王道蕓 ，胡海棠 ，李存軍 ，劉 榮 ，陳夢(mèng)露

（1.東華理工大學(xué)測(cè)繪工程學(xué)院，江西南昌330013；2.北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，北京100097）

近年來，我國(guó)人口數(shù)量不斷增加，人均耕地面積隨之減少，盲目及不合理的化肥施用導(dǎo)致的環(huán)境污染問題，引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注[1-2]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，氮磷是農(nóng)作物生長(zhǎng)、發(fā)育所需的必要營(yíng)養(yǎng)元素，適宜的氮肥施肥量可以有效提高作物產(chǎn)量，但氮肥過量容易導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)過剩、群體過大，進(jìn)而影響作物的成熟期[3-4]。我國(guó)是世界上化肥施用量最大的國(guó)家，由于施肥技術(shù)落后及肥料利用率低等原因，使得農(nóng)田氮磷通過地表徑流和地下淋溶等方式進(jìn)入水體，最終造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。2010年第一次全國(guó)污染普查結(jié)果顯示，由農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生的總氮、總磷的排放量分別占同期全國(guó)總氮、總磷排放總量的57.2%，67.4%。結(jié)果表明，農(nóng)田化肥超量施用是導(dǎo)致水環(huán)境惡化的主要來源[5-7]。根據(jù)我國(guó)統(tǒng)計(jì)局相關(guān)數(shù)據(jù)，2013年我國(guó)農(nóng)田化肥施用量為5.91×107t，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，化肥利用率較低，其中，氮肥利用率在30%～40%，磷肥利用率小于20%，如氮肥不合理施用是黃淮海糧食產(chǎn)區(qū)存在的模式，大量氮肥的施用導(dǎo)致該區(qū)域耕地退化、作物產(chǎn)量下降，同時(shí)引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題[8]。到2015年，我國(guó)化肥施用量達(dá)到5.7×107t，單位面積化肥施用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界平均水平[9]。因此，2015年我國(guó)政府提出了農(nóng)田化肥農(nóng)藥“零增長(zhǎng)”的方案，方案指出，到2020年，我國(guó)主要作物的化肥施用量要達(dá)到“零增長(zhǎng)”的目標(biāo)，且化肥利用率達(dá)到40%以上[10]。由此可見，定量估算農(nóng)田化肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、快速識(shí)別化肥施用污染環(huán)境高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，是有效防止農(nóng)業(yè)面源污染的重要前提。

針對(duì)農(nóng)田化肥安全施用量，國(guó)內(nèi)研究人員已進(jìn)行了大量相關(guān)研究。周萍等[10]研究認(rèn)為，湖北省潛江市浩口鎮(zhèn)水稻的最佳施磷量為66 kg/hm2。朱兆良等[11]研究認(rèn)為，我國(guó)糧食作物的氮肥平均安全用量在150～180 kg/hm2較適宜。鄧樹元等[12]研究表明，當(dāng)冬小麥產(chǎn)量達(dá)到6 500 kg/hm2時(shí)，氮、磷、鉀肥適宜量分別為 180，120，75 kg/hm2。馬文奇[13]研究表明，山東省小麥的氮、磷、鉀肥安全施用量分別為180，75，75 kg/hm2，玉米的氮、磷、鉀肥安全施用量分別為 180，60，75 kg/hm2。吳良泉等[14]研究表明，我國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū)氮、磷、鉀肥平均推薦量分別為181，75，54 kg/hm2。以上研究為農(nóng)田合理施肥提供了參考價(jià)值，從而為有效防止農(nóng)田氮磷面源污染及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)建立了基礎(chǔ)依據(jù)。海河流域作為我國(guó)政治、文化、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中心，近年來卻成為8個(gè)重點(diǎn)保護(hù)流域之一?！笆迕嬖次廴緢?bào)告”指出，8個(gè)重點(diǎn)保護(hù)流域中農(nóng)田氮、磷總平均施肥量分別為375，180 kg/hm2，而海河流域的氮、磷施肥量分別為495，240 kg/hm2，污染程度排第 2 位。

