浙江省农业面源污染风险分析及防治对策

姜 茜， 孙炜琳

(中国农业科学院农业经济与发展研究所，北京 100081)

近年来，我国农业发展迅速，粮食产量不断创历史新高，肉、蛋、奶、蔬菜、水果等农产品供应稳定增长，在取得成就的背后，农业面源污染问题日益凸显。农业面源污染因为对水体污染的贡献率最大而在全球范围受到广泛重视[1]，实际上，农业面源污染同样也破坏大气和土壤环境[2]，影响农产品的质量安全，危害人们的身体健康。我国农业面源污染主要表现为化肥、农药等化学投入品的过量使用，以及畜禽粪便、农作物秸秆和农用残膜等农业废弃物不合理处置，严重制约着农业的可持续发展。根据原农业部公布的数据，我国氮肥和磷肥的利用率不到33.3%，农药利用率仅为35%，畜禽粪便养分还田率约为50%，农作物秸秆还田率约为35%，部分地区秸秆焚烧现象严重，农膜回收率不足67%[3-4]。我国地域辽阔，不同的地区在农业生产、气候条件、自然资源方面有着较大的差异，存在的农业面源污染问题也不尽相同，因此对农业面源污染的治理要因地制宜。

浙江省是我国唯一的生态循环农业试点省，其在农业面源污染治理过程中出现的问题和采取的措施，对我国其他地区有着重要的借鉴意义。浙江省受台风和梅汛期等影响，强降水时有发生，加之境内平原、丘陵、盆地和山区等多种地形分布，地势起伏大，极易形成地表径流产生冲刷作用[5]，农业面源污染风险较高。本试验在实地调研的基础上，利用农业统计数据分析浙江省农业面源污染的现状，探讨防治对策，为制定农业面源污染防治措施提供更有针对性的依据，促进浙江省农业的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

浙江省位于我国东南沿海的长江三角洲(118°～123°E、27°12′～31°31′N)，国土面积1 018万hm2，下辖11个地级市，是我国经济最发达的省份之一。属亚热带季风气候，气温适中，光照充足，降水充沛。

笔者赴浙江省开展实地调研，就当前农业面源污染的现状和存在的问题，与当地农业主管部门负责人、种植大户和养殖大户进行座谈，在此基础上分析浙江省产生农业面源污染的主要污染源。调研中发现，浙江省当地农作物复种指数较高，化肥使用量较大，柯紫霞等也指出，浙江省整体和部分地区化肥施用强度处于较高水平[6]。此外，由于气候温暖湿润，病虫害较易发生，农药的使用量也较大。浙江省自2013年起全面推进“五水共治”的战略决策，倒逼养殖业转型升级，关停了相当数量的散户和小规模养殖场，全省畜禽养殖规模化程度大幅度提高，这种高度集约化的养殖模式持续高强度地产生畜禽粪便，对畜禽粪便的合理处置提出了更高的要求[7]。调研中了解到，浙江省的秸秆综合利用水平较高，80%的秸秆直接还田，剩余的秸秆基本用于制作食用菌培养基、畜禽舍垫料和沼气发酵的原料。此外，浙江省处于亚热带中部，积温高，在农作物种植中较少采用地膜覆盖，不存在严重的地膜残留污染问题。因此，确定浙江省产生农业面源污染的污染源为化肥、农药及畜禽粪便3个方面。

1.2 数据来源

本研究采用的农作物产量、化肥折纯施用量、农药使用量、畜禽存栏量和出栏量来自《浙江统计年鉴》以及浙江省所辖11个地级市各自的统计年鉴。耕地和园地每年的变动较小，因此耕地和园地的面积采用2008年的数据来代替，数据来自于浙江省国土资源厅以及各地级市国土资源局网站公布的土地利用变化情况。

畜禽存栏量和出栏量用Kellogg等提出的方法[8]换算为畜禽单元，用于计算各类畜禽的年饲养量。1个畜禽单元等于454 kg活体体质量，该方法综合考虑了饲养周期和平均体质量。换算后，不同种类畜禽的年饲养量可以进行叠加，便于不同地区、不同畜禽种类间进行比较[9-10]。

1.3 研究方法

采用环境风险指数模型评价浙江省的农业面源污染风险程度。该模型由刘钦普提出，最初用于化肥面源污染环境风险评价[11-12]。本研究采用该模型对单一污染源的环境风险指数和综合环境风险指数分别进行计算，公式如下：

R=∑ωiRi。

式中：Ri指单一污染源i的环境风险指数；R指综合环境风险指数；Fi指污染源强度；Fi指环境安全阈值；ωi指单一污染源i对环境影响的权重。环境风险指数模型本质上是采用熵值法对化学类非突发性的生态风险进行评价，通过比较污染源强度Fi和环境安全阈值Ti对风险程度作出评价。Ri与R不仅可以反映单一污染源对环境的影响程度，还能够反映多种污染源共同存在时对环境的综合影响程度，适用于对农业面源污染风险进行分析。

