云南省农业面源污染现状及对策

孟 涵，赵凯嵩，徐 杉

（1.昆明学院农学与生命科学学院，昆明 650214；2.昆明学院昆明滇池（湖泊）污染防治合作研究中心，昆明 650214）

农业面源污染是指在农业生产活动中，氮磷等植物营养物质、农药、除草剂以及其他有机或无机污染物质，通过农田地表径流及农田渗漏，造成水环境污染的现象，其具分散性、隐蔽性、随机性、不确定性、广泛性、不易监测性、滞后性、模糊性等特点［1］。随着点源污染控制水平的逐步提高，农业面源污染问题己引起人们的广泛重视，成为水环境的主要污染源之一，威胁到人类的生存与发展［2-4］。

1 云南省农业面源污染现状

截至2020 年末，云南省农村人口数共计2 358.6万人，占总人口49.9%；据云南省2018 年土地利用情况统计数据，全省农用地3 291.67 万hm2，占全省总面积85.9%。根据云南省第二次全国污染源普查公报数据中水污染排放量显示（图1），化学需氧量28.31 万t，在农业源水污染物中占比76.49%，其中畜禽养殖业是主要污染负荷，占比95.00%（图2）；总氮7.21 万t，在农业源水污染物中占比19.51%，种植业是主要污染负荷，占比73%；氨氮、总磷分别为0.66万、0.81 万t，在农业源水污染物中分别占比1.81%、2.19%，种植业均是主要污染负荷，占比分别为52%、54%（图1、图2）。造成云南省农业环境污染的主要因素有化肥农药过量、农膜不合理使用、农田固废处理不当、畜牧粪便污染等。

图1 云南省第二次全国污染源普查农业源水污染物排放量

图2 各污染负荷占水污染物占比

1.1 化肥、农药污染

1.1.1 化肥污染 云南省化肥农药使用情况见表1。由表1 可知，2015—2020 年云南省耕地灌溉面积呈现逐年上升趋势，化肥施用量总体呈下降趋势，但施用量仍超出国际安全上限标准［5］；农药利用率突破40%，但相比于发达国家仍有较大差距［6］；存在氮磷钾肥配比不合理情况。长期施用过量氮肥会直接引起水体富营养化，也会导致土壤酸化，在酸化严重的土壤中种植出的农作物重金属含量超标［7，8］。土壤中过量的氮会转化为氮氧化物进入大气，其中的氧化亚氮会破坏臭氧层［9］。复合肥中也大多含有酸性物质，加重土壤酸化，造成土壤板结、肥力下降，进而影响农作物生长。

那些曾经开过驮子他们玩笑的人，大多数没有开玩笑，但还有几个仍然开，他们说，驮子，你要好好的练功夫，不仅棉花要弹好，床上功夫更加要弹好。驮子听他们这样说时，也笑了，他的脸居然没有红，他说，我现在床上功夫好着呢，不信你安排个女人让我来试试。

表1 云南省化肥农药使用情况

云南省洱海等9 大高原湖泊实施了有机肥代替化学氮磷肥料的措施，以便减少农业面源污染。有机肥在农产品品质和土壤综合肥力提升上有很大贡献［10］，欧阳铖人等［11］在抚仙湖流域烟田的研究中发现，有机肥替代50%化肥用量，可在不降低烟叶产量和品质的同时减少农业面源污染的发生。若有机肥和化肥施用比例不当，会影响农产品产量、品质，加剧湖泊农业面源污染。

云南省受山地地形的影响，人均耕地面积小，小农户分散经营加剧了土地的细碎化，地块小且分散，土地流转缓慢，限制了农业规模化发展。存在水肥一体化技术推广缓慢、作物营养科学管理运筹不足、区域面源污染排放总量和各负荷额度分配模糊、农业面源污染控制工程滞后和环境效益见效慢等问题。据资料调查显示，滇池、抚仙湖流域蔬菜、花卉等经济作物水肥一体化技术推广面积分别占比80.5%和67.7%，其余地区比例均较低。因技术的应用大多为农民自发设计使用，种植农作物的品种、结构以及农资的投入大多根据农民自身经验来定，农民缺乏科学的指导，造成农业发展和生态环保的冲突。农业面源污染已成为限制农业区域周边河（湖）水质大幅改善的重要因素。