本試驗(yàn)以海河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，以地級(jí)市為研究單元，基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)流域農(nóng)田氮、磷施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行定量估算，借助GIS技術(shù)進(jìn)一步分析氮、磷施用對(duì)環(huán)境污染等級(jí)，旨在為相關(guān)環(huán)境保護(hù)工作者提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

海河流域位于東經(jīng) 112°～120°，北緯 30°～43°，包括北京、天津、山東、山西、河南、河北、遼寧及內(nèi)蒙古8個(gè)省（區(qū)、市）。流域總面積為31.82萬km2，占全國(guó)總面積的3.3%。流域地勢(shì)呈現(xiàn)西北高東南低，大致分為高原、山地及平原3種地貌。研究區(qū)屬于溫帶東亞季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫在1.5～14℃，年平均相對(duì)濕度為50%～70%；年平均降水量為535 mm，是我國(guó)東部沿海地區(qū)降水最少的地區(qū)。流域土地資源豐富，適合農(nóng)作物生長(zhǎng)，主要以種植糧食作物、蔬菜瓜果為主，且流域內(nèi)農(nóng)田化肥施用量比較高，劉忠等[15]研究了2008年我國(guó)不同區(qū)域化肥施用量的差異，結(jié)果表明，黃淮海平原區(qū)、長(zhǎng)江中下游平原區(qū)和東北平原區(qū)是我國(guó)化肥消費(fèi)的主要區(qū)域，其化肥消耗總量占全國(guó)化肥消耗總量的2/3以上，而黃淮海平原作為海河流域的主體，已然成為我國(guó)化肥施用量最大的區(qū)域之一。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)包括2個(gè)部分：第1部分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即行政區(qū)劃圖、農(nóng)作物播種面積、糧食產(chǎn)量、化肥折純量數(shù)據(jù)；第2部分為調(diào)查數(shù)據(jù)，即氮磷權(quán)重因子調(diào)查及復(fù)合肥中氮磷鉀折純含量調(diào)查。數(shù)據(jù)來源列于表1。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及來源

1.3 研究方法

1.3.1 化肥折純量與化肥強(qiáng)度的估算 從各省（區(qū)、市）統(tǒng)計(jì)年鑒中獲取2005—2015年各地級(jí)市的化肥折純量數(shù)據(jù)。由于年鑒中有些年份數(shù)據(jù)缺失，需采用相近年份數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理。個(gè)別地級(jí)市只存在化肥折純量數(shù)據(jù)，單項(xiàng)化肥折純量數(shù)據(jù)缺失，需采用公式進(jìn)行估算[16]。

1.3.2 化肥施用環(huán)境安全閾值模型 化肥施用環(huán)境安全閾值是評(píng)價(jià)農(nóng)田化肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的第2個(gè)重要指標(biāo)?；适┯铆h(huán)境安全閾值就是指為了獲取作物目標(biāo)產(chǎn)量而不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害的某種化肥的最大施用量（kg/hm2）[20]。本研究以環(huán)保部規(guī)定的生態(tài)建設(shè)中化肥施用強(qiáng)度小于250 kg/hm2的標(biāo)準(zhǔn)[18]，結(jié)合我國(guó)大田作物氮磷鉀肥1∶0.5∶0.5的養(yǎng)分比例[21]，運(yùn)用環(huán)境安全閾值預(yù)測(cè)模型[22]，獲取各地級(jí)市化肥施用環(huán)境閾值（Environmental Threshold，ET）。

