干熱河谷農(nóng)業(yè)面源污染及其防治

楊辰，蘇本營(yíng)，方廣玲，香寶*

（1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京100012；2.環(huán)境生態(tài)科學(xué)研究所，北京100012）

干熱河谷農(nóng)業(yè)面源污染及其防治

楊辰1，2，蘇本營(yíng)1，2，方廣玲1，2，香寶1，2*

（1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京100012；2.環(huán)境生態(tài)科學(xué)研究所，北京100012）

我國(guó)的干熱河谷光熱資源充足，干濕季分明，蒸發(fā)量大，適合發(fā)展熱作、反季節(jié)作物和立體農(nóng)業(yè)，但干熱河谷地區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題也需要引起足夠的關(guān)注，特別是防治干熱河谷地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染的技術(shù)和方法。從這個(gè)角度出發(fā)，以我國(guó)干熱河谷地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染為討論對(duì)象，從種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)兩方面介紹干熱河谷地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀，分析了干熱河谷地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染形成的一般性原因和特殊的地方性原因，并針對(duì)其污染原因，討論了各種傳統(tǒng)的和新興的農(nóng)業(yè)面源污染防治技術(shù)研究進(jìn)展、應(yīng)用于干熱河谷地區(qū)的可行性和前景，以期防治干熱河谷地區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染。

干熱河谷；農(nóng)業(yè)面源污染；地方性

隨著我國(guó)目前對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)特別是水環(huán)境質(zhì)量改善的高度重視，以及點(diǎn)源污染治理技術(shù)和方案的日臻成熟完善，面源污染特別是和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)直接相關(guān)的農(nóng)業(yè)面源污染正在成為污染防治中的一個(gè)重要方面［1-2］。在我國(guó)，干熱河谷地區(qū)是南方部分山區(qū)河谷地帶的小范圍特殊自然地理區(qū)域，相對(duì)于南方其他主要農(nóng)業(yè)區(qū)域，其特殊的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在突出的光熱水平、漫長(zhǎng)的生長(zhǎng)期，沿江河的取水優(yōu)勢(shì)和立體氣候優(yōu)勢(shì)等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以泛熱帶作物、反季作物和立體種植為代表的種植業(yè)為主，兼有分散性養(yǎng)殖業(yè)。目前，針對(duì)我國(guó)干

熱河谷地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染及其防治的系統(tǒng)性研究較少，而開(kāi)展該方向的研究，對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和江河水環(huán)境質(zhì)量改善具有重要意義和價(jià)值。

干熱河谷地區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染除了由導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染的普遍性原因引起之外，由于干熱河谷地區(qū)的自然、人文條件均較我國(guó)其他主要農(nóng)業(yè)區(qū)域有較大差異，需要特別重視分析干熱河谷地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染形成和發(fā)展的地方性原因，并針對(duì)這些原因，從種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)兩個(gè)方面切入，分析已經(jīng)投入應(yīng)用的和其他具備可行性的農(nóng)業(yè)面源污染防治成熟技術(shù)以及新興技術(shù)，并探討這些技術(shù)在干熱河谷地區(qū)推廣應(yīng)用的前景。

1 我國(guó)干熱河谷農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 干熱河谷的農(nóng)業(yè)條件

我國(guó)的干熱河谷是位于南方部分山區(qū)地帶的一類(lèi)小范圍特殊區(qū)域，主要分布于金沙江、怒江、瀾滄江和雅礱江的中、下游，元江的中游等河谷區(qū)，涉及云南省和四川省西南部10余個(gè)地、州、市，另外在貴州省和廣西省也有少量分布，其總長(zhǎng)度為4105 km，總面積11 230 km2。本區(qū)一般為中山峽谷，地勢(shì)陡峭，河谷深切，具有山高谷深、平壩交錯(cuò)的分布特點(diǎn)，土壤類(lèi)型以燥紅土為主［3］。由于地形隔絕、大氣環(huán)流、焚風(fēng)（干熱風(fēng)）效應(yīng)等因素［4］，這一區(qū)域農(nóng)業(yè)氣候較我國(guó)南方其他同緯度主要農(nóng)業(yè)區(qū)域特殊。如位于滇中高原以北金沙江流域的元謀壩區(qū)，年均溫在22℃左右，最冷月均溫14～16℃，極端最低氣溫-2.1～-0.1℃，≥10℃的活動(dòng)積溫可達(dá)7900～8500℃，無(wú)霜期高達(dá)350 d以上［5-8］，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于緯度近似的湖南郴州［9］。元謀壩區(qū)日平均日照時(shí)數(shù)7.3 h［8］，也大幅超過(guò)郴州（4.3 h）［10］和同屬西南山區(qū)的貴州省平均水平（3.0～4.4 h）［11］。因此，突出的光熱水平、漫長(zhǎng)的生長(zhǎng)期，加上干熱河谷沿江河的取水優(yōu)勢(shì)，山地海拔高度不同帶來(lái)的立體氣候優(yōu)勢(shì)等，構(gòu)成該地區(qū)發(fā)展泛熱帶作物、反季作物和立體種植的主要有利條件。但干熱河谷也存在降水偏少且時(shí)空分布、年際變化極為不均衡的特點(diǎn)，伴隨著良好光熱條件下巨大的蒸發(fā)量，使得這一地區(qū)頻繁遭受水旱災(zāi)害［6，8，12］；此外，土壤退化［6，12］、水土流失嚴(yán)重［8］、山區(qū)平地面積狹窄［12-13］以及山區(qū)固有的交通聯(lián)絡(luò)不便等，成為該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的制約條件。