1.2.1 农膜使用及处置情况 云南省最常见的农膜主要成分是聚乙烯，主要用于搭建大棚和覆盖农田，起提高地温、保湿、促进种子发芽、幼苗生长以及减少病虫草害发生的作用。2015—2020 年农膜使用情况见图3。由图3 可知，2015—2020 农膜使用量逐年增加，增加约6.9%。据云南省第二次全国污染源普查公报显示，农膜用量大小为蔬菜＞粮食＞经济作物。聚乙烯农膜因其在土壤中不易降解，不回收会导致土壤不透水不透气，导致肥力下降，影响农作物品质及产量。部分地区建有农膜残留监测站及农膜回收企业，据2021 年云南省环境状况公报显示，当年农膜使用量约12.16×107kg，回收约10.1×107kg，回收率达82%，较2019年回收率（71.98%）有大幅提升。

1.2 种植业固废污染

转向架运行在轨道线路上时，轨道病害会造成轮轨冲击，此冲击力会导致电机与空心轴、空心轴与车轴间垂向动态位移发生变化。这是一个强烈非线性的冲击过程[4-7]，因此需要建立完整的永磁架悬直驱转向架的有限元模型对其进行分析，图4所示为转向架-轨道耦合系统FEA(有限元分析)模型。

由于面源污染研究的复杂性，须依托环境、水利、农学、地学等多个领域，出现相关领域不能形成有机整体导致面源污染机理研究不深入的问题。又因很难区分农田产生的面源污染量与流域中其他土地利用类型产生的污染量，导致面源污染负荷量估算上存在分歧。从不同学科视角出发给出不同判断，从农学视角得到的数据会小于从环境视角得到的数据，从而影响面源污染的有效控制。云南省乃至全国的科研团队中进行完全自主研发并有知识产权的农业面源污染模型很少，加之水文、水质数据资料缺乏或不一致，给农业面源污染的研究、控制、治理造成困扰。

图3 云南省农膜使用情况

农民作为农业行为的主要实施者，其受教育程度、环保意识与农业面源污染的控制与治理息息相关。云南省属于教育欠发达省份，高素质新型农民相对短缺，科学技术水平层次较低。大多农民农业生产观念陈旧、方式粗放落后，出现为减少施肥、施药频率，提高每次肥用量的方式来减少劳动，养殖业非法添加获得短期经济效益等行为；接受新兴机械处理秸秆、粪污的设备和绿色防控技术少，经常出现秸秆、粪污处理不当、化学产品施用过度的行为。相关环保政策和法规宣教不到位，宣传方式单一，在山区和少数民族聚居地区生态环保宣传尤为缺乏。部分农民会对触及自身利益的农业污染行为进行投诉举报，但对有利自身的农业污染行为缺乏自我约束。

图4 云南省主要农作物总播种面积

表2 云南省各农作物播种面积

1.3 畜牧粪便的污染

中国农业面源污染防治、绿色农业发展的办法、条例出台较晚，云南省出台的相关防治工作方案和指导意见存在的问题主要有5 点，一是相关文件控制单元尺度太大，与实际州（市）或小范围存在的水塘、沟渠等结合不紧密。文件注重整体措施的优化，忽视分阶段、分地区的控制和治理措施，相关文件仍将面源污染控制和治理停留在纸面，没有落实。二是缺少生态补偿和环境税收的相关政策。政策是农户造成污染后再处罚，而非对采取环境友好型农业行为的农户进行生态补偿，不利于从源头控制农业面源污染；对规模化养殖以外的农业排放不征收环境税，以及部分农资生产使用成本过低，造成农业环境破坏。三是融资渠道和机制的制约，限制绿色农业的发展。由于绿色农业生产基地投资风险较高且回报周期较长，抵押物难以确权等问题造成了难以吸引金融、企业等机构发放贷款，新兴的绿色产业基地所需的先进设备、工艺也因资金问题无法实现。四是不完善的农村土地产权和社会保障制度，造成农民急功近利行为。因土地不定期调整，社会保障欠缺，农民为规避风险和短期利益，会选择投入大量农资。五是农业专业技术人才激励政策和新型职业农民培养政策不完善。由于云南省贫困地区工作环境艰苦，导致有较高文化水平、掌握一定科学技术、经营管理知识、有环保意识的新型农民流失。