式中，ETN，ETP分別指氮、磷肥環(huán)境安全閾值（kg/hm2）；ρ指化肥施用環(huán)境安全調(diào)節(jié)系數(shù)，一般取0.9，其依據(jù)是以生態(tài)環(huán)境為主的作物施氮量比以考慮經(jīng)濟(jì)為主的作物施氮量低20%左右[23-24]，且目標(biāo)產(chǎn)量常用3 a滑動(dòng)平均法計(jì)算，并將平均產(chǎn)量上浮10%[25]，最終確定ρ值；A為作物需氮量，取我國(guó)主要農(nóng)作物水稻、冬小麥及玉米的平均值為0.03[26]；Yi指某地區(qū)近n年中第i年的作物目標(biāo)產(chǎn)量（kg/hm2）。

1.3.3 化肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)模型 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是指就一些化學(xué)污染物對(duì)人體或生態(tài)系統(tǒng)造成的影響進(jìn)行定量估算，提出降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)

化肥施用強(qiáng)度是評(píng)價(jià)化肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的第1個(gè)指標(biāo)。2007年國(guó)家環(huán)?？偩忠?guī)定，化肥施用強(qiáng)度按耕地面積計(jì)算[17]；2010年環(huán)境保護(hù)部規(guī)定，化肥施用強(qiáng)度按播種面積計(jì)算[18]。本文以作物播種面積計(jì)算化肥施用強(qiáng)度，其中復(fù)合肥中氮磷鉀含量按1∶1∶1[19]進(jìn)行處理。對(duì)措施[27]。瑞典科學(xué)家HAKANSON[28]于1980年提出了潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)模型，模型最初應(yīng)用于土壤重金屬污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，模型不僅可以評(píng)估單項(xiàng)污染物對(duì)環(huán)境的影響，也能評(píng)估多種綜合污染物對(duì)環(huán)境的影響程度。本文采用劉欽普[20]基于HAK ANSON提出的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)模型基礎(chǔ)上改進(jìn)的化肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)模型，對(duì)流域各地級(jí)市化肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

式中，Rt指氮、磷肥綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Wi指氮/磷肥污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重，其范圍在0～1；Ri指氮/磷肥污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；FIi指氮/磷肥施用強(qiáng)度，ETi指氮/磷肥施用環(huán)境安全閾值。

由公式（5），（6）可知，Rt（或Ri）范圍在0～1，當(dāng)FIi＜ETi時(shí)，說明農(nóng)田更多采用有機(jī)肥代替化肥；當(dāng)FIi＞ETi時(shí)，說明環(huán)境出現(xiàn)潛在危險(xiǎn)性；當(dāng)FIi＝ETi時(shí)，Ri＝0.5，說明已達(dá)環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)的臨界點(diǎn)。依據(jù)化肥施用強(qiáng)度與環(huán)境閾值之間的關(guān)系，將化肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)劃分為從尚安全區(qū)到嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)區(qū)5個(gè)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（表2）。

表2 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)等級(jí)劃分

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥施用量時(shí)間變化特征

圖1-A顯示，近11 a來化肥施用量總體呈上 升趨勢(shì)，總肥施用強(qiáng)度從2005年331.69kg/hm2上升到2015年的 390.76 kg/hm2，增幅達(dá) 17.81%，年均增長(zhǎng)率達(dá)1.50%；且流域多年平均化肥施用強(qiáng)度為366.16kg/hm2，是我國(guó)環(huán)保部規(guī)定的生態(tài)縣建設(shè)中化肥施用強(qiáng)度為250 kg/hm2安全標(biāo)準(zhǔn)的1.46倍，是發(fā)達(dá)國(guó)家規(guī)定化肥施用強(qiáng)度為225 kg/hm2安全標(biāo)準(zhǔn)的1.63倍，氮、磷、鉀肥施用強(qiáng)度均處于較平穩(wěn)狀態(tài)。糧食產(chǎn)量出現(xiàn)大幅度波動(dòng)情況，其單產(chǎn)從2005年的5131.72kg/hm2增加到2015年的5683.55kg/hm2，增幅達(dá)10.75%，年均增長(zhǎng)率達(dá)0.90%。通過計(jì)算化肥施用環(huán)境安全閾值發(fā)現(xiàn)，2005—2015年除了鉀肥強(qiáng)度未超過鉀肥閾值外，氮、磷肥及總肥施用強(qiáng)度均超過環(huán)境安全閾值。從圖1-B可以看出，海河流域化肥施用比例呈逐年上升趨勢(shì)，氮、磷、鉀肥施用比例從2005年的1∶0.44∶0.27上升到2015年的1∶0.5∶0.38，流域氮、磷、鉀肥施用比例平均為1∶0.5∶0.33，與我國(guó) 1∶0.5∶0.4[29]的養(yǎng)分比例基本吻合。

