農(nóng)業(yè)面源污染時(shí)空分布及污染源解析
——以安徽懷遠(yuǎn)縣為例

杜 鵑 王樂宜 周皓媛 王本梧 李國(guó)學(xué) 張寶莉*

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2.安徽省蚌埠市淮上區(qū)曹老集農(nóng)技站，安徽 蚌埠 233080)

面源污染是導(dǎo)致水環(huán)境惡化的主要原因之一[1]，具有復(fù)雜性、模糊性、隨機(jī)性、潛伏性、廣泛性和長(zhǎng)期性等特點(diǎn)[2,3]。根據(jù)污染的來源，可以分為農(nóng)業(yè)面源污染[4]、城市面源污染和土壤侵蝕面源污染等類型[5]。

農(nóng)業(yè)面源污染是農(nóng)藥、化肥及其他有機(jī)和無機(jī)污染物通過地表徑流和地下滲漏引起[6]，其主要污染物為氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素[7]。過多營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)入水體，會(huì)導(dǎo)致地表水的富營(yíng)養(yǎng)化以及地下水的硝酸鹽超標(biāo)。目前，農(nóng)業(yè)面源污染源包括農(nóng)田種植、畜禽及水產(chǎn)養(yǎng)殖和農(nóng)村生活等[8]。不同地區(qū)農(nóng)業(yè)面源的首要污染源不盡相同，如林芝市林芝縣總氮和總磷的首要污染源為畜禽養(yǎng)殖，而林芝市墨脫縣總氮和總磷的首要污染源為農(nóng)田種植[9]，漢江流域總氮的首要污染源為農(nóng)田種植，總磷的首要污染源為畜禽養(yǎng)殖[10]。我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染問題十分嚴(yán)峻，全國(guó)污染源第一次普查數(shù)據(jù)顯示，來自農(nóng)業(yè)的總氮和總磷排放量分別達(dá)到57.2%、67.3%[11]。我國(guó)的農(nóng)業(yè)面源污染具有明顯空間差異，面源污染排放高的省份大多分布于黃淮海平原[12]。其中，2016年安徽省農(nóng)業(yè)面源污染物的排放總量為125.5 萬t，蚌埠市農(nóng)業(yè)面源污染的排放強(qiáng)度為141.5 kg/hm2，其COD、TN、TP的排放強(qiáng)度分別為85.2、50.8、5.5 kg/hm2，3 種面源污染物平均排放強(qiáng)度水平均位居全省第二，是安徽省農(nóng)業(yè)面源污染高度敏感區(qū)及優(yōu)先控制區(qū)[13,14]。因此，研究區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀及其來源，對(duì)于控制農(nóng)業(yè)面源污染具有重要意義。為更好地定量研究面源污染，已有研究提出輸出系數(shù)模型，具有所需參數(shù)少、計(jì)算簡(jiǎn)便、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)[15-16]。輸出系數(shù)模型利用較容易得到的區(qū)域土地利用類型、人口、畜禽數(shù)量等數(shù)據(jù)，通過多元回歸分析，建立土地利用類型和不同面源污染源輸出量之間的關(guān)系，從而對(duì)區(qū)域內(nèi)的污染源進(jìn)行模擬計(jì)算預(yù)測(cè)[17]。

目前，國(guó)內(nèi)已有利用輸出系數(shù)模型對(duì)面源污染開展了一系列的研究，在大流域和小區(qū)域都取得了一定的成果。如利用輸出系數(shù)模型對(duì)我國(guó)北京[18]、遼寧[19]、云南[20]、廣東[21]等省市以及長(zhǎng)江[22]、贛江[23]、瓊江[24]等流域的面源污染進(jìn)行模擬估算。但面源污染是個(gè)處于動(dòng)態(tài)變化的過程，以往研究主要對(duì)單一年份進(jìn)行分析，缺乏對(duì)連續(xù)多年農(nóng)業(yè)面源污染的動(dòng)態(tài)性研究。為了更好地解析面源污染及其污染源，對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行連續(xù)多年的研究，本研究擬利用輸出系數(shù)模型，以安徽省蚌埠市懷遠(yuǎn)縣2014—2018年農(nóng)村面源污染為研究對(duì)象，研究該地區(qū)TN和TP的排放，估算面源污染總量，并分析其來源及時(shí)空分布變化，以期為該區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染控制提供參考。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

