水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染時空擴散特征研究

摘要：為實現(xiàn)中國農業(yè)健康的平穩(wěn)發(fā)展，文章提出水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染時空擴散特征分析方法。首先分析水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染特性，包括分散性、隱蔽性以及隨機性、不確定性；其次分析了水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染在當前時代背景下的主要影響因素，包括農藥化肥污染、農村生活污染及水稻秸稈污染。最后分析中國水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染時序擴散特征及空間擴散特征。通過分析可知，該方法可以促進農業(yè)經濟健康快速發(fā)展，水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染排放總量呈現(xiàn)出由北向南逐漸減弱的趨勢，直到出現(xiàn)負增長后又發(fā)生反彈。

關鍵詞：水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染；影響分析；時空擴散特征；時序擴散；空間擴散

中圖分類號：X51 文獻標志碼：A

前言

農業(yè)一直作為人類經濟活動的第一產業(yè)，它不僅帶動了經濟，還對周邊環(huán)境帶來了一定影響。由于中國的農業(yè)有著自身特點，具備特有的屬性，因而農業(yè)對周邊環(huán)境具有特殊性。從世界整體來看，面源污染早已成為首要污染源，美國及歐洲國家的面源污染總量占全世界居高，農產品的養(yǎng)分含量也因面源污染原因大量流失。相比之下，中國水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染在全世界占比較小，中國也有相關部門政策控制工業(yè)污染源，但水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染治理效果較差，該污染仍屬于中國重要污染之一。

面源污染主要涉及農業(yè)、礦業(yè)、林業(yè)等方面，其中農業(yè)面源污染危害性較大，嚴重程度會對農業(yè)生產成效及人體健康構成威脅。水環(huán)境的污染是水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染的主要原因，從近幾年研究發(fā)現(xiàn)，水環(huán)境對農業(yè)經濟可持續(xù)發(fā)展有著較大影響，阻礙了農業(yè)經濟健康發(fā)展。根據(jù)以上描述，可知水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染問題會對水環(huán)境產生影響，若人類不小心飲用了污染水源，水源的污染物質就會威脅機體健康，嚴重的還會導致機體功能下降，從而引發(fā)疾病，阻礙青少年的生長及發(fā)育。由于中國在水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染防治方面至今存在較大誤區(qū)，影響了防治效率，因此中國對該污染的防治迫在眉睫。為了能有效防治中國水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染，需要從整體上了解中國水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染狀況及擴散特征，達到促進中國農業(yè)健康及快速、穩(wěn)定發(fā)展的目的。

1水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染影響分析

水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染嚴重影響著生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，防治污染是治理中國生態(tài)環(huán)境的基礎。為了促進生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，文章分析水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染時空擴散特征，但水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染的防治仍存在一些問題，因此為了可以有效防治水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染，針對水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染影響展開以下分析。

1.1水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染特性分析

依據(jù)上述對水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染影響的分析，得知水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染具備以下特性。

1.1.1分散性、隱蔽性

中國國土特征、水文特征、氣候特征等會對水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染造成影響。多種空間變化致使水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染會排放出分散性物質，且污染物質不易識別，具有隱蔽性。

1.1.2隨機性、不確定性

因自然影響原因，降水密度、溫濕度等對水體污染產生影響，使水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染存有隨機性，同時整體污染程度也具有不確定性。

1.2水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染問題

1.2.1農藥化肥污染影響

農作物生產過程會施加大量化肥，令其快速增長，農作物形成農產品后解決了中國溫飽問題，備受農民喜愛。農藥化肥制作時雖成分單一，但養(yǎng)分不全，過度使用會令土壤結塊，出現(xiàn)土壤酸化，土壤也會因此受到破壞，這一缺陷也會導致人們對化肥的使用率下降。如果土壤內部養(yǎng)分未能充分利用，那么剩余養(yǎng)分則會通過其余方式流入周邊環(huán)境，導致水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染，所以周邊江河海域的污染負荷多數(shù)因為過度使用化肥導致。

