岳阳市农业面源污染测算与控制对策

周 希， 胡光伟

(湖南工业大学 城市与环境学院， 农牧业废弃物资源化综合利用湖南省重点实验室， 湖南 株洲 412007)

随着农村经济发展，过量农药、化肥的施用对农业环境产生极大的负向影响，农业面源的污染对环境的影响依然严重。近年来的相关政策文件均提到农业面源污染的问题及防治策略，相关单位也进行了有力的防治。由于农业面源污染的特点具有随机性、分散性等给整治工作带来诸多麻烦，尽管基本遏制了农业生态环境的恶化趋势，但农业面源污染的问题依然突出[1-2]。农村农业面源污染来源于农业生产、畜禽养殖、居民生活等过程中产生的污染，通过分解、侵蚀、排水等形式进入环境所造成[3]。与点源污染相比, 面源污染的时空范围更广,不确定性更大,成分、过程更复杂, 更难以控制[4]。第二次全国污染源普查结果显示，2017 年农业源总氮排放量为141.49万t，在水污染物排放总量中占46.5%；总磷排放量21.20万t， 在水污染物排放总量中占67.2%。农业面源污染严重阻碍了农业循环经济建设和统筹城乡经济发展。要实现乡村“生态振兴”“宜居宜业”，农业面源污染治理已成为乡村振兴战略中最重要的一步。洞庭湖流域水体受农业面源污染严重, 由此引起了一些学者的关注, 并开展了研究工作, 如洞庭湖区沧浪河流域[5]、沙港河流域[6]、沱江流域[7]等。洞庭湖的特征污染物主要为总磷和总氮，但洞庭湖区域氮磷污染大部分来源于农业面源[8]。岳阳市西临洞庭湖，北接长江，南连三湘四水，在洞庭经济圈中占据重要位置，其发展的重要性不言而喻。基于前人的研究，本文以岳阳市2010—2019年农业面源数据为基础，运用输出系数模型法计算出岳阳市总氮、总磷污染物负荷量，分析总氮、总磷变化特征对岳阳市农业面源污染的影响,为防控工作提供科学依据。

1 研究区域与方法

1.1 研究区域概况

洞庭湖位于湖南省岳阳市区西南方，湖泊面积2 579.20 km2，是中国水量最大的通江湖泊，具有强大蓄洪调节能力。洞庭湖湖区流域范围在行政规划上包含长沙市望城区及岳阳、常德、益阳3市下20多个县市区。这些县市区农业发达，自然资源丰富，是湖南省有名的粮食生产基地、水产基地和养殖基地。洞庭湖区在提供优质的农产品的同时，也给湖泊水体带来了大量的污染，给湖南省生态环境建设带来巨大挑战。岳阳在洞庭湖的东北方(图1)，地域面积14 858 km2，根据全国第七次人口普查数据，岳阳市常住人口为500多万人。

图1 调查区域地理位置

1.2 研究方法

输出系数模型法是1970年初由美国、加拿大学者最先提出的研究方法,并应用于研究土地利用-营养负荷-湖泊富营养化关系[9]。其考虑土地利用分类以及畜禽数量和分布，结合农村居民非点源污染物排放和处理，能较准确估算氮、磷负荷[10]，其计算公式为

(1)

式中：Li为污染物i的负荷量；Eij为污染物i在第j种土地利用类型中的输出系数或第j种畜禽养殖导致的污染物i的输出系数，或人口因素导致的污染物i的输出系数；Aj为第j种土地利用类型的面积，或第j种畜禽养殖的数量，或人口数量；P为降雨输入的污染物；n为流域内污染源数量。

输出系数法通过确定输出系数值反映了流域面源污染的输出强度，它的合理性和准确性直接影响流域面源污染负荷的估算精度，一般采用单位时间单位面积污染物负荷量表示[11]。可通过文献资料、数学分析、现场统计等方法得到输出系数。本文通过文献资料获得岳阳不同农业土地输出系数值；畜禽养殖和农村生活氮、磷的输出系数，分别用《畜禽养殖业源产排污系数手册》及中华人民共和国环境保护部(原国家环境保护总局)推荐的人口输出系数确定[12-14]。具体的输出系数取值见表1。

