周 芳，金書秦，張 惠

(1.西藏農(nóng)牧學(xué)院，林芝 860000； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)村經(jīng)濟研究中心，北京 100810； 3.中國人民大學(xué)，北京 100872)

0 引言

黨的十九大報告提出要“加強農(nóng)業(yè)面源污染防治”。作為國家生態(tài)安全屏障，西藏的生態(tài)環(huán)境功能地位舉足輕重，其農(nóng)業(yè)面源污染治理和生態(tài)環(huán)境保護對我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義。21世紀(jì)以來，西藏農(nóng)業(yè)面源污染問題日益突出，主要表現(xiàn)為化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)化學(xué)投入品的過量使用，農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、農(nóng)膜等農(nóng)業(yè)廢棄物的排放以及農(nóng)牧民生活垃圾排放3個方面。以化肥為例，西藏化肥施用量不斷增加，由2000年的2.5萬t增加到2016年的5.9萬t，年均增長5.8%，單位面積化肥施用量由2000年的108kg/hm2增加到2016年的248 kg/hm2，年均增長5.6%，已經(jīng)超出國際上公認(rèn)的為防止水體污染所設(shè)置的225 kg/hm2的安全上限值。農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為水體污染的主要來源[1]，我國農(nóng)業(yè)面源污染排放的COD、TN、TP占這些污染物排放總量的比重分別為44%、67%和57%[2]。西藏雅魯藏布江、拉薩河、年楚河、尼洋河等流域都受到農(nóng)業(yè)面源污染的威脅[3-4]。因此，分析西藏農(nóng)業(yè)面源排放TN、TP的排放總量及強度，并探討空間差異與分布特征，對西藏農(nóng)業(yè)面源污染治理和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境改善，以及實現(xiàn)全區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

國內(nèi)外諸多學(xué)者就農(nóng)業(yè)面源污染問題進行了分析和研究，其內(nèi)容涉及農(nóng)業(yè)面源污染的形勢、特征和治理對策[5-12]，測算和空間分布[13-17]，主要影響因素[18-21]和國際經(jīng)驗借鑒[22-25]等方面。常用的農(nóng)業(yè)面源污染排放量的估算方法包括輸出系數(shù)法[26-27]、單元調(diào)查法[28-29]、排污系數(shù)法[2]等，其中單元調(diào)查法被學(xué)者應(yīng)用于黃淮海平原[30]、三峽生態(tài)屏障區(qū)[31]、福建省[32]、青島市[33]等不同區(qū)域，應(yīng)用效果較好。文章以西藏不同地區(qū)農(nóng)田化肥、畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村生活為調(diào)查單元，利用經(jīng)驗排放系數(shù)，對2000—2016年西藏農(nóng)業(yè)面源排放的TN、TP排放總量、構(gòu)成及強度進行核算，并探討其空間差異與分布特征，試圖揭示西藏農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀并把握其動態(tài)演變，從而為西藏農(nóng)業(yè)面源污染防治政策的制定提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

西藏地處青藏高原，平均海拔在4 000m以上，地勢由西北向東南傾斜，地形復(fù)雜多樣，氣候呈現(xiàn)由東南向西北的帶狀分布特點，素有“世界屋脊”和“地球第三極”之稱，是世界上生物多樣性最為豐富的地區(qū)之一。西藏農(nóng)業(yè)土地的主要類型為草地，天然草地面積為8 200萬hm2，占全區(qū)國土面積的68%，居全國第一位，但耕地面積較少，僅為23.7萬hm2。全區(qū)轄拉薩、昌都、山南、日喀則、那曲、阿里、林芝7個地市，居民以藏族為主。農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)是西藏農(nóng)牧民的主要經(jīng)濟來源。2000年以來，在國家一系列強農(nóng)惠農(nóng)和農(nóng)業(yè)援藏政策的支持下，西藏農(nóng)牧業(yè)快速發(fā)展，農(nóng)牧民收入持續(xù)增長。2017年，西藏農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值達到122.8億元，占地區(qū)生產(chǎn)總值的9.4%； 農(nóng)村居民人均可支配收入首次突破萬元，達到1.033 0萬元，比2016年增長13.6%。然而，西藏農(nóng)業(yè)經(jīng)濟快速增長也付出了一定的資源環(huán)境代價，農(nóng)業(yè)面源污染是西藏生態(tài)環(huán)境的重大挑戰(zhàn)。