蚌埠市懷遠(yuǎn)縣位于安徽省北部，縣域總面積為22.1萬hm2，地處淮河中游及淮北平原南端，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)農(nóng)業(yè)氣候區(qū)。其降水量年際變化較大，年內(nèi)分配不均，主要集中于春夏秋3季。境內(nèi)水系發(fā)達(dá)，有9條河流，其中包括渦河、淮河、芡河等自然河流以及茨淮新河等人工河道?？h東南有大洪山，西南有平阿山，南側(cè)荊山和涂山，其余均為平原。

懷遠(yuǎn)縣是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大縣，2017年農(nóng)用地面積為17.3萬公頃，占全縣土地面積78.2%[25]，主要采用稻麥輪作模式。全縣共有19個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、392個(gè)村，本研究區(qū)域包括懷遠(yuǎn)縣萬福鎮(zhèn)和蘭橋鄉(xiāng)的12 個(gè)村(圖1)，該區(qū)域均為農(nóng)村地區(qū)，種植業(yè)為水稻—小麥輪作模式，畜牧業(yè)以小戶養(yǎng)分散養(yǎng)殖為主，包括豬、牛、羊及家禽。區(qū)域內(nèi)水系發(fā)達(dá)，主要河流為芡河與茨淮新河，此外還有眾多人工干渠。

圖1 研究區(qū)概況

2015年起，該區(qū)域開始實(shí)施農(nóng)業(yè)固碳減排項(xiàng)目，通過實(shí)施化肥減施、農(nóng)藥減施、優(yōu)化灌溉以及固碳技術(shù)等一系列農(nóng)業(yè)措施[26]。

1.2 研究方法

采用輸出系數(shù)模型對(duì)區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)面源污染的TN和TP排放量進(jìn)行計(jì)算。輸出系數(shù)模型公式如下：

L=∑Ei×Ai+P

(1)

式中：L為污染物在研究區(qū)域總排放，kg/a；Ei為區(qū)域內(nèi)污染物在該區(qū)域的輸出系數(shù)；i為研究區(qū)域中污染源類別；Ai為區(qū)域內(nèi)的數(shù)量；P為降雨輸入污染物總排放，由于降雨量等數(shù)據(jù)較難獲得，在以往的研究中一般忽略該項(xiàng)。本研究參照以往的研究，也未考慮降雨的影響。

該區(qū)域?yàn)檗r(nóng)村地區(qū)，行政面積約等于耕地面積，種植作物類型單一，土地利用類型對(duì)面源污染影響較小。因此，僅需考慮耕地、畜禽和人口的污染排放，建立懷遠(yuǎn)地區(qū)面源污染估算模型如下：

L=Ls+Lp+La

(2)

式中：Ls為懷遠(yuǎn)地區(qū)耕地源污染排放量，Lp代表懷遠(yuǎn)地區(qū)人口源污染排放量，La代表懷遠(yuǎn)地區(qū)畜禽源污染排放量。

Ls計(jì)算公式如下：

Ls=KG×EG

(3)

式中：KG為耕地面積，hm2；EG為耕地輸出系數(shù)，kg/hm2。

Lp計(jì)算公式如下：

Lp=KP×EP

(4)

式中：KP為人口量，個(gè)；EP為農(nóng)業(yè)人口輸出系數(shù)，kg/個(gè)。

La計(jì)算公式如下：

La=KPI×EPI+KCO×ECO+KS×ES+KC×EC

(5)

式中：KPI為豬的數(shù)量，頭；EPI為豬的輸出系數(shù)，kg/頭。KCO為牛的數(shù)量，頭；ECO為牛的輸出系數(shù)，kg/頭。KS為羊的數(shù)量，頭；ES為羊的輸出系數(shù)，kg/頭。KC為家禽的數(shù)量，只；EC為家禽的輸出系數(shù)；kg/只。

