門云云 田雪峰 夏立江

摘要?[目的]分析農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項(xiàng)目面源污染的影響。[方法]通過調(diào)研與資料收集，并基于文獻(xiàn)綜述獲取相應(yīng)參數(shù)，核算了現(xiàn)狀化肥農(nóng)藥施用量、流失量以及項(xiàng)目實(shí)施后的氮、磷流失量等。[結(jié)果]測土配方施肥可減少23.2%的總氮和18.8%的總磷流失量;病蟲害綜合防治可減少30%的農(nóng)藥施用量;秸稈還田可減少27.4%的總氮與32.3%的總磷流失量;節(jié)水灌溉可減少9.3%和6.2%的總氮與總磷流失量;生態(tài)溝渠可減少徑流中74.1%與68.6%的總氮與總磷;人工濕地可減少徑流中60.0%與50.0%的總氮與總磷。[結(jié)論]農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項(xiàng)目可有效控制項(xiàng)目區(qū)面源污染。

關(guān)鍵詞?農(nóng)業(yè)面源污染;測土配方施肥;節(jié)水灌溉;秸稈還田;生態(tài)溝渠

中圖分類號?S181.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼?A文章編號?0517-6611（2018）35-0072-03

農(nóng)業(yè)面源污染是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，氮素和磷素等營養(yǎng)物質(zhì)、農(nóng)藥以及其他有機(jī)或無機(jī)污染物質(zhì)通過農(nóng)田的地表徑流和農(nóng)田滲漏形成的水環(huán)境污染，主要包括化肥污染、農(nóng)藥污染、養(yǎng)殖場污染等[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)[2]，我國2016年農(nóng)用化肥施用量5 984.1 萬t（折純），農(nóng)作物單位面積化肥用量358.5 kg/hm2，遠(yuǎn)高于世界平均水平（120 kg/hm2）[3]，糧食作物氮肥、磷肥和鉀肥利用率分別為33%、24%和42%[3]，大量流失的化肥隨水流進(jìn)入溝渠，再匯集江、河、湖、水庫及近海域，使水體中的氮、磷等營養(yǎng)元素富集，導(dǎo)致水質(zhì)的惡化。我國2016年農(nóng)藥使用量174.0 萬t[2]，農(nóng)藥平均利用率僅為35%[3]，大部分農(nóng)藥通過徑流、滲漏、飄移等流失，污染土壤、水環(huán)境，影響農(nóng)田生態(tài)環(huán)境安全。

農(nóng)業(yè)面源污染是河流和湖泊的重要污染源，根據(jù)相關(guān)資料，農(nóng)業(yè)面源中化學(xué)需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）排放量分別為1 324.09萬、270.46萬、28.47萬t，分別占全國水污染排放總量的43.7%、57.2%、67.3%[4]。2015年中央1號文件《關(guān)于加大改革創(chuàng)新力度加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的若干意見》對“加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生態(tài)治理”做出專門部署，強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染治理。吳永紅等[5]從農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生、發(fā)展和發(fā)生的特征上，基于中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式提出了農(nóng)業(yè)面源污染控制的策略性理論——“減源-攔截-修復(fù)”理論。湖北省洪湖市位于長江經(jīng)濟(jì)帶，目前農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重，洪湖市擬從污染源頭控制、遷移途徑攔截、生態(tài)修復(fù)3個(gè)方面對項(xiàng)目區(qū)實(shí)施農(nóng)業(yè)面源污染防治措施。筆者以洪湖市為例，對農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項(xiàng)目實(shí)施前后化肥流失量、農(nóng)田徑流污染物濃度等進(jìn)行核算，從而分析農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)項(xiàng)目面源污染影響。

1?資料與方法

1.1?項(xiàng)目概況

洪湖市位于湖北省中南部，位于長江經(jīng)濟(jì)帶，地處洪湖流域，東南瀕長江，與嘉魚縣、赤壁市及湖南省臨湘市隔江相望;西傍洪湖與監(jiān)利縣接壤;北依東荊河與漢南區(qū)、仙桃市相鄰，總面積2 519 km2。

