廣東省農(nóng)業(yè)面源污染時空變化及其防控對策

林蘭穩(wěn) ，朱立安 *，曾清蘋

1.廣東省科學院/廣東省生態(tài)環(huán)境技術研究所/廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點實驗室，廣東 廣州 510650；2.華南土壤污染控制與修復國家地方聯(lián)合工程研究中心，廣東 廣州 510650

農(nóng)業(yè)面源污染是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，由于種植業(yè)化肥、農(nóng)藥的過量施用以及養(yǎng)殖業(yè)畜禽糞尿的無序排放等，導致氮、磷營養(yǎng)元素以及其他有機、無機污染物質，通過地表徑流、農(nóng)田排水和地下滲漏等途徑進入水環(huán)境，從而誘發(fā)水體富營養(yǎng)化，破壞水環(huán)境生態(tài)，影響水資源安全利用的非點源污染（閔繼勝等，2016；楊林章等，2013）。農(nóng)業(yè)面源污染的產(chǎn)生與農(nóng)業(yè)種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展關系密切，是農(nóng)業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護之間的突出矛盾，控制和防治農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為世界各國面臨的共同課題。近年來中央一號文件也明確指出，農(nóng)業(yè)面源污染治理是關系中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和社會主義新農(nóng)村建設的重要問題。為控制農(nóng)業(yè)面源污染，2006年中國將減少化肥大量施用列入了《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》，為遏制農(nóng)業(yè)面源污染擴大趨勢，2015年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布了《關于打好農(nóng)業(yè)面源污染防治攻堅戰(zhàn)的實施意見》，就防治農(nóng)業(yè)面源污染提出了“一控兩減三基本”的總體目標和要求。

廣東是中國華南地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達的省份之一，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展、城市人口增加及城鄉(xiāng)居民對農(nóng)產(chǎn)品消費的需求，其農(nóng)業(yè)種養(yǎng)結構、發(fā)展模式不斷調整，耕地（尤其是蔬菜地）向高投入高強度利用方向發(fā)展，農(nóng)業(yè)面源污染也隨之發(fā)生變化。因此，本文利用廣東省農(nóng)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析近 10年來農(nóng)業(yè)結構調整對農(nóng)業(yè)面源污染變化的影響，探討面源污染防控對策，為廣東實施農(nóng)業(yè)面源污染防控措施提供參考依據(jù)，對廣東省農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和新農(nóng)村建設具有重要意義。

1 廣東省概況

廣東?。?09°39′—117°19′E，20°13′—25°31′N）地處中國大陸最南部，東鄰福建，北接江西、湖南，西連廣西，南臨南海，珠江口東西兩側分別與香港、澳門特別行政區(qū)接壤，西南部雷州半島隔瓊州海峽與海南省相望。土地總面積約17.98×104km2，山地丘陵多，平原少，其中宜農(nóng)地 434×104hm2，宜林地1100×104hm2，是中國人多地少的省份之一。下轄 21個地級市，劃分為珠三角、粵東、粵西和粵北4個區(qū)域，其中，珠三角包括廣州、深圳、佛山、東莞、中山、珠海、江門、肇慶、惠州；粵東包括汕頭、潮州、揭陽、汕尾；粵西包括湛江、茂名、陽江；粵北包括韶關、清遠、梅州、河源和云浮。2018年珠三角地區(qū)生產(chǎn)總值占全省的比重為80.2%，粵東、粵西、粵北分別占6.6%、7.4%、5.8%，區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展很不平衡。珠三角、粵東城市化水平較高，人口密集，耕地資源緊缺，經(jīng)濟以第二、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展為主，農(nóng)業(yè)以花卉、蔬菜等其他作物種植為主?；浳鳌⒒洷背鞘谢捷^低，人口密度較低，耕地資源較多，經(jīng)濟以第一產(chǎn)業(yè)為主，農(nóng)業(yè)以糧食作物、經(jīng)濟作物的種植，以及其他作物和養(yǎng)殖業(yè)共同發(fā)展為主。

廣東省氣候屬于東亞季風區(qū)，從北向南分別為中亞熱帶、南亞熱帶和熱帶氣候，是中國光、熱和水資源最豐富的地區(qū)之一。其主要特點是：冬暖夏熱，四季不分明，冬春少雨，夏秋多臺風暴雨，降雨集中。年平均氣溫約 22.3 ℃，1月平均氣溫 16—19 ℃，7月平均氣溫28—29 ℃。降水充沛，年平均降水量在1300—2500 mm之間，全省平均為1777 mm，降雨的空間分布基本上也呈南高北低的趨勢。