表1 输出系数分类和取值

1.3 数据来源

本文主要分析岳阳氮、磷污染排放量。污染源包括：农业生产用地数据统计，可分为水田、旱地及林地；畜禽养殖数据统计，分为出栏猪、存栏牛、存栏羊和出栏家禽；居民生活数据统计，为农村人口数量。各污染源统计主要来自2011—2019年岳阳统计年鉴、国民经济和社会发展统计公报、林业局统计数据计算所得。具体数值见表2。

表2 2010—2019年岳阳市相关数据统计

2 岳阳市农业面源污染现状分析

以2010—2019年岳阳市每年的农业土地利用情况、畜禽养殖数量和农村常住人口数等数据为基础，根据各分类输出系数，运用输出系数模型法计算出岳阳市总氮、总磷污染物负荷量，统计分析岳阳市农业面源污染氮、磷的时序变化规律。

2.1 岳阳市污染物总氮负荷量趋势现状

2010—2019年，从岳阳市污染物总氮负荷量的类型来看(表3)，畜禽养殖污染物总氮负荷量最高，占比一度超过40%，但在2019年被水田污染物总氮负荷量超越；农村生活污染物总氮负荷量次之，但从2015年被水田污染物总氮负荷量超越，屈居第3位；水田污染物总氮负荷量增速最快，排名从2010年的第3位上升到2019年的第1位；旱地与林地的污染物总氮负荷量都很低，后者最低，占比低于1%。

表3 2010—2019年岳阳市农业面污染总氮负荷量及占比

2010—2019年，从岳阳市污染物总氮负荷量的增长速度来看，农村生活污染物总氮负荷量逐年递减，从2010年的4 617.27 t减少到2019年的3 720.43 t，减少了896.84 t，占比从2010年的28.98%减少到2019年的26.78%，减少了2.2%；畜禽养殖污染物总氮负荷量整体上呈下降趋势，从2010年的6 200.05 t下降到2019年的4 229.54 t，其占比也从2010年的38.46%增加到2019年的30.45%，减少了8.01%；旱地污染物总氮负荷量整体上呈上升趋势，从2010年的1 059 082 t上升到2019年的1 457.19 t，其占比也从2010年的6.57%增加到2019年的10.49%，增加了3.92%；林地污染物总氮负荷量整体上波动趋势平缓；水田污染物总氮负荷量总体上呈现增加趋势，从2010年的4 129.99 t增加到2019年的4 427.98 t，增加了297.99 t，其占比也从2010年的25.62%增加到2019年的31.88%，增加了6.26%。

2.2 岳阳市污染物总磷负荷量趋势现状

2010—2019年，从岳阳市污染物总磷负荷量的类型来看(表4)，畜禽养殖污染物总磷负荷量最高，占比基本在60%以上；农村生活污染物负荷量次之，占比基本为15%以上；水田污染物总磷负荷量在300 t徘徊，但占比在增加；旱地与林地的污染物总磷负荷量都很低，后者最低，占比低于1%。

表4 2010—2019年岳阳市农业面污染总磷负荷量及占比

2010—2019年，从岳阳市污染物总磷负荷量的增长速度来看，畜禽养殖与农村生活污染物总磷负荷量逐年递减，分别从2010年的1 904.65、473.04 t减少到2019年的1 275.84、376.75 t，减少了96.29 t，但前者占比从2010年的68.18%减少到2019年的59.88%，而后者占比先减少再增加，总体上是增加的，从2010年的16.93%增加到2019年的17.68%，增加了0.75%；旱地污染物总磷负荷量总体上呈现“减少-增加-减少-增加”波动趋势；林地污染物总磷负荷量总体上呈现“减少-增加-减少”的波动趋势；水田污染物总磷负荷量总体上呈现增加趋势，从2010年的296.91 t增加到2019年的318.33 t，增加了21.42 t，其占比也从2010年的10.63%增加到2019年的14.94%，增加了4.31%。

2.3 岳阳市污染物总氮、总磷负荷量差异分析

2010—2019年，岳阳市污染物总氮负荷量远远超过污染总磷负荷量，前者是后者的5倍以上(表5)，但两者的总量变化趋势比较一致，呈现出先增加再减少的趋势，总氮从2010年的16 119.72 t增加到2013年的16 525.45 t，再减少到2019年的13 890.62 t；总磷负荷量从2010年的2 793.66 t增加到2014年的2 886.70 t，再减少到2019年的2 130.72 t；但两者的占比变化不大，前者在85%徘徊，后者在15%徘徊。