1.2種植業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

干熱河谷有利的農(nóng)業(yè)條件使其成為開(kāi)發(fā)較早的山地農(nóng)業(yè)區(qū)，形成以農(nóng)作物種植為主的農(nóng)業(yè)格局［4］，且具有鮮明的地方特色，主要是反季作物、泛熱帶作物，并以立體種植為主。云南元謀縣利用自身氣候上的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展已形成以反季蔬菜、青棗和早熟葡萄為三大支柱的作物種植結(jié)構(gòu)［14］。四川寧南縣以種植桑樹(shù)、甘蔗和煙葉為支柱，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蠶桑、甘蔗和云煙。四川攀枝花市仁和區(qū)以南亞熱帶果品生產(chǎn)和加工為主線，建立了芒果、石榴、葡萄、劍麻等商品基地。此外，四川會(huì)理等擁有干熱河谷的縣（市、區(qū)）也形成了一些較好的種植業(yè)發(fā)展模式［15］。

1.3 養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

和種植業(yè)相比，干熱河谷受制于各種自然和人為條件，養(yǎng)殖業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)并不發(fā)達(dá)，大多是作為種植業(yè)、林業(yè)的附屬出現(xiàn)，規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)甚少。例如，四川寧南縣利用銀合歡葉為原料加工飼料發(fā)展當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)［15］；云南元謀干熱河谷有少量自給自足的“果+菜（草）+畜（禽、牧）”模式進(jìn)行復(fù)合種養(yǎng)的農(nóng)戶［16］。由于干熱河谷的農(nóng)村較多使用畜力車(chē)作為主要的運(yùn)輸工具，作為畜力車(chē)牽引牲畜的馬、驢和騾也有一定的保有量［6］。

表1 干熱河谷地區(qū)部分市縣化肥施用情況Table 1 Application of chemical fertilizer in some areas of dry-hot valley in China

2 干熱河谷的農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀及其形成原因

目前，受到干熱河谷跨行政區(qū)域、地處偏遠(yuǎn)等因素的制約，以干熱河谷農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀為主線的系統(tǒng)性調(diào)查研究尚未開(kāi)始，干熱河谷面源污染現(xiàn)狀一般通過(guò)涉及省市的調(diào)查結(jié)果直接或間接地反映一部分，基本能夠證實(shí)干熱河谷地區(qū)和我國(guó)其他農(nóng)業(yè)區(qū)域一樣，存在農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題。造成干熱河谷農(nóng)業(yè)面源污染的除了普遍原因之外，由于干熱河谷自身環(huán)境和農(nóng)業(yè)發(fā)展的特殊性，還存在著一些特殊的地方性因素，現(xiàn)分析如下。

2.1 普遍原因

2.1.1種植業(yè)原因

（1）化肥和農(nóng)藥的過(guò)度施用?；屎娃r(nóng)藥的過(guò)度施用是農(nóng)業(yè)面源污染的主要來(lái)源之一［17］。以國(guó)際公認(rèn)的225 kg·hm-2的單位播種面積年化肥施用量上限來(lái)衡量［18］，我國(guó)干熱河谷地區(qū)的化肥施用量普遍偏高50%以上，部分地區(qū)超出200%以上（表1）。對(duì)云南省大理州的農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀調(diào)查表明，大理州壩區(qū)與河

谷區(qū)化肥農(nóng)藥施用量占全州施用總量的85%以上，部分地區(qū)氮、磷肥施用量竟高達(dá)2640～5295kg·hm-2［22］。同樣，干熱河谷及其附近區(qū)域也存在農(nóng)藥過(guò)度施用問(wèn)題，如元謀縣部分地區(qū)年農(nóng)藥的施用量超過(guò)15kg·hm-2，超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家以及同縣其他村鎮(zhèn)6～7.5kg·hm-2普遍施用水平的2倍以上［23］。導(dǎo)致過(guò)度施用化肥的首要原因是化肥較通常的農(nóng)家肥施用效果更加快速顯著［24］，可以認(rèn)為過(guò)度施用農(nóng)藥是基于相似的原因；加上現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的深入人心，更加劇了農(nóng)民對(duì)于化肥和農(nóng)藥的高度依賴性。以大理州壩區(qū)為例，該區(qū)域典型的化肥利用率僅有15%～35%，特別是和總氮、總磷等農(nóng)業(yè)面源污染指標(biāo)直接相關(guān)的氮磷肥利用率只有25%左右，大部分化肥殘留在土壤中或隨水流失［18］。已有研究表明，在農(nóng)村地下水中已經(jīng)檢測(cè)出硝酸鹽類(lèi)和多種農(nóng)藥成分［25］。

