杭曉寧 張健 黃祥 胡留杰 廖敦秀 朱小坡 吳平 周余 張鵬程

摘 要 為掌握丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)面源TN、TP的來源，制定切實有效的農(nóng)業(yè)面源污染防控制度及措施，選取重慶市江津區(qū)李市鎮(zhèn)為研究對象，以行政村為單元，運用輸出系數(shù)模型估算了該地區(qū)土地利用、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖和農(nóng)村生活的TN、TP排放量。結(jié)果表明：李市鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)面源TN、TP均表現(xiàn)為畜禽養(yǎng)殖>土地利用>生活源>水產(chǎn)養(yǎng)殖。TN、TP年排放量，土地利用中蔬菜地最大，分別占土地利用排放總量的32.25%、21.71%;畜禽養(yǎng)殖中生豬養(yǎng)殖最大，分別占畜禽養(yǎng)殖排放總量的32.56%、30.92%;鰱養(yǎng)殖分別占水產(chǎn)養(yǎng)殖排放總量的33.78%、36.49%;生活源中人糞尿?qū)е碌腡N和生活污水導致的TP排放量，分別占生活源的50.90%和70.69%。

關鍵詞 農(nóng)業(yè)面源污染;TN;TP;重慶市江津區(qū)李市鎮(zhèn)

中圖分類號：X522 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.28.015

通過多年的治理，我國的點源污染已經(jīng)得到有效控制，農(nóng)業(yè)面源污染變成了水環(huán)境污染的主要來源[1]。與點源污染不同的是，面源污染具有發(fā)生時間不定、發(fā)生方式多樣、過程機理復雜、時空變異性大、污染監(jiān)測難度大等特點[2-4]，因此，需要在不同空間尺度上研究農(nóng)業(yè)面源污染發(fā)生機理。在各種農(nóng)業(yè)面源污染發(fā)生機理研究中，輸出系數(shù)模型在現(xiàn)階段應用最多，其所需參數(shù)少，具有一定的精度，是一種有效核算面源污染的方法[5]。運用輸出系數(shù)法，近些年來，國內(nèi)外學者對北京[6]、太湖[7]、洱海[8]、三峽庫區(qū)[9-10]、長江[11]等區(qū)域或流域做了大量研究;杜鵑等[12]、劉德勤等[13]分別對定遠縣和界首市泉河小流域的農(nóng)業(yè)面源污染做了估算，提出了應對策略。前人的研究多是在大范圍內(nèi)研究農(nóng)業(yè)面源污染，小流域的研究也多在東部平原地區(qū)，對西南丘陵山區(qū)小流域農(nóng)業(yè)面源污染的研究鮮有報道。為更好地解析西南丘陵山區(qū)小流域農(nóng)業(yè)面源污染及其來源，本研究采用輸出系數(shù)法，以重慶市江津區(qū)李市鎮(zhèn)為研究對象，研究該地區(qū)農(nóng)業(yè)面源TN、TP的排放，估算其總量及來源，為該區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染防治提供數(shù)據(jù)支撐。

1? 材料與方法

1.1? 研究區(qū)概況

李市鎮(zhèn)地處重慶市江津區(qū)腹心地帶，境內(nèi)海拔230～560 m，相對高差330 m，年均降雨量1 033 mm，是江津區(qū)農(nóng)業(yè)重鎮(zhèn)。全鎮(zhèn)總面積180 km2，轄三角壩、林家嘴、牌坊、兩岔、雙河、孔目、黃桷、龍吟、沙埂、洞塘、大橋等11個行政村，2019年，全鎮(zhèn)有常住人口53 532人。李市鎮(zhèn)現(xiàn)有農(nóng)用地8 200 hm2，以種植水稻、玉米、薯類、柑橘和花椒為主，畜禽養(yǎng)殖以生豬和肉牛為主，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值占區(qū)域生產(chǎn)總值的90%以上。長江二級支流筍溪河橫貫全鎮(zhèn)，境內(nèi)長度達30 km。

1.2? 數(shù)據(jù)來源

本研究中采用的農(nóng)村常住人口、土地利用類型和養(yǎng)殖數(shù)量等數(shù)據(jù)均是2019年李市鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務中心統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