項(xiàng)目區(qū)位于洪湖市燕窩鎮(zhèn)，緊鄰長江。項(xiàng)目的主要目標(biāo)為：以加強(qiáng)面源污染物控制為重點(diǎn)，控制和治理長江水污染;以降低農(nóng)藥和化肥使用強(qiáng)度為重點(diǎn)，加強(qiáng)流域環(huán)境綜合治理。擬從減源、攔截、修復(fù)3個(gè)方面對農(nóng)業(yè)面源污染進(jìn)行控制，主要實(shí)施內(nèi)容包括測土配方施肥、病蟲害綜合防治、秸稈還田、節(jié)水灌溉以及生態(tài)溝渠、人工濕地建設(shè)等。

1.2?數(shù)據(jù)來源與分析方法

該研究在2017年對項(xiàng)目區(qū)各種作物單位面積化肥用量、農(nóng)藥用量、作物面積、各種作物測土配方施肥推薦量、灌溉方式進(jìn)行了調(diào)研與資料收集，并基于文獻(xiàn)綜述獲取相應(yīng)參數(shù)，核算了現(xiàn)狀化肥農(nóng)藥施用量、流失量以及項(xiàng)目實(shí)施后的氮磷流失量等。

2?結(jié)果與分析

2.1?項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田面源污染現(xiàn)狀分析

項(xiàng)目區(qū)是典型的農(nóng)業(yè)集約化生產(chǎn)區(qū)域，土地利用強(qiáng)度大。調(diào)查結(jié)果顯示，項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生的主要因素包括化肥農(nóng)藥的不合理施用、秸稈的不合理處置以及灌溉方式不合理。

其中，項(xiàng)目區(qū)平均化肥用量373 kg/hm2（折純），其中氮肥用量達(dá)195 kg/hm2（折純），磷肥用量84 kg/hm2（折純），鉀肥用量達(dá)95 kg/hm2（折純）;農(nóng)藥用量1.36 kg/hm2（折純）?；蕼\施表施普遍，農(nóng)藥施用也多采用粗放噴霧的方式，這使得化肥農(nóng)藥利用率低?；兽r(nóng)藥的大量、不合理使用對區(qū)域水環(huán)境和土壤環(huán)境產(chǎn)生了極大威脅。

項(xiàng)目區(qū)一部分秸稈被隨意丟棄，既對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，也是一種極大的資源浪費(fèi)。

項(xiàng)目區(qū)目前為土渠漫灌，農(nóng)田排水不經(jīng)過任何有效處理直接由各地塊農(nóng)渠集中到主排水渠后排放至周邊河流，氮、磷通過徑流流失量大，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染問題日益嚴(yán)重。

2.2?農(nóng)業(yè)開發(fā)項(xiàng)目實(shí)施前后面源污染影響對比分析

2.2.1?測土配方施肥。

項(xiàng)目區(qū)圍繞測土配方施肥、配方肥社會化服務(wù)體系建設(shè)等工作來達(dá)到精準(zhǔn)施肥，提高肥料利用率。項(xiàng)目實(shí)施后，項(xiàng)目區(qū)單位面積化肥用量為299 kg/hm2，較實(shí)施前減少20%，其中氮肥用量158 kg/hm2，較實(shí)施前減少19%;磷肥用量67 kg/hm2，較實(shí)施前減少20%;鉀肥用量75 kg/hm2，較實(shí)施前減少21%。實(shí)施后項(xiàng)目區(qū)化肥施用總量為565 t/a，較實(shí)施前減少20%（表1）。

根據(jù)國務(wù)院第一次全國污染源普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室發(fā)布的《肥料流失系數(shù)手冊》中地表徑流化肥流失系數(shù)，考慮所屬分區(qū)、地形、梯田/非梯田、土地利用方式、種植模式5個(gè)因素，選取項(xiàng)目區(qū)化肥流失系數(shù)。項(xiàng)目區(qū)種植作物有小麥、玉米、水稻、大豆、蔬菜，各種作物總氮流失率分別為0.502%、0.502%、1.848%、0.502%、1.640%，總磷流失率分別為0.111%、0.111%、1.547%、0.111%、0.935%。

