基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的氮磷淋溶分區(qū)消減策略*

金欣鵬，柏兆海，馬 林**

(1.中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心/河北省土壤生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)水資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室石家莊 050022； 2.中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049 )

農(nóng)業(yè)面源污染是造成我國地下水硝酸鹽污染、地表水富營養(yǎng)化等生態(tài)環(huán)境問題的重要原因[1-3]。飲用高濃度硝酸鹽的地下水，還會(huì)產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)[4]。過去30年間，不同學(xué)者對(duì)華北平原[5-6]、東北平原[7-8]、成都平原[9]、滇池流域[10]和長三角[11-12]等地區(qū)地下水硝酸鹽超標(biāo)狀況進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)至少20%的監(jiān)測(cè)點(diǎn)硝酸鹽濃度超過WHO 飲用水標(biāo)準(zhǔn)[50 mg()·L?1]，而在華北和長三角地區(qū)這一比例更高。

養(yǎng)分管理是提高養(yǎng)分資源利用效率、減少氮磷環(huán)境盈余和損失的重要途徑[13-14]。歐美發(fā)達(dá)國家以養(yǎng)分管理為核心，不斷制定和完善相關(guān)政策法規(guī)和技術(shù)措施，有效緩解了農(nóng)業(yè)面源污染。在清潔水法案指導(dǎo)下，美國將最佳養(yǎng)分管理技術(shù)(BMPs)作為核心策略，以流域水質(zhì)監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和管理為手段，通過工程、耕種和管理措施的結(jié)合，主要從源頭減量和過程阻控方面實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)面源污染的有效治理[15]。硝酸鹽指令則在很大程度上改變了歐盟各成員國養(yǎng)分管理方式，成為落實(shí)水框架指令和控制農(nóng)業(yè)面源污染的重要政策法規(guī)。該指令以水質(zhì)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，根據(jù)地表水和地下水養(yǎng)分濃度和富營養(yǎng)化程度識(shí)別并劃分硝酸鹽脆弱區(qū)，進(jìn)而按劃分結(jié)果分區(qū)制定和實(shí)施適宜的養(yǎng)分管理策略，同時(shí)歐盟委員會(huì)每5年對(duì)成員國落實(shí)硝酸鹽指令的效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估。該類基于硝酸鹽脆弱區(qū)的養(yǎng)分管理策略有效地緩解了成員國硝酸鹽污染狀況[16]。

近年來，我國養(yǎng)分管理和面源污染研究工作取得了較大進(jìn)展，但多數(shù)研究仍集中于農(nóng)田和養(yǎng)殖場(chǎng)尺度[17-18]，缺少養(yǎng)分損失脆弱區(qū)劃定的科學(xué)方法，更缺乏基于不同養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的管理策略和技術(shù)途徑[19]。因此，本文利用水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)資料和NUFER (NUtrient flows in Food chains，Environment and Resources use)模型，綜合考慮人體健康飲水需求和各地自然條件(河網(wǎng)、土壤質(zhì)地、地形等)，劃分了我國養(yǎng)分損失脆弱區(qū)； 在此基礎(chǔ)上，為不同養(yǎng)分損失脆弱區(qū)選取適宜的技術(shù)組合，制定區(qū)域氮磷消減草案，并通過情景分析量化了其在不同養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的消減效果，以期充分發(fā)揮各項(xiàng)減排技術(shù)潛力，提升氮磷消減綜合效益，為農(nóng)業(yè)面源污染阻控、農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供科學(xué)支撐。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

