馬強等

摘要 隨著點源污染的逐步有效整治及化肥農(nóng)藥的大量施用，農(nóng)業(yè)非點源污染已經(jīng)成為河湖、水庫等水體污染的主要來源。本文在分析農(nóng)業(yè)非點源污染成因的基礎(chǔ)上，歸納了當(dāng)前農(nóng)業(yè)非點源污染的常用模型及與GIS的結(jié)合應(yīng)用技術(shù)，并從不同角度提出了切實有效的農(nóng)業(yè)非點源污染防控措施；基于當(dāng)前研究進展，提出“3S”技術(shù)、以基因工程為主導(dǎo)的生物技術(shù)以及將科學(xué)技術(shù)與BMPs相結(jié)合等將是未來農(nóng)業(yè)非點源污染研究的重點。

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)非點源污染；成因；模型；防控措施

中圖分類號 X501 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）01-0200-05

Abstract With the gradual effective renovation of point source pollution and excessive use of pesticides and fertilizers，the agricultural non-point source pollution has become a major source pollution of rivers，lakes，reservoirs and other waters.According to the analysis of causes from agricultural non-point source pollution，the main models of agricultural non-point source pollution were listed，and the application technology of combination of GIS and models was summed up.Meanwhile，the effective prevention and control measures of agricultural non-point source pollution were proposed practically from different angles.Finally，based on the current research progress，the points that the development of ″3S″ technology，the biotechnology dominated by genetic engineering and the combination of science technology and BMPs would be the focus of agricultural non-point source pollution research in the future were put forward.

Key words agricultural non-point source pollution；cause；model；prevention and control measures

非點源（Non-point Source）是指時空上無法定點監(jiān)測，與大氣、水文、土壤、植被、土質(zhì)、地貌、地形等環(huán)境條件和人類活動密切相關(guān)，直接對環(huán)境構(gòu)成影響的污染物來源[1]。與點源污染（Point Source Pollution，PSP）相比，非點源污染（Non-point Source Pollution，NSP）由于比較分散而更難治理。而在各種非點源污染形式中農(nóng)業(yè)非點源污染表現(xiàn)最為普遍，并成為當(dāng)今世界水環(huán)境惡化的第一大威脅。有學(xué)者認(rèn)為農(nóng)業(yè)非點源污染是指由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動引起時空上沉淀物、化肥、農(nóng)藥、病菌等的變化，這些污染物在各種應(yīng)力作用下以低濃度、大范圍的形式緩慢地從土壤圈向水圈、大氣圈擴散，對大氣、水、土壤造成的污染[2]。而其中對水體的污染最為嚴(yán)重。根據(jù)我國第一次污染源普查數(shù)據(jù)分析，2010年農(nóng)業(yè)源化學(xué)耗氧量（COD）排放總量為1 204萬t，約占全國COD排放總量的47.6%；農(nóng)業(yè)源氨氮排放總量為83萬t，約占全國氨氮總量的31%[3]。此外，由于農(nóng)業(yè)非點源污染具有顯著的分散性、隱蔽性和形成機理復(fù)雜等特點，難以從數(shù)量上準(zhǔn)確評估農(nóng)業(yè)非點源污染對區(qū)域水環(huán)境的影響程度。因此，亟須加強對農(nóng)業(yè)非點源污染的研究、治理和管理，為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、改善農(nóng)村人居環(huán)境提供科技保障。

1 農(nóng)業(yè)非點源污染成因

1.1 化肥與農(nóng)藥的不合理使用

國內(nèi)外研究證明，農(nóng)業(yè)活動特別是過量施用化肥、農(nóng)藥等是農(nóng)業(yè)非點源污染的主要成因。過量施用的化肥和農(nóng)藥由于農(nóng)作物低效率利用，在雨水或漫灌淋溶后隨徑流進入水體，從而造成嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)非點源污染。

