川西北高原农业面源污染分析与防控技术对策——以阿坝藏族羌族自治州为例

郑盛华，陈尚洪，陈红琳，杨泽鹏，敖玉琴，刘定辉

（四川省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部西南山地农业环境重点实验室，成都 610066）

0 引言

川西北高原区地处青藏高原东南缘，位于四川省西北部的阿坝藏族羌族自治州、甘孜藏族自治州境内；面积约16.6万km2，以高寒草甸草地为主，占四川总面积的45%；其不仅是四川省重要的生态功能区，也是长江上游重要的水源涵养区。然而，受海拔高、地势陡峭、温度寒冷、地质条件复杂等自然条件的限制，其生态系统先天脆弱；加之，林草地、耕地及其他资源不合理的开发利用，成为四川省生态环境风险较大区域之一[1-2]。近年来中央部委出台了系列文件，对长江上游生态保护区农业农村污染治理提出了明确要求[3-4]。现有研究主要集中对丹江口库区、汉江流域、成都市等区域大尺度污染源解析及环境风险分析[5]，以及高原草原沙化成因、土壤沙化治理等单项治理技术报道。对土壤氮、磷盈余量空间特征分析表明，四川德阳市土壤中富余氮、磷平均为167.0 kg/hm2和83.8 kg/hm2，对环境有较重威胁[6]。汉江流域13个地市污染负荷量估算中，TN、TP等标污染负荷贡献率最大的污染源分别是化肥和畜禽养殖[7]，对丹江口库区污染负荷估算也有类似结果[8]。对阿坝州红原县草地沙化的调查表明，地形地貌和水文母质因素是造成沙化的基础性因素，过度放牧、滥垦乱挖等人为因素引发和加速了草原的沙化[9]。研究表明，对红原县生态修复8年后沙化草地土壤有机质、全氮和碱解氮含量分别比未修复的沙化草地增加95.6%、100.0%和50.7%[10]。针对高原藏区农业农村污染源问题，系统地提出针对性的防控技术措施的报道较少。本研究以阿坝藏族羌族自治州为例，结合2018年10—11月对红原、金川、黑水、茂县等4县实地调研的基础上，开展实证分析并提出农业面源污染防控技术措施，为川西北高原区农业绿色可持续发展提供科学决策。

1 研究区自然和农牧业概况

阿坝州紧邻成都平原，总面积8.42万km2，其中草原、林地、耕地面积分别为4.52、2.83、0.09万km2，分别占总面积的53.7%、33.6%和1.1%。阿坝州地处横断山脉北端与川西北高山峡谷的结合部，以高原和高山峡谷为主。长江上游主要支流岷江、大渡河纵贯全境，是黄河流经四川的惟一地区，是长江上游的重要水源地。州内气候寒冷干燥，雨热同季，日照长，太阳辐射强烈。昼夜温差大，年平均气温0.9℃，1月平均气温-10.5℃，7月平均气温10.8℃。全年几乎无绝对无霜期。年降雨量600～800 mm，且多集中在5—9月。

据统计[11-12]，2020年农林牧渔业总产值142.2亿元，粮食作物播种面积4.9万hm2，粮食总产量16.0万t，蔬菜产量72.6万t，水果产量30.1万t。全年出栏生猪33.0万头，出栏牛57.4万头，出栏羊48.1万头，家禽69.5万只。全年肉类总产量10.7万t，奶类产量14.0万t。据阿坝州2018年农业统计年鉴表明，粮食、蔬菜和水果等农业产业主要分布在阿坝州中南部的茂县、小金、金川、理县、汶川等农业县。畜牧产业中，东北部牧业县主要为牦牛、羊等，绝大部分为草场放养，中南部半农半牧县主要为生猪、牛、羊等集中养殖，也有零散放养。

2 阿坝州农业农村污染源分析

2.1 农田种植业投入品

2.1.1 肥料投入 土壤基础肥力方面，2018年在红原、金川、黑水、茂县等24个土壤样点数据表明，土壤pH 6.8～8.4，土壤酸碱度总体呈中性或弱碱性。24个土壤样点有机质含量分别为：黑水县18.54～37.76 g/kg，红原县14.04～22.09 g/kg，金川县21.29～28.63 g/kg，茂县21.80～51.28 g/kg。由此可见，茂县有机质含量平均值最高，红原县最低。据2018年统计表明，茂县化肥年施用量约9682 t。调查发现，茂县部分农田土壤质地偏粘，耕作层浅。黑水县化肥年施用量约1354 t，主要以过磷酸钙、复合肥为主，少量使用磷酸二氢钾、尿素。该县蔬菜基地中使用生物有机肥，在高半山地带和河坝地带农户普遍使用厩肥。金川县化肥主要用于粮食和果树生产，农户主要使用复合肥、磷肥、尿素和农家肥。调查发现部分区域玉米等作物存在偏施尿素等氮肥和施用过量等情况。东北部牧区县农业种植较少，因而化肥用量也很少，当地农牧民主要使用牛羊粪便作为肥料，草场消纳面积大，土壤能够自然消纳，粪便污染风险较小。据调查，红原县刷经寺镇种植莴笋，主要投入有机肥，肥料污染风险可控。