通過收集公開發(fā)表的文獻(xiàn)和環(huán)境監(jiān)測(cè)資料[5-7，20-27]，獲取了1253 條地下水硝酸鹽濃度數(shù)據(jù)，作為劃分養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的基礎(chǔ)。利用NUFER 模型[28-29]對(duì)潛在養(yǎng)分損失脆弱區(qū)進(jìn)行識(shí)別，其中模型運(yùn)行所需變量數(shù)據(jù)(主要包括分縣化肥用量、作物播種面積和產(chǎn)量、畜禽數(shù)量、人口數(shù)量及食物消費(fèi)量等)來源于統(tǒng)計(jì)年鑒[30]，養(yǎng)分含量、養(yǎng)分去向參數(shù)分別來源于文獻(xiàn)資料和調(diào)查數(shù)據(jù)[31]，空間數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(RESDC)的土地利用/覆被數(shù)據(jù)[32-33]和中國綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃[34]等。

1.2 研究方法

1.2.1 養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的劃定草案

按地下水硝酸鹽污染風(fēng)險(xiǎn)高低，本文將全國范圍內(nèi)的耕地劃分為養(yǎng)分損失脆弱區(qū)、潛在養(yǎng)分損失脆弱區(qū)和非養(yǎng)分損失脆弱區(qū)。根據(jù)區(qū)劃原則，養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的劃分草案如下(圖1)：

1)養(yǎng)分損失脆弱性劃分原則： 根據(jù)歐盟國家硝酸鹽脆弱區(qū)劃分規(guī)則、WHO 飲用水標(biāo)準(zhǔn)和我國地下水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，將11.5 mg·L?1的水體硝態(tài)氮濃度定為養(yǎng)分損失脆弱區(qū)劃定的閾值，實(shí)地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大于該閾值的區(qū)域劃分為養(yǎng)分損失脆弱區(qū)。潛在養(yǎng)分損失脆弱區(qū)基于養(yǎng)分流動(dòng)模型結(jié)果確定，將地下水硝態(tài)氮濃度閾值(11.5 mg·L?1)轉(zhuǎn)化為單位耕地面積農(nóng)田氮素徑流和淋溶損失的數(shù)量，參考De Vries 等[35]的計(jì)算公式，潛在脆弱區(qū)劃分的閾值定為徑流氮=28.3 kg·hm?2或淋溶氮=22.6 kg·hm?2，大于上述閾值的區(qū)域劃分為養(yǎng)分損失潛在脆弱區(qū)。其余水體硝酸鹽及氮磷負(fù)載較低的農(nóng)田被劃定為非脆弱區(qū)。

2)養(yǎng)分損失脆弱區(qū)劃定： 脆弱區(qū)包括地下水硝酸鹽濃度超標(biāo)區(qū)域及水網(wǎng)臨近區(qū)域。將地下水硝酸鹽濃度點(diǎn)位數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值，識(shí)別出濃度大于11.5 mg·L?1的區(qū)域并將其納入硝酸鹽脆弱區(qū)。另一方面，以3 km 為緩沖距離對(duì)線狀水網(wǎng)進(jìn)行緩沖，得到水網(wǎng)臨近區(qū)域范圍。最后，合并上述兩類區(qū)域并與耕地柵格疊加，即得到養(yǎng)分損失脆弱區(qū)。

3)潛在養(yǎng)分損失脆弱區(qū)劃定： 利用NUFER 模型計(jì)算各縣氮素徑流和淋溶損失強(qiáng)度，并分別與28.3 kg·hm?2和22.6 kg·hm?2的閾值進(jìn)行對(duì)比，只要其中1 個(gè)指標(biāo)超過閾值，即被提取出來與耕地柵格疊加，劃分為潛在養(yǎng)分損失脆弱區(qū)。需要注意的是NUFER 縣域模型運(yùn)行前需要利用坡度、降水和土壤類型等空間分布數(shù)據(jù)，對(duì)農(nóng)田氮磷徑流、淋溶和侵蝕損失參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算方法見Lu 等[36]。

4)非養(yǎng)分損失脆弱區(qū)劃定： 該類區(qū)域水體硝酸鹽及氮磷濃度較低，暫且不會(huì)造成污染風(fēng)險(xiǎn)。本文將其定量為單位農(nóng)用地面積氮素徑流與淋溶損失強(qiáng)度均未超過各自閾值(分別為28.3 kg·hm?2和22.6 kg·hm?2)的區(qū)域。使用柵格計(jì)算器和重分類工具將硝酸鹽脆弱區(qū)和潛在脆弱區(qū)從耕地柵格中去除，剩下的耕地即為非養(yǎng)分損失脆弱區(qū)。