2.2 基于GIS的氮磷肥施用強(qiáng)度及環(huán)境安全閾值時(shí)空分布

2.2.1 氮磷肥施用強(qiáng)度時(shí)空分布 根據(jù)我國(guó)環(huán)保部規(guī)定的生態(tài)建設(shè)中化肥施用強(qiáng)度小于250 kg/hm2[18]，氮磷鉀肥分別按1∶0.5∶0.5[21]的比例對(duì)化肥施用強(qiáng)度進(jìn)行劃分，將氮肥分為低度施肥區(qū)（≤125 kg/hm2）、中度施肥區(qū)（＞125～250 kg/hm2）、高度施肥區(qū)（＞250～375 kg/hm2）、極高度施肥區(qū)（＞375 kg/hm2）；將磷肥分為低度施肥區(qū)（≤62.5 kg/hm2）、中度施肥區(qū)（＞62.5～125 kg/hm2）、高度施肥區(qū)（＞125～187.5 kg/hm2）、極高度施肥區(qū)（＞187.5 kg/hm2）。

第三，但是上述有關(guān)朗讀層階的表述，卻有只見技巧不見人的嫌疑。因此，我們必須進(jìn)一步關(guān)注課標(biāo)關(guān)于朗讀的特殊要求。雖然三個(gè)學(xué)段關(guān)于朗讀的特殊要求同樣有著內(nèi)容、內(nèi)涵上的層階變化，但我們似乎更應(yīng)該眷注的是它們對(duì)于朗讀意圖、朗讀目的、朗讀態(tài)度、朗讀情感、朗讀意義和價(jià)值的界說，即由“朗讀”（一般要求）向“朗讀者”（特殊要求）的轉(zhuǎn)化。

氮肥施用強(qiáng)度空間分布如圖2-A所示，2005年低度施肥區(qū)共8個(gè)，主要分布在山西及內(nèi)蒙古個(gè)別地級(jí)市；中度施肥區(qū)19個(gè)，分布在河北、河南、山東等大部分區(qū)域；高度施肥區(qū)8個(gè)，分布在北京市、天津市和河北、河南個(gè)別地級(jí)市。與2005年相比，2010年低度施肥區(qū)數(shù)減少了2個(gè)，中度和高度施肥區(qū)均增加1個(gè)，空間變化差異較小。2015年低度施肥區(qū)數(shù)較2005，2010年分增加3.83%，4.35%，主要分在錫林郭勒盟、烏蘭察布市、張家口市、陽泉市、大同市、朔州市、忻州市；高度施肥區(qū)分別減少5.6%，4.35%，主要分布在山西、河南、遼寧個(gè)別區(qū)域及河北、山東大部分區(qū)域；新鄉(xiāng)市由高度施肥區(qū)上升為極高度施肥區(qū)。