經(jīng)核算（表2），項(xiàng)目實(shí)施后項(xiàng)目區(qū)單位面積化肥流失量為1.95 kg/hm2，較實(shí)施前減少22.3%，其中氮肥、磷肥流失量分別為1.54、0.41 kg/hm2，較實(shí)施前分別減少23.2%、18.8%。實(shí)施后項(xiàng)目區(qū)化肥流失總量為3.69 t/a，較實(shí)施前減少22.3%。

2.2.2?病蟲害綜合防治。

項(xiàng)目實(shí)施后將應(yīng)用農(nóng)業(yè)防治、生物防治、物理防治等綠色防控技術(shù)，創(chuàng)建有利于作物生長、天敵保護(hù)而不利于病蟲害發(fā)生的環(huán)境條件，預(yù)防控制病蟲害發(fā)生，從而達(dá)到少用農(nóng)藥的目的;大力推廣應(yīng)用生物農(nóng)藥，替代高毒高殘留農(nóng)藥。通過開展農(nóng)藥安全使用技術(shù)培訓(xùn)，提高基層農(nóng)技人員和科技示范戶、種植大戶以及普通農(nóng)戶的安全用藥技術(shù)水平。加強(qiáng)病蟲害預(yù)測預(yù)報(bào)，通過科學(xué)合理用藥，盡量減少農(nóng)藥使用次數(shù)和使用量，減少農(nóng)藥流失，提升科學(xué)施藥水平。

孫霞等[6]對鄂爾多斯市的農(nóng)業(yè)面源污染治理現(xiàn)狀進(jìn)行分析，鄂爾多斯市實(shí)施病蟲害綜合防治后，農(nóng)藥施用量減少了30%，減少了農(nóng)藥流失對水環(huán)境和土壤環(huán)境造成的污染。項(xiàng)目實(shí)施后，項(xiàng)目區(qū)單位面積農(nóng)藥用量為0.95 kg/hm2，農(nóng)藥使用總量為1.8 t/a（表3），即項(xiàng)目實(shí)施病蟲害綜合防治措施后，可減少農(nóng)藥施用量。

2.2.3?秸稈資源化利用。

農(nóng)作物秸稈中富含大量的礦質(zhì)營養(yǎng)元素，是農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)的重要來源。項(xiàng)目區(qū)將秸稈還田肥料化利用，秸稈焚燒將基本杜絕，可減少肥料用量，提高耕地質(zhì)量，減少環(huán)境污染。對于稻田，朱利群等[7]研究秸稈還田下不同耕作方式對稻田地表徑流的影響，結(jié)果顯示，秸稈還田處理下的總氮、總磷流失量分別比對照減少20.0%～28.9%和10.3%～22.0%。對于旱地，王靜等[8]研究秸稈還田對玉米田地表徑流量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在玉米生長期間，與傳統(tǒng)耕作小區(qū)相比，秸稈覆蓋小區(qū)地表徑流的氮、磷流失量分別降低 27.42%和32.29%。以稻田和玉米地為例，項(xiàng)目區(qū)實(shí)施秸稈還田后，可減少化肥流失量（表4）。

2.2.4?發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)。

項(xiàng)目區(qū)全面開展節(jié)水農(nóng)業(yè)，積極建設(shè)現(xiàn)代化灌排渠系，推廣渠道防滲、管道輸水、微灌等節(jié)水灌溉技術(shù)。節(jié)水灌溉不僅可以減少水資源的使用和消耗，還可以減少因大水漫灌造成的肥料流失，降低入河面源污染。