1.3? 農(nóng)業(yè)面源污染排放量核算方法

采用輸出系數(shù)法估算法對不同污染源的污染物輸出量進行估算，然后通過對不同污染源類型的污染負荷求和，得到研究區(qū)域的面源污染物輸出量。

1.3.1? 土地利用輸出系數(shù)

多數(shù)土地利用類型的氮磷輸出系數(shù)可以通過文獻調(diào)研獲得，即通過查找相近地區(qū)相同土地利用類型的氮磷輸出系數(shù)獲得;少數(shù)土地利用類型，如花椒由于缺乏相關研究，基于團隊前期的研究估算獲得。本文借鑒國內(nèi)外的研究成果[2， 14-16]，并綜合考慮李市鎮(zhèn)土壤特性和當?shù)厥┓柿晳T，得到不同土地利用類型主要污染物的輸出系數(shù)值（見表1）。

1.3.2? 畜禽養(yǎng)殖輸出系數(shù)

畜禽的排泄系數(shù)是指單個畜禽每天排出的糞尿的數(shù)量，它與畜禽的種類、品種、性別及畜禽的生長期、喂養(yǎng)飼料、天氣條件等因素有關。本項目采用周芳等[17]的畜禽排泄系數(shù)進行估算。計算公式如下：

畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)污量=畜禽排泄系數(shù)×飼養(yǎng)量

畜禽養(yǎng)殖排入水體量=畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)污量×流失系數(shù)

參數(shù)詳見表2。

1.3.3? 水產(chǎn)養(yǎng)殖輸出系數(shù)

按照中國水產(chǎn)科學研究院漁業(yè)資源與環(huán)境研究中心李緒興等[18]的計算方法計算水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生的氮磷：養(yǎng)殖1 kg草食性魚類向環(huán)境中輸入氮、磷分別為0.016 kg、0.002 kg，養(yǎng)殖1 kg雜食性魚類向環(huán)境中排放氮、磷分別為0.028 kg、0.004 6 kg。本文將草魚以外的其他魚類均歸為雜食性魚類。

1.3.4? 農(nóng)村生活源輸出系數(shù)

農(nóng)村生活源主要分為生活污水和人糞尿兩部分。生活污水TN、TP的產(chǎn)污系數(shù)分別為0.584 kg/人和0.146 kg/人，排放系數(shù)75.6%;人糞尿TN、TP的產(chǎn)污系數(shù)分別為4.40 kg/人和0.44 kg/人，排放系數(shù)10.4%[17]。

1.4? 數(shù)據(jù)處理

分別采用Microsoft Excel 2010和ArgGIS 10.2對數(shù)據(jù)進行處理分析和制圖。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同土地利用類型TN、TP排放量

李市鎮(zhèn)不同土地利用方式的TN、TP年排放量分別為246.75 t、22.84 t。由圖1可見，TN在蔬菜地中的產(chǎn)生量最大，達到近80 t，占全部土地利用排放TN的32.25%，其次是水稻田、花椒園，分別為45.71 t、35.54 t，占比分別達18.52%、14.40%，在茶園中的排放量最小，只有0.91 t。TP在蔬菜地中的排放量同樣最大，達到4.96 t，占比為21.71%，其次是玉米地、建筑用地，占比分別達17.68%、15.55%，這和TN的排放量不同，導致這一差距的原因是玉米地磷的流失系數(shù)較大。值得注意的是，隨著花椒產(chǎn)業(yè)的逐步發(fā)展，花椒園產(chǎn)生的TN不容忽視。

2.2? 畜禽養(yǎng)殖TN、TP排放量

李市鎮(zhèn)畜禽養(yǎng)殖TN、TP年排放量分別為1 515.93 t和601.71 t。由圖2可見，TN、TP排放最大的來源都是生豬養(yǎng)殖，分別占畜禽養(yǎng)殖排放總量的32.56%、30.92%，值得關注的是，蛋雞和肉雞TN、TP的排放總和超過了生豬養(yǎng)殖，占比分別為49.64%、53.59%。