2 研究方法

2.1 農(nóng)業(yè)面源污染物排放量核算

農(nóng)業(yè)面源污染主要包括農(nóng)田化肥施用、農(nóng)田固體廢棄物、畜禽養(yǎng)殖糞便、水產(chǎn)養(yǎng)殖垃圾和農(nóng)村生活垃圾污染等 5個方面。隨著國家對新農(nóng)村建設的推進，農(nóng)村生活垃圾和生活污水收集處理率的提高，農(nóng)村生活污染雖逐步減少，但農(nóng)田化肥施用和畜禽養(yǎng)殖糞便正成為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源。由于農(nóng)業(yè)污染具有廣域性、分散性和隨機性等特征（段華平等，2009），農(nóng)業(yè)面源污染排放的核算非常困難，核算結果往往難以準確反映區(qū)域面源污染狀況。因此，本文以珠三角、粵東、粵西和粵北 4個區(qū)域為基本單元，以廣東省統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)為基礎數(shù)據(jù)來源，以相關文獻提供的參數(shù)為核算依據(jù)，僅選取農(nóng)田化肥施用量、畜禽養(yǎng)殖糞便排放量（以生豬養(yǎng)殖為例）構建農(nóng)業(yè)面源污染核算清單，對2008、2018年廣東農(nóng)業(yè)面源污染物（COD、TN、TP）的排放變化情況進行統(tǒng)計和對比分析。各項污染源計算方法見表1。

2.2 農(nóng)業(yè)面源污染排放強度核算

計算公式為：

式中，EI為農(nóng)業(yè)面源污染物的排放強度，E為農(nóng)業(yè)面源污染物的實物排放量，AL為區(qū)域面積。所有數(shù)據(jù)分析采用Excel 2010和SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行，結果見表2。

表1 廣東各區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染物排放量估算方法Table 1 Calculation method of agricultural non-point source pollutant emission in each region of Guangdong

表2 畜禽糞便日排泄系數(shù)、計算周期及污染物平均含量系數(shù)Table 2 Daily excretion coefficient，calculation period and average pollutant content coefficient of livestock and poultry feces

3 結果與分析

3.1 農(nóng)業(yè)種植業(yè)結構演變引起農(nóng)業(yè)面源污染變化

從 2008—2018年，可能由于城鎮(zhèn)建設占用耕地、退耕還林或耕地撂荒棄耕等原因，廣東省除粵西（因后備耕地資源較多或光熱資源豐富，作物復種指數(shù)較高）農(nóng)作物播種總面積有所增加外，其他區(qū)域農(nóng)作物播種總面積均呈減少趨勢，全省農(nóng)作物播種總面積從 2008年的 440.43×104hm2減少到2018年的427.94×104hm2。但就種植業(yè)內部結構而言，則呈現(xiàn)為經(jīng)濟作物和其他作物種植面積逐年增加，糧食作物播種面積逐年下降的趨勢（表3）。隨著農(nóng)業(yè)種植業(yè)結構調整，農(nóng)田施肥氮、磷比例也隨之發(fā)生變化，除粵西氮肥用量有所增加外，其他區(qū)域均表現(xiàn)為氮肥施用量減少，而磷肥施用量增加。全省氮肥（折純量）施用量從2008年的172.90×104t減少為2018年的164.98×104t，而磷肥（折純量）施用量則從2008年的95.62×104t增加到2018年的103.39×104t。農(nóng)田化肥面源污染排放與施肥關系密切相關，廣東除粵西氮排放有所增加外，其他區(qū)域均呈現(xiàn)氮污染排放減少而磷污染排放增加的態(tài)勢（表4和圖1）。今后，隨著城鄉(xiāng)居民膳食結構多樣化對蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品消費需求的增加，在有限耕地資源的條件下，廣東耕地必將向高強度高投入高產(chǎn)出的經(jīng)濟作物、其他作物規(guī)?；s化利用方式轉變，而經(jīng)濟作物、其他作物（主要是蔬菜）的施肥量遠高于糧食作物，由此引起的農(nóng)業(yè)面源污染問題必將更加突出。

圖1 廣東省各區(qū)農(nóng)田化肥面源污染物排放量Fig.1 Change of chemical fertilizer pollution in different areas in Guangdong regions