1.2 農(nóng)業(yè)面源污染排放量核算模型

該文采用單元調(diào)查法，對西藏農(nóng)業(yè)面源污染排放量進行核算。該方法主要評估農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活的過程中產(chǎn)生的污染物，在降水和灌溉過程中通過地表徑流和排水等途徑匯入地表水體造成的污染[13]?；谖鞑剞r(nóng)業(yè)面源污染的現(xiàn)狀，該文最終選擇農(nóng)田化肥、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)村生活3個污染單元[注]由于農(nóng)藥污染、地膜污染單元難以定量核算，西藏農(nóng)業(yè)固體廢棄物的利用結(jié)果及其排放率無法確定，該文對這3個污染單元不予考慮，核算的主要污染物指標(biāo)包括TN、TP排放量2類，因為它們是造成水體污染和水體富營養(yǎng)化的主要因子(表1)。

表1 西藏農(nóng)業(yè)面源污染單元

該文構(gòu)建的農(nóng)業(yè)面源污染排放量核算模型如下：

(1)

式(1)中，E為農(nóng)業(yè)面源污染物TN、TP排放量；EUi為單元i指標(biāo)統(tǒng)計數(shù)；ρi為單元i污染物的產(chǎn)污強度系數(shù)；EUi和ρi之積是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村污染物的產(chǎn)生量(產(chǎn)污量)；LCi為單元i污染物的總排放系數(shù)[22]。由于缺乏專門針對西藏進行的研究，該文在查詢相關(guān)文獻和研究報告的基礎(chǔ)上確定各系數(shù)。計算西藏農(nóng)業(yè)面源污染排放量時， 3個污染單元所采用系數(shù)如下。

(1)農(nóng)田化肥?；适┯迷斐傻奈廴九欧帕康扔诨?氮肥、磷肥)施用折純量乘以總排放系數(shù)，排放系數(shù)按已有文獻口徑計算[29-34]，西藏的氮肥流失率為10%，磷肥流失率為4%。

(2)畜禽養(yǎng)殖。西藏畜禽養(yǎng)殖是主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，且養(yǎng)殖方式是以行政村為單位的規(guī)模養(yǎng)殖，造成的面源污染主要來源于畜禽糞尿中所含的N、P等污染物。畜禽養(yǎng)殖污染排放量等于畜禽養(yǎng)殖總量(存欄量或出欄量)、污染排泄系數(shù)和流失系數(shù)三者之積。其中，畜禽糞尿排泄系數(shù)采用國家環(huán)保總局(2002)數(shù)據(jù)，污染流失系數(shù)采用賴斯蕓(2003)[34]關(guān)于我國畜禽污染物流失率分區(qū)情況的研究結(jié)果(表2)。該文統(tǒng)計的畜禽包括牛、羊、豬，其中，牛、羊因飼養(yǎng)期超過一年，養(yǎng)殖總量用年末存欄量計，豬因飼養(yǎng)期少于一年，養(yǎng)殖總量用當(dāng)年出欄量計。

表2 西藏畜禽養(yǎng)殖的TN和TP年排泄系數(shù)與流失系數(shù)

表3 2000—2016年西藏TN和TP排放量及其增長率

(3)農(nóng)村生活。農(nóng)村生活污染主要分成生活污水和人糞便兩部分，其中，生活污水TN和TP的單位人口年產(chǎn)污系數(shù)分別為0.584kg/人和0.146 kg/人，排放系數(shù)取100%； 人糞便TN和TP的單位人口年產(chǎn)污系數(shù)分別為3.06 kg/人和0.64 kg/人，排放系數(shù)取10%[29]。合計得到單位農(nóng)村人口農(nóng)村生活污染TN和TP排放強度分別為0.89 kg/人和0.20 kg/人。