磷肥施用強(qiáng)度空間分布如圖2-B所示，2005年低度施肥區(qū)13個(gè)，分布在山西、內(nèi)蒙、河北、遼寧部分地級(jí)市；中度施肥區(qū)17個(gè)，分布在北京、天津和遼寧、河南、山西個(gè)別地級(jí)市及河北、山東大部分地級(jí)市；高度施肥區(qū)5個(gè)，分別為東營(yíng)市、邯鄲市、濮陽市、新鄉(xiāng)市、焦作市。與2005年相比，2010年大同市、朔州市、忻州市、陽泉市、滄州市由低度施肥區(qū)上升為中度施肥區(qū)，安陽市、天津市、秦皇島市上升為高度施肥區(qū)；2015年低度施肥區(qū)較2005，2010年分別減少30.54%，13.25%，分布在錫林郭勒盟、烏蘭察布市、張家口市、朝陽市；中度施肥區(qū)分別增加22.85%，13.08%，分布在河北、山西、山東大部分地級(jí)市；新鄉(xiāng)市、安陽市磷肥施用量逐年增加，上升為極高度施肥區(qū)。

2.2.2 基于GIS的氮肥施用環(huán)境安全閾值時(shí)空分布 根據(jù)公式（3），計(jì)算了氮肥施用環(huán)境安全閾值，2005，2010，2015年氮肥施用環(huán)境安全閾值分別為125.71，138.46，151.28 kg/hm2，按照平均閾值上下波動(dòng) 15～25 kg/hm2，劃分為：低閾值區(qū)（≤125 kg/hm2）、中閾值區(qū)（＞125～150 kg/hm2）、高閾值區(qū)（＞150 kg/hm2）3類，空間分布如圖3所示。磷肥施用環(huán)境安全閾值空間分布與氮肥相似。

結(jié)果表明，2005，2010，2015年氮肥低閾值區(qū)面積占比分別為47.44%，37.60%，35.32%；中閾值區(qū)分別為34.62%，19.3%，12.03%；高閾值區(qū)分別為17.94%，44.0%，52.66%。2005年氮肥環(huán)境安全閾值較2010，2010年存在明顯的區(qū)域差異性，原因在于2005年各區(qū)域糧食目標(biāo)產(chǎn)量低，從而導(dǎo)致區(qū)域化肥施用環(huán)境閾值低。2010，2015年，各區(qū)域單位面積糧食目標(biāo)產(chǎn)量變化差異不大，因此，環(huán)境安全閾值空間差異也未發(fā)生明顯的差異。整體來看，2005—2015年，低閾值區(qū)和中閾值區(qū)面積逐年減小，高閾值區(qū)面積增加，且低閾值區(qū)分布在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)粗放、糧食產(chǎn)量極低的北方高原山地區(qū)，中閾值區(qū)及高閾值區(qū)分布在糧食作物、蔬菜等播種面積較大的黃淮海平原區(qū)。

2.3 基于GIS的氮磷肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化特征

根據(jù)公式（5），（6），計(jì)算了 2005—2015 年各地級(jí)市氮、磷肥風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)以及氮磷肥綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，其中，氮、磷權(quán)重因子分別為0.648，0.230[20]。由圖4可知，各地級(jí)市氮磷肥風(fēng)險(xiǎn)及綜合風(fēng)險(xiǎn)逐年降低。2005，2010，2015年各地級(jí)市氮肥平均風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分別為 0.58，0.58，0.56；磷肥分別為 0.55，0.56，0.56，均為低度風(fēng)險(xiǎn)；綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分別為0.50，0.50，0.49， 屬于尚安全狀態(tài)。

氮肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)空間分布如圖4-A所示，2005年低度風(fēng)險(xiǎn)占流域面積的51.28%，中度以上風(fēng)險(xiǎn)占流域面積的44.15%，其中，低度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)17個(gè)，分布在山西、山東及河北大部分地級(jí)市，中度以上風(fēng)險(xiǎn)區(qū)15個(gè)，分布在北京市、天津市及河南、河北北部等部分地級(jí)市；尚安全區(qū)3個(gè)，分布在錫林郭勒盟、烏蘭察布市、晉城市。2010年氮肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相較于2005年發(fā)生明顯變化，低度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少6.49%，晉城市和烏蘭察布市從尚安全區(qū)分別轉(zhuǎn)為低度、中度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，中度以上風(fēng)險(xiǎn)占流域面積的45.33%，與2005年相差不大，尚安全區(qū)面積較2005年增加了50%以上。2015年氮肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)下降，低度風(fēng)險(xiǎn)占流域面積的46.41%，中度以上風(fēng)險(xiǎn)占流域面積的36.43%，低度風(fēng)險(xiǎn)與2005，2010年相比變化差異較小，中度以上風(fēng)險(xiǎn)分別下降7.72%，8.9%；尚安全區(qū)區(qū)域面積分別增加12.59%，7.28%，主要分布在朔州市、陽泉市、晉中市、張家口市、錫林郭勒盟。