1.2.2 基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的氮磷淋溶分區(qū)消減草案

分區(qū)差異化管理是本文確立的養(yǎng)分環(huán)境損失消減的原則，其中分區(qū)是考慮農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)(圖2)和養(yǎng)分損失脆弱性的綜合分區(qū)，按養(yǎng)分損失脆弱性確定消減目標(biāo)及其管控程度。分區(qū)養(yǎng)分消減草案如下：

1)基于我國農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)的養(yǎng)分損失脆弱區(qū)劃分：將《中國農(nóng)業(yè)區(qū)劃》所確定的9 個(gè)一級(jí)區(qū)和38 個(gè)二級(jí)區(qū)矢量化，反映各農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)的自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)條件的差異(圖2)。養(yǎng)分損失脆弱區(qū)劃反映養(yǎng)分管理現(xiàn)狀和環(huán)境損失風(fēng)險(xiǎn)。將上述兩者進(jìn)行疊加，即得到我國各農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)的養(yǎng)分管理脆弱性區(qū)劃圖。

2)基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的氮磷淋溶分區(qū)消減策略： 根據(jù)各農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)和亞區(qū)的養(yǎng)分損失脆弱性，確定養(yǎng)分管控的嚴(yán)格程度和區(qū)域消減策略(表1)。脆弱區(qū)氮磷淋溶消減策略立足于整個(gè)食物系統(tǒng)，通過系統(tǒng)內(nèi)養(yǎng)分循環(huán)措施，減少食物系統(tǒng)的養(yǎng)分投入和環(huán)境排放，由于這些區(qū)域已出現(xiàn)水體污染問題，配套最嚴(yán)格的養(yǎng)分環(huán)境排放阻控技術(shù)和管理措施。潛在脆弱區(qū)養(yǎng)分消減策略則聚焦于農(nóng)牧生產(chǎn)系統(tǒng)，主要關(guān)注化肥和畜禽糞尿有機(jī)肥的科學(xué)施用，結(jié)合水肥一體化和畜禽糞尿全鏈條養(yǎng)分損失阻控。非養(yǎng)分脆弱區(qū)則主要關(guān)注作物生產(chǎn)系統(tǒng)水肥優(yōu)化管理。

表1 基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的氮磷淋溶消減策略Table 1 Regional mitigation strategies of nitrogen and phosphorus leaching based on nutrient losses vulnerable zone

3)基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的氮磷淋溶區(qū)域消減技術(shù)列單： 根據(jù)不同區(qū)域的消減策略，收集與養(yǎng)分管理、面源污染減排技術(shù)相關(guān)文獻(xiàn)并提取減排參數(shù)，從而制定氮磷養(yǎng)分淋溶消減技術(shù)列單(表2)。在作物生產(chǎn)系統(tǒng)中，從科學(xué)施肥、養(yǎng)分管理和水肥優(yōu)化等角度，收集氮磷淋溶消減技術(shù)措施； 在畜禽生產(chǎn)系統(tǒng)，考慮畜禽糞尿的“飼喂—圈舍—儲(chǔ)藏—處理—施用”全鏈條管理，篩選減排技術(shù)措施； 在家庭消費(fèi)系統(tǒng)則主要圍繞優(yōu)化居民膳食結(jié)構(gòu)、減少食物浪費(fèi)和加強(qiáng)人糞尿循環(huán)利用3 個(gè)方面篩選技術(shù)措施； 同時(shí)還針對(duì)各個(gè)系統(tǒng)間的養(yǎng)分循環(huán)，篩選技術(shù)列單。技術(shù)的選取不僅要考慮各農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)和亞區(qū)的自然條件和種植結(jié)構(gòu)，更要充分考慮養(yǎng)分損失的脆弱性。