2 云南省农业面源污染控制和治理存在的问题

2.1 相关政策法规不完善

随着全国畜牧养殖业的发展，云南省畜牧养殖业从农村零星散户养殖到规模化养殖，畜牧粪便从被农民当做有机肥充分利用到因粪便处理设备不及时跟进导致粪便污染水土气。2015—2019 年云南全省各类畜牧数量均减少。2017—2020 年全省陆续建设肉羊肉牛标准化规模养殖场（小区），每年新增建设规模化大型沼气工程、规模化生物天然气工程和厌氧发酵装置，2020 年，规模养殖场粪污处理装备配套率达99.67%。仍有少数的养殖场或养殖散户存在粪污处理不当的问题。利用排泄系数法估算畜牧粪尿养分资源总量，中国畜牧粪尿养分资源总量持续增加［13］，粪尿中含有大量有机物、氮、磷、钾、病原菌、虫卵等，若处理不当，堆积处会造成土壤肥力过高，影响农作物生长；降雨后地表径流造成水体富营养化，破坏水生生物生存环境。

2.2 农业面源污染研究不深入

求解子优化问题式(8)时,首先创建s×r的高斯随机矩阵Φ,用于实现后续Kaczmarz迭代中投影操作的降维运算,其中s=log(r),并依据矩阵V中每列大小随机选取r列构造子矩阵然后对U的每行进行循环,选取矩阵V中与当前行Ui最匹配的列进行投影.由引理1可知,与的内积和Ui与的内积近似,故算法可在降维后的子空间中选取与Ui最匹配的列其中为了确保列选取的最优性,算法随机选取矩阵V中的一列Vl对进行验证,并保留和Vl两者中与当前行Ui最匹配的列进行投影运算.

2.3 生态环保的农业工程（技术）手段实施和推广难度大

1.1.2 农药污染 2015—2020 年云南省农药施用量减少约23.5%，2016—2020 年连续4 年负增长，农作物病虫害绿色防控覆盖率有所提升，农药利用率达40%左右。但仍存在3 个问题，第一，农药使用量和残留量高，据统计，云南省在花卉上喷洒的农药最多，蔬菜次之，作物最少；第二，农药施用结构不合理，虽提倡绿色防控，但化学农药多，生物农药少；第三，农药利用效率有待提升，少部分农药作用于植物，大部分进入大气、土壤后随着降雨、渗透、地表径流进入水体，造成面源污染。

并不是所有撒料区域都符合需要撒料的条件.例如，若某些区域面积过小，可能会导致装甑撒料执行机构最小撒料量大于实际所需撒料量，故可以根据分割完成的撒料区域所拥有的像素点数量对撒料区域做进一步的筛选，并将撒料区域像素点的数量作为撒料区域面积.图7是撒料区域面积大于的撒料区域，并保留图6中的编号.

2.4 农民普遍受教育程度低、环保意识淡薄

1.2.2 秸秆产生及处置方式 秸秆通常指稻谷、小麦、玉米、薯类、豆类、油料、棉花、甘蔗、麻类、烤烟、蔬菜等在收获子实后的剩余部分。云南省主要农作物总播种面积见图4。由图4可知，2015—2020年主要农作物总播种面积总体呈减少趋势。其中玉米、蔬菜、稻谷播种面积占主要农作物总播种面积50%以上，且这3种作物的播种面积呈增加趋势（表2）。根据云南省第二次全国污染源普查公报数据显示，秸秆产量大小为粮食＞蔬菜＞经济作物，秸秆产生量1.8×1010kg，主要的处置方式有作为饲料、田间焚烧、堆肥、作为燃料和原料、还田、丢弃；2017—2020 年云南省每年新增建设规模化大型沼气工程、规模化生物天然气工程和厌氧发酵装置；2020 年秸秆综合利用率87.69%，较2019 年有一定提升。但在夏秋收获季少数未被综合利用的秸秆会被露天焚烧或就地填埋。秸秆露天焚烧高温破坏土壤理化性质，打破微生物系统平衡，造成土壤板结，肥力下降；就地掩埋会因秸秆带有未杀死的虫卵、腐熟期较长等原因出现农田病虫害，增加种地成本［12］。