确定客观合理的环境安全阈值Ti是环境风险指数模型的关键。我国沿海地区和经济发达地区化肥施用中主要是氮肥超量施用[13]。朱兆良院士提出，在保证产量的前提下，大面积施氮(N)量应控制在150～180 kg/hm2，可以根据实际的环境效益适当调减[14]。考虑到浙江省气候和地理条件易形成化肥面源污染，因此取下限150 kg/hm2作为化肥施用的环境安全阈值T1，相应地，F1则代表单位农地面积(包括耕地和园地)上化肥N的施用量。化肥氮素总量为氮肥(折纯)与复合肥中所含氮素之和，复合肥中N含量按照N ∶P2O5∶K2O为1.0 ∶1.0 ∶0.8的比例折算[15]。农药品种繁多，成分复杂，多采用施用强度作为判断农药污染程度的指标[16-17]。环保部印发的《国家生态文明建设示范村镇指标(试行)》中规定农药施用强度(折纯)要低于2.5 kg/hm2[18]，本研究将该标准作为农药的环境安全阈值T2，F2则代表农药施用强度。畜禽粪便的施用量习惯上采用单位耕地面积的N负荷量来确定，但实际上畜禽粪便中的氮磷比要低于农作物需求，此外，畜禽粪便在收集、运输、储存和处理过程中N损失较大，而磷(P)几乎没有损失，若以N负荷作标准，极易造成P过量，因此以P负荷作为畜禽粪便施用量的安全阈值。瑞典为控制畜禽粪便对耕地和水体的污染，规定在环境敏感区单位耕地面积的粪便P负荷应控制在22 kg/hm2以下[19]，将该值作为畜禽粪便的环境安全阈值T3，F3则代表单位农地面积(包括耕地和园地)上畜禽粪便P负荷量。畜禽粪便中所含的P量，参照《第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产排污系数手册》中的排污系数进行计算。

ωi是单一污染源i对环境影响的权重，采用专家打分-层次分析法来确定各风险源对生态环境影响的权重，以此来确定综合环境风险指数。由专家根据各污染源对生态环境影响的相对重要性作出评分，评分等级依次为1(同等重要)、3(略重要)、5(重要)、7(很重要)、9(极其重要)，依据专家评分结果构建判断矩阵，进行一致性检验，计算得出各污染源的权重。根据环境风险指数R(或Ri)，将风险程度分为4个等级(表1)。

表1 环境风险指数分级

2 结果与分析

2.1 浙江省农业生产情况

从图1可以看出，农作物总产量呈先增加后减少的变化特征，但变动幅度较小，2014年农作物总产量与2002年相比仅降低2.7%。播种面积由2002年的306.4万hm2降至2014年的241.4万hm2，下降幅度为21.2%。浙江省的农作物种植以粮食、蔬菜和水果为主，其中蔬菜年产量最高，远高于粮食、水果等其他农作物，且保持稳定。粮食和水果年产量变动幅度较大，粮食年产量呈下降趋势，与2002年相比，2014年粮食产量下降幅度达21.1%，而水果年产量则呈增加趋势，增长幅度高达43.6%。

从图2可以看出，浙江省以“五水共治”倒逼畜禽养殖污染治理效果显著，2014年浙江省畜禽养殖总量与2010年相比大幅度下降，由296.72万个畜禽单元下降至231.69万个畜禽单元，下降幅度达21.9%，相当于全省调减了519万头的生猪养殖量，养殖总量回落至比2002年258.46万个畜禽单元还低的水平。由此可判断，畜禽粪便污染负荷也随之降低，浙江省畜禽粪便消纳的压力减小。浙江省畜禽养殖以生猪为主，其次为家禽，二者的养殖量在2014年均出现大幅度回落，与2010年相比，下降幅度分别为23.2%、24.8%。

2.2 化肥、农药施用的变化趋势

图3为2002—2014年浙江省化肥、农药总使用量以及单位产量农作物化肥、农药消耗量的变化情况。整体而言，化肥、农药的总使用量均有所减少，化肥总使用量由2002年的91.91万t减少至2014年的89.61万t，减少2.5%，农药总使用量则由6.39万t减少至5.87万t，减少8.1%。

与总量变化情况有所不同是，单位产量农作物的化肥消耗量在2010年之前呈下降趋势，到2014年有所上升，与2002年的27.18 kg/t相比增加0.2%，而与2010年的26.24 kg/t相比则增加3.8%。 单位产量农作物的农药消耗量呈下降趋势，由2002年的1.89 kg/t降至2014年的1.79 kg/t，下降幅度为5.3%，小于农药总使用量的下降幅度。由此推测，浙江省化肥、农药总使用量的减少很大程度上是由种植面积减少而引起的。当前农业部推行化肥、农药使用量零增长行动，要求通过提高化肥、农药利用率来达到减少化肥、农药使用量的目的，因此浙江省应着重提高化肥、农药利用率。