4)基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的氮磷淋溶區(qū)域消減效果評(píng)價(jià)： 根據(jù)我國農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)和養(yǎng)分損失脆弱區(qū)，制定氮磷淋溶區(qū)域消減策略，選取消減技術(shù)，并通過文獻(xiàn)收集相應(yīng)減排參數(shù)，形成消減草案。通過更新模型排放參數(shù)、養(yǎng)分流向參數(shù)將分區(qū)氮磷消減策略體現(xiàn)在養(yǎng)分流動(dòng)模型(NUFER)上，最后重新運(yùn)行模型對(duì)消減效果進(jìn)行評(píng)估?？紤]到養(yǎng)分管理和各種養(yǎng)分形態(tài)環(huán)境損失的系統(tǒng)性和關(guān)聯(lián)性，不應(yīng)局限于農(nóng)田氮磷淋溶損失，還應(yīng)該統(tǒng)籌考慮食物系統(tǒng)氮磷的淋溶、徑流和氨揮發(fā)等環(huán)境損失，綜合評(píng)價(jià)消減效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 我國不同農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)的養(yǎng)分損失脆弱性區(qū)劃

養(yǎng)分損失脆弱區(qū)和潛在脆弱區(qū)覆蓋了我國52%的耕地，脆弱區(qū)廣泛分布于我國農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)，包括松嫩-三江平原、黃淮海平原、包頭以東的長城沿線農(nóng)牧區(qū)、汾渭平原、長江中下游平原和四川盆地等地區(qū)(圖3)。脆弱區(qū)農(nóng)田養(yǎng)分損失與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，化肥過量投入是主要原因。潛在脆弱區(qū)也同樣分布在黃淮海區(qū)、長江中下游區(qū)和華南區(qū)，且位于脆弱區(qū)周邊，表明農(nóng)田養(yǎng)分損失具有空間聚集性。華南區(qū)與黃淮海、長江中下游區(qū)相比，養(yǎng)分損失脆弱區(qū)較少而潛在脆弱區(qū)較多，這是由于華南區(qū)水體質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)道較少，被劃入脆弱區(qū)的區(qū)域偏少，而實(shí)際上該區(qū)域化肥投入水平高，消納養(yǎng)分的耕地少，單位耕地面積氮素徑流量及淋溶量較高。

表2 養(yǎng)分管理和環(huán)境減排技術(shù)列單[37-38]Table 2 Techniques list of nutrient management and environmental emission mitigation[37-38]

續(xù)表2

2.2 基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的區(qū)域養(yǎng)分減排效果

氮素是影響農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的重要因素，也是造成農(nóng)業(yè)面源污染最重要的污染因子之一。因此，本文以氮素為例介紹主要研究結(jié)果。

2.2.1 氮肥用量減施效果

2012年，全國化肥氮施用量為3.06×107t，其中黃淮海區(qū)、長江中下游區(qū)、東北區(qū)和西南區(qū)施氮量合計(jì)占全國化肥氮施用量比例超3/4。高強(qiáng)度施氮現(xiàn)象也集中于上述區(qū)域，尤其以黃淮海平原、松嫩-三江平原區(qū)最高，高施氮縣域占區(qū)內(nèi)總縣域的比例約80%(圖4a)。通過基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的區(qū)域養(yǎng)分管理措施，化肥氮施用總量可以減少到1.58×107t，減少比例達(dá)48%(圖4a_IM)。