化肥和農(nóng)藥的施用方法不當(dāng)也是造成干熱河谷地區(qū)化肥農(nóng)藥用量過(guò)度、利用率偏低的一大原因。例如雨季在水土流失嚴(yán)重的地段大量施用速效肥料［26］，形成惡性循環(huán)。昭通市是云南省化肥施用量和流失量均位于前列的市州［27］，該市下轄的巧家縣河谷地帶就存在低水平施用化肥和農(nóng)藥特別是憑想象施用化肥的行為［28］。

（2）過(guò)度灌溉。干熱河谷地區(qū)節(jié)水灌溉設(shè)施的普及程度很低，大部分地方的農(nóng)業(yè)特別是田地灌溉依舊依賴漫灌，漫灌對(duì)水的有效利用率很低。如元謀熱區(qū)葡萄園漫灌用水量每公頃可達(dá)13 500～18 000 m3，而采用覆膜滴灌后，每公頃用水量降至5 250 m3左右［29］，漫灌的用水量較節(jié)水灌溉方式高出2倍以上。結(jié)合較高的復(fù)種指數(shù)，致使該地區(qū)一方面農(nóng)業(yè)用水量遠(yuǎn)超國(guó)內(nèi)平均水平，和這一帶時(shí)空性缺水的整體形勢(shì)形成尖銳矛盾；另一方面漫灌極易形成過(guò)度灌溉，浪費(fèi)掉的大量灌溉用水使地表徑流加大，造成人為的土壤侵蝕和土壤淋溶，加重這一地區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染程度。

2.1.2 養(yǎng)殖業(yè)原因

長(zhǎng)期以來(lái)干熱河谷地區(qū)的養(yǎng)殖業(yè)不發(fā)達(dá)，規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)比例較低（表2），以散養(yǎng)為主。即使列入統(tǒng)計(jì)的規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)，如果嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，絕大多數(shù)也達(dá)不到規(guī)模化養(yǎng)殖的規(guī)模下限［30］。因此，干熱河谷地區(qū)未回收利用的畜禽糞尿直排是該地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染養(yǎng)殖業(yè)方面的主要原因。從數(shù)據(jù)來(lái)看，由于這一帶的養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模不大，加上通過(guò)沼氣池等措施回收了很大一部分，面源污染物排放總量不大，如元謀縣丙間水庫(kù)徑流區(qū)CODCr排放量為159.95 t·a-1，TN排放量為27.00 t·a-1，TP排放量為10.11 t·a-1［30］。但隨著干熱河谷地區(qū)為了農(nóng)民增收、改善農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)而相繼引入畜禽養(yǎng)殖業(yè)或者擴(kuò)大現(xiàn)有畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模的發(fā)展趨勢(shì)，這一問(wèn)題還會(huì)進(jìn)一步凸顯。

表2 干熱河谷地區(qū)部分地州規(guī)?；B(yǎng)殖比例Table 2 The proportion of large scale livestock in some areas of dry-hot valley in China

2.2 特殊的地方性原因

2.2.1 地方自然環(huán)境原因

（1）土壤瘠薄，保持水肥的能力很差。干熱河谷地區(qū)土壤多由當(dāng)?shù)貛r石短期發(fā)育而來(lái)，并受干熱河谷晝夜溫差大、高溫強(qiáng)光照以及降水強(qiáng)度大等氣候條件的強(qiáng)烈影響，具有土層薄、砂石含量高、表層肥沃、土壤流失嚴(yán)重的特點(diǎn)，自身保持水肥的能力很差，且因人口相對(duì)集中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)落后等人為活動(dòng)原因更加劇了這一趨勢(shì)［4］。干熱河谷地區(qū)的化肥利用率較全國(guó)平均水平明顯偏低［34-35］，為了獲得更高產(chǎn)量，農(nóng)民會(huì)施用更大量的化肥。例如，元謀干熱河谷為了達(dá)到和幾十年前相近的糧食產(chǎn)量，需要施用近3倍量的化肥［36］。這種超量施肥會(huì)造成更多的未利用化肥流失，客觀上加重了該地區(qū)的面源污染程度。