1.3 數(shù)據(jù)來源

利用單元調(diào)查法對西藏農(nóng)業(yè)面源污染排放量進行估算，除了各污染單元的排放系數(shù)外，還需要相關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，主要包括西藏全區(qū)及7個地市的化肥施用量(包括氮肥、磷肥折純量)、畜禽養(yǎng)殖量(包括牛、羊、豬存欄量和出欄量)和農(nóng)村人口數(shù)量。這些數(shù)據(jù)主要來自于2001—2017年《西藏統(tǒng)計年鑒》和《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》。

2 結(jié)果與分析

2.1 西藏TN、TP排放量

2000—2016年，西藏TN、TP排放量基本呈現(xiàn)有增有減的平穩(wěn)變動趨勢(表3)。其中，TN排放量由2000年的9.085 20萬t變?yōu)?016年的9.939 05萬t，年均增長0.6%，TP排放量由2000年的1.349 95萬t變?yōu)?016年的1.482 44萬t，年均增長0.6%。西藏TN和TP排放量在2007年和2011—2014年均呈現(xiàn)下降趨勢，主要原因在于畜禽養(yǎng)殖量減少，導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖的TN和TP排放量下降。2007年西藏牛存欄量為622萬頭，比2006年下降4.5%，豬出欄量為15.6萬頭，比2006年減少14.9%； 2011年西藏牛存欄量為645萬頭，比2010年下降1.4%，羊存欄量為1 459萬只，比2010年下降7.6%，豬出欄量為19.9萬頭，比2010年減少2.9%。

2.2 西藏TN、TP排放的構(gòu)成

西藏3個污染單元對TN和TP排放量的貢獻率由大到小分別是畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)村生活和農(nóng)田化肥，它們占TN排放總量的平均比重分別為96.3%、2.0%和1.7%，占TP排放總量的平均比重分別為94.5%、2.9%和2.6%(表4)。由此可見，畜禽養(yǎng)殖是西藏TN和TP排放的最主要貢獻單元，也應(yīng)該是西藏農(nóng)業(yè)面源污染防治的重點領(lǐng)域。但是，也需要注意到畜禽養(yǎng)殖的貢獻率總體呈現(xiàn)下降趨勢，而農(nóng)村生活和農(nóng)田化肥貢獻率有所增加，不能因為這兩個污染單元所占比重小而完全忽略對其進行污染治理。

表4 2000—2016年西藏農(nóng)業(yè)面源污染排放的構(gòu)成 %

2.3 西藏TN、TP排放的空間差異

2000—2016年，西藏7個地市的TN和TP排放總體呈現(xiàn)增加趨勢，并且空間差異明顯(圖1、圖2)。那曲市、昌都市、日喀則市的TN和TP排放量位居前3位，這與西藏畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村人口分布基本相符，牲畜存欄量和農(nóng)村人口數(shù)都位居全區(qū)前3位， 2016年， 3市牲畜總存欄量占全區(qū)牲畜總存欄量的69.9%，農(nóng)村人口數(shù)占全區(qū)農(nóng)村人口總數(shù)的67.2%。由于畜禽養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展帶來的畜禽糞便問題日趨嚴(yán)重，以及農(nóng)牧民生活水平提高引致的農(nóng)村生活污染物排放量增加，導(dǎo)致這3市的TN和TP排放量居高不下，始終位于全區(qū)前3位。阿里地區(qū)是西藏TN和TP排放量最低的地區(qū)，主要原因在于阿里生存條件惡劣、生態(tài)環(huán)境脆弱、自然災(zāi)害頻發(fā)，畜禽養(yǎng)殖量、農(nóng)村人口數(shù)和農(nóng)作物種植面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于西藏其他地市。因此，那曲市、昌都市、日喀則市應(yīng)當(dāng)作為西藏農(nóng)業(yè)面源污染治理的重點區(qū)域。