在養(yǎng)分損失脆弱區(qū)，按食物系統(tǒng)養(yǎng)分平衡計(jì)算合理施肥量，通過促進(jìn)食物系統(tǒng)有機(jī)廢棄物循環(huán)，減少外源的氮肥投入，脆弱區(qū)氮肥施用量減少56%。在潛在養(yǎng)分損失脆弱區(qū)，按農(nóng)牧系統(tǒng)養(yǎng)分平衡確定合理施氮量，通過有機(jī)肥部分替代化肥，減少潛在脆弱區(qū)氮肥施用量59%。氮肥用量減施超過1×104t縣域分布與畜禽養(yǎng)殖大縣分布一致，說明畜禽糞尿有機(jī)肥替代是實(shí)現(xiàn)農(nóng)牧系統(tǒng)養(yǎng)分平衡和化肥減施的關(guān)鍵。在非養(yǎng)分損失脆弱區(qū)，按作物系統(tǒng)養(yǎng)分供需平衡確定科學(xué)施氮量，一定程度上優(yōu)化了施氮格局，例如： 內(nèi)蒙古-新疆一帶合理氮素投入量較現(xiàn)狀有所增加，這是對(duì)該區(qū)域河套平原和甘新主產(chǎn)區(qū)氮素虧缺現(xiàn)象所做的優(yōu)化。

2.2.2 氮素淋溶損失消減效果

2012年，氮淋溶強(qiáng)度超過22.6 kg·hm?2的區(qū)域覆蓋耕地面積3.1×107hm2，主要分布在黃淮海區(qū)、長江下游平原和閩南-粵中-海南島一帶，上述3 個(gè)區(qū)域超標(biāo)比例在50%以上(圖4b)。通過基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的區(qū)域養(yǎng)分管理和環(huán)境阻控措施，氮淋溶超標(biāo)區(qū)內(nèi)耕地面積減少至1.9×107hm2，消減比例約為40%(圖4b_IM)。

淋溶超標(biāo)嚴(yán)重的區(qū)域，如黃淮海及閩南-粵中-海南島一帶，消減比例分別僅為30%和35%，低于全國平均水平，主要由于這些區(qū)域?qū)嵭幸荒陜墒旎蛞荒甓嗍斓母邚?qiáng)度耕作制度。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，黃淮海地區(qū)作物產(chǎn)出量大，即使科學(xué)施肥、糞尿還田，輸入的養(yǎng)分仍然處于較高水平，淋溶風(fēng)險(xiǎn)依然存在。閩南-粵中-海南島一帶雖然總體養(yǎng)分輸入量不大，但該區(qū)域承載養(yǎng)分的耕地面積較小，氮素淋溶強(qiáng)度難以下降至低風(fēng)險(xiǎn)水平(圖4b_IM)。

2.2.3 氮素徑流損失消減效果

2012年，氮素徑流損失強(qiáng)度大于28.3 kg·hm?2的區(qū)域覆蓋耕地面積2.5×107hm2，主要分布在黃淮平原南部、長江下游平原、華南以及四川盆地(圖4c)。通過基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的養(yǎng)分管理和環(huán)境損失阻控措施，氮徑流損失超標(biāo)區(qū)內(nèi)耕地面積減少至7.0×106hm2，減少比例為72%(圖4c_IM)。

分析各區(qū)域徑流損失消減效果，發(fā)現(xiàn)四川盆地、黃淮平原-長江中下游地區(qū)消減效果不顯著，而華南和東北消減效果較好，徑流超標(biāo)區(qū)消減比例高達(dá)90%。四川盆地當(dāng)前養(yǎng)分輸入量與作物養(yǎng)分需求相差不大，因此基于作物養(yǎng)分需求推薦的化肥和有機(jī)肥施用量與現(xiàn)狀養(yǎng)分輸入量也相差不大，徑流氮素?fù)p失消減效果有限。長江下游地區(qū)水網(wǎng)密布、年均降雨量大，徑流風(fēng)險(xiǎn)高，加之耕地破碎、面積較小，徑流氮脆弱區(qū)消減效果也不明顯。華南和東北地區(qū)徑流氮素顯著減少，主要是由于二者現(xiàn)狀施肥量遠(yuǎn)超作物需求量，并且都有足夠的糞尿有機(jī)肥替代化肥，實(shí)施平衡施肥和相關(guān)阻控措施后，可使氮徑流損失量明顯降低。