2.1.2 农药使用 据统计，茂县2018年农药使用量约162.2 t，主要针对果树类病虫害，少部分农户选用除草剂。黑水县杀虫剂主要以紫丹和蚍虫林为主，辅以其他杀虫剂，大多用于河坝地带的经济林木区域。除草剂以草铵膦为主，用在河坝地带的蔬菜种植区。经调查，金川县部分村落使用草甘膦、乙草胺等除草剂较多。东北部牧区县，由于农业生产规模较小，加上藏区当地的传统习惯，很少使用或不使用农药。

2.1.3 地膜秸秆废弃物 阿坝州处于高山高寒地带，平均海拔高，积温较低。南部和中部区域农业生产中大量使用地膜。据调查，茂县和黑水县普遍使用农膜，2018年全年使用量约为350 t和170 t，以白色或黑色普通农膜为主。调查发现，对于使用完的农膜，农户大多采取集中焚烧的方式处理，少部分残留在土壤和田间地头，因而地膜是半农半牧县中污染源之一。在秸秆利用方面，茂县耕地面积约1.02万hm2，小麦、玉米、荞麦等秸秆总量约40万t，黑水县耕地面积为0.52万hm2，小麦、荞麦、玉米、蚕豆等作物秸秆总量约20万t。秸秆主要为田间堆放，少量还田处理，极个别有焚烧的现象。

2.2 畜禽养殖污染源

2.2.1 畜禽粪便 阿坝州南部、中部农业县养殖相对比较集中，主要养殖猪、牛、羊等牲畜，专业养殖户的畜禽粪便污染风险较大。东北部牧业县中，阿坝县和若尔盖县的区域面积较大，境内牦牛、羊等牲畜均为放养，草场内自然消纳降解潜力较大，并且当地农牧民有收集利用牦牛粪的习惯，总体上其畜禽粪便污染风险较小。据统计，2018年阿坝州专业养殖户为804户。从养殖户养殖种类看，520户养殖牦牛，87户养殖黄牛，共占75.5%；142户养殖生猪，占17.7%。从养殖户区域分布看，金川县、汶川县、茂县、理县、小金县等南部5县有324户，占40.3%。东北部牧区的阿坝县和若尔盖县有479户，占比达59.6%，全部为放养。

据统计，茂县2018年出栏7.5万头生猪，1.7万头羊，0.7万头牛。每年产生粪便约1.5万t，畜禽粪便采取干湿分离处理。黑水县畜禽养殖大户共42家，牲畜存栏11.4万头，其中5.8万头牛、4.4万头生猪、1.2万头羊。每年产生畜禽粪便约2万t，基本都有配套粪便处理设施，畜禽粪便采取干湿分离处理。据现场调查，红原县牦牛粪便主要用做生活燃料（做饭、取暖）、有机原料（有机肥原料、菌类种植基肥）。牧民将牦牛粪便收集堆放后，外层干硬部分用做生活燃料，其余部分用于种植或者有机肥原料。牧区内剩下零散的牦牛粪便，作为草场植物土壤养分，逐步被草场消纳。

据统计，2018年阿坝州规模以上养殖场为60个。从养殖种类看，生猪养殖场39个，黄牛养殖场10个，牦牛养殖场8个，养鸡场3个。从区域分布看，除马尔康外，其余全部分布在汶川县、茂县、金川县、理县、小金县等5县，占比达96.7%。因而，畜禽养殖场污染主要在南部5县，污染源主要是生猪、黄牛、牦牛养殖场，其中生猪的污染贡献率最大，占比达65%。

2.2.2 畜禽加工与无害化处理 据数据统计，东北部牧区若尔盖、阿坝县、红原县等3县的肉类产量最高，但是集中定点的畜禽加工点和加工设施设备还较缺乏，专业养殖户多采取初级加工方式，畜禽加工污染仍然存在。南部5县的生猪养殖场比较集中，生猪屠宰场的配套设施还不够完善，下游加工、运输和销售链条还有待加强，畜禽加工污染的风险仍然存在。黑水县农户除饲养生猪自己屠宰外，绝大部分牛、羊活体外销，只有极少量屠宰后供应芦花镇等居民市场。