肥料配比不合理也會造成水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染，化肥配比成分中，氮肥的用量較高，過多的氮肥會加快土壤酸化，地力會受到腐蝕后出現(xiàn)下降問題。化肥使用后有部分化肥會以氧化物的形態(tài)進入大氣，與大氣混合后會污染部分空氣，極少部分會引入水環(huán)境內，導致地下水中有害物質含量升高。部分地區(qū)使用這些水體澆灌菜園時，瓜果蔬菜會殘留有害物質，危害人體健康。

由于中國水稻產量較大，水稻農作物蟲害損失在15%，草害損失占據(jù)11%，病害損失占據(jù)12%，所以水稻農作物的損失需要利用農藥補救。農藥是由多種化學物質構成，它在防治蟲害的同時還會對人類及牲畜帶來危害。為了徹底達到防治蟲害的問題，農藥的使用早已在中國形成普遍現(xiàn)象。同時農藥的施用會降低利用率，在噴灑農藥時僅有10%-15%的農藥附著在植物上，大多數(shù)農藥會落于地面，極少部分飄浮在空中。而落在地上的農藥會直接流進地表，或滲人到土壤，從而污染土壤、水環(huán)境及空氣中。

1.2.2農村生活環(huán)境污染

近幾年中國發(fā)展迅速，農村經濟也隨之崛起。水稻種植區(qū)農村生活廢水及垃圾量也逐漸提升，這是因為農村生活水平的提高導致人們日常生活廢水量提升，且廢水內摻雜的垃圾物質較大，氮、磷等物質也會排入水體，水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化，蟲卵、病原菌等污染物質也會侵入到水體內污染水質。

由于過去垃圾箱在農村的布設較少，水稻種植區(qū)農村及村鎮(zhèn)都有沿著河岸堆放垃圾的習慣，若該區(qū)域出現(xiàn)大量降雨及降水，垃圾就會隨著暴雨沖進河流，進一步加大面源污染。

1.2.3水稻秸稈污染影響

每年農民收獲完水稻，會生產出大量水稻秸稈，秸稈的主要處理方式為焚燒。多年來過度焚燒秸稈的現(xiàn)象愈加增多，秸稈焚燒期間生成過量的二氧化碳，其含量增加較大，是造成大氣污染的罪魁禍首。

2水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染時空擴散特征分析

2.1水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染時序擴散特征

在對中國水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染時序擴散特征變化趨勢研究前，先獲取中國1990年-2008年的水稻種植區(qū)農業(yè)面源COD、TN、TP三種污染物質的排放量，具體見表1。

從表1可以看出COD、TN、TP的水稻種植區(qū)農業(yè)面源排放總量。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，三種水稻種植區(qū)農業(yè)面源排放量每年都呈現(xiàn)出增長的趨勢，加大了農村生態(tài)環(huán)境的壓力。若水稻種植區(qū)農業(yè)面源排放量在增長期間出現(xiàn)波動，就表明水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染排放在某一時期出現(xiàn)排放量降低的現(xiàn)象，而產生這種現(xiàn)象的原因在于水稻種植過程中農藥化肥的使用量減少，從而消除了水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染給周邊環(huán)境帶來的影響。

獲取宿遷市水稻種植區(qū)農業(yè)面源年度變化率，見表2。

從表2中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在中國水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染中曾有過三次負增長現(xiàn)象。COD、TN、TP三種物質同在1996年、2002年、2008年三年內保持相同的降幅趨勢。1990年-1993年間，水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染物質都有所提升。從整體上看，水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染在年度變化后呈先上升后下降態(tài)勢，直到出現(xiàn)負增長后又發(fā)生反彈。

為進一步分析水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染時序擴散特征，統(tǒng)計了各類污染類型對三種污染物質造成的排放變化影響，見表3。

1990年-2008年內，五種污染類型對COD帶來的影響較大，其中從表3可以看出，水產養(yǎng)殖污染單元是加重COD排放量的重要單元，而農田化肥污染單元則是導致TN排放總量變化最活躍的污染單元。