2.2.4 氨氣排放消減效果

2012年，我國氨揮發(fā)總量為1.4×107t，氨揮發(fā)強(qiáng)度超過60 kg·hm?2的區(qū)域廣泛分布于東北區(qū)、長江中下游區(qū)、四川盆地、黃淮海區(qū)和華南區(qū)，包含耕地面積5.1×107hm2(圖4d)。實(shí)施基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的養(yǎng)分管理和氨減排措施后，東北區(qū)、黃淮海區(qū)、黃土高原和西南區(qū)氨揮發(fā)消減效果較好，高強(qiáng)度氨揮發(fā)區(qū)域(60 kg·hm?2)消減比例在80%以上(圖4d_IM)。華南區(qū)和甘新區(qū)氨揮發(fā)減排效果一般，高強(qiáng)度氨揮發(fā)區(qū)域消減比例不足30%。主要是因?yàn)楦市聟^(qū)大部分屬于非脆弱區(qū)，平衡施肥后氮投入量較2012年有所增加，氨揮發(fā)量也會(huì)相應(yīng)增加； 而華南區(qū)耕地面積小，有機(jī)肥替代化肥后，氨揮發(fā)仍較高。優(yōu)化后，高強(qiáng)度氨揮發(fā)區(qū)域縮小至江南丘陵山地區(qū)、華南、黃淮海區(qū)和長江下游平原一帶，且各區(qū)域的高氨揮發(fā)面積比例減少(圖4d_IM)。

2.2.5 養(yǎng)分損失潛在脆弱區(qū)面積變化

通過分區(qū)養(yǎng)分管理措施，各單項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)發(fā)生了變化，潛在養(yǎng)分損失脆弱區(qū)面積也隨之變化。結(jié)果顯示，潛在養(yǎng)分損失脆弱區(qū)面積減少為2.2×1010hm2，減少比例為51%(圖5)。潛在脆弱區(qū)減少比例較高的區(qū)域?yàn)辄S土高原、東北、西南和長江中下游區(qū)，但區(qū)內(nèi)平原地帶消減比例相對(duì)較低。從消減的絕對(duì)面積來看，長江中下游、東北和黃淮海地區(qū)位居前三，占總消減面積約70%(圖5)。

3 結(jié)論與討論

3.1 我國一半的耕地處于養(yǎng)分損失脆弱和潛在脆弱區(qū)，需制定和實(shí)施分區(qū)面源污染阻控策略

本研究提出了基于我國農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)的養(yǎng)分損失脆弱區(qū)劃定草案。我國養(yǎng)分損失脆弱區(qū)和潛在脆弱區(qū)覆蓋了 52%的耕地，廣泛分布于主要農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)區(qū)，包括松嫩-三江平原、黃淮海平原、包頭以東的長城沿線農(nóng)牧區(qū)、汾渭平原、長江中下游平原和四川盆地等區(qū)域，呈顯著的空間聚集性。農(nóng)業(yè)面源污染已成為我國水體污染的主要貢獻(xiàn)源。張維理等[5]和趙同科等[6]在華北和環(huán)渤海地區(qū)進(jìn)行的地下水硝酸鹽調(diào)查充分揭示了我國北方地區(qū)嚴(yán)重的硝酸鹽污染現(xiàn)狀； 長江中下游地區(qū)[11-12，20]的地下水硝酸鹽超標(biāo)率也較高。因此加強(qiáng)面源污染區(qū)域消減策略研究迫在眉睫。本文提出的養(yǎng)分損失脆弱和潛在脆弱區(qū)的劃分草案為滿足上述需求提供了可能。

3.2 基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的分區(qū)氮磷消減策略和技術(shù)措施可有效阻控農(nóng)業(yè)面源污染