（2）雨季降水集中，降水強(qiáng)度大，養(yǎng)分流失嚴(yán)重。干熱河谷地區(qū)雨季通常為6—10月，持續(xù)時(shí)間較短，但降水量往往超過(guò)地區(qū)全年總降水量的80%［37］，相當(dāng)集中［38］。由于降水強(qiáng)度大，且干熱河谷地區(qū)土壤侵蝕模數(shù)非常高［39］，短時(shí)強(qiáng)降水往往伴隨強(qiáng)烈的土壤侵蝕，而土壤侵蝕是危害最嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染形式［17］。例如，元謀縣老城鄉(xiāng)1998年一次降水110 mm，造成流入金沙江的侵蝕泥沙達(dá)550萬(wàn)t之多［36］。研究證明，在短時(shí)強(qiáng)降水的條件下，地表徑流自身攜帶的溶解態(tài)氮和侵蝕泥沙富集的顆粒態(tài)氮的流失是農(nóng)田氮素養(yǎng)分流失的兩大途徑，且與徑流量大小呈正相關(guān)［26］；而溶解態(tài)氮的主要成分是硝酸鹽類(lèi)，被認(rèn)為是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一［40-41］；與之相類(lèi)似，磷在農(nóng)業(yè)徑流中也是以溶解態(tài)和顆粒態(tài)兩種形式轉(zhuǎn)運(yùn)［41］，流失方式和氮近似。隨著降水流失的氮、磷等土壤養(yǎng)分可很大程度上增加農(nóng)業(yè)面源污染的強(qiáng)度。

2.2.2 地方社會(huì)環(huán)境原因

（1）人口密度較大，居住相對(duì)集中。干熱河谷優(yōu)越

的光熱條件和高復(fù)種指數(shù)，使得這一地區(qū)人口相對(duì)密集，平均人口密度已經(jīng)超過(guò)100人·km-2［4］，且除了彝族等少數(shù)民族［42］，其余人口高度集中于河流邊水熱條件較好的低熱壩區(qū)，以農(nóng)業(yè)人口為主。大量的農(nóng)業(yè)人口聚集勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生顯著的農(nóng)業(yè)面源污染，且污染區(qū)離江河近，容易對(duì)流經(jīng)河流產(chǎn)生較大沖擊。

（2）經(jīng)濟(jì)總體落后，城鄉(xiāng)差異很大。干熱河谷地帶大多偏遠(yuǎn)閉塞，加上干熱氣候，歷史上經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)緩慢。隨著近幾十年的開(kāi)發(fā)建設(shè)，雖然各縣市發(fā)展有了較大提速，也出現(xiàn)了像攀枝花這樣的大城市，但由于歷史欠賬和現(xiàn)實(shí)中種種制約，該地區(qū)總體經(jīng)濟(jì)特別是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)依然落后，如巧家縣、金陽(yáng)縣等干熱河谷縣區(qū)都是國(guó)家級(jí)貧困縣。在地形阻隔、行政區(qū)劃等多種因素作用下，攀枝花等經(jīng)濟(jì)條件較好的城鎮(zhèn)和貧困落后的農(nóng)村間差異很大，且二者同時(shí)并存，城鎮(zhèn)的資金技術(shù)等資源長(zhǎng)期無(wú)法輻射到農(nóng)村，加上農(nóng)村經(jīng)濟(jì)落后，導(dǎo)致當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的科學(xué)文化素養(yǎng)偏低，大多數(shù)人環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，普遍使用傳統(tǒng)落后的種植業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)方式［6］。落后的種植業(yè)生產(chǎn)方式導(dǎo)致水土流失和土壤侵蝕加劇，直接和間接地對(duì)水體造成面源污染；對(duì)燃料的需求等造成了秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄有機(jī)物的直接焚燒；畜禽糞尿的回收率低，直接排放問(wèn)題亦不可忽視。

2.2.3 特殊的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)方式

（1）高復(fù)種指數(shù)。干熱河谷地區(qū)的氣候條件決定了這一區(qū)域一年三熟制、兩年五熟制或兩年七熟制較為普遍［37］，復(fù)種指數(shù)很高。這也導(dǎo)致了相應(yīng)的化肥、農(nóng)藥投入量，秸稈等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)殘留物產(chǎn)生量和灌溉用水量等居高不下，相應(yīng)問(wèn)題一年四季均可存在，使得干熱河谷地區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染強(qiáng)度明顯高于我國(guó)中東部的主要農(nóng)業(yè)區(qū)域。

（2）自身?xiàng)l件限制外來(lái)作物引種。隨著人口增加，干熱河谷地區(qū)為了養(yǎng)活更多的人口和產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益，往往盲目引種高產(chǎn)外來(lái)作物，而干熱河谷自身的環(huán)境條件較為敏感，引種不恰當(dāng)?shù)淖魑锲贩N往往會(huì)造成一系列不良后果［13］，不利于該地區(qū)的水土保持，間接增加了該地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染水平。