根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，我國氮肥的利用率僅為30%～35%，磷肥為15%～20%，鉀肥為25%～50%，剩余的養(yǎng)分通過各種途徑進入環(huán)境。全國有20%～30%的耕地施氮過量，氮肥的地下滲漏損失為10%，農(nóng)田排水和暴雨徑流損失為15%。2002年我國農(nóng)田化肥氮用量為2 471萬t，通過損失進入環(huán)境并影響環(huán)境質(zhì)量的數(shù)量達到471.8萬t，其中通過淋洗和徑流產(chǎn)生的損失分別為123.5萬t和49.4萬t[1，3-5]。

1.2 畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖污染

隨著規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，大量畜禽糞便的產(chǎn)生也成為農(nóng)業(yè)非點源污染的主要污染源。畜禽糞便中不僅含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，也含有一些重金屬以及抗生素的殘留，如果不適當(dāng)處理，將會引起土壤和水體污染。相關(guān)部門預(yù)計，2015年我國畜禽糞便含量將達到60億t，而90%以上的畜禽養(yǎng)殖場沒有污水處理系統(tǒng)，畜禽糞污長期堆置或排放到附近水溝，從而堵塞河道，污染水體。由于畜禽糞便中含有大量有機物和氮、磷營養(yǎng)元素，對水體中總磷影響最大，其次是總氮。美國環(huán)保組織1998年的一份報告指出：造成江河水質(zhì)未能改善甚至惡化的頭號污染源為兩岸養(yǎng)殖業(yè)及其附屬產(chǎn)業(yè)[1，3-5]。

1.3 農(nóng)田秸稈的無序利用

隨著耕作制度和飼養(yǎng)方式的變化，目前農(nóng)作物秸稈的去向主要有2個方面：一是作為農(nóng)戶燃料，目前已不足總量的30%；二是直接還田，扣除燃料、還田、消耗，尚有50%左右的秸稈在田間廢棄或焚燒。目前，全國秸稈年產(chǎn)生量逾7億t，利用率不足15%，近6億t的秸稈可能會引起環(huán)境污染。部分地區(qū)在地表水的徑流作用下，大量的秸稈流入江河、水庫中，對水體造成污染[1，3-5]。

1.4 水土流失

土壤侵蝕是規(guī)模最大、對生態(tài)環(huán)境破壞最為嚴(yán)重的一種非點源污染，不僅發(fā)生在山區(qū)，而且在平原地區(qū)局部也很嚴(yán)重。土壤表層中大量的有機質(zhì)、氮、磷等養(yǎng)分因土壤的侵蝕大量進入水體。根據(jù)調(diào)查，我國年均土壤流失量約50億t，而且呈逐年增加的趨勢[1，3-5]。

1.5 灌溉排水與污水灌溉

灌溉（降水）是農(nóng)業(yè)非點源污染形成的充分條件。農(nóng)業(yè)非點源污染形成的物質(zhì)基礎(chǔ)是土壤中積存的鹽分、養(yǎng)分或施入田間的肥料，其形成和遷移的動力與載體則是農(nóng)田水分運動。在灌溉（降水）的水動力作用下，土壤中的養(yǎng)分才會以溶質(zhì)的形式從土壤中析出并遷移至外界水體，從而形成農(nóng)業(yè)非點源污染[6]。

污水的開發(fā)利用在一定程度上緩解了水資源緊張的局面，而且污水中含有大量的營養(yǎng)元素，可以作為農(nóng)田的肥料，但是如果污水灌溉控制不當(dāng)，污水中的營養(yǎng)成分同樣也會在灌溉（降水）的水動力作用下，遷移至外界水體，形成農(nóng)業(yè)非點源污染。