本研究探索了基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的分區(qū)氮磷消減策略和技術(shù)措施。Lu 等[36]從農(nóng)牧系統(tǒng)養(yǎng)分平衡和農(nóng)田氮素?fù)p失阻控技術(shù)出發(fā)，探究了中國硝酸鹽脆弱區(qū)消減潛力，在其最優(yōu)情景下，潛在硝酸鹽脆弱區(qū)可消減至基線情景的48%。本研究綜合考慮了養(yǎng)分的各種損失途徑，進(jìn)一步完善了面源污染消減草案，潛在養(yǎng)分損失脆弱區(qū)消減結(jié)果與Lu 等[36]的結(jié)果相近，可減至基線情景的49%。歐美發(fā)達(dá)國家針對(duì)農(nóng)業(yè)面源問題，已形成較為完善的治理體系，Velthof 等[39]利用情景分析的方法定量了歐盟硝酸鹽法令及其管理措施的實(shí)施效果，結(jié)果表明，2008年歐盟27 國實(shí)行硝酸法令比不實(shí)行減少了16%的淋溶和徑流氮損失。MITERRA-EUROPE 模型評(píng)估了歐盟27 國的減排技術(shù)效果： 科學(xué)施肥可使硝酸鹽淋溶量減少28%，氨排放減少8.9%[40]。本文提出的基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)的分區(qū)氮磷淋溶消減草案為我國面源污染政策制定和減排效果評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。

3.3 分區(qū)養(yǎng)分管理和面源污染消減政策是促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要途徑

分區(qū)養(yǎng)分管理和面源污染消減政策應(yīng)該注重定量評(píng)估和閾值管控，包括摸清現(xiàn)狀和分區(qū)調(diào)控兩部分。摸清現(xiàn)狀是在考慮各地自然條件和農(nóng)事活動(dòng)的基礎(chǔ)上，科學(xué)劃分養(yǎng)分損失脆弱區(qū)。分區(qū)調(diào)控是基于養(yǎng)分損失脆弱區(qū)，通過確立分區(qū)養(yǎng)分消減策略，因地制宜選取相應(yīng)的技術(shù)組合并評(píng)估其消減效果。區(qū)域養(yǎng)分損失消減草案的制定有利于形成農(nóng)業(yè)面源污染多維管控機(jī)制，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的良性循環(huán)。在政策制定層面，分區(qū)養(yǎng)分消減方案可作為環(huán)境及農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展政策的行動(dòng)指南，彌補(bǔ)以往政策量化不足和“一刀切”的缺點(diǎn)[41]。但上述實(shí)踐還需進(jìn)一步依托于高校和科研機(jī)構(gòu)的科學(xué)分析、試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及第三方的監(jiān)測(cè)評(píng)估。

本文提出了我國養(yǎng)分損失脆弱區(qū)劃分草案和面源污染區(qū)域消減草案，但是還有很多的不足，因此，我們提出了以下幾項(xiàng)未來工作的展望：

1)完善生態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)： 主要任務(wù)在于構(gòu)建高精度的農(nóng)業(yè)、生態(tài)和環(huán)境基礎(chǔ)信息監(jiān)測(cè)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫，既能為現(xiàn)有研究和政策制定提供可靠的數(shù)據(jù)和驗(yàn)證方法，也是進(jìn)一步細(xì)化我國養(yǎng)分損失脆弱區(qū)劃和政策制定的重要基礎(chǔ)。

2)加強(qiáng)成本效益分析： 本研究的減排策略和技術(shù)草案尚未考慮各項(xiàng)技術(shù)的成本和效益，未來的研究應(yīng)當(dāng)通過生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)制定減排目標(biāo)，同時(shí)篩選經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境成本可行的減排技術(shù)，保證區(qū)域減排草案的經(jīng)濟(jì)可行性。

3)構(gòu)建多閾值約束體系： 積極劃定不同污染物的水、土、大氣閾值，進(jìn)而制定全面的污染物防控制度，將污染物濃度控制在影響人體健康和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的水平以下。同時(shí)，還要防止污染物由于人為治理向更具危害性的形態(tài)轉(zhuǎn)化，以及向其他經(jīng)濟(jì)落后、生態(tài)脆弱的區(qū)域轉(zhuǎn)移。