2.3? 水產(chǎn)養(yǎng)殖TN、TP排放量

李市鎮(zhèn)水產(chǎn)養(yǎng)殖TN、TP年排放量分別為26.03 t和3.96 t。由圖3可見，鰱養(yǎng)殖的排放量分別為8.79 t、1.44 t，占水產(chǎn)養(yǎng)殖排放量的33.78%、36.49%，其次是草魚和鯽，三者合計占全鎮(zhèn)水產(chǎn)種養(yǎng)殖的91.93%和91.28%。

2.4? 農(nóng)村生活源TN、TP排放量

李市鎮(zhèn)農(nóng)村生活源TN、TP年排放量分別為48.13 t和8.36 t，其中生活污水的TN、TP排放占比分別為49.10%、70.69%，人糞尿?qū)е碌姆謩e占50.90%、29.31%。

2.5? 農(nóng)業(yè)面源TN、TP排放總量

通過對前述四個方面（土地利用、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)村生活源）氮磷排放量的估算，獲得李市鎮(zhèn)不同來源氮磷排放量（見表3）。李市鎮(zhèn)年TN排放量為1 836.84 t，TP排放量為636.87 t。TN和TP的來源排序一致，都為畜禽養(yǎng)殖>土地利用>生活源>水產(chǎn)養(yǎng)殖。其中畜禽養(yǎng)殖排放的TN占全鎮(zhèn)TN排放量的80%以上，而TP則占90%以上。

3? 討論與結(jié)論

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥和農(nóng)藥的不合理施用，以及未處理的畜禽養(yǎng)殖廢棄物和生活污水通過淋溶、滲漏進入環(huán)境中，超過環(huán)境的自凈能力時，即可造成面源污染。本研究區(qū)域重慶市江津區(qū)李市鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)面源TN、TP來源均表現(xiàn)為畜禽養(yǎng)殖>土地利用>生活源>水產(chǎn)養(yǎng)殖，其中畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放占比遠高于其他排放源，這和前人的研究結(jié)果基本一致[10，17]。李市鎮(zhèn)的面源污染風險主要來自于畜禽養(yǎng)殖業(yè)，畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞污治理是重中之重，今后在養(yǎng)殖場建設時同步建設糞污處理設施和有機肥生產(chǎn)設備尤為重要;同時要大力提倡發(fā)展種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)，對新建畜禽養(yǎng)殖企業(yè)應強制要求配套一定面積的土地來消納糞污。

在土地利用方面，蔬菜地的TN和TP排放量均最大，原因一方面是蔬菜種植的集約化程度高、復種指數(shù)高、氮肥的施用量多[6]，另一方面是其種植面積較大，在作物中僅次于水稻。前期調(diào)研中也發(fā)現(xiàn)，李市鎮(zhèn)地理位置優(yōu)越，交通便利，隨著脫貧攻堅和鄉(xiāng)村振興的推進，近些年引進了多個大型花椒和蔬菜種植企業(yè)，也發(fā)展了許多小型家庭農(nóng)場。小農(nóng)戶對肥料、農(nóng)藥等化學投入品價格不敏感，因此，超量施肥的現(xiàn)象普遍存在。加之多數(shù)花椒企業(yè)都在前期促生長階段，肥料使用量大，耕作頻繁，水土流失嚴重。加強小農(nóng)戶的專業(yè)知識培訓和有機肥替代化肥的支持力度，將有助于減少土地利用導致的面源污染。

盡管水產(chǎn)養(yǎng)殖導致的面源污染占比小，但因為都是池塘養(yǎng)殖，存在降雨導致的外溢風險。因此一方面需要加強管理，禁止高密度養(yǎng)殖，另一方面需要提高準入水平，推廣采用先進技術如池塘底排污技術等。農(nóng)村生活源分布廣，治理難度大，隨著城鎮(zhèn)化的進一步加快，治理將主要集中在城鎮(zhèn)區(qū)域。在城鎮(zhèn)加強建設污水處理廠，延長污水管網(wǎng)鋪設線路，提高污水處理廠的處理能力是治理生活源污水的關鍵。

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（責任編輯：丁志祥）