3.2 禽畜養(yǎng)殖業(yè)變遷引致農(nóng)業(yè)面源污染變化

隨著廣東經(jīng)濟發(fā)展和城鄉(xiāng)居民生活水平提高對禽畜肉類產(chǎn)品的消費需求增加，廣東禽畜養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展也隨之發(fā)生變化。全省生豬飼養(yǎng)量從 2008年的3467.79萬頭增加到2018年的3757.40萬頭（表 4）。可能由于環(huán)境保護的壓力，生豬養(yǎng)殖呈現(xiàn)為從城市化水平較高的區(qū)域向城市化水平較低的區(qū)域轉移，其中珠三角生豬飼養(yǎng)量從 2008年的1359.67萬頭減少到2018年的1071.40萬頭，粵東略有減少，粵西和粵北則分別從2008年的1011.39萬頭和759.51萬頭增加到2018年的1351.91萬頭和1004.61萬頭。生豬養(yǎng)殖業(yè)污染物的排放量在區(qū)域空間分布上，也體現(xiàn)為珠三角的生豬糞便污染物（COD、TN、TP）排放量明顯減少，粵東有所減少，而粵西和粵北的排放量則相應明顯增加，由此引起的禽畜養(yǎng)殖面源污染時空變化不可忽視（見表4和圖2）。同時，豬、雞等禽畜飼養(yǎng)方式也從傳統(tǒng)的農(nóng)村散養(yǎng)逐步向高密度的規(guī)?；?、專業(yè)化養(yǎng)殖方向發(fā)展，為禽畜養(yǎng)殖面源污染的防治提供了有利條件。

表3 廣東省2008—2018年各區(qū)農(nóng)作物播種面積Table 3 Planting area and fertilizer application rate of crops in each region of Guangdong 104 hm2

表4 廣東省2008—2018年各區(qū)農(nóng)田施肥量及生豬飼養(yǎng)量Table 4 Emission of agricultural chemical fertilizer non-point source pollutants in each region of Guangdong

圖2 廣東省各區(qū)養(yǎng)殖業(yè)糞便面源污染物排放量Fig.2 Changes of pollution emission from pig farming in different regions

3.3 廣東各區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染物排放強度變化

由表5統(tǒng)計結果可知，2018年廣東省農(nóng)業(yè)面源污染物（不完全統(tǒng)計）排放強度為687.45 kg?hm-2，比2008年增加21.04 kg?hm-2，其中，COD、TN和TP污染物的排放強度分別為231.57、336.76、119.12 kg?hm-2，分別比 2008年增加 19.60、減少 8.27和增加 9.71 kg?hm-2。從區(qū)域分布看，污染物排放強度增加最多的區(qū)域為粵西（增加 41.68 kg?hm-2），其次為粵北；而減少最多的區(qū)域為珠三角（下降19.71 kg?hm-2），其次為粵東。各區(qū)域的農(nóng)業(yè)面源污染物排放強度與農(nóng)業(yè)種植業(yè)結構調整引起的施肥變化及養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模變化密切相關。

4 結論

（1）種植業(yè)結構轉變引起區(qū)域面源污染排放變化。從 2008—2018年，廣東各區(qū)經(jīng)濟作物和其他作物播種面積增加，而糧食作物播種面積減少，農(nóng)田氮、磷施用比例也隨之發(fā)生變化，表現(xiàn)為氮肥用量減少，磷肥用量增加。農(nóng)業(yè)面源TN排放除粵西略有增加外，其他地區(qū)均有所減少，各區(qū)域TP排放均有所增加。

（2）養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模改變引致區(qū)域面源污染排放變化。從 2008—2018年，廣東珠三角、粵東生豬飼養(yǎng)量減少，粵西、粵北增加；農(nóng)業(yè)面源 COD、TN和TP珠三角排放明顯減少，粵東有所減少，粵西增加明顯，粵北次之。

（3）種養(yǎng)業(yè)調整是導致區(qū)域面源污染排放變化的主要原因。從 2008—2018年，廣東由于城市化和經(jīng)濟快速發(fā)展等非農(nóng)建設占用耕地或退耕還林等原因，雖全省農(nóng)作物總播種面積減少，但因種植業(yè)結構調整和養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模變化，全省農(nóng)業(yè)面源污染物總排放強度上升，達到687.45 kg?hm-2，比2008年增加21.04 kg?hm-2，其中珠三角下降明顯，粵東次之，粵西上升明顯，粵北次之。

