.

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［7］李全起，陈雨海，于舜章，等.灌溉条件下秸秆覆盖麦田耗水特性研究［J］.水土保持学报，2005，15（2）：130－132，141.

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［11］李秀芬，朱金兆，顾晓君，等.农业面源污染现状与防治进展［J］.中国人口·资源与环境，2010，20（4）：81－84.

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［13］张宇，荣湘民，王心星，等.覆盖与生态拦截对旱地土壤地表径流和氮素流失的影响 ［J］.水土保持学报，2014，28（2）：15－19.

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［16］朱兆良，（英）David Norse，孙波.中国农业面源污染控制对策 ［M］.北京：中国环境科学出版社，2006.

The Study of the Current Situation of Straw and Com prehensive Benefits on Non-point Sources Pollution in Dianchi Lake W atershed M ountain Based on SWOT Analysis

JIANG Xiang，LIYuan，LIBo，GUO Jinpei，ZU Yanqun
（College of Resources and Environment，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China）

Field plotexperimentswere conducted to plant peach trees／soybean intercropping system in Caojiachong village，Kunming，Yunnan Province.The soil surface of peach／soybean interplanting system were treated with 36 kg／60m2and 54 kg／60m2strawmulching and questionnaireswere investigated to villagers. The results showed that：（1）The reduction rate of NH－3N，NO－3－N，TN，TP in 36 kg／60 m2and 54 kg／60m2straw mulching were 42%～65%and 54%～74%；（2）The increasing rate of soluble nitrogen，soluble phosphorus and cation exchange capacity of soil in 36 kg／60m2and 54 kg／60m2straw mulching were 3%～46%and 23%～125%；（3）Yields of peach and soybean in 36 kg／60m2strawmulching increased by 65.10%and 65.95%，respectively.The yields of peach and soybean increased by 162.48% and 76.70%in 54 kg／60m2straw mulching，respectively；（4）Areas percentage of Plantingmaize and vegetableswere 40%～60%，but villagers who understand about the utilization of straw mulch were less than 20%.In conclusion，notonly strawmulching could improve soil fertility and effectively reduce the losses of total nitrogen and phosphorus，but also it could significantly increase the yield of crops and farmers′income，and achieve the economic benefits and ecological benefits.

X 524

A

1004－390X（2015）06－0048－05

10.3969／j.issn.1004－390X（s）.2015.06.009

2015－09－07

2015－09－28

时间：2015－11－25 9：13

国家“十二五”水体污染控制及治理科技重大专项（2012ZX07102－003－04－03）。

蒋翔 （1991—），男，云南盈江人，硕士研究生，主要从事环境经济方面的研究。

*通信作者：祖艳群 （1966—），女，湖南沅江人，教授，博导，主要从事环境生态学的教学和科研工作。

http：／／www.cnki.net／kcms／detail／53.1044.S.20151125.0913.020.html