1.3 數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)處理

本研究的數(shù)據(jù)主要包括：區(qū)域面積、耕地面積、種植作物類別、林地面積、畜禽養(yǎng)殖量、人口數(shù)量等。2018年10月，通過進(jìn)行實(shí)地調(diào)查以及查閱年鑒，獲取2014—2018年相關(guān)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要包括：2014—2018年區(qū)域內(nèi)12 個(gè)村的行政區(qū)域面積、耕地面積、種植作物類別、林地面積、畜禽養(yǎng)殖量(豬、牛、羊、家禽)和人口數(shù)量等。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)獲取相關(guān)輸出系數(shù)，耕地和畜禽的輸出系數(shù)參考《全國(guó)第一次污染源普查—農(nóng)業(yè)污染源》[27]中黃淮海平原一年兩熟的數(shù)據(jù)，農(nóng)田化肥污染根據(jù)氮肥和磷肥流失系數(shù)及該區(qū)域農(nóng)業(yè)種植情況確定，其中氮肥流失系數(shù)為12.75 kg/hm2，磷肥流失系數(shù)為 5.63 kg/hm2；人口的輸出系數(shù)參考康曉英等[28]在環(huán)鄱陽湖區(qū)的研究數(shù)據(jù)，選取的輸出系數(shù)見表1。

根據(jù)表1中各污染源的輸出系數(shù)，結(jié)合調(diào)研等獲得的數(shù)據(jù)，對(duì)研究區(qū)域的農(nóng)業(yè)面源污染排放量進(jìn)行模擬計(jì)算。利用GIS軟件，結(jié)合相關(guān)地理信息，分析研究區(qū)域2014—2018年農(nóng)業(yè)面源污染排放的時(shí)空分布，識(shí)別主要污染源。

表1 項(xiàng)目區(qū)域各污染源總氮/總磷輸出系數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)業(yè)面源污染排放時(shí)空分布

將模擬計(jì)算所得面源污染總量結(jié)果與實(shí)地調(diào)研的各村面積數(shù)據(jù)結(jié)合，計(jì)算得出2014—2018年該區(qū)域及各村單位面積總氮排放強(qiáng)度和單位面積總磷排放強(qiáng)度，結(jié)果如表2所示。由表2可知：該區(qū)域單位面積總氮排放強(qiáng)度呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，2014—2018年的單位面積總氮排放強(qiáng)度分別為52.92、50.15、51.34、52.14、53.04 kg/hm2；總磷排放強(qiáng)度呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，2014—2018年的單位面積總磷排放強(qiáng)度分別為3.71、3.74、3.82、3.92、3.90 kg/hm2。

表2 2014—2018年各村單位面積總氮、總磷平均排放強(qiáng)度

計(jì)算2014—2018年各村單位面積TN、TP排放強(qiáng)度的平均值可知：該區(qū)域內(nèi)大部分村單位面積總氮、總磷排放強(qiáng)度分布一致；單位面積總氮、總磷排放強(qiáng)度最高的3 個(gè)村依次為找母、余夏和聯(lián)合；單位面積總氮、總磷排放強(qiáng)度最低的2個(gè)村依次為劉樓和鎮(zhèn)南。

綜合2014—2018年單位面積總氮排放強(qiáng)度GIS數(shù)據(jù)的自然間斷點(diǎn)[20]，將區(qū)域單位面積總氮排放強(qiáng)度分為4 個(gè)等級(jí)，繪制單位面積總氮排放強(qiáng)度的空間分布圖(圖2)。其中，43.01、49.37、55.23 kg/hm2為單位面積總氮排放強(qiáng)度的間斷點(diǎn)。如圖2所示，該區(qū)域單位面積總氮排放強(qiáng)度分布不均勻，隨年份發(fā)生變化，多分布于2、3 等級(jí)。單位面積總氮排放強(qiáng)度存在空間差異，單位面積總氮排放強(qiáng)度較高的區(qū)域集中分布于西北部的找母和余夏以及東部的聯(lián)合村，劉樓和鎮(zhèn)南單位面積總氮排放強(qiáng)度最低，集中于南部。其中聯(lián)合村變化較大，持續(xù)增長(zhǎng)。

綜合2014—2018年單位面積總磷排放強(qiáng)度GIS數(shù)據(jù)的自然間斷點(diǎn)[20]，將區(qū)域單位面積總磷排放強(qiáng)度分為4等級(jí)，繪制單位面積總磷排放強(qiáng)度的空間分布圖(圖3)。其中，2.73、3.34、3.86 kg/hm2為單位面積總磷排放強(qiáng)度的間斷點(diǎn)。由圖3可知，該區(qū)域單位面積總磷排放強(qiáng)度分布更不均勻，隨年份變化更大，多分布在1和2 等級(jí)。單位面積總磷排放強(qiáng)度也存在明顯空間差異，單位面積總磷排放強(qiáng)度較高的區(qū)域主要集中于西北部的余夏、找母和東部的聯(lián)合村，其中聯(lián)合村變化較大，持續(xù)增長(zhǎng)。大部分村落單位總磷排放強(qiáng)度與單位面積總氮排放強(qiáng)度分布較為一致，但仍有少部分村的總氮排放強(qiáng)度與總磷排放強(qiáng)度不完全正相關(guān)，如2014年磚橋的總氮排放強(qiáng)度為3級(jí)，而總磷排放強(qiáng)度僅為1級(jí)；2017年找母的總氮排放強(qiáng)度為4級(jí)，其總磷排放強(qiáng)度僅為2級(jí)。