（3）對(duì)農(nóng)膜的依賴性較其他農(nóng)業(yè)地區(qū)更大。干熱河谷地區(qū)氣候大陸性強(qiáng)，白天升溫迅速，夜間輻射降溫顯著，晝夜溫差大，特別是冬季，為了克服夜間低溫和低地溫，往往采用覆膜技術(shù)。農(nóng)膜對(duì)于干熱河谷地區(qū)保持土壤水分、減少蒸發(fā)也具有十分重要的作用［43］，并且這一地區(qū)生長(zhǎng)季節(jié)長(zhǎng)，這也增加了使用農(nóng)膜的需要。因此，這一地區(qū)對(duì)農(nóng)膜的依賴性較其他農(nóng)業(yè)地區(qū)更大，即使是幾乎沒(méi)有設(shè)施農(nóng)業(yè)的偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，農(nóng)膜也是不可缺少的［18］。

（4）氣溫高，勞動(dòng)能力下降明顯。干熱河谷地區(qū)氣溫較高，特別是春夏之交，不少地方的極端最高氣溫都超過(guò)40℃，如元江（42.3℃）和元謀（42.0℃）［44-45］。在溫度較高的條件下，人的勞動(dòng)能力會(huì)顯著下降。而很多能夠顯著降低農(nóng)業(yè)面源污染的技術(shù)，如壟溝種植模式［46］，所需要的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，干熱河谷地帶農(nóng)民采用的積極性低。這也是導(dǎo)致干熱河谷地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染的地方性原因之一。因此，在干熱河谷地區(qū)推廣農(nóng)業(yè)面源污染防治技術(shù)，勞動(dòng)強(qiáng)度是不可忽視的重要因素。

（5）民族習(xí)慣和地方習(xí)慣受到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方式的沖擊。干熱河谷地區(qū)往往是多民族混居的地區(qū)，之前長(zhǎng)期以原始樸素的方式適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，形成了許多特有的民族習(xí)慣和地方習(xí)慣。這些習(xí)慣一方面有其原始落后的一面，但另一方面由于是當(dāng)?shù)厝碎L(zhǎng)期適應(yīng)自然環(huán)境的樸素經(jīng)驗(yàn)，也有其合理和有益的一面，只是記錄和表現(xiàn)方式不易被時(shí)代所接受，加上往往與刀耕火種等原始農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和宗教崇拜等一并出現(xiàn)［47］，其在干熱河谷地區(qū)引入當(dāng)代的生活和農(nóng)業(yè)方式之后往往被當(dāng)做原始落后的東西，以至一并消亡或者式微，客觀上打破了原始生產(chǎn)下的平衡狀態(tài)，而現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)面源污染防治體系未及時(shí)跟進(jìn)，由此加劇了干熱河谷地區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染水平。

3 干熱河谷農(nóng)業(yè)面源污染防治技術(shù)研究進(jìn)展和應(yīng)用分析

3.1 現(xiàn)有成熟技術(shù)

3.1.1種植業(yè)優(yōu)化施肥技術(shù)

（1）降低化肥使用量，推廣化肥替代品。針對(duì)干熱河谷地區(qū)化肥使用量較大、利用率較低的特點(diǎn)，在該地區(qū)防治農(nóng)業(yè)面源污染時(shí)，應(yīng)首先降低化肥的使用量，最直接的途徑是進(jìn)行測(cè)土配方施肥，干熱河谷沿線的賓川［20］等縣（市、區(qū)）已有成功的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，其次是推廣化肥替代品，如有機(jī)肥和冬綠肥［48］。在推廣化肥替代品時(shí)，盡可能堅(jiān)持本地自產(chǎn)原則，一方面就地取材可以顯著降低成本，另一方面也可有效利用本地秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物，降低其對(duì)環(huán)境的污染。

（2）調(diào)整施肥方式，提高化肥利用率。干熱河谷地區(qū)化肥的利用率較全國(guó)平均水平偏低，因此，提高化肥的利用率也是減少化肥施用量的有效途徑。提高化肥利用率的關(guān)鍵在于恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整施肥方式。例如，在預(yù)報(bào)的暴雨或雷陣雨來(lái)臨之前，應(yīng)暫時(shí)性停止施用速

效肥料，防止肥料大量損失［26］。此外，還要把調(diào)整施肥方式和防治水土流失的措施結(jié)合起來(lái)。

3.1.2 農(nóng)藥減量化技術(shù)

（1）控制農(nóng)藥的使用。一方面嚴(yán)格控制使用農(nóng)藥的種類(lèi)，嚴(yán)禁使用位列當(dāng)年最新《國(guó)家禁用和限用農(nóng)藥名錄》上的禁用農(nóng)藥，嚴(yán)格控制《名錄》上的限用農(nóng)藥以及其他未列入的高毒農(nóng)藥的使用量，盡量選用土壤吸附力強(qiáng)、半衰期短易于降解的農(nóng)藥品種；另一方面需要改進(jìn)農(nóng)藥的施用和方法，特別是盡量減少直接向土壤表面施用農(nóng)藥［49］。