1.6 大氣沉降與酸雨污染

大氣沉降是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)獲得氮素、硫素、重金屬污染物的重要途徑之一。近年來，國內(nèi)外對大氣濕沉降污染物輸入農(nóng)田通量已有不少研究。相關(guān)資料表明，我國目前受酸雨污染的農(nóng)田有266.67 hm2以上[7]；農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)每年接收大氣濕沉降輸入氮素為3.0～94.1 kg/hm2 [8]；劉學(xué)軍[9]估計，大氣濕沉降向我國農(nóng)田每年輸入氮素的通量約為全國年均施氮肥的25%；阿根廷科爾多瓦省小麥和農(nóng)田地表土中Cu、Ni、Pb、Zn、Mn和Sb等主要來自當(dāng)?shù)卮髿馕廴疚锏某两礫10]。同時，受酸雨影響，土壤中通常以有機化合物形式固定的鋁被溶出，進入外界水體可造成魚類的死亡[11]，此外，酸雨中的硫素亦會對水體造成酸化；重金屬污染物進入水體不易被降解，對水環(huán)境會構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2 非點源污染模擬與GIS技術(shù)應(yīng)用

非點源污染負(fù)荷定量化研究是流域污染環(huán)境治理的重要基礎(chǔ)工作，而利用非點源污染模型來估算和模擬非點源污染負(fù)荷是對非點源污染進行評價研究的基礎(chǔ)手段之一，也是非點源污染研究的核心內(nèi)容。

2.1 非點源污染模型研究進展

早在20世紀(jì)60年代，國外就開展了對非點源污染的影響因素、污染特征以及長時間污染輸出負(fù)荷平均狀態(tài)等方面的探索研究，并在同期建立起USLE（通用土壤流失方程）模型。20世紀(jì)70年代初，非點源污染模型研究從簡單的經(jīng)驗統(tǒng)計向復(fù)雜的機理模型研究轉(zhuǎn)變，許多非點源機理模型相繼建立，如PTR-HSP-ARM-NPS、STORM、ACTMO、UTM、LANDRUM、CREAM等模型[12]。20世紀(jì)80年代后，非點源污染模型研究逐步轉(zhuǎn)向非點源污染管理應(yīng)用方面，改進了WEPP和RUSLE模型，并推出AGNPS、ANSWERS、AGNPS等實用性模型。20世紀(jì)90年代至今，通過“3S”技術(shù)與模型的集成，開發(fā)出了具有綜合功能的大型流域尺度非點源污染模型，比較著名的有BASINS、SWAT、AnnAGNPS以及輸出系數(shù)模型等[12-13]。根據(jù)建立途徑和模擬過程的區(qū)別，可將農(nóng)業(yè)非點源污染模型分為經(jīng)驗?zāi)Ｐ团c物理模型2種。經(jīng)驗?zāi)Ｐ褪且栽囼灮驅(qū)嵉乇O(jiān)測數(shù)據(jù)為前提建立的一種粗略關(guān)系式或一個復(fù)雜回歸方程的經(jīng)驗公式，其原理簡單，運行所需數(shù)據(jù)較少。物理模型是對整個事件或系統(tǒng)模擬的過程，其多基于原理和理論的推導(dǎo)方式，對流域內(nèi)部系統(tǒng)及其污染物復(fù)雜轉(zhuǎn)變過程進行定量描述，分析水域污染物產(chǎn)生的時間和空間特征，顯示出其主要來源與遷移過程。國外常見農(nóng)業(yè)非點源污染模型比較見表1[14-16]。

