发展有机农业控制面源污染的实践与对策

刘明庆，陈秋会，杨育文，王超，席运官，王磊，张弛

(生态环境部南京环境科学研究所，南京 210042)

根据《2019 中国生态环境状况公报》，全国地表水监测的1931 个水质断面(点位)中，Ⅰ类～Ⅲ类水质断面(点位)占74.9%，比2018 年上升3.9 个百分点；劣Ⅴ类占3.4%，比2018 年下降3.3 个百分点。主要污染物指标为化学需氧量、总磷和高锰酸盐指数。全国110 个重要湖泊(水库)中，Ⅰ类～Ⅲ类湖泊(水库)占69.1%，比2018 年上升2.4 个百分点；劣Ⅴ类占7.3%，比2018 年下降0.8 个百分点。主要污染物指标为总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数。我国水环境保护工作取得积极成效的同时，仍面临巨大压力，农业面源污染仍然是制约水质提升的关键因素，威胁着水生态健康和水环境安全。第二次全国污染源普查结果显示，2017 年农业源化学需氧量1067.13 万吨、氨氮21.62 万吨、总氮141.49 万吨和总磷21.20 万吨[1]，分别占水污染总负荷的49.77%、22.44%、46.52%和67.21%。农业面源污染是我国地表水体的主要污染负荷来源，其防控仍然是当前水污染控制与水环境改善的重点和难点，是国家“十四五”生态环境保护的重点任务之一。有机农业作为一种环境友好型农业，在我国是通过每个生产基地来进行推广的，每个基地都遵循国家有机产品标准进行生产与管理并要通过有机认证，因此生产者有主动禁用化学合成的肥料、农药等农用化学品，施用有机肥和秸秆还田，以及采用生物防治进行生产的自觉性和内生动力，客观上解决了农业面源污染技术难以落地、得不到推广应用的问题，从而达到控制农业面源污染和保护农业农村生态环境的效果。

1 我国农业面源污染现状

面源污染是地表水体污染的重要污染源，已成为当前全球面临的主要环境问题之一[2-3]。农业面源污染业已经成为造成我国环境污染尤其是水环境污染的主要因素[4-5]。多年以来，农田径流、畜禽场径流、城乡接合部生活污水排放和垃圾堆放是造成太湖、滇池等我国绝大多数流域面源污染的主要原因[6]。2000 年以来，面源污染所产生的有机物、总氮和总磷成为滇池入湖污染负荷的主要来源[7]。生活污水、生活垃圾和固体废弃物、分散畜禽养殖污染排放导致了鄱阳湖流域河湖水质下降，湖泊富营养化指数升高[8]。面源污染是海河流域面临的主要水生态环境问题，海河流域面临较高的面源污染风险，超过40%的区域存在着高或者极高的风险[9]。研究表明，太湖水体污染负荷约58%的总氮和40%的总磷来自农业面源污染[10]。我国农业面源污染主要包括化肥、农药等农用化学品污染，以及秸秆、畜禽与水产养殖污染等方面。我国化肥、农药生产量和使用量均居世界第一，每公顷平均化肥使用量327 公斤，远高于世界平均水平(即每公顷120 公斤)，是美国的2.6 倍，欧盟的2.5 倍；2012—2014 年农作物病虫害防治农药年均使用量31.1 万吨。然而，氮肥和磷肥利用率仅为33%和24%，农药利用率仅为35%[11]。研究表明，我国稻田的氮素利用率为30%～35%，磷素仅有10%～20%被利用[12]。畜禽和水产养殖过程中的残饵以及产生的排泄物等，也是农业面源污染物的主要来源[10]。根据第二次全国污染源普查公报[1]，2017 年畜禽养殖业化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的排放量分别占农业源污染物排放量的93.76%、51.30%、42.14%和56.46%；水产养殖业化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的排放量分别占农业源污染物排放量的6.24%、10.31%、7.00%和7.59%。