（2）謹(jǐn)慎應(yīng)用生物制劑。可以在經(jīng)過(guò)審慎的評(píng)估之后，謹(jǐn)慎選擇引進(jìn)生物制劑，如微生物農(nóng)藥［50］。

（3）采用物理誘殺方法。物理誘殺方法主要用于殺滅農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)，具有副作用小、投入低、無(wú)毒無(wú)害的優(yōu)點(diǎn)。目前比較成熟的物理誘殺技術(shù)有黃板法和太陽(yáng)能殺蟲(chóng)燈法，將這兩種方法結(jié)合運(yùn)用，可確保被保護(hù)農(nóng)田晝夜均具備對(duì)害蟲(chóng)的物理防御能力，適合在干熱河谷地區(qū)推廣應(yīng)用。但廢棄的黃板和太陽(yáng)能燈的工作結(jié)構(gòu)屬于廢棄物，均需注意及時(shí)回收和妥善處理，否則會(huì)造成新的污染。

3.1.3 廢棄物處理與利用技術(shù)

（1）發(fā)展秸稈等農(nóng)田廢棄物堆肥技術(shù)。針對(duì)干熱河谷地區(qū)土壤貧瘠、保肥能力差、水土流失嚴(yán)重等特點(diǎn)，應(yīng)發(fā)展秸稈等農(nóng)田廢棄物堆肥技術(shù)。干熱河谷自身熱量條件充足，未利用土地?cái)?shù)量多，并且地形閉塞、人口相對(duì)密集且文化素質(zhì)偏低，大部分地區(qū)不適合開(kāi)展大型機(jī)械作業(yè)和復(fù)雜工程技術(shù)。在我國(guó)中東部平原受到種種因素制約的高溫堆漚還田技術(shù)［51］，在干熱河谷地區(qū)能夠充分利用豐富的熱能資源和充足的未利用土地，且方法傳統(tǒng)簡(jiǎn)便，具有較好的推廣前景。

（2）重視農(nóng)膜的制造和使用技術(shù)。我國(guó)目前多以聚乙烯為材質(zhì)制成農(nóng)膜特別是地膜使用［52］，而聚乙烯等傳統(tǒng)人工合成材料的降解速度緩慢，容易殘余造成農(nóng)膜污染。為改變這一現(xiàn)狀，可以研究開(kāi)發(fā)新型易降解薄膜材料，但在干熱河谷地區(qū)由于成本等因素，短期內(nèi)并不適合大面積推廣。較為現(xiàn)實(shí)可行的是對(duì)廢舊農(nóng)膜進(jìn)行回收分類(lèi)，具有重復(fù)利用價(jià)值的可以繼續(xù)使用，否則可以統(tǒng)一回收進(jìn)行集中轉(zhuǎn)運(yùn)和集中處置。

（3）發(fā)展太陽(yáng)能技術(shù)。利用區(qū)域光照資源豐富和不可農(nóng)用坡地多的特點(diǎn)，大力發(fā)展太陽(yáng)能技術(shù)［6］，減少傳統(tǒng)方式對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物直接燃燒作為燃料的依賴。

3.1.4 其他農(nóng)藝措施

（1）充分利用干熱河谷適合復(fù)種輪作的先天優(yōu)勢(shì)。采用輪作種植模式可減少養(yǎng)分隨地表徑流流失［53］。干熱河谷地區(qū)復(fù)種指數(shù)高，非常有利于開(kāi)展復(fù)種輪作。結(jié)合反季作物等時(shí)間差優(yōu)勢(shì)，可產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)復(fù)種輪作可在一定程度上改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，減少水土流失，減少某些病蟲(chóng)害的發(fā)生，從而降低該區(qū)域化肥和農(nóng)藥的施用量。

（2）根據(jù)地方環(huán)境條件篩選推廣適宜的作物品種。干熱河谷地區(qū)特有的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品種質(zhì)資源貧乏，因此仍需要引入適宜的種質(zhì)資源作為補(bǔ)充和替代，而依托當(dāng)?shù)鼗蛘吒浇F(xiàn)有的科技力量［54］，細(xì)致分析地方環(huán)境條件，可以最大限度減少引種的盲目性。獲得適宜的作物品種，既能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，又保護(hù)了當(dāng)?shù)厮梁头柿?，降低農(nóng)業(yè)面源污染水平。

（3）改良耕作方式。國(guó)外有研究表明，采用免耕法可大幅減少土壤侵蝕，并相應(yīng)減少氮、磷等養(yǎng)分的流失量［55］。該方法符合干熱河谷地區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度極大、且對(duì)勞動(dòng)強(qiáng)度十分敏感的現(xiàn)狀。但免耕法有一定的適用范圍，其在干熱河谷地區(qū)能否推廣有待于進(jìn)一步的研究。