圖3 不同年份單位面積總磷排放量分布圖

2.2 總氮、總磷污染排放總量

運(yùn)用輸出系數(shù)模型對(duì)區(qū)域的面源污染總氮、總磷進(jìn)行模擬計(jì)算，2014—2018年總氮和總磷排放總量結(jié)果如圖4所示。由圖4可見：該區(qū)域總氮排放量呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，2014—2018年的總氮排放量分別為309.8、293.6、300.6、305.2、310.5 t。2014年總氮排放量背景值較高，2015年總氮排放量減少16.0 t，與2014 年相比減少5%。2015年后，該區(qū)域的總氮排放量逐年均勻增加，增長(zhǎng)量約為每年5.0 t。區(qū)域總磷排放量整體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，2014—2018年的總磷排放量分別為21.7、21.9、22.4、23.0、22.8 t。2014年總磷排放量背景值較小，2015—2017年間每年增長(zhǎng)量約為0.5 t，增長(zhǎng)率約為2%，2018年，排放總量約減少了0.2 t。

綜合分析總氮和總磷排放總量變化情況，可以看出，區(qū)域的農(nóng)業(yè)面源污染總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其中總氮排放量是總磷排放量的13 倍，而其他相關(guān)研究中總氮與總磷污染輸出比的5～10倍[14]，明顯高于其他區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)總氮排放量較大。

研究區(qū)域的農(nóng)業(yè)面源污染主要來源于耕地源、畜禽源和人口源，從圖4的結(jié)果可以看出，農(nóng)村人口源和畜禽養(yǎng)殖源產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)面源污染總量呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，其貢獻(xiàn)率均有所增長(zhǎng)；而農(nóng)業(yè)耕地源產(chǎn)生的面源污染總量呈現(xiàn)先下降后穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，其貢獻(xiàn)率逐年降低。

圖4 2014—2018年研究區(qū)域內(nèi)總氮(a)、總磷(b)排放及各污染源所占比例

各污染源對(duì)總氮排放量的貢獻(xiàn)率為：耕地源>人口源>畜禽源，耕地源產(chǎn)生的總氮排放量最大，貢獻(xiàn)率最高，為首要污染源，與宋大平等[29]在淮河流域的研究結(jié)果一致。2014年，其總氮排放總量為147.5 t，貢獻(xiàn)率為47.6%；2015—2016年，其總氮排放總量穩(wěn)定為131.0 t，貢獻(xiàn)率由2015年的44.6%下降為2018年的42.2%，呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但仍占最大比例。人口源為總氮第二污染源，其產(chǎn)生的總氮排放總量逐年增長(zhǎng)，貢獻(xiàn)率由2014 年的28.3%增長(zhǎng)為2018 年的31.5%。畜禽源產(chǎn)生的總氮排放也呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，其貢獻(xiàn)率約為25%。

各污染源對(duì)總磷排放量的貢獻(xiàn)率為：人口源>畜禽源>耕地源。人口源產(chǎn)生的總磷排放量最大，貢獻(xiàn)率最高，為首要污染源。2014年，總磷排放總量為9.6 t，貢獻(xiàn)率為44.1%，到2018年，人口源產(chǎn)生的總磷排放量增長(zhǎng)為10.7 t，貢獻(xiàn)率增長(zhǎng)到46.9%。畜禽源為總磷第二污染源，其排放總量逐年增長(zhǎng)，貢獻(xiàn)率約為31.0%。耕地源的總磷排放貢獻(xiàn)率最小，2014年，其排放總量為5.8 t，貢獻(xiàn)率為26.7%。2015—2016年，其總磷排放總量穩(wěn)定為5.2 t，貢獻(xiàn)率由2015年的23.6%下降為2018年22.7%。