近年来，国内出台了系列农业面源污染防控政策管理措施，并开展了大量的研究。政策管理方面，2015 年，国务院发布《水污染防治行动计划》(水十条)，2015 年，原农业部印发《到2020 年化肥使用量零增长行动方案》《到2020 年农药使用量零增长行动方案》和《农业部关于打好农业面源污染防治攻坚战的实施意见》，2016 年，国务院发布《土壤污染防治行动计划》(土十条)和《“十三五”生态环境保护规划》，2018 年，生态环境部和农业农村部联合印发《农业农村污染治理攻坚战行动计划》，2015—2019 年，中央1 号文件均强调加强农业面源污染防治工作。科研方面，依托重大专项水专项、国家重点研发计划、自然科学基金以及环保、农业公益性行业科研专项等各类科研项目，开展了大量的针对面源污染防治的研究，产生了很多成果，如杨林章等学者提出面源污染控制的“源头减量—过程阻控—养分回用—生态修复”控制技术体系[4-5，10]，结合实践案例[13]，详细阐述了源头减量[14]、生态拦截[15]、氮磷养分循环利用[16]和水环境生态修复技术[17]。通过上述政策管理措施与科技支撑，我国农业面源污染防控取得了明显成效。与第一次全国污染源普查相比，第二次全国污染源普查显示农业源化学需氧量、总氮和总磷排放量分别减少了19.41%、47.68%和25.53%。2019 年我国三大粮食作物化肥利用率为39.2%，比2015 年提高4 个百分点；农药利用率为39.8%，比2015 年提高3.2 个百分点。但由于农业面源污染具有面广量大、排放随机性强、控制难的特点[10，18-23]，完全靠财政资金投入来治理不现实。它涉及千家万户农业生产者，生产者首先关注的是农产品产量和收益，缺乏面源污染防控的内生动力，不会主动采用政策方案提出的技术与工程措施，以致农业面源污染控制仍然面临很大挑战。

2 发展有机农业控制农业面源污染可行性分析

有机农业禁止使用化学合成的肥料和农药等农用化学品，而是通过使用有机肥、种植绿肥和秸秆还田等措施培肥土壤，采用农艺、生物和物理措施防治作物病虫草害，因此被公认为环境友好型农业。大量研究表明，与常规农业相比，有机农业能够显著降低土壤硝酸盐含量[24-27]，氮流失量平均可减少30%～35%，甚至可减少50%。东北典型稻区有机水稻总氮径流量比常规水稻低67%[28]。上海市有机蛙稻模式下总氮总流失负荷比常规种植减少25.76%[29]。江苏溧水通过合理施肥和轮作，有机种植区域径流中化学需氧量、总氮、总磷由4.6mg/L、5.34mg/L、0.68mg/L 分别减少到2.1mg/L、0.45mg/L、0.08mg/L，水质达到《地表水环境质量标准》Ⅱ类标准[30]。太湖地区定位试验站研究结果表明，与常规种植方式相比，2011—2012 年有机稻麦生产系统中稻季、麦季总氮径流流失分别减少19.27%～25.10%和40.29%～67.58%，每年减少25.91kg/hm2～30.42kg/hm2的氮流失[31]；2013—2015 年有机稻麦轮作系统氮流失减少19.00%～54.00%，每年氮素径流和淋溶分别减少9.40kg/hm2～36.00kg/hm2和2.40kg/hm2～3.40kg/hm2[32]。与常规水稻相比，有机水稻可降低农田排水中氮的排放[33]。昆明松华坝有机基地研究表明，有机蔬菜基地氮淋失量为10.55kg N/hm2，磷淋失量为0.06kg P/hm2，与常规生产相比，氮淋失和磷淋失分别减少42.88%和40.00%，有机蔬菜土壤氮、磷流失程度明显较轻[34-35]。中国农业大学曲周试验站有机蔬菜长期定位试验结果显示，有机模式土壤总氮淋失量比常规模式减少25.9%[36]。常规养殖猪粪中Cu 和Zn 严重超标，有机养殖猪粪中重金属含量低，农田施用安全性更高[37]。有机养殖方式下可有效降低水产养殖水体化学需氧量、氮和磷的浓度[38]。有机耕作通过绿肥轮作与植被覆盖可有效减少氮素流失风险[39-40]。有机耕作方式同样有降低磷流失风险的潜力[24]。由于有机耕作方式单位面积较低的外源磷素投入量，土壤可提取态磷通常低于常规耕作方式，从而减少了其流失风险[41-42]。同时，通过有机种植—养殖循环方式可以消纳大量的畜禽粪便，在基地内经堆肥处理后返还农田，既提供肥料和改良土壤，又减少畜禽粪便外排带来的面源污染[43-44]。一些流域尺度上的案例也证实有机农业能够有效防控面源污染。2007 年巴黎格勒纳斯环境会谈提出通过发展有机农业，控制农业面源污染，并形成格勒纳斯1 号法令，明确在饮用水源流域发展有机农业保护水质[45]。通过实施有机农业，德国慕尼黑东南40km 流域饮用水源区30 年来硝态氮含量从40mg/L 降至8mg/L～10mg/L，农药含量从0.1μg/L 到未检出；奥格斯堡西北10km 流域20 年来硝态氮含量由40mg/L 降至5mg/L～15mg/L[46]。因此在技术上，有机生产基地通过禁止化肥农药使用，通过种植绿肥，合理施用有机肥，资源化利用秸秆、畜禽粪便等农业农村废弃物，可控制氮磷、农药向水体的输入性迁移，有效防控面源污染。