磷肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)空間分布如圖4-B所示，2005年低度風(fēng)險(xiǎn)占流域面積的56.16%，分布在北京市、山西及河北、山東大部分地級(jí)市；中度以上風(fēng)險(xiǎn)占流域面積的13.26%，分布在天津、遼寧及河南、河北個(gè)別地級(jí)市；尚安全區(qū)8個(gè)，分布在陽泉市、張家口市、廊坊市、德州市、承德市及內(nèi)蒙古3個(gè)盟市。2010年磷肥風(fēng)險(xiǎn)分布較2005年出現(xiàn)顯著空間差異性，低度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少4.84%；中度以上風(fēng)險(xiǎn)面積增加17.31%，主要分布在山西和河南部分地級(jí)市；尚安全區(qū)面積減少了12.47%，分布在唐山市、廊坊市、滄州市、濱州市及德州等地。與2005，2010年相比，2015年低度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占流域面積的42.63%，主要分布在河北、山東、山西個(gè)別地級(jí)市；中度及高度風(fēng)險(xiǎn)占30.88%，分布在北京、天津、山西和河南部分區(qū)域；新鄉(xiāng)市由高度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)上升為嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

綜合風(fēng)險(xiǎn)空間分布如圖4-C所示，2005年低度以上風(fēng)險(xiǎn)占流域面積58.77%，尚安全區(qū)占41.23%，低度風(fēng)險(xiǎn)主要分布在北京、天津、河南、河北大部分地級(jí)市，尚安全區(qū)主要分布在內(nèi)蒙古3個(gè)盟市及山東、河北部分城市；2010年綜合風(fēng)險(xiǎn)較2005年差距較小，低度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占53.54%，尚安全區(qū)占46.46%，其空間分布基本相似；2015年綜合風(fēng)險(xiǎn)空間與2005，2010年相比呈現(xiàn)明顯的差異，低度以上風(fēng)險(xiǎn)較2005，2010年分別下降21.50%，16.27%，尚安全區(qū)分別增加21.50%，16.27%。

3 討論

3.1 化肥施用強(qiáng)度變化分析

化肥施用強(qiáng)度是衡量區(qū)域化肥施用狀況的重要指標(biāo)。本研究結(jié)果顯示，近11 a來，化肥施用強(qiáng)度整體呈上升趨勢(shì)，總肥施用強(qiáng)度的增幅達(dá)17.81%。2005，2010，2015年各地級(jí)市氮、磷肥施用強(qiáng)度在空間上呈現(xiàn)顯著的區(qū)域差異性，氮、磷肥低度施肥區(qū)分布在流域西部，中度以上施肥區(qū)主要分布在流域中南部，這與流域所處的地形因素、作物種植方式等有直接的關(guān)系。其一，西部位于北方高原山地區(qū)，該區(qū)地形起伏較大，降雨徑流量大，化肥流失嚴(yán)重；中南部位于黃淮海平原區(qū)，該區(qū)土地資源豐富，土壤肥沃，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基地，因此，農(nóng)田化肥需求量較高；其二，與區(qū)域種植結(jié)構(gòu)及種植制度息息相關(guān)，流域內(nèi)主要以種植糧食、蔬菜、瓜果等化肥需求量大的作物為主，且區(qū)域種植結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，西部地區(qū)主要以一年一熟為主，中南部則以一年兩熟為主，從而使得流域內(nèi)氮、磷肥施用強(qiáng)度呈現(xiàn)明顯的區(qū)域差異性。