該文利用GIS空間分析平臺，直觀反映出2016年西藏各地市的TN、TP排放量及3個污染單元對TN、TP排放量的貢獻(圖3、圖4)。2016年，畜禽養(yǎng)殖對7個地市的TN和TP排放貢獻率均居第一位； 農(nóng)村生活對拉薩市、昌都市和那曲市TN排放的貢獻率位居第二位，對昌都市、那曲市和阿里地區(qū)的TP排放的貢獻率位居第二位； 農(nóng)田化肥對山南市、日喀則市、阿里地區(qū)和林芝市的TN排放的貢獻率位居第二位，對拉薩市、山南市、日喀則市、林芝市TP排放的貢獻率位居第二位。因此，西藏農(nóng)業(yè)面源污染防治要根據(jù)各地市的排放現(xiàn)狀，重點針對畜禽養(yǎng)殖造成的面源污染，因地制宜地制定差別的農(nóng)業(yè)面源污染防治政策，這樣才能實現(xiàn)低成本、高效率的治理。

2.4 西藏TN、TP排放強度的空間差異

TN、TP排放強度是指單位土地面積的TN、TP排放量的積聚程度，用排放量與土地面積的比值來表示[9]，可以在一定程度上表征西藏各地市農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷程度。結(jié)果顯示， 2000—2016年，拉薩市TN和TP排放強度最高，平均強度分別為364.2kg/km2和54.2kg/km2，遠(yuǎn)高于全區(qū)其他地市水平，甚至高于全國平均水平[注]按照第一次全國污染普查數(shù)據(jù)計算，農(nóng)業(yè)TN的全國平均強度是281.3 kg/km2，農(nóng)業(yè)TP的全國平均強度為29.2 kg/km2。昌都市TN和TP排放強度居第二位，平均強度分別為236.2kg/km2和34.8kg/km2； 山南市和日喀則市TN和TP排放強度分居第三和第四位，但二者相差不大，其中山南市TN和TP平均排放強度分別為104.9kg/km2和15.6kg/km2，日喀則市TN和TP平均排放強度分別為97.5 kg/km2和14.9kg/km2； 那曲市和林芝市TN和TP排放強度分居第五和第六位，其中那曲市TN和TP平均排放強度分別為66.6kg/km2和9.8kg/km2，林芝市TN和TP平均排放強度分別為48.0kg/km2和7.1kg/km2； 阿里地區(qū)TN和TP排放強度最低，平均強度分別為12.6kg/km2和1.9kg/km2，遠(yuǎn)低于全區(qū)其他地市水平。綜合考慮到農(nóng)業(yè)面源污染總量和負(fù)荷強度，拉薩市、昌都市、日喀則市、那曲市應(yīng)當(dāng)作為西藏農(nóng)業(yè)面源污染治理的重點。

圖1 2000—2016年西藏各地市TN排放量對比 圖2 2000—2016年西藏各地市TP排放量對比

圖3 2016年西藏各地市TN排放量及其構(gòu)成 圖4 2016年西藏各地市TP排放量及其構(gòu)成

圖5 2016年西藏各地市TN排放強度空間分布 圖6 2016年西藏各地市TP排放強度空間分布

為了更直觀反映西藏各地市農(nóng)業(yè)面源污染排放強度差異，該文借助GIS空間分析平臺作出了2016年西藏各地市TN和TP排放強度分布圖。圖5和圖6可見，拉薩市TN和TP排放強度最高，位于第一層級； 昌都市TN和TP排放強度次之，位于第二層級； 山南市和日喀則市TN和TP排放強度位于第三層級； 那曲市和林芝市TN和TP排放強度位于第四層級； 阿里地區(qū)TN和TP排放強度最低，位于第五層級。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

該文利用單元調(diào)查法，在總量、結(jié)構(gòu)與強度及其空間分布等方面對2000—2016年的西藏TN、TP排放量進行研究，結(jié)果表明如下。

(1)2000—2016年，西藏TN、TP排放量基本呈現(xiàn)有增有減的平穩(wěn)變動趨勢，其排放均值分別為10.351 55萬t和1.456 54萬t，總體趨于穩(wěn)定。畜禽養(yǎng)殖是西藏農(nóng)業(yè)面源TN、TP排放的最大貢獻單元，其占TN、TP排放總量比重的平均值分別為96.3%和94.5%。因此，畜禽養(yǎng)殖是西藏農(nóng)業(yè)面源污染防治的重點領(lǐng)域。