（4）注意吸收當(dāng)?shù)厣贁?shù)民族在生態(tài)保持和恢復(fù)方面的成功經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。干熱河谷地區(qū)的少數(shù)民族在長(zhǎng)期適應(yīng)自然環(huán)境的過(guò)程中，積累了豐富的生態(tài)保持經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。吸收和利用這些技術(shù)，可以有效恢復(fù)和保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境［13］。結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)面源污染防控技術(shù)，有效防治干熱河谷地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染。

3.1.5 養(yǎng)殖業(yè)污染控制技術(shù)

防治干熱河谷地區(qū)畜禽養(yǎng)殖業(yè)所帶來(lái)的農(nóng)業(yè)面源污染，關(guān)鍵是要解決好畜禽糞尿的直排問(wèn)題。干熱河谷地區(qū)的環(huán)境條件和農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，適合應(yīng)用我國(guó)南方地區(qū)正在推廣的“畜禽-沼-果/菜”種養(yǎng)結(jié)合模式［54］。該模式以沼氣建設(shè)為核心，利用沼氣技術(shù)可處理畜禽糞尿和秸稈等農(nóng)田有機(jī)廢棄物，減少其帶來(lái)的農(nóng)業(yè)面源污染；沼液可以替代傳統(tǒng)的農(nóng)藥浸種，沼液和沼渣還是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥，可以減少化肥的施用量，從而降低因過(guò)量施用化肥和農(nóng)藥所帶來(lái)的農(nóng)業(yè)面源污染［54，56］。同時(shí)，利用沼氣的紐帶作用和干清糞等其他成熟的畜禽養(yǎng)殖技術(shù)，結(jié)合該地區(qū)豐富的光熱資源，利于實(shí)現(xiàn)地區(qū)內(nèi)的種養(yǎng)結(jié)合發(fā)展。

針對(duì)該地區(qū)的特殊氣候特點(diǎn)和不斷擴(kuò)大的規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖規(guī)模，可采取清污分流、樓式高床圈舍、糞肥還田、利用高溫堆肥法制取有機(jī)肥等技術(shù)對(duì)規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)或養(yǎng)殖小區(qū)產(chǎn)生的畜禽糞便進(jìn)行綜合利用，配套建設(shè)沼氣發(fā)電等相關(guān)設(shè)施。另外，對(duì)規(guī)?；B(yǎng)殖可

能產(chǎn)生的染疫個(gè)體或畜禽尸體，要按照有關(guān)法律法規(guī)建設(shè)無(wú)害化處理設(shè)施［57-58］。

3.2 具有潛力的其他防治技術(shù)

（1）應(yīng)用胡同式復(fù)合農(nóng)林系統(tǒng)。近年來(lái)針對(duì)干熱河谷的自然條件，為了防治干熱河谷地區(qū)土壤退化，發(fā)展該地區(qū)農(nóng)業(yè)，設(shè)計(jì)出胡同式復(fù)合農(nóng)林系統(tǒng)并在部分地區(qū)取得了初步成效［59］。該技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的防控作用主要體現(xiàn)在減少化肥、農(nóng)藥、除草劑的使用量。該技術(shù)能夠直接或間接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)收益，因此便于接受，具有廣闊的前景。

（2）應(yīng)用河岸緩沖帶技術(shù)。利用河岸緩沖帶攔截入河徑流中的污染物，減少?gòu)搅髦形廴疚锏乃?，有潛力作為農(nóng)業(yè)面源污染防控的手段之一［60］。一些學(xué)者對(duì)河岸緩沖帶攔截污染物方面開(kāi)展了一系列研究工作［61-63］，并提出了設(shè)計(jì)規(guī)劃步驟［63］，但也有一些學(xué)者對(duì)河岸緩沖帶攔截污染物的效能持保留意見(jiàn)［64］。在我國(guó)的干熱河谷地區(qū)應(yīng)用這一技術(shù)，需要從當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況出發(fā)，綜合考慮所選植物種類(lèi)，地形、水文、土壤等條件，占地面積等因素，以及技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度特別是勞動(dòng)強(qiáng)度和成本問(wèn)題，選擇適當(dāng)?shù)暮影毒彌_帶技術(shù)進(jìn)行防控。