州内基本实现了病死畜禽尸体无害化处理，其污染风险可控。据统计，红原县病死牲畜为牛、马、羊，年病死量约2万头。在红原县城工业区建有日处理量30 t的畜禽尸体无害化处理厂，使用油浸润高温灭活(＞200℃)，加工成品为牦牛骨粉，用作宠物饲料原料。2018年累计处理畜禽尸体2.2万头。黑水县、茂县病死畜禽均经过县农牧局和水务局专职监管人员确认后进行无害化处理。

2.3 农村人居环境

2.3.1 农村生活垃圾污水 阿坝州中、南部半农半牧县，农村居民相对集中，生活垃圾和污水便于集中处理。东北牧区县牧民生活分散，生活废弃物难以集中处理。据调查，金川县部分村民饮用水源为山泉水，水质较好，生活污水一般排入河道，生活垃圾有固定堆放点，定期清理。金川县观音桥镇、勒乌乡生活垃圾一般集中焚烧，也有生活垃圾和污水排放河道等情况。茂县调查点部分村民选择集中焚烧垃圾。黑水县饮用水源洁净，农村未见生活污水处理站，生活污水均自然排放。牧区县中，红原县瓦切镇居民环保意识较好，生活垃圾收集和处理意识较强，调查现场未见明显生活垃圾。

对照地表水环境质量标准[13]，红原、金川、黑水、茂县等4县的26个地表水样点地表水质抽样结果良好。水样COD含量除红原县亚休村取样点外，其他点均＜20mg/L，达到地表水Ⅲ类水标准。各点总磷均＜0.1mg/L，达到地表水Ⅱ类水标准。除红原县什布龙村取样点外，氨氮含量均＜0.15 mg/L，达到地表水Ⅰ类水标准。各点总氮均＜1.0 mg/L，均达到地表水Ⅲ类水标准。pH 6.94～8.62，均符合标准要求。由此，除红原县亚休村取样点外，阿坝州4县现场调查的水样均达到地表水Ⅲ类水标准。

2.3.2 农村厕所 阿坝州农村厕所建设还不完善，存在污染风险。据调查，黑水县、茂县农户厕所一般为每户1个，乡镇政府所在地，包括学校、旅馆、餐饮服务等公共厕所累计1200所以上，约30%为水冲厕所，其余为旱厕。据调查发现，黑水县芦花镇农村内大多为水冲厕所，有污水直接排放至猛河河道的现象。

3 阿坝州农业面源污染的防控技术对策

按照国家和四川省主体功能区规划[14-15]，阿坝州属于限制开发的重点生态功能区。阿坝州可利用耕地面积比重很小，仅占全州面积的1.1%。很多地块的土壤稀薄，含有大量的石块和沙子，严重影响农作物生长和产量。部分农业集中县区域作物存在偏施氮肥和施用过量等情况。牧区县内自然生态环境脆弱，若尔盖县和红原县等部分区域有牧场沙化等草场退化问题，主要由草原鼠害、过度放牧、牧草退化、刮风流沙等因素引起的[9]。由于农牧民的收入来源单一，牦牛产业是当地农牧民的主要经济来源，长年大量的放牧行为对牧场草原生态环境构成了威胁。川西北高原沙化主要呈斑块状和带状分布，尚未形成大面积连片沙化[10]。据红原县调查，草原牧场中可见沙化秃斑。在草场沙化的区域内，仍有牦牛群等放牧活动。近年来，农村的整体面貌虽然有所改善，但是农村垃圾、污水收集和处理设施不足，现场调查中发现有村庄存在生活垃圾焚烧或丢入河道，生活污水排放河道的现象。农村厕所配套设施不足。针对上述问题，对阿坝州农业面源污染防控提出以下防控技术措施。

3.1 农业县控制农药化肥用量和地膜污染

对于茂县、理县、汶川、小金、金川等农业集中县，政府有关部门应采取有效措施，鼓励对农业投入品加强管理。控制化肥、农药的使用总量，加大精准施肥、有机无机配施等合理施肥技术的推广。结合测土配方施肥，选择适合当地土壤养分特点的复合肥，合理优化调整施肥结构。从单一施化肥变成无机肥、有机肥、生物菌肥等多种肥料配合使用。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。对于集中应用地膜的区域，提高地膜回收和合理处置比例，改变地膜焚烧或掩埋等原始的处理方式。在种植结构上，结合高原的气候条件，可考虑优化种植结构，推广春油菜等养地作物，以及中药材等藏区特色农经作物。结合高原净土农业、有机农业和休闲观光产业，关注平衡施肥和培肥地力[16]，从种植布局和品种搭配等栽培措施上，降低农业污染风险。