20世紀(jì)80年代中期以來，國內(nèi)非點源污染模型研究開始起步。綜合30余年來國內(nèi)非點源污染模型研究進展，可歸納為3個方面內(nèi)容。一是經(jīng)驗統(tǒng)計的分析研究。如李懷恩[17-18]在21世紀(jì)初提出了平均濃度法、土地利用關(guān)系法和污染負(fù)荷—泥沙關(guān)系法；李強坤等[19]提出了基于單元分析的農(nóng)業(yè)非點源污染負(fù)荷計算方法。二是機理模型的開發(fā)研究。如李懷恩等[20]提出了流域匯流與非點源污染物遷移逆高斯分布瞬時單位線模型及流域產(chǎn)污過程模型，并建立了流域非點源污染模型系統(tǒng)；張瑜芳等[21]提出了排水條件下氮素轉(zhuǎn)化、運移和流失的數(shù)學(xué)模型；李強坤等[22]將農(nóng)業(yè)非點源污染模型分為“源”模塊和“匯”模塊，通過應(yīng)用DRAINMOD模型，以逆高斯分布作為綜合作用函數(shù)，建立了農(nóng)田尺度的灌溉排水污染物濃度估算模型；王建中等[23]根據(jù)農(nóng)田土壤氮素流失過程建立了基于次降雨事件的坡面氮素遷移模型。三是對國外模型的引入、吸收研究，如蔡崇法等[24]在三峽庫區(qū)運用GIS（IDRISI）和USLE（RUSLE）模型進行了土壤侵蝕量估算；洪華生等[25]運用AnnAGNPS模型對九龍江流域非點源污染負(fù)荷進行了估算；萬超和張思聰[26]運用SWAT模型對潘家口水庫上游流域非點源污染負(fù)荷的時空特征進行模擬；余煒敏[27]利用GEOWEPP模型對三峽庫區(qū)流域農(nóng)業(yè)非點源營養(yǎng)物污染進行了模擬?？傮w來看，我國在農(nóng)業(yè)非點源污染方面所建立的模型大多形式簡單、功能單一，而將信息技術(shù)與非點源污染模型相結(jié)合尚處于嘗試和引進階段，且大部分采用的是部分耦合的方法。在模型應(yīng)用方面，主要是將所開發(fā)的模型用于自然條件下農(nóng)業(yè)非點源污染預(yù)測，以及預(yù)測各種農(nóng)業(yè)管理措施對徑流水質(zhì)及負(fù)荷的影響，進而為非點源污染治理提供依據(jù)。因此，未來需要建立適合我國不同區(qū)域特征，并能反映區(qū)域時空變異特征的污染控制模型，尤其是農(nóng)田養(yǎng)分的遷移變化、時空變化及后期預(yù)測。

2.2 GIS與模型的結(jié)合與應(yīng)用

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，由于GIS在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、空間數(shù)據(jù)分析、可視化表達、與模型集成、非點源信息系統(tǒng)建設(shè)等方面都有著巨大優(yōu)勢，其與農(nóng)業(yè)非點源污染模型（SWAT、AnnAGNPS等）的廣泛結(jié)合被視為研究農(nóng)業(yè)非點源污染的有效手段。

2.2.1 GIS對數(shù)據(jù)的管理與處理。農(nóng)業(yè)非點源污染涉及大量的空間數(shù)據(jù)，如行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、農(nóng)戶基本情況、化肥農(nóng)藥采樣數(shù)據(jù)、流域降雨量、統(tǒng)計年鑒、土壤類型數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)（Digital Elevation Model，DEM）、土地利用數(shù)據(jù)、河網(wǎng)數(shù)據(jù)等[28]。GIS利用其強大的空間數(shù)據(jù)管理功能，可以對這些數(shù)據(jù)進行前期處理以及后期的可視化工作。而GIS的強大空間分析功能使得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取、屬性數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)的數(shù)值計算、空間數(shù)據(jù)分析等都成為可能，對于研究區(qū)農(nóng)業(yè)非點源污染的時空動態(tài)變化能夠進行直觀地解析。例如：通過GIS可以獲取流域的遙感圖像，進一步計算參數(shù)；可以估算一個流域的耕地面積和化肥科學(xué)施用量；可以通過對流域DEM的3D分析，提取坡度、坡長信息，進行匯流分析并生成河網(wǎng)，進而劃分子流域；通過與SWAT模型結(jié)合，分析土壤空間分布特征，得到關(guān)鍵風(fēng)險區(qū)域分布等。

2.2.2 GIS與模型的集成。將GIS與非點源污染模型相結(jié)合一直是國內(nèi)外非點源污染研究的熱點。如GIS與NLEAP模型[29]、GIS與DRASTIC模型[30]、GIS與SWAT模型[31]、GIS與USLE模型[32]、GIS與AGNPS模型[33]、GIS與AnnAGNPS模型[34]等。GIS與非點源模型的集成不僅可以在模型的不同模塊之間方便地完成數(shù)據(jù)交換、信息共享與反饋，還可以將模擬結(jié)果以生動形象的圖形方式呈現(xiàn)給環(huán)境管理人員，并且以這些信息為基礎(chǔ)，完成相關(guān)流域水質(zhì)多情景的預(yù)測、判斷和分析。根據(jù)GIS與非點源污染模型的結(jié)合程度，一般有3種方式[35]，即松散集成（Loose integrated）、緊密集成（Tightly integrated）、完全集成（Fully integrated）。其中以GIS與SWAT模型的結(jié)合作為典型進行簡單介紹。

SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是由美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心開發(fā)的流域尺度非點源污染模型[36]。在一個流域范圍內(nèi)，可以利用SWAT模型根據(jù)歷年的氣象水文、土壤和土地利用等方面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和空間分布圖，通過劃分水文響應(yīng)單元來模擬整個流域的徑流量、水土流失和氮磷等營養(yǎng)物的遷移運動，從而預(yù)測農(nóng)業(yè)管理措施對非點源污染的影響，并進一步評估整個流域范圍內(nèi)的水土保持能力和非點源污染狀況。由于農(nóng)業(yè)非點源污染起源于分散多樣的區(qū)域，僅利用模型并不能對其空間性和變異性進行很好的定量研究，GIS與SWAT模型的集成解決了這個問題，利用GIS的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)和可視化技術(shù)，使地理模型能夠?qū)?shù)據(jù)的空間特征及非空間特征進行聯(lián)合分析，適用于具有不同土地利用方式、土壤類型的大型流域，并能在資料缺乏的地區(qū)建模[37]。

2.2.3 GIS在非點源風(fēng)險評估中的應(yīng)用。由于農(nóng)業(yè)非點源污染影響因素復(fù)雜，有學(xué)者提出：快速準(zhǔn)確劃定農(nóng)業(yè)非點源污染關(guān)鍵源區(qū)（CSAs）并提出相應(yīng)控制措施才是農(nóng)業(yè)非點源污染研究工作的重中之重[38]。目前，基于GIS的農(nóng)業(yè)非點源污染風(fēng)險評估在污染物的分布確定、水土流失風(fēng)險區(qū)確定、關(guān)鍵源區(qū)識別方法制定等方面應(yīng)用較多。雷能忠[39]以農(nóng)業(yè)非點源污染風(fēng)險影響因素分析為基礎(chǔ)，建立起基于GIS的農(nóng)業(yè)非點源污染風(fēng)險評估空間分析模型，實現(xiàn)在GIS支持下，通過對數(shù)據(jù)的分析運算，獲得多尺度農(nóng)業(yè)非點源污染風(fēng)險程度分布圖。國內(nèi)外研究中，農(nóng)業(yè)非點源污染評價方法典型應(yīng)用的有磷指數(shù)法、潛力指數(shù)法、等標(biāo)污染負(fù)荷法，其中，磷指數(shù)法[40]注重與GIS的結(jié)合，使結(jié)果具有更好的可視性和可操作性。宋月君等[41]基于GIS的空間分析功能和養(yǎng)分平衡計算等方法，運用磷指數(shù)法對我國九大流域主要農(nóng)用地進行了農(nóng)業(yè)非點源磷污染的風(fēng)險評價。

3 農(nóng)業(yè)非點源污染控制措施

3.1 綜合控制措施

3.1.1 加強生物防治，合理使用化肥農(nóng)藥。推廣使用配方施肥技術(shù)、肥料的精準(zhǔn)化技術(shù)、分次施肥及平衡施肥等方法，最大限度地提高化肥利用率，減少化肥的流失和揮發(fā)。同時，實施秸稈綜合利用工程，采取機械翻壓還田、堆腐還田、牲畜過腹還田、沼氣發(fā)酵還田、食用菌生產(chǎn)等措施。在科學(xué)施肥的基礎(chǔ)上注重水土保護，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，不斷改善土壤環(huán)境[3，42]。減少農(nóng)藥污染方面，加強病蟲監(jiān)測預(yù)報，及時發(fā)布信息，指導(dǎo)農(nóng)民合理使用農(nóng)藥；提倡綜合防治，以農(nóng)業(yè)防治為基礎(chǔ)，積極推廣生物防治、物理防治新技術(shù)；科學(xué)合理地利用農(nóng)藥，提高農(nóng)藥有效利用率；認(rèn)真貫徹農(nóng)藥安全使用標(biāo)準(zhǔn)，推廣使用生物農(nóng)藥和高效、低毒、低殘留農(nóng)藥等[3，42]。