在经济上，尽管有机农业有更高的施用有机肥、生物防治及劳力投入的成本，但有机食品是安全优质健康的产品，市场价格一般为常规产品的2 倍～3 倍，可以获得比常规生产更高的效益，解决了常规生产者缺乏采用农业面源污染防控技术措施的内生动力问题。据调查，浙江武义县更香有机食品生产基地种植有机茶叶约226.67 公顷，安排了贫困农户就业人口300 多人，带动茶农年增收500 余万元[44]。江苏句容戴庄有机农业合作社，通过开发有机食品，从一个偏远的贫困村变为小康富裕村，村民年均纯收入从2003 年的不足3000 元，增至2012 年的近14000 元，2017 年该村人均可支配收入进一步提升至25000 元[44]。贵州凤冈县2018 年全县从事有机农业生产的农民年人均可支配收入已达18625 元，明显高于当地农民年人均可支配收入11218 元的标准，直接和间接带动就业8 万人次。早在2000 年10 月，“淳”牌有机鱼通过有机认证，开创了我国有机淡水鱼产品有机认证的先河，千岛湖渔业总产值从2007 年的14075 万元增长到2019 年的26510 万元，渔民年平均收入从2007 年的6100 元增长到2019 年的26648 元，直接和间接带动地方就业近5 万人次。在组织形式上，我国有机农业开发以规模化生产为主，通过土地流转集中经营，避免千家万户的小农户独自生产，农场主环境保护意识更强，能主动学习与应用面源污染控制技术，有效解决科研成果难以推广应用的问题。有机农业开发主要采取“公司+合作社+农户”和“公司+基地+农户”等经营模式，把缺资金、缺技术和缺经营管理能力的农民组织起来，农民风险小且收益得到保障；同时，有机农业遵循健康、生态、公平和关爱的原则，禁止使用化学合成物质，工作与生活环境更好，农民可接受度高，更有利于实施面源污染防控措施。

3 我国发展有机农业控制农业面源污染的实践

我国有机农业起源和发展与生态保护特别是农村环境保护工作有着相当密切的关系。原国家环境保护局是我国第一个涉及有机农业行业管理工作的政府部门，推动生态农业建设是预防污染和保护生态环境的重要工作之一。1994 年，原国家环境保护局批准成立原国家环境保护局有机食品发展中心(现为生态环境部有机食品发展中心)，率先在国内引入“有机农业”理念，开创了我国有机事业发展的先河，创造性提出了“将推动有机食品发展成为农村环境保护和农业面源污染防治的重要抓手”论点并付诸实施。经过近30年的发展，2018 年底我国有机作物种植面积已经达到313.5 万公顷，估算每年减少了180 万吨化肥、5000 吨化学农药的使用[27]，对控制农业面源污染具有十分显著的作用。为推动我国有机农业标准化、规模化和产业化发展，防控农业面源污染，改善农村生态环境，原国家环境保护总局先后颁布了《有机食品技术规范》(HJ/T 80—2001)和《国家有机食品生产基地考核管理规定(试行)》。2003—2014 年，原国家环境保护总局、原环境保护部共开展了5 批国家有机食品生产基地的考核工作，共有分布于23 个省区市的176 个基地获命名公告，覆盖面积约11.2 万公顷，每年可直接减少投入化肥约4.50 万吨、农药约0.03 万吨[43-44]，为控制农业面源污染提供了有力的示范。生态环境部有机食品发展中心提出发展环水有机农业，控制农业面源污染，保护大江大湖水质[47-48]。2016 年，国务院“十三五”生态环境保护规划中首次提出实施环水有机农业行动计划，以防治农业面源污染。