5 農(nóng)業(yè)面源污染防控主要對策

農(nóng)業(yè)結構調整是引起廣東各區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染時空變化的主要成因。從上述分析結果可知，廣東各區(qū)農(nóng)業(yè)種植業(yè)正由傳統(tǒng)以糧食作物種植為主，向以經(jīng)濟作物、其他作物種植為主轉變；禽畜養(yǎng)殖業(yè)也由經(jīng)濟發(fā)達、城市化水平較高的珠三角地區(qū)向經(jīng)濟欠發(fā)達的粵西、粵北地區(qū)轉移。農(nóng)業(yè)面源污染與農(nóng)業(yè)發(fā)展息息相關，是農(nóng)業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護之間不可回避的現(xiàn)實問題。對農(nóng)業(yè)面源污染的防控，武淑霞等（2018）提出農(nóng)業(yè)面源污染防控技術可以分為源頭控制、過程攔截和末端凈化三大類。楊林章等（2013）提出源頭減量（Reduce）、過程阻斷（Retain）、養(yǎng)分再利用（Reuse）、生態(tài)修復（Restore）的4R污染防控技術體系，從污染物的源頭減量入手，根據(jù)治理區(qū)域的污染匯聚特征進行過程阻斷，通過對養(yǎng)分的循環(huán)再利用減少污染物的入水體量，并對水體進行生態(tài)修復，從而實現(xiàn)水質改善的目的。因此，以上述農(nóng)業(yè)面源污染防控思想為根本遵循，結合廣東各區(qū)農(nóng)業(yè)實際，提出農(nóng)業(yè)面源污染防控主要對策如下：

表5 廣東各區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染物排放強度及變化Table 5 Emission intensity and variation of agricultural non-point source pollutants in each region of Guangdong kg?hm-2

（1）加強主要農(nóng)作物養(yǎng)分需求及施肥技術研究，提高肥料利用效率。廣東人地矛盾突出，隨著廣東城鎮(zhèn)化及經(jīng)濟快速發(fā)展，非農(nóng)建設擠占耕地的趨勢難以逆轉。土地（尤其是耕地）為不可再生資源，為了在有限的耕地資源情況下提高土地單位產(chǎn)出和產(chǎn)值，最大限度地滿足城鄉(xiāng)居民對農(nóng)產(chǎn)品的消費需求，調整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結構、提高耕地復種指數(shù)和增施化肥，是現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇。廣東各區(qū)資源、環(huán)境條件迥異，土壤類型和農(nóng)作物品種類型多樣。因此廣東各區(qū)應加強蔬菜等主要農(nóng)作物養(yǎng)分需求及測土配方施肥技術研究，實施精準施肥，提高施肥技術水平及肥料利用效率，立足源頭控制，才能有效地遏制農(nóng)業(yè)面源污染排放。

（2）以高標準農(nóng)田建設為契機，完善農(nóng)田基礎設施建設，提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)先進技術應用水平。

隨著廣東城市擴張和經(jīng)濟快速發(fā)展，非農(nóng)就業(yè)機會增多，土地資源、水資源和勞動力資源等供需矛盾突出，農(nóng)業(yè)用水和農(nóng)業(yè)青壯年勞動力資源將成為廣東農(nóng)業(yè)發(fā)展的制約因素。因此廣東各區(qū)應以高標準農(nóng)田建設為契機，完善農(nóng)田基礎設施建設，提高農(nóng)業(yè)機械化和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)先進技術（如推廣使用高濃度液體肥料，推廣節(jié)水灌溉及水肥一體化施用技術等）應用水平。此外，在高標準農(nóng)田建設中，應避免修建硬底化排水溝渠，因地制宜規(guī)劃建設農(nóng)田生態(tài)溝渠，人工濕地，農(nóng)田排水集蓄回用設施，發(fā)揮排水溝、人工濕地的養(yǎng)分阻滯和植物凈化作用，實施過程攔截，才能有效地控制和減少農(nóng)業(yè)面源污染排放。

（3）深入開展禽畜糞污土地承載力研究，科學規(guī)劃及控制禽畜養(yǎng)殖場規(guī)模，提高禽畜糞污資源化利用效率。隨著城鄉(xiāng)居民對禽畜肉類產(chǎn)品消費的增長，傳統(tǒng)農(nóng)戶散養(yǎng)方式逐步退出，規(guī)?；B(yǎng)殖快速發(fā)展，不斷增加的禽畜糞污已成為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源，提高畜禽糞污的資源化利用效率勢在必行。廣東土地貧瘠，有機養(yǎng)分匱乏，因此廣東各區(qū)（尤其是粵西、粵北）應深入開展禽畜糞污土地承載力研究；在國土利用規(guī)劃編制中，于農(nóng)田區(qū)科學規(guī)劃劃定禽畜養(yǎng)殖區(qū)及控制禽畜養(yǎng)殖規(guī)模；制定禽畜養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖戶對禽畜糞污采取無害化處理技術還田，支持肥料生產(chǎn)企業(yè)以禽畜糞污為原料生產(chǎn)有機肥，鼓勵農(nóng)業(yè)經(jīng)營者施用以禽畜糞污為原料的有機肥的扶持政策；實施就近農(nóng)田消納利用，種養(yǎng)結合，提高禽畜糞污資源化利用水平。這對于減少農(nóng)田化肥施用及農(nóng)業(yè)面源污染排放，提升耕地質量，具有意義重大。