3.1.2 示范推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)新技術(shù)，建立立體農(nóng)業(yè)生態(tài)模型。近年來，國內(nèi)一些省市地區(qū)因地制宜，根據(jù)不同經(jīng)濟水平、地域類型和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀開展生態(tài)農(nóng)業(yè)試點示范，抓住農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境中的關(guān)鍵問題，實施生態(tài)農(nóng)業(yè)工程，逐步形成了豬—草—糧（菜）模式、加工—養(yǎng)殖—沼氣處理模式、果—草—畜—沼模式、無公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)模式以及生態(tài)旅游觀光型模式。其中，安徽省洛河鎮(zhèn)王莊村和泥河鎮(zhèn)大郢村被確定為省級生態(tài)農(nóng)業(yè)示范點。應(yīng)用生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)，既發(fā)展了經(jīng)濟又解決了農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程中的污染問題[3，42-43]。

3.1.3 加強集約化畜禽養(yǎng)殖廢棄物的無害化、資源化、減量化。根據(jù)我國畜禽廢棄物的利用和處理現(xiàn)狀，需進一步加強畜禽養(yǎng)殖廢棄物無害化、資源化、減量化建設(shè)，積極探索規(guī)模養(yǎng)殖過程中的糞便及廢棄物處理和利用。在現(xiàn)有治理措施基礎(chǔ)上，大力推廣品種改良畜禽技術(shù)、禽畜糞便厭氧發(fā)酵和商品有機肥生產(chǎn)先進技術(shù)等，使禽畜糞便轉(zhuǎn)化成無害有機肥；搬遷或關(guān)閉位于水源保護區(qū)的規(guī)?；B(yǎng)殖場，引導(dǎo)畜禽養(yǎng)殖企業(yè)走生態(tài)養(yǎng)殖道路，減少對環(huán)境和水域的污染[3，42，44]。

3.2 技術(shù)控制措施

3.2.1 源頭控制措施。農(nóng)業(yè)非點源污染的源頭控制技術(shù)主要包括科學(xué)施肥技術(shù)、科學(xué)灌溉技術(shù)、生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)、水土保持耕作技術(shù)以及MCR膜控制釋放技術(shù)等。

測土施肥、變量施肥、平衡施肥等科學(xué)施肥技術(shù)能有效緩解過量施肥所引發(fā)的農(nóng)業(yè)非點源污染[45]。這類施肥技術(shù)根據(jù)土壤特征和農(nóng)作物生長狀況的不同在施肥時間、施肥方式、肥料種類、各類肥料比例等方面實現(xiàn)精細(xì)化操作，以此提高肥料利用率，增加產(chǎn)物產(chǎn)量。

灌溉方式與化肥、農(nóng)藥等影響因子的流失程度密切相關(guān)，科學(xué)合理的灌溉技術(shù)能有效控制農(nóng)業(yè)非點源污染[45]，如噴灌、微灌、滴灌、按需灌溉、軟管擴澆、管道灌溉等技術(shù)。這些灌溉技術(shù)在提高水利用率的同時能有效控制水分的滲漏強度，降低農(nóng)業(yè)非點源污染形成的風(fēng)險。

生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)指在滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高產(chǎn)出、高效益的基礎(chǔ)上，強化符合農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)，減少污染物的排放量[45]。生態(tài)農(nóng)業(yè)模式強調(diào)“整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、再生”，通過科學(xué)管理，可有效減少化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)非點源對水體的污染。

帶狀耕作、休耕、免耕、少耕、覆蓋耕作等水土保持耕作技術(shù)不僅能有效控制水土流失，同時也能有效地控制農(nóng)業(yè)非點源污染[45]。如江蘇沿江地區(qū)以免耕、深耕或淺耕為主導(dǎo)形式的稻麥帶型互套耕種新型耕作制度。