2.3 農(nóng)業(yè)面源污染時(shí)空分布特征成因分析

為了分析形成的該區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染時(shí)空分布原因，將各村污染總量和污染源的2014年、2018年對(duì)進(jìn)行分類分析，結(jié)果見圖5。從圖5可以看出，面源污染排放與單位面積畜禽養(yǎng)殖量及人口數(shù)量有著密切關(guān)系，單位面積畜禽養(yǎng)殖量和人口數(shù)量較高水平的找母村、余夏村和聯(lián)合村，面源污染排放較高；而南部村落單位面積畜禽養(yǎng)殖量和人口數(shù)量較低的劉樓和鎮(zhèn)南等村，面源污染排放較低。

余夏 Yuxia; 磚橋 Zhuanqiao; 陳安 Chen’an; 劉圩Liuwei; 劉樓 Liulou; 芡南 Qiannan; 鎮(zhèn)西 Zhenxi; 找母 Zhaomu; 鎮(zhèn)南 Zhennan; 鎮(zhèn)東 Zhendong; 孫莊 Sunzhuang; 聯(lián)合 Lianhe

從各村總氮排放可以看出，2014年除余夏和找母以畜禽源為首要污染源外，其他10個(gè)村是以耕地源為首要污染源，與該區(qū)域內(nèi)整體的總氮排放貢獻(xiàn)率一致。2018年，鎮(zhèn)西人口源對(duì)總氮排放貢獻(xiàn)率為38.6%，超過耕地源的貢獻(xiàn)率37.0%，成為首要污染物。研究期間，其他村首要污染源均未發(fā)生變化。從各村總磷排放可以看出，2014年余夏、找母和聯(lián)合村以畜禽源為首要污染源，其他9 個(gè)村以人口源為首要污染源，與該區(qū)域內(nèi)整體的總磷排放貢獻(xiàn)率一致。2018年，找母人口源對(duì)總磷的排放率增加為48.7%，成為首要污染源。研究期間，其他村首要污染源均未發(fā)生變化。

2015年減排項(xiàng)目開始實(shí)施，該區(qū)域種植的措施、施肥種類、施肥量和施藥量保持一致，此后耕地源產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)面源污染總量保持不變，影響排放總量的就是其他2 個(gè)因子。找母、余夏和聯(lián)合村的畜禽養(yǎng)殖量較大，均以養(yǎng)豬為主，單位面積數(shù)量為該區(qū)域的前三位，導(dǎo)致其污染排放較高，總氮排放為3或4級(jí)。陳小嬌等[14]研究表明安徽地區(qū)豬排泄物的累計(jì)產(chǎn)生量最大，對(duì)面源污染的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于其他畜禽。聯(lián)合村是區(qū)域內(nèi)人口增速最快的村莊，年均人口增速約為5%。人口增速和較大的畜禽養(yǎng)殖量的共同作用導(dǎo)致聯(lián)合村面源污染排放持續(xù)增加，總氮排放從3 級(jí)增加為4 級(jí)，總磷排放從2 級(jí)增加為4 級(jí)。找母和余夏2014—2017年年均人口增速約為2%，2018年約為4%，所以總磷排放變化不如聯(lián)合村明顯。2014 年磚橋的畜禽總量為3 580 頭(只)，2018年增加為 12 821 頭(只)，總磷排放從1 級(jí)增加為2 級(jí)地區(qū)，總氮排放量一直為農(nóng)業(yè)面源污染排放較高的3 級(jí)地區(qū)。而對(duì)比每年單位面積總氮排放強(qiáng)度和單位面積總磷排放強(qiáng)度，少部分村莊關(guān)系成不完全正相關(guān)，原因是總氮和總磷的主導(dǎo)污染源不相同。由此，控制農(nóng)業(yè)面源污染應(yīng)根據(jù)各村污染源構(gòu)成不同，采用不同措施。

3 討 論

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中使用的農(nóng)藥和化肥、產(chǎn)生的畜禽養(yǎng)殖廢棄物以及未經(jīng)處理的農(nóng)村生活污水中含有的氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素及有機(jī)物，可以通過降雨淋溶和地下滲漏等方式進(jìn)入環(huán)境中，當(dāng)其含量超出環(huán)境本身自凈能力時(shí)，就會(huì)對(duì)環(huán)境造成面源污染[30]。研究表明，畜禽廢棄物中的氮、磷和COD的流失總量高于化肥，約為化肥流失量的122%和132%[31]。由于我國(guó)大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)沒有排水渠道及污水處理裝置，生活污水處理的設(shè)施不完善,導(dǎo)致農(nóng)村生活污水隨意排放[2]。因此，為了制定有效的農(nóng)業(yè)面源污染控制措施，必須要明確其來源與總量。