2.2水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染空間擴散特征

通過對中國水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染不同污染物質在時序上的擴散特征分析，獲取中國水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染排放量及排放影響，并在此基礎上進一步分析水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染空間特征。

通過宿遷市水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染排放濃度空間擴散特征，獲取宿遷市COD、TN、TP的水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染排放濃度。

如圖1所示宿遷市COD的排放濃度在34.60-78.50 mg/L之間，宿遷市TN的排放濃度在37.31-90.21 mg/L之間，宿遷市TP的排放濃度在3.15-9.47 mg/L之間。同時可知宿遷市宿豫區(qū)COD排放濃度最高，其排放濃度地表水環(huán)境質量≤20 mg/L，超出水質Ⅲ類標準；泗洪縣TN排放濃度最高，其排放濃度超出水環(huán)境V類質量，即≤2.0 mg／L；沐陽縣TP排放濃度最高，超出地表水環(huán)境V類標準，即≤0.2 mg/L。

根據(jù)圖1中國江蘇省宿遷市水稻種植區(qū)農業(yè)面源排放濃度，獲取宿遷市兩個區(qū)、三個縣的COD、TN、TP濃度及排放總量分布情況，以此分析水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染空間擴散特征，具體見表4。

以水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染COD為例，從表4可見，COD總排放量最高的是泗洪縣。其主要原因在于該城市畜禽養(yǎng)殖行業(yè)較大，在整個宿遷市內家禽出欄量較高，所以產生的COD污染總量排放高于其余地區(qū)。TN排放總量最高的前兩個地區(qū)分別是沐陽縣和宿豫區(qū)，以污染影響角度看，污染原因在于該區(qū)域的農田化肥及畜牧業(yè)規(guī)模較大，造成TN排放量高。TP排放總量最高的兩個區(qū)域為泗陽縣及宿豫區(qū)，其影響原因在于農田化肥及畜禽養(yǎng)殖，導致TP排放量過高。

地表水水量的豐富會降低水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染濃度，為此進一步獲取宿遷市兩區(qū)三縣地表水情況，分析宿遷市水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染影響，見圖2。

從圖2可以看出，宿遷市兩區(qū)三縣的水資源量并不高，這是因為宿遷市的宿城區(qū)、宿豫區(qū)、沐陽縣、泗陽縣、泗洪縣五個區(qū)域都處于蘇北地區(qū)，其農業(yè)占整個江蘇省的產業(yè)比重較大，工業(yè)發(fā)展水平具有滯后性，同時該區(qū)域的水資源較其余城市來說比較貧瘠，所以宿遷市的水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染排放大部分都在上游地區(qū)，且污染較大。

通過以上分析可知，宿遷市的整體排赦量較高，但由于宿遷市地處蘇北地區(qū)，且江蘇省地表水資源豐富，所以水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染排放總量會呈現(xiàn)出由北向南逐漸減弱的趨勢。蘇北地區(qū)污染物質排放量較大，需要經過有關部門監(jiān)管處理后排放，但排放途徑不能經過水環(huán)境，不然會對水資源帶來較大的污染危害。

3結束語

在中國農業(yè)發(fā)展過程中，水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染的危害日益加重，在農業(yè)產業(yè)種植中，農業(yè)污染防治屬于中國農業(yè)產業(yè)發(fā)展的核心問題之一，只有在有效的水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染防治條件下，才能實現(xiàn)農業(yè)健康的平穩(wěn)發(fā)展。在防治水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染過程中，需將防治手段作為主要依據(jù)，水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染是否能夠解決，直接受農村防治體系健全性的影響。在水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染防治中，通過改革現(xiàn)有的水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染防治體制，可以促進中國農業(yè)經濟及健康的快速發(fā)展。通過研究發(fā)現(xiàn)，水稻種植區(qū)農業(yè)面源污染排放總量呈現(xiàn)出由北向南逐漸減弱的趨勢，直到出現(xiàn)負增長后又發(fā)生反彈，污染物質排放需要經過有關部門監(jiān)管處理達標后排放。