3.2 化肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)變化分析及防控措施

有效識(shí)別農(nóng)田氮磷肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分布特征是有效防止面源污染的重要前提。本研究結(jié)果表明，2005—2015年氮、磷肥環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)整體處于低度風(fēng)險(xiǎn)，綜合環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)處于低度風(fēng)險(xiǎn)和尚安全區(qū)狀態(tài)，這與劉欽普[30]計(jì)算的2014年我國(guó)氮磷肥環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)程度主要以低度風(fēng)險(xiǎn)的研究結(jié)果一致。此外，本研究還分析了農(nóng)田氮磷肥綜合風(fēng)險(xiǎn)分布，有效避免了污染物的單一性，進(jìn)而為防止農(nóng)田氮磷肥綜合風(fēng)險(xiǎn)情況提供參考價(jià)值。因此，為了降低流域農(nóng)田化肥施用引起的環(huán)境污染問題，本研究提出了一些相關(guān)建議：首先，提升農(nóng)民對(duì)化肥過量施用會(huì)引起環(huán)境污染問題的認(rèn)知程度，改善依靠大量化肥可以提高糧食產(chǎn)量的思維模式，要建立科學(xué)施肥、環(huán)保施肥的合理理念，同時(shí)改善施肥方式、大力引導(dǎo)農(nóng)民利用有機(jī)肥替代化肥，實(shí)現(xiàn)有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的方式，提升耕地基礎(chǔ)地力，以保證可以借助耕地內(nèi)在養(yǎng)分代替化肥的投入；其次，在坡耕地修筑梯田，降低地形坡度，有效解決坡耕地因降水引起的肥料流失問題，從而降低化肥施用環(huán)境潛在風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

本研究利用 2005，2010，2015年 3期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，基于環(huán)境安全閾值模型和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)模型，分析流域化肥施用量對(duì)環(huán)境的污染情況，識(shí)別化肥施用高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，為環(huán)境保護(hù)工作提供參考依據(jù)。本研究結(jié)果表明，近11 a來，單位面積化肥施用變化范圍在331.69～390.76 kg/hm2，年均化肥施用強(qiáng)度為366.16 kg/hm2，單項(xiàng)肥料強(qiáng)度變化基本穩(wěn)定。2005，2010，2015年各地級(jí)市氮、磷肥施用強(qiáng)度在空間上呈相似性，除個(gè)別地級(jí)市外低度施肥區(qū)分布在流域西部，中度以上施肥區(qū)主要分布在流域中南部，這與流域地形地貌因素及作物種植方式有很大的關(guān)系。此外，2010，2015年氮、磷肥施用環(huán)境安全閾值空間分布基本相似，原因在于該階段糧食目標(biāo)產(chǎn)量差異較小，而2005年各區(qū)域糧食目標(biāo)產(chǎn)量低，從而導(dǎo)致區(qū)域氮、磷肥環(huán)境閾值也低。2005，2010，2015年流域氮肥平均風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分別為0.58，0.58，0.56，磷肥分別為 0.55，0.56，0.56，均為低度風(fēng)險(xiǎn)，氮磷肥綜合風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為0.50，0.50，0.49，屬于尚安全狀態(tài)?？傮w來看，海河流域氮磷肥施用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)程度逐年降低，整體趨于尚安全區(qū)及低度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。化肥施用環(huán)境安全閾值模型與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型所需參數(shù)較少，且數(shù)據(jù)容易獲取，可以快速獲取不同區(qū)域的化肥施用對(duì)環(huán)境的污染程度。但模型考慮的影響因素較少，因此，綜合考慮降水、地形地貌、作物類型等因素對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)成為下一步研究的重點(diǎn)。