本研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)域面源污染源時(shí)空分布具有明顯變化。2014—2018年，耕地面積基本不變，自2015 年開始實(shí)施固碳減排，使耕地源的總氮、總磷排放量減少，此后保持了不變(如圖4所示)。該區(qū)域人口數(shù)量持續(xù)增加，每年平均增長(zhǎng)量為1 288 人，與我國(guó)現(xiàn)階段人口新政策相關(guān)。2014—2017年，畜禽數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)；而2018年受非洲豬瘟的影響，豬和家禽的養(yǎng)殖數(shù)量明顯減少。因此，該區(qū)域2014年總氮排放量達(dá)到最高，2015年總氮排放量受耕地源影響顯著減少，此后，總氮排放量逐年增加，但區(qū)域內(nèi)耕地源產(chǎn)生的總氮排放量基本保持不變，增量均來源于畜禽和人口增長(zhǎng)。然而，2015年固碳減排項(xiàng)目實(shí)施后，耕地源產(chǎn)生的總磷排放量下降至5.2 t，但2014—2017年區(qū)域的總量仍呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)。推測(cè)其原因是由于雖然項(xiàng)目實(shí)施使耕地源的總磷排放量保持不變，但畜禽和人口對(duì)總磷污染排放貢獻(xiàn)較大的緣故。其中，畜禽源對(duì)總磷排放量的貢獻(xiàn)最大，2018年牲畜養(yǎng)殖量的減少，使總磷排放量減少約0.2 t；人口源的總磷排放量持續(xù)增長(zhǎng)。

耕地源、人口源和畜禽源3 種農(nóng)業(yè)污染源在不同村莊的分布不盡相同，該區(qū)域內(nèi)耕地面積最大的3 個(gè)村莊分別為北部的、陳安和聯(lián)合，耕地面積最小的3 個(gè)村莊分別為劉圩、劉樓和找母。單位面積人口數(shù)量最多的3 個(gè)村莊分別為找母、鎮(zhèn)西和余夏，人口數(shù)量最小的3 個(gè)村莊分別為陳安、鎮(zhèn)南和孫莊；畜禽養(yǎng)殖數(shù)量最多的為家禽，其次為豬、羊、牛。單位面積家禽數(shù)量最多的3 個(gè)村莊分別為聯(lián)合、孫莊和鎮(zhèn)東；單位面積家禽數(shù)量最少的3 個(gè)村莊分別為劉圩、鎮(zhèn)南和芡南。單位面積豬數(shù)量最多的3 個(gè)村莊為找母、余夏和聯(lián)合，數(shù)量最少的3個(gè)村莊為芡南、鎮(zhèn)東和陳安。單位面積牛數(shù)量最多的3 個(gè)村莊為找母、余夏和磚橋，數(shù)量最少的3 個(gè)村莊為劉樓、聯(lián)合和鎮(zhèn)南；單位面積羊數(shù)量最多的3 個(gè)村莊分別為孫莊、聯(lián)合和余夏，單位面積羊數(shù)量最少的3 個(gè)村莊分別為陳安、鎮(zhèn)南和劉圩。種、養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)和人口分布情況，造成了3 種農(nóng)業(yè)污染源的時(shí)空分布差異。2016年安徽省總氮、總磷平均排放強(qiáng)度分別為29.68 和3.71 kg/hm2，蚌埠市總氮、總磷平均排放強(qiáng)度位居全省第二，分別為50.48、5.46 kg/hm2[13]，均高于安徽省排放的平均水平。2016年，該區(qū)域總氮平均排放強(qiáng)度為51.34 kg/hm2，高于安徽省和蚌埠市總氮平均排放強(qiáng)度。2014—2018年中其他年份總氮平均排放強(qiáng)度呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，均高于安徽省和蚌埠市總氮平均排放強(qiáng)度。2016 年，該區(qū)域總磷平均排放強(qiáng)度為3.82 kg/hm2，低于蚌埠市總磷平均排放強(qiáng)度，但仍然高于全省平均排放強(qiáng)度。其中，找母、聯(lián)合、鎮(zhèn)西和余夏4 個(gè)村的總磷平均排放強(qiáng)度高于全市平均水平。2014—2018年中其他年份總磷平均排放強(qiáng)度呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，低于蚌埠市總磷平均排放強(qiáng)度，但仍然高于全省平均排放強(qiáng)度。此外，2014—2018年間通過對(duì)該區(qū)域地表水設(shè)置6 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位(每年至少2 次，共24 組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù))，分別使用單因子評(píng)價(jià)法和熵權(quán)模糊物元模型對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。兩種評(píng)價(jià)方法的結(jié)果均表明總氮為該地區(qū)地表水中的主要污染因子。因此，可以看出，該地區(qū)的面源污染情況較為嚴(yán)重，主要污染物為總氮。