3.2 优化畜牧业空间布局，划分重点分区治理

基于阿坝州不同区域的畜牧业污染风险特征，应进行分区污染防控管理。一是对于阿坝州中部、南部区黑水、汶川、茂县、理县等畜禽养殖集中县，应依据区域土地环境、水环境承载力，从总量上合理规划畜禽养殖规模，加强畜禽粪便资源化和循环利用，降低总量污染压力。该区域林果种植面积较大，鼓励规模养殖场主动对接种植基地，积极开展种养结合循环农业，合理确定各养殖场的消纳土地[17]。当地畜禽粪便资源经过腐熟无害化处理后可用于林果地、菜地、茶园有机肥源。进一步加强中小型畜禽养殖场和养殖小区污染的治理，严格按照相关技术规范和污染物排放标准加以管理。二是对于东北部牧区5县，该区域主要为牦牛、绵羊、山羊等养殖户分散放养养殖，草场面积较大，对畜禽粪便具有一定的消纳能力，畜禽养殖污染风险基本可控。作为川西北部高寒生态屏障区和生态脆弱区，要关注畜禽放养的生态压力，特别是放牧强度较高的若尔盖县和阿坝县部分乡镇[18]。避免因为局部区域畜禽过载造成高原草场和草甸的生态退化。

3.3 加强农村人居环境保护

加强农村人居环境基础设施建设，统一实施改水、改厕、垃圾集中处理场等基础设施保障工程。应通过完善住宿、餐饮、旅游污水和垃圾处理等基础设施条件和合理控制分流等措施，确保全域范围乡村旅游区的生态环境免遭破坏[19]。构建厕所改建、粪污收集、资源转化与农业利用的全流程农村厕所系统，开展无水冲、少水冲、分散式污水处理改厕模式，涵盖厕所改建、粪污收集、恶臭控制、资源转化到农业利用的综合示范。示范化粪池厕所高寒地区防冻安装、化粪池液位探测技术、化粪池负压收集与固液分离技术等。农村生活垃圾污水处理方面，应对生活污水进行严格管控、处理，推广分散式污水处理技术与户用小型一体化生物处理设备、设备防冻安装产品、中水利用与土地渗滤技术等。杜绝直排乱排现象。居民饮用水安全方面，加大对农村生活饮水的监测力度[20]，设立生活饮用水水源保护区。

3.4 推进农业面源污染防控技术应用

根据阿坝州的实际情况，引进适合阿坝州农牧业生产特点的成熟、先进、有效、易推广的技术模式。一是沙化土壤修复改良技术。采用经济可行、环境友好的土壤改良和培肥技术，通过秸秆、黏土、有机肥、腐植酸、污泥等有机物料还田，提高沙化土壤保水保肥能力[21]。在红原的沙化土壤治理试验表明，通过施用秸秆、菌渣、生物炭等生物质改良剂对沙化土壤进行修复，可显著提高土壤总有机碳、全氮含量，培肥土壤，显著提高黑麦草等作物产量[22-24]。二是农膜回收和可降解地膜技术。在阿坝州高寒草原区，由于积温较低，玉米种植等农业生产上较为依赖地膜。在现有地膜减量化和循环再利用的基础上，在州内重点农业县推广成熟的农膜回收[25]和生物降解膜产品及其配套技术。生物降解膜产品在玉米、小麦、棉田等多种作物上已广泛应用[26]。大多数生物降解膜在烟草、花生等覆膜时间较短作物上具较好的适宜性[27]。可降解地膜可在保障玉米产量的同时实现自身降解，减少农田残留，添加剂型降解地膜和全生物降解地膜的降解率分别为37.4%和47.8%[28]。聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是目前生物降解材料中应用于地膜的最好降解材料之一，在中国的南方雨水多的地方也可使用[29]。三是畜禽粪污循环利用技术。对于畜禽养殖集中区域，加强畜禽养殖污染治理防控。针对高原高山区的农业生产特点，可参考引进推广种养循环一体棚技术[30]，及“猪-沼-果”循环[31]、“农-菌-牧”循环[32-33]等畜禽粪便循环利用模式，积极实施畜禽粪便和污水处理项目，保证达标排放和污染风险可控。

4 结论

阿坝州是四川省重要的生态功能区。南部农业县玉米等作物存在偏施氮肥和施用过量等情况；农药主要集中在南部农业县，以杀虫剂和除草剂为主；中南部区域玉米等农作物区较为依赖地膜，存在残留污染风险。中南部农业县养殖比较集中，专业养殖户的畜禽粪便污染风险较大。东北部若尔盖和红原等牧区县区域内有过度放牧、土壤沙化和草场退化等问题。26个地表水取样点地表水质总体达到地表水Ⅲ类水标准。部分区域农村垃圾、污水收集与处理设施、农村厕所配套设施不足。针对阿坝州农业面源污染上述存在的问题，提出了农业县控制农药化肥用量和地膜污染，牧区县优化畜牧业空间布局，划分重点分区治理，积极推广沙化土壤修复改良、农膜回收、可降解地膜和畜禽粪污循环利用等污染防控技术。