在同步周期较短的情况下，节点的晶振频率相对稳定，则可以估算簇头和节点的相对频率偏差为ais=(T02-T01)(T12-T11)。节点通过两次获取簇头的时钟信息从而估算相对频率偏差，节点在T13时刻，调整本地时钟为T02+ais(nt+(T13-T12))。

3 针对云南省农业面源污染控制和治理对策

3.1 完善控制和治理农业面源污染的政策法规

结合云南省情概貌和实际出现的问题，完善5个方面的政策法规。第一，细化并落实省内各州（市）及小范围的农药化肥减量工作方案、种植业结构调整方案、资源综合利用实施方案和生活生产定额用水等，也要设计适合各州（市）及小范围一体化的粪污处理、秸秆利用、化肥减施增效、节水灌溉和地力提升方案。第二，给予采取环境友好型农业行为的农户一定生态补偿，对个体散户征收环境税，提高农资的生产、使用成本和税费；绿色农业专项基金用于支持绿色农业技术的研发，保证资金充足。第三，构建多元化融资渠道和机制，鼓励有资金技术实力的个人或集体对绿色农业进行投资，增设农村金融服务网点，简化农户贷款程序，提高服务水平，为有意愿发展绿色农业却资金不足者提供便利。第四，建议推进农村土地产权制度的改革、调整和完善，并提高农民应有的社会保障及福利。第五，完善关于农业专业技术人才激励政策和新型职业农民培养政策，突出提高农民职业技能、学习专业知识和增强环保意识的重要性，划拨专门的培训场地和经费，加强对农业人才和职业农民的规范管理。

3.2 加深农业面源污染控制和治理方面的研究

云南省应加大对农业面源污染防治基础性、长期性、前沿性科学问题研究的投入，引导各州（市）的高校、科研院所和企事业单位的相关专家教授参与到农业面源污染控制和治理中，构建农业生态文明建设的科技创新团队，为拓展农业生态学学科领域、引领绿色农业发展进行探索性研究；同时支持各部门将研究成果转化为农田示范基地，搭建面源污染控制和治理技术的中试平台，解决“最后一公里”农业科技成果转化落地问题。结合环境、水利、农学、地学等多领域的专业知识，融合生态环境部、农业农村部、水利部等提供的高精度数字高程模型、土地利用情况、气象、土壤、水文水质等监测数据，在省内建立面源污染监测系统和数据共享系统，也要提高监测的精度和频率。根据数据资料来选择合适的农业面源污染模型，同时自主研发适合云南省各州（市）农业面源污染模型。

3.3 着力实施和推广生态环保的农业工程（技术）

云南省可根据独特的地形状况，以提高分散农田生态功能为内在动力，通过合适面积的生态拦截沟渠、生态田埂、生态隔离带、前置库等农业生态建设措施和农作物品种配置、合理轮作、科学土壤改良和水肥一体化等农业环境保育措施，丰富农田生物多样性，增强抵抗自然灾害能力，提升农田自净能力。依托农田周边库、塘、坝、沟等建设的生态设施，充分利用地形特点，沿地势高低建设废水阶梯消纳体系，对农田废水进行拦截、调蓄、再利用以及生态净化，提高达标水入河率。依据区域资源特色，因地制宜创新农村种植业和资源利用化路径，种植环境友好型作物，使用环保型农资，农田固废资源化增值利用等，改善农村环境的同时丰富农村生态产业链，促进经济发展。此外，云南省可根据各州（市）不同流域水体纳污能力计算结果，确定不同流域农业污染物的总排放量和各污染负荷额度，明确各区域各农业源的减排目标；根据土地承载力计算结果，确定畜禽养殖数量、化肥投入量、灌溉水用量等；最后制定具体的执行计划。

3.4 提高农民的教育程度和农业环保的意识

云南省在培训职业农民专业技能的同时，还应提高其环保意识。去农村空心化，鼓励高级知识分子返乡创业，鼓励善于接受新鲜事物、学习能力强的青壮年参与到农业生产中。在广播、电视、微信公众号、宣传单上要有采取绿色农业行为所获得经济收益的实例，从而刺激农民自发去保护农田生态环境，从源头控制污染产生；宣传内容应多元化，开发符合当地文化和民族习惯的宣传材料。乡村教育体系中应设立农业生态环保的课程，在学生心里种下环保的种子。要发动和依靠广大农民的力量，推动农业绿色发展，取得农业生态保护的成效。