分析面源排放總量的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域的總氮排放量是總磷排放量的13 倍，明顯高于我國(guó)其他區(qū)域，原因是由于該區(qū)域農(nóng)業(yè)種植中所施肥料的氮磷比例失調(diào)。我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，農(nóng)業(yè)施肥合理的氮磷質(zhì)量比為1∶0.65[14]，而本區(qū)域2014年所施肥料的氮磷比為1∶0.23。2015年采取農(nóng)業(yè)減施措施后，氮磷比增加為1∶0.24，但仍高于合理比例。劉欽普[32]研究表明，安徽省處于化肥施用輕度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，應(yīng)及時(shí)采取措施控制化肥使用的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可以通過調(diào)整該地區(qū)所施肥料的氮磷比，控制總氮排放量。

4 結(jié) 論

1)該區(qū)域單位面積總氮排放強(qiáng)度呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，2014—2018年的單位面積總氮污染排放強(qiáng)度分別為52.92、50.15、51.34、52.14、53.04 kg/hm2?？偭着欧艔?qiáng)度呈現(xiàn)先增加趨勢(shì)，2014—2018年的單位面積總磷排放強(qiáng)度分別為3.71、3.74、3.82、3.92、3.90 kg/hm2。

2)綜合2014—2018年單位面積總氮排放強(qiáng)度和單位面積總磷排放強(qiáng)度GIS數(shù)據(jù)的自然間斷點(diǎn)，將區(qū)域單位面積面源污染排放強(qiáng)度分為4 等級(jí)，該區(qū)域面源污染排放時(shí)空分布具有明顯差異。單位面積總氮排放強(qiáng)度和單位面積總磷排放強(qiáng)度分布隨年份均發(fā)生變化，其中，單位面積總氮排放強(qiáng)度多分布在2、3 等級(jí)；單位面積總磷排放強(qiáng)度分布多分布在1和2 等級(jí)；單位面積面源污染排放強(qiáng)度的空間差異與單位面積畜禽養(yǎng)殖量及人口數(shù)量有著密切關(guān)系。區(qū)域西北部余夏、找母和東部聯(lián)合村農(nóng)業(yè)面源污染排放強(qiáng)度較高，南部劉樓和鎮(zhèn)南等村農(nóng)業(yè)面源污染排放較低。大部分村總氮排放和總磷排放分布一致，但仍有少部分村的總氮排放與總磷排放不完全正相關(guān)。

3)2014—2018年該區(qū)域的總氮排放量分別為309.8、293.6、300.6、305.2、310.5 t；總磷排放量分別為21.7、21.9、22.4、23.0、22.8 t。所施肥料的氮磷比例嚴(yán)重失調(diào)使該區(qū)域總氮與總磷污染輸出比約為13，高于以往研究中的其他區(qū)域。該區(qū)域主要面源污染物為總氮，可以通過調(diào)整該地區(qū)所施肥料的氮磷比，控制總氮排放量。

4)該區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染源主要是耕地源、人口源與畜禽源。研究期間人口源及畜禽源的污染總量及貢獻(xiàn)率均呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，而農(nóng)業(yè)減排措施有效地控制耕地源產(chǎn)生的污染總量，使其對(duì)貢獻(xiàn)率逐年降低。各污染源對(duì)總氮排放量的貢獻(xiàn)率為：耕地源>人口源>畜禽源；對(duì)總磷排放量的貢獻(xiàn)率為：人口源>畜禽源>耕地源。合理的農(nóng)業(yè)措施有效控制了農(nóng)業(yè)面源污染，應(yīng)根據(jù)各區(qū)域不同的污染源構(gòu)成，采取合適有效的措施。