項(xiàng)目區(qū)擬在蔬菜地實(shí)施滴灌節(jié)水工程。蔬菜地現(xiàn)狀氮肥流失量為4.92 kg/hm2、磷肥流失量為1.68 kg/hm2。余金鳳等[9]研究湖北省漳河灌區(qū)水旱田節(jié)水灌溉的減污效應(yīng)，結(jié)果表明，節(jié)水灌溉下氮磷被土壤吸附作用增強(qiáng)，使節(jié)水灌溉時(shí)氮磷濃度減少，旱地節(jié)水灌溉較傳統(tǒng)灌溉氮磷流失量分別減少9.3%、6.2%。節(jié)水灌溉工程實(shí)施后項(xiàng)目區(qū)蔬菜地氮、磷流失量分別為4.46、1.58 kg/hm2（表5），即項(xiàng)目區(qū)實(shí)施節(jié)水灌溉工程后，可減少項(xiàng)目區(qū)化肥流失量。

2.2.5?構(gòu)建生態(tài)溝渠。

項(xiàng)目區(qū)擬建設(shè)生態(tài)溝渠，在不影響農(nóng)田溝渠正常的灌、排水功能前提下，充分利用現(xiàn)有的農(nóng)田溝渠空間，合理配置水生植物群落，根據(jù)高程適當(dāng)配置水位調(diào)節(jié)閘門，延長溝渠內(nèi)的水力滯留時(shí)間，提升溝渠的生態(tài)功能，攔截農(nóng)田排水中的有機(jī)物、懸浮物、氮、磷等污染物含量，并盡可能地實(shí)現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益。

項(xiàng)目區(qū)位于洪湖流域，馬玉寶等[10]對洪湖流域農(nóng)業(yè)面源污染進(jìn)行了調(diào)查，監(jiān)測得到7—8月洪湖流域典型水田和旱田的徑流污染物濃度。陳重軍等[11]通過在長三角地區(qū)水稻密集種植區(qū)研究表明，生態(tài)溝渠對農(nóng)田徑流中氮、磷具有顯著的去除作用，去除率分別達(dá)74.13%和68.63%。項(xiàng)目區(qū)實(shí)施生態(tài)溝渠建設(shè)后，可降低農(nóng)田徑流污染物濃度（表6）。

2.2.6?修建人工濕地。

人工濕地污水處理技術(shù)是從20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的，是一種通過模擬天然濕地的結(jié)構(gòu)（基質(zhì)、植物、水體等）與功能（吸附、降解、沉淀等作用），具有高效、低投入、系統(tǒng)能耗低、運(yùn)行和維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，十分適于在農(nóng)村地區(qū)推廣的污廢水處理系統(tǒng)[12]。

項(xiàng)目擬在渠道中修建小型人工濕地，人工濕地內(nèi)設(shè)置生態(tài)浮島，吸收水中的氮、磷，增加浮游動物的生物量，促進(jìn)代謝物的沉積，改善水體的流態(tài)，使水生生態(tài)逐步恢復(fù)。劉文祥[13]在滇池流域內(nèi)構(gòu)建人工濕地，研究結(jié)果表明，由漂浮植物池、沉水植物池、挺水植物池以及草濾帶組成的人工濕地，對氮、磷、泥沙以及有機(jī)物有較好的吸收、吸附以及物理沉降作用，可以控制農(nóng)田徑流污染，人工濕地對農(nóng)田徑流中總氮、總磷的去除率分別為60%、50%。項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田徑流經(jīng)生態(tài)溝渠攔截后再經(jīng)過人工濕地處理后排入附近河道。項(xiàng)目區(qū)實(shí)施人工濕地工程后，可降低農(nóng)田徑流污染物濃度（表7）。

3?結(jié)語

農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為環(huán)境污染的重要影響因素，其特點(diǎn)主要是分散性、隨機(jī)性、不確定性等，由于農(nóng)業(yè)面源污染的成因和特點(diǎn)，其防治難度大。為了防治農(nóng)業(yè)面源污染影響，促進(jìn)社會主義新農(nóng)村的建設(shè)與發(fā)展，應(yīng)提高農(nóng)業(yè)環(huán)保意識，加強(qiáng)農(nóng)民培訓(xùn)，加快推廣科學(xué)施肥、安全用藥、綠色防控、農(nóng)田節(jié)水等清潔生產(chǎn)措施，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源利用。

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