膜控制釋放（MCR，Membranes Controlled-Release）技術(shù)也是控制農(nóng)業(yè)非點源污染的一項有效技術(shù)。機理是通過膜的作用，在規(guī)定的時間間隔和指定的局部區(qū)域按一定的速度釋放活性物質(zhì)（如藥物、化肥、香料等）的技術(shù)，如：膜控制釋放肥、膜控制釋放農(nóng)藥等。在養(yǎng)分上，膜控制釋放肥可以按不同作物所需營養(yǎng)進行配方設(shè)計；在供肥上，可以按照作物不同生長發(fā)育期的養(yǎng)分要求進行控制釋放；在施肥上，可以一次基施，不用追施；在耕作上，可以進行接觸施肥和簡化農(nóng)業(yè)耕作；在效益上，可以省工節(jié)肥，提高肥料利用率，減少肥料流失對水體的污染。使用膜控制釋放農(nóng)藥也有很多優(yōu)點：可以防止農(nóng)藥揮發(fā)、分解、流失，延長藥效，提高防治效果；可以減少施藥次數(shù)和施藥量，省工、省時、省費用；可以降低農(nóng)藥對農(nóng)作物和人畜的危害；可以減少農(nóng)藥對周圍環(huán)境的污染[3]。

3.2.2 過程阻斷技術(shù)。農(nóng)業(yè)非點源污染的過程阻斷技術(shù)主要包括任何能夠減少或預(yù)防農(nóng)業(yè)非點源污染物進入外界水體的方法、措施或操作程序，如人工濕地技術(shù)、人工多水塘系統(tǒng)、樹籬、植被緩沖帶等，其中人工濕地技術(shù)和緩沖帶技術(shù)效果較為顯著。

人工濕地技術(shù)現(xiàn)已被各國作為有效防控農(nóng)業(yè)非點源污染的技術(shù)之一。如美國加利福尼亞州的普萊多除氮人工濕地通過控制農(nóng)業(yè)非點源污染不但完成了對圣安娜河水體的凈化，還改善了瀕臨植物的生活環(huán)境[45]。人工濕地類型按水流方式的不同分為地表流濕地、潛流濕地、垂直流濕地、潮汐流濕地。由于不能同時提供有氧和厭氧條件，單一形態(tài)的人工濕地系統(tǒng)無法有效去除高含量的總氮。垂直流濕地能有效地去除氨態(tài)氮，但是脫氮作用很有限。相反，地表流濕地等提供了脫氮條件，但硝化作用卻有限[3，43-44]。因此，把不同類型的人工濕地系統(tǒng)結(jié)合在一起對防控農(nóng)業(yè)非點源污染十分有利。

緩沖帶技術(shù)是指利用永久性植被攔截污染物或有害物質(zhì)的條帶狀、受保護的土地，如建立在河湖、溪流沿岸的各類植被帶，包括林地、草地等。根據(jù)緩沖帶的植被類型、分布位置與主要作用，將其分為緩沖濕地、緩沖林帶及緩沖草地3種類型[46]。緩沖帶中的植被能有效降低徑流速度，并使緩沖帶土壤的水力滲透能力得到顯著提高。國外在非點源污染治理中將緩沖草地帶、緩沖林帶和緩沖濕地有機結(jié)合來增強防治效果。研究顯示，緩沖帶對氮、磷攔截率高達91%和92%；健康的水陸交錯帶可以對水流及其所攜帶的營養(yǎng)物質(zhì)起到截留和過濾作用；擁有樹、草和濕地植物的緩沖帶是控制農(nóng)業(yè)非點源污染最有效的方法之一[47]。