(2)西藏7個地市的TN、TP排放量總體呈現(xiàn)增加趨勢，并且空間差異明顯。2000—2016年，那曲市、昌都市、日喀則市的TN和TP排放量位居前3位，這與西藏畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村人口分布基本相符。并且，畜禽養(yǎng)殖對全區(qū)7個地市TN、TP排放的貢獻率最大，畜禽養(yǎng)殖占TN和TP排放量的比重分別在91%和87%以上。西藏農(nóng)業(yè)面源污染防治要根據(jù)各地市的排放現(xiàn)狀，重點針對農(nóng)業(yè)面源污染的重點污染單元，因地制宜地制定差別的農(nóng)業(yè)面源污染防治政策，這樣才能實現(xiàn)低成本、高效率的治理。

(3)從農(nóng)業(yè)面源污染排放強度來看，拉薩市TN和TP排放強度最高，位于第一層級； 昌都市TN和TP排放強度次之，位于第二層級； 山南市和日喀則市TN和TP排放強度位于第三層級； 那曲市和林芝市TN和TP排放強度位于第四層級； 阿里地區(qū)TN和TP排放強度最低，位于第五層級。綜合考慮到農(nóng)業(yè)面源污染總量和負(fù)荷強度，拉薩市、昌都市、日喀則市、那曲市應(yīng)當(dāng)作為西藏農(nóng)業(yè)面源污染治理的重點區(qū)域。

3.2 討論

該文利用單元調(diào)查法對西藏TN、TP排放量進行估算時，主要參照現(xiàn)有農(nóng)業(yè)面源污染研究的相關(guān)文獻來確定主要污染物的排放系數(shù)，考慮到西藏農(nóng)田徑流情況、畜禽養(yǎng)殖方式和農(nóng)村生活特點的特殊性，計算結(jié)果雖無法得到有效驗證，但其與作者在拉薩市和林芝市的部分地區(qū)實地調(diào)查結(jié)果基本相符。將該文結(jié)果與梁流濤、郝守寧等對各自研究區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染研究成果進行比較發(fā)現(xiàn)：西藏農(nóng)業(yè)面源TN和TP的最主要來源均為畜禽養(yǎng)殖，梁流濤計算得到2006年畜禽養(yǎng)殖對西藏農(nóng)業(yè)面源TN和TP排放量的貢獻率分別達到97.1%和96.7%，與該文結(jié)果基本一致。郝守寧等研究認(rèn)為畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)村生活、農(nóng)田化肥是西藏林芝市農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源，其中畜禽養(yǎng)殖在TN和TP排放量中占最大比重，結(jié)論也與該文一致。此外，與黃淮海平原、三峽生態(tài)屏障區(qū)、福建省等地區(qū)的相關(guān)研究相比，西藏TN、TP排放量與排放強度雖低于這些地區(qū)，但作為國家生態(tài)安全屏障，西藏農(nóng)業(yè)面源污染的危害程度較大。而且，西藏TN、TP排放量和空間分布的規(guī)律與這些地區(qū)相同，TN、TP排放量隨著畜禽養(yǎng)殖量、農(nóng)田化肥使用量和農(nóng)村人口的增加而增加。

該文僅選取了TN和TP這2個指標(biāo)表征農(nóng)業(yè)面源污染，只考慮了畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)田化肥和農(nóng)村生活3類污染源，并未考慮COD、NH3-N等污染指標(biāo)及農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)作物秸稈等污染源的影響。下一步將構(gòu)建西藏農(nóng)業(yè)面源污染綜合指標(biāo)體系，并將污染狀況與社會經(jīng)濟指標(biāo)相結(jié)合，在總量和空間上全面綜合反映西藏農(nóng)業(yè)面源污染的總體特征，在拉薩市、日喀則市等農(nóng)業(yè)面源污染排放總量和強度較大的市以區(qū)縣為單元進行深入研究，為西藏農(nóng)業(yè)面源污染防治和生態(tài)安全屏障構(gòu)建提供依據(jù)和參考。