（3）利用3S技術(shù)和數(shù)學(xué)建模進(jìn)行區(qū)域性的防控指導(dǎo)。在面源污染防治方面，針對(duì)干熱河谷地區(qū)地形復(fù)雜、山高谷深，可以利用3S技術(shù)進(jìn)行區(qū)域性的農(nóng)業(yè)面源污染定性、定量分析，并根據(jù)分析的結(jié)果得到相對(duì)較好的方案，指導(dǎo)當(dāng)?shù)剡M(jìn)行防控。隨著現(xiàn)代3S技術(shù)軟硬件的迅速發(fā)展，預(yù)計(jì)使用成本會(huì)越來(lái)越低。國(guó)外已經(jīng)有一些小規(guī)模的試點(diǎn)性應(yīng)用。例如，利用GIS技術(shù)對(duì)長(zhǎng)期積累的農(nóng)業(yè)面源污染相關(guān)因素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，可揭示各因素和水體水質(zhì)之間的關(guān)系［26］，預(yù)測(cè)面源污染趨勢(shì)以采取針對(duì)性的措施或規(guī)避面源污染風(fēng)險(xiǎn)［65］，進(jìn)一步可用于防控方案的篩選［66］。有學(xué)者將這一技術(shù)在河谷地帶進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，得到面源污染最佳管理實(shí)踐方案［67］，可以為我國(guó)干熱河谷地區(qū)所借鑒。與其作用近似的數(shù)學(xué)建模既可以作為獨(dú)立的方法使用［68］，也可以和3S技術(shù)特別是和模型關(guān)系較為密切的GIS技術(shù)協(xié)同使用［69-71］。

4 展望

干熱河谷作為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特殊地區(qū)，其自然和人文環(huán)境條件決定了這一地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染的產(chǎn)生除了遵循普遍性規(guī)律之外，還具有相當(dāng)濃厚的地方性特點(diǎn)。結(jié)合這種地方性特點(diǎn)，對(duì)干熱河谷地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染的發(fā)生發(fā)展和機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)性研究，并針對(duì)研究結(jié)果，從種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)兩個(gè)方面切入，研發(fā)和引進(jìn)適合的防治技術(shù)，制定恰當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)策略，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境改善和江河水環(huán)境質(zhì)量改善兩大方面，無(wú)疑具有重要意義和價(jià)值。

隨著以后數(shù)年內(nèi)西南地區(qū)特別是金沙江梯級(jí)水利工程的不斷建成，干熱河谷地區(qū)還會(huì)面臨大量被淹沒(méi)農(nóng)地的原有面源污染物快速入水問(wèn)題和水庫(kù)庫(kù)區(qū)沿岸消落帶污染物問(wèn)題，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，這兩類(lèi)問(wèn)題也屬于土壤侵蝕范疇，故需要在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)予以足夠的重視。另外，利用興建水利工程產(chǎn)生的大量沿岸消落帶作為新的河岸緩沖帶，也可以開(kāi)展有關(guān)研究。

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Agricultural non-Point source Pollution and countermeasures of dry-hot valley：A review

YANG Chen1，2，SU Ben-ying1，2，F(xiàn)ANG Guang-ling1，2，XIANG Bao1，2*
（1.ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences，Beijing100012，China；2.InstituteofEnvironmentalEcology，Beijing100012，China）

Dry-hot valley regions，mainly located in Southwest China，are featured of a special climate with rich light and heat resources and trenchant dry wet season.These climatic advantages offer a special agricultural development，such as cultivation of tropical plants，out-ofseason crops as well as stereoscopic agriculture.However，such intense agriculture development is and will result in serious non-point source pollution in dry-hot valley regions，which should be highly paid attention to due to their ecological vulnerability.Meanwhile，counter-measures are urgently needed to be raised to solve the non-point source pollution in dry-hot valley regions.In this review，we firstly showed a brief introduction of the agricultural development in the dry-hot valley regions.Then，we discussed the current situation of agricultural non-point source pollution in the dry-hot valley area，and correspondingly analyzed the general and special reasons for the agricultural non-point source pollution in these areas from the two respects of cropping and livestock faming together with local social-culture aspects.Finally，we reviewed both the traditional and newly-developed technologies and methods of controlling agricultural non-point source pollution with analyses of their feasibility and prospect in dry-hot valley.This review will be helpful to prevent and control agricultural nonpoint source pollution in dry-hot valley regions.

dry-hot valley；agricultural non-point source pollution；endemic

X71

A

1672-2043（2016）10-1848-09

10.11654/jaes.2016-0323

楊辰，蘇本營(yíng)，方廣玲，等.干熱河谷農(nóng)業(yè)面源污染及其防治［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，35（10）：1848-1856.

YANG Chen，SU Ben-ying，F(xiàn)ANG Guang-ling，et al.Agricultural non-point source pollution and countermeasures of dry-hot valley：A review［J］.Journal of Agro-Environment Science，2016，35（10）：1848-1856.

2016-03-12

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2014BAD14B02）；凍融條件下農(nóng)田非點(diǎn)源污染過(guò)程和水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)研究（2014ZX07201-009-01）

楊辰（1989—），男，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究。E-mail：392872782@qq.com

*通信作者：香寶E-mail：xiangbao@craes.org.cn