3.2.3 末端治理技術(shù)。農(nóng)業(yè)非點源污染末端治理技術(shù)包括前置庫技術(shù)、污水利用技術(shù)與土地污染修復(fù)技術(shù)[45]。20世紀(jì)90年代初以來，前置庫技術(shù)在我國推廣應(yīng)用，其原理是通過在非點源徑流的入庫、河、湖口設(shè)置一個較大的生態(tài)水塘對非點源徑流進行調(diào)蓄，以增加徑流進入天然水體的滯留時間，從而攔截營養(yǎng)物質(zhì)。在云南滇池和江浙地區(qū)太湖流域等地取得成效，其水質(zhì)得到明顯改善。污水利用技術(shù)如臺灣地區(qū)對畜禽場污水采取生物膜反應(yīng)器深度處理技術(shù)。土地污染修復(fù)技術(shù)主要包括物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)[45]。相較而言，物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)一般具有見效快、成本高的特點，但易引起二次污染，而生物修復(fù)技術(shù)則有見效慢，但成本低、二次污染小等特點。

綜上，農(nóng)業(yè)非點源污染控制過程中源頭控制、過程阻斷與末端治理技術(shù)可結(jié)合實際相互交錯應(yīng)用，如過程阻斷技術(shù)中的人工濕地技術(shù)根據(jù)需要也可在末端治理技術(shù)中有效使用。農(nóng)業(yè)非點源污染控制技術(shù)的選擇與實施方面也要將控制成本，分區(qū)、分類控制與途徑控制統(tǒng)籌考慮，同時堅持技術(shù)與政策并舉等原則。

3.3 BMPs最佳管理措施

在非點源污染的控制與管理實踐中，20世紀(jì)70年代美國提出的“最佳管理措施”（BMPs，Best Management Practices）最具代表性[1，3]。BMPs是指任何能夠減少或預(yù)防水資源污染的方法、措施或操作程序，主要是由工程措施和管理措施兩部分組成。其中，工程措施主要是梯田、植草水道、水渠改道、構(gòu)筑攔沙壩、引水槽、山塘等；管理措施主要包括退耕還林、還草、還濕等。

4 研究展望

農(nóng)業(yè)非點源污染形成機理與傳輸過程復(fù)雜，研究過程中涉及水利、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等多方面學(xué)科知識，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在歸納當(dāng)前研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，后期研究需關(guān)注以下幾個方面。

（1）將環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等領(lǐng)域與農(nóng)業(yè)非點源污染進行融合是有效控制非點源污染的根本途徑，但由于其自身特點難以監(jiān)控，尋找經(jīng)濟實用并能反映污染規(guī)律的方法是當(dāng)務(wù)之急。因此，需要開發(fā)適合我國不同區(qū)域特色、建立適合無資料地區(qū)、獲取資料困難地區(qū)的農(nóng)業(yè)非點源污染模型，并將其與“3S”技術(shù)融合，開發(fā)監(jiān)測模擬分析系統(tǒng)，增強農(nóng)業(yè)非點源污染模型的應(yīng)用性能，從而解決一系列問題。而基于“3S”技術(shù)與模型結(jié)合來解決農(nóng)業(yè)非點源污染的研究也是未來研究的主要方向。

（2）在未來的研究中，以基因工程為主導(dǎo)的生物技術(shù)將成為解決農(nóng)業(yè)非點源污染的強有力的手段[48-50]。同時，生物技術(shù)和“3S”技術(shù)的迅速發(fā)展也為BMPs的發(fā)展提供了機遇，綜合利用最新的科學(xué)技術(shù)，從流域生態(tài)和諧角度實施BMPs，建立流域土地、水域最優(yōu)開發(fā)和管理模式，從而能夠更好地實現(xiàn)農(nóng)業(yè)非點源污染的調(diào)控。

（3）在農(nóng)業(yè)政策中，應(yīng)當(dāng)積極尋求與管制性政策相配套的引導(dǎo)性、激勵性政策，使農(nóng)民自覺轉(zhuǎn)變不利于環(huán)境的生產(chǎn)行為和方式，尤其在重要的水環(huán)境保護區(qū)，應(yīng)限制農(nóng)民不合理的生產(chǎn)方式，引導(dǎo)農(nóng)民從事既能獲得經(jīng)濟效益又有利于環(huán)境的生態(tài)農(nóng)業(yè)。

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