浙江省化肥施用结构也发生了显著变化，如图4所示，复合肥在化肥施用中所占的比例大幅度提高，从2002年的 16.5%上升到2014年的26.9%，施用量增加了近1倍；氮肥所占比例下降幅度较大，由2002年的61.7%下降至2014年的53.2%；磷肥所占的比例也有所下降，由13.6%下降至 11.9%；钾肥所占比例基本保持稳定。化肥施用结构的变化反映了农户化肥施用偏好的变化。

2.3 浙江省农业面源污染环境风险分析

由10名专家针对化肥、农药和畜禽粪便对生态环境影响的权重进行打分，评分结果均通过一致性检验，采用层次分析法求得化肥、农药和畜禽粪便的权重系数依次为0.49、0.36、0.15。

以2014年为例，分析浙江省农业面源污染环境风险的空间分布，如图5所示。从图5-a可以看出，各地级市的农业面源污染风险为轻度和中度，且呈现集中连片式分布。有2个区域的农业面源污染风险为轻度，分别为舟山市和丽水-温州区，除此以外8个地级市均为中度，全省6个种植业大市(杭州、宁波、绍兴、金华、嘉兴、台州)[20]均包含在内。农业面源污染风险最高的是嘉兴市，其综合环境风险指数为 0.75；最低的是丽水市，综合环境风险指数为0.60。

单一污染源的环境风险程度差别较大，同一类污染源在不同地级市产生的环境风险也存在较大差异。对比图5-b、图5-c可以看出，浙江省农药污染最为严重，从空间分布上看，所有地级市均为农药重度污染区。农药污染最高的是湖州，农药污染风险指数为0.925；风险最小的丽水市，但农药污染风险指数也高达0.845。畜禽粪便产生的污染风险较小，仅有3个地级市为轻度污染区，其余不存在污染风险。由此可见，浙江省的农业面源污染主要是由种植业引起的。

3 浙江省农业面源污染防治对策建议

浙江省农作物种植以蔬菜、粮食和水果为主，蔬菜产量最高且保持稳定，粮食产量呈下降趋势，水果产量的增长幅度较大。畜禽养殖以生猪和家禽为主。化肥、农药总使用量均有所下降，但总使用量的减少主要是由农作物种植面积减少而引起的。浙江省大部分地区为中度农业面源污染风险区。11个地级市均存在化肥、农药污染风险，而农药的过量施用尤为严重。

结合浙江省种植业、养殖业结构以及农业面源污染特点，提出农业面源污染防治对策如下：(1)浙江省化肥使用总量有所降低，但单位产量农作物消耗的化肥量有所增加，由此可见，控制化肥污染的关键在于提高化肥的利用率。政府有关部门应该采取措施，从提高化肥利用率入手来减少化肥总使用量，加大测土配方等先进施肥技术的推广力度，对农户开展相关的宣传和培训。根据农户化肥施用偏好的变化，结合测土配方施肥工作的开展，配制适合当地土壤养分特点的复合肥，合理调整氮磷比。(2)受气候条件的影响，浙江省农药使用量大，在3个污染源中产生的污染风险最高。当前控制农药污染风险的关键不仅仅在于提高农药利用率，更要从多方面入手，大幅度降低农药的使用量。为此，浙江省应推进农作物病虫专业化统防统治，改变当前农户各自独立用药的局面；采用理化诱控、生物防治、生态调控等绿色防控措施，替代化学药剂的使用；加强田间管理，减少病虫害的发生，以此减少农药使用量。(3)畜禽粪便产生的环境风险最小，但这是基于畜禽粪便作为有机肥均匀施用在各地级市的耕地及园地的假设得出的，而浙江省畜禽养殖的高度规模化和集约化，使得这一假设难以实现，畜禽粪便污染的治理仍应引起重视。根据这一情况，应该大力发展以猪粪和鸡粪为原料的精制有机肥，使其能够满足长距离运输的要求，扩大畜禽粪便的消纳区域。另一方面，浙江省的蔬菜、水果产量大，且有增加的趋势，在调研中也发现，果农和菜农已经认识到有机肥能够提高水果、蔬菜的品质，与粮食种植者相比有着更强的有机肥施用意愿，因此可着重发展果蔬专用有机肥，替代部分化肥。(4)化肥、农药和畜禽粪便3类污染源产生污染风险的程度不同，这与实行的农业政策有着重要的关系。化肥、农药补贴政策对农业面源污染的防治起了一定的负面作用。针对浙江省化肥、农药施用过量的情况，可以降低化肥、农药的补贴额度，并实施定额配给的政策，即根据种植面积和种植结构给农户确定化肥、农药的基本使用量，在基本使用量以内的给予相应补贴，超出的部分按比例收税。浙江省推行“五水共治”以来，对畜禽污染的防控力度不断升级，从本研究结果来看效果显著。浙江省对应用有机肥予以补贴，但调研中种植户普遍反映补贴额度与有机肥价格和施用成本相比明显不足。为此，可以将化肥、农药中减少的补贴和征收的税款用于有机肥的补贴，配合农技推广服务，引导农户主动减少使用化肥、农药，增施有机肥。

致谢：感谢浙江省农业厅计财处在调研中给予的大力协助。