在区域、流域尺度上，国内开展了大量发展有机农业控制面源污染的实践(详见表1)。江苏省为减少面源污染对太湖水质的污染，在2009 年发布的《江苏省太湖流域水环境综合治理实施方案》中，提出大力发展有机农业，在环太湖1 千米以及15 条主要入湖河流上溯10 千米两侧各1 千米范围内，建设有机农业生态圈，实施有机农业建设工程，控制农业面源污染的排放。浙江淳安县通过发展有机农业控制面源污染，保护千岛湖的水质，县域有机作物生产面积总计4.28 万公顷，形成了业内所熟知的千岛湖“保水渔业”，获得原国家环境保护总局颁发的环境保护科技成果奖，被农业农村部列为渔业水域生产生态协调发展典范。千岛湖实现了由“放水养鱼”到“放鱼养水”的转变，2000 年以来，再未发生因藻类过多影响水质的情况，千岛湖水质总体保持在Ⅰ类～Ⅱ类。湖北十堰市郧阳区作为南水北调中线工程核心水源区，自2014 年以来探索水土共治，发展环水有机农业，在改善土壤质量的同时保护水质，实现绿色发展。每年减施化肥使用量约1200 吨，减少300 多吨氮进入水体，境内汉江干流及主要支流水质始终保持在Ⅱ类标准以上。辽宁省大伙房水库是全国城市供水九大重点水源地之一，是辽宁中部七个城市2300 多万人口的饮用水源地。《辽宁省大伙房饮用水水源保护条例》要求发展有机农业，减少种植业水污染物排放。2018 年，编制实施《辽宁省大伙房水源保护区环水有机农业实施规划》，探索建立环水有机农业发展模式，着力破解农业面源污染。山东潍坊峡山水库流域水体富营养化严重，为保护水库水质，2008 年，潍坊峡山区开始发展有机农业，县域有机农业认证面积1.51 万公顷，水质由Ⅳ类标准提高到2015 年的Ⅱ类水标准[48]。2017 年6 月，习近平总书记视察山西时明确指出:“要坚持走有机旱作农业的路子，完善有机旱作农业技术体系，使有机旱作农业成为我国现代农业的重要品牌。”山西省政府出台了《关于加快有机旱作农业发展的实施意见》和《有机旱作农业发展行动计划》，现已建成3 个有机旱作农业示范市、10 个有机旱作农业示范县和70 个有机旱作封闭示范片，全面遏制农业面源污染和生态退化，推动农业绿色高质量发展。

表1 我国发展有机农业控制农业面源污染的实践案例

4 对策建议

4.1 高度重视发展有机农业对面源污染防治的作用

自1994 年原国家环境保护局批准建立“国家环境保护局有机食品发展中心”以来，有机农业在我国已经得到较为广泛的发展，有机作物种植面积已经达到313.5 万公顷，1 万多家企业或生产基地通过了有机认证，并以每年20%～30%的速度增长。但我国尚未建立国家、部委层面的有机农业开发顶层设计(即发展规划或行动方案)，发展有机农业控制面源污染、保护江河湖库水质的生态环境保护功能没有得到充分重视。因此，建议制订国家、部委层面发展有机农业控制面源污染的专项规划或将其纳入“十四五”生态环境保护规划，在太湖、滇池、洱海、丹江口水库、南水北调沿线、三峡水库周边地区、各饮用水源集水区等水环境敏感地带，实施一批开发有机农业控制面源污染的重大示范项目和重点工程。继续推进国家有机食品生产基地的考核管理，在全国范围内建立起发展有机农业控制面源污染的示范基地，将有机生产基地纳入农村生态环境综合整治和生态环境监管工作体系。

4.2 出台相关扶持政策，激励有机农业发展

建议农业农村部、生态环境部等相关部门结合《水污染防治行动计划》《土壤污染防治行动计划》以及化肥农药零增长计划和农业绿色发展方案，出台相关扶持政策，指导地方因地制宜发展有机农业。推动各级农业农村、生态环境部门切实将发展有机农业纳入农业面源污染防治工作中，在政策资金支持方面要整合现有涉农涉水资金、生态环保专项资金。水污染防治、生态修复治理、水源保护、耕地土壤质量提升、农村环境综合整治项目应重点向有机农业倾斜。探索建立有机农业生态补偿机制，鼓励在生态敏感脆弱流域发展有机农业，控制面源污染，保护流域水质。同时，借鉴欧美、日本等发达国家和地区的经验，各级政府相关部门制定有效的有机农业发展扶持政策，激励对龙头企业和社会公众积极参与有机农业开发，特别是在投入品、技术研发、生态环境保护、市场培育等方面加大补贴和资助，促进有机农业的发展。

4.3 加强基础科研，支撑有机农业发展

加大有机农业综合开发与面源污染防控等领域的基础技术、应用技术和监管技术研究。研究表明，如果连续大量施用有机肥，则会增加磷流失风险[31-32]，因此，需要加大科技投入，研究土壤培肥、病虫草害防治等有机农业精准技术和生产模式，制定水环境敏感区域有机农业开发的限制性投入技术规范，避免有机生产施用过量的有机肥和植物源、矿物源农药。集成建立有机农业防控面源污染技术体系，并制定技术指南。建立全过程的农业面源污染监测体系，定量化评估发展有机农业控制面源污染的效果，科学发展有机农业。

4.4 加强宣传教育，提高公众参与度

加强生态环境保护和有机农业知识宣传教育，结合六五环境日主题活动，通过全国中小学环境教育社会实践基地、国家生态环境科普基地、国家科普教育基地、国家有机食品生产基地等创建活动的开展，进一步扩大科普宣传教育覆盖面，提升社会公众对有机农业和生态环境保护的认知水平[43]。同时，通过宣传、示范等途径使消费者意识到购买有机食品，为控制农业面源污染与生态环境保护作出贡献，就是保护了农业农村生态环境。