表5 2010—2019年岳阳市农业面污染总氮、总磷负荷量及占比

3 结论与建议

3.1 结论

1)2010—2019年，岳阳市产生总氮负荷量从2010年的16 119.72 t增加到2013年的16 525.45 t，再减少到2019年的13 890.62 t；总磷负荷量从2010年的2 793.66 t增加到2014年的2 886.70 t，再减少到2019年的2 130.72 t；但两者的占比变化不大，前者在85%徘徊，后者在15%徘徊。

2)2010—2019年，岳阳市农业面源的主要污染源为畜禽养殖，水田污染与农村生活污染次之，旱地与林业排放污染最少，但需要注意的是水田的污染在逐年增加。因此农业用地污染应成为今后几年的重点控制对象。

3.2 政策建议

1)科学种植与化肥农药减量化。岳阳市是湖南一个重点农业生产基地，农业产业发展迅猛，农业生产过程中过度使用化肥、无机肥、滥用农药导致湖水富营养化，也破坏土地资源。因此，对农业面源污染的治理需从源头上下功夫，在岳阳市农业发展区域，应推广科技新型农业生产，提高土地循环使用率，使用新型肥料，使用无害农药或精确喷施农药，进行农业的清洁生产。根据数据表明，科技新型农业生产能减少面源污染的排放，但是对农作物产量并无明显影响，并且能提升农产品品质和经济价值。可引进第三方企业或政府扶持推动规模化生产，以推动科技新型农业生产，促进农业可持续发展。

2)机制创新与推动绿色农业发展。加强农业面源污染防治要以绿色发展理念为指导，确保农产品品质，满足人民对健康生活的迫切愿景。根据本市各区域农业环境推广不同农作物病虫害绿色防控技术及提升农作物生产工艺技术，大力发展绿色生态农业。政府可通过加强技术宣传和学习，培养技术骨干，带动农民科学应用绿色防控技术和农作物生产新生产工艺。同时加强农业基础设施建设，优化空间布局，形成特色农业区域，建设集群效应显著的农产品加工产业集聚园区，推动产业布局日益完善，增加绿色优质农产品供给，促进人民增收，提高农民生产积极性。

3)优化养殖业结构和模式。岳阳市畜禽养殖产生总氮、总磷污染仅次于农业生产，尤其是岳阳县、平江县、汨罗市总磷负荷贡献率较高。根据本市现状应合理规划养殖结构和规模，推广可循环无害养殖技术，以达到减少禽畜养殖产生污染的目的。比如实施池塘循环水养殖技术示范工程，控制流域内水产养殖对水体的影响，如学习应用“猪-沼-果(谷、菜)-鱼”的循环模式，既实现了农业资源以及养分的再利用，又减少了对农村环境的污染[15]。在推广无害养殖情况下，同时引进第三方企业对养殖畜禽粪便进行专业化处理，产生有机肥，即处理了畜禽粪便也提供了肥料，减少农田化肥的使用，保护了农村农业环境。

4)建立农业面源污染防控治理体系。岳阳市总氮、总磷污染排放量一直保持在一定比例，应根据岳阳实际，因地制宜，研究适合本地农业面源污染的防治技术，通过科学分析和理论实践，确定防治技术实施应用，并尽可能减少其他成本投入和资源浪费。建议根据实际情况，在防控上，重视农业面源污染监测工作，在不同区域建立不同的数据采集中心，实时监控当地环境变化，建立数据分析平台，对采集中心的数据进行及时分析，并提出相应的防控对策，防止农业面源污染情况加重；在政策上，制定区域内的奖罚政策，对有贡献的企业及个人进行奖励，对有破坏的企业及个人进行处罚；在防治上，充分发挥政府、企业、农民合作社等组织作用，引入企业进行规模生产，统一生产管理，统一采购农资，形成片区特色农业，推广科学种植、科学养殖的标准化生产模式，推进农产品加工业升级，推进农业产品专业化、市场化、可持续化发展。