江蘇省農田化肥使用環境風險評價及影響因素

劉欽普

摘要：提出了環境風險指數、環境安全閾值的概念，建立環境風險評估模型，對江蘇省化肥使用強度進行環境風險評估，并應用灰色關聯分析和相關分析方法進行影響因素研究。結果表明，江蘇省蘇南地區的5個城市中，除無錫市屬于中等環境風險程度外，其余4個城市都屬于低等環境風險級別。蘇中、蘇北地區除徐州市屬于嚴重風險程度外，其余7個城市都屬于中等環境風險程度。江蘇省農田化肥使用已產生面源污染，存在中等程度的環境風險，對大氣、土壤、地下水造成了不同程度的危害。

關鍵詞：化肥使用強度；環境風險評估；面源污染；灰色關聯分析

中圖分類號：X822.1 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2014）08-0310-03

隨著社會經濟的發展，面源污染造成的地表水污染問題越來越嚴重，全球大約有30%～50% 的地表水體受到了面源污染的影響^[1]。農業面源污染已成為美國河流、湖泊的主要污染源，是造成地下水污染、濕地退化的主要因素^[2]。在歐洲，農業面源污染同樣是造成水體污染的首要原因，也是地表水磷富集最主要的原因，德國某流域因過量施用化肥導致河水中的磷濃度超過0.2 mg/L^[3]。我國農業面源污染的現狀也比較嚴重。20世紀90年代以來，為提高糧食產量，我國化肥施用量快速增長。2007年，我國化肥總施用量為5 107.8萬t，占世界化肥總施用量的1/3，單位面積施用量超過世界平均水平的3倍^[4]。2007 年農業面源污染排放的總氮為270.46萬t，總磷為28.47萬t，分別占同期全國排放的57.19%、67.27%。農業面源污染即將成為我國流域污染的主要因素，我國七大水系水質總體為中度污染，湖泊（水庫）富營養化問題突出^[5]。我國化肥利用率并不高，氮肥利用率為30%～35%，磷肥為 15%～20%，鉀肥為25%～50%，剩余的養分通過淋溶、固定、揮發等流失到大氣、水體、土壤中，造成土壤板結酸化、重金屬超標、水體富營養化等問題。2007年，我國海域發生赤潮82次，造成巨大的經濟損失，這都與農田過量使用化肥有關^[6]。江蘇省屬于高施肥區，糧食總產量先后越過2 500萬t（1979年）、3 000萬t（1983年）、3 500萬t（1999年）大關，化肥使用量也從1979年的186 kg/hm2上升到2009年的734 kg/hm2。1990年開始，江蘇農業生產出現過剩氮^[7]。過多的化肥使用，造成了農業面源污染問題，導致江蘇省農村生態環境遭受破壞。近些年，不少學者對江蘇省農田面源污染及環境風險評估的研究多集中在重金屬方面，對使用化肥引起的面源污染研究較少。本研究首次提出環境安全閾值、環境風險指數概念，以江蘇省農田為研究對象，對江蘇省農田化肥過量使用潛在的環境風險進行評價，并且對其影響因素進行分析，旨在為江蘇省治理面源污染、促進農業可持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 數據來源

數據主要來自《江蘇統計年鑒2011》《江蘇農村統計年鑒2011》《生態縣、生態市、生態省建設指標（修訂稿）》以及有關官方網站發布的資料。部分數據根據往年江蘇省統計年鑒基礎數據整理、計算獲得。

1.2 環境風險評價方法

環境風險評價廣義上是指對人類的各種社會經濟活動所引發或面臨的危害（包括自然災害）對人體健康、社會經濟、生態系統等所造成的可能損失進行評估，并據此進行管理、決策。環境風險評價狹義上指對有毒有害物質（包括化學品、放射性物質）危害人體健康以及對生態系統的影響程度進行概率估計，并提出減小環境風險的方案、對策。環境安全閾值是指為獲得某一作物產量而不危害環境的最大化肥使用量，其數值根據地理條件、作物種類、目標產量、化肥利用率的不同而變化。化肥使用環境風險指數表示化肥不同使用強度對環境造成潛在危害的程度，計算公式如下：

3 結論與討論

本研究結果表明，目前江蘇省13個地級市普遍存在農田化肥使用過量的問題，環境污染風險較大。其中4個市存在輕度風險，8個市存在中等程度環境風險，1個市存在嚴重風險。化肥使用量地理分布特征明顯，已對江蘇省生態環境構成潛在威脅。導致江蘇省化肥使用強度過高的原因是多方面的，務農人口占總人口比例過高是主要原因。蘇北地區經濟欠發達，農民過量使用化肥不僅沒有提高作物產量，反而對生態環境造成嚴重危害。因此，加快蘇北地區農業勞動力轉移、擴大農業經營規模，是提高農業生產效率、保護農村生態環境的重要措施。與此同時，應對廣大農民進行教育、培訓，推廣測土配方施肥技術，提倡施用有機肥、復合肥，減少化肥施用量，促使養分最大限度地在農田生態系統內循環，使農業由高投入、高污染的無機農業模式過渡到可持續發展的生態農業模式。土壤是人類賴以生存發展的物質基礎，我國土壤環境形勢嚴峻，對生態環境、食品安全、農業可持續發展已構成威脅。大力加強土壤環境保護工作，當務之急是盡快制定土壤環境保護法。我國保護土壤環境的法律基本上還是空白，土壤環境標準體系也不健全。國家應該盡快出臺有關法律，對化肥、農藥等化學物質的使用應有相應的規定。可以綜合考慮各地農業生產的社會、生態、經濟效益，根據具體情況確定環境安全閾值。隨著施肥技術的進步以及化肥利用率的提高，化肥使用環境安全閾值可以小于國家規定的生態縣化肥使用強度標準（250 kg/hm2）。環境風險程度級別的劃分可以根據各地對環境標準的要求不同進行調整。

參考文獻：

[1]Dennis L C，Peter J V，Keith L. Modeling non point source pollutants in vadose zone with GIS[J]. Environmental Science and Technology，1997，31（8）：2157-2175.

[2]耿士均，陸文曉，王 波，等. 農業面源污染的現狀與修復[J]. 安徽農業科學，2010，38（25）：13993-13996.

[3]楊愛玲，朱顏明. 地表水環境非點源污染研究[J]. 環境科學進展，1999（5）：60-67.

[4]丁 鎖，臧宏偉. 我國農業面源污染現狀及防治對策[J]. 現代農業科技，2009（23）：275-276.

[5]趙其國，駱永明，滕 應，等. 當前國內外環境保護形勢及其研究進展[J]. 土壤學報，2009，46（6）：1146-1154.

[6]李仲春. 我國農業面源污染現狀及防治對策[J]. 現代農業科技，2012（14）：213-214.

[7]陳同斌，曾希柏，胡清秀. 中國化肥利用率的區域分異[J]. 地理學報，2002，57（5）：531-538.endprint

摘要：提出了環境風險指數、環境安全閾值的概念，建立環境風險評估模型，對江蘇省化肥使用強度進行環境風險評估，并應用灰色關聯分析和相關分析方法進行影響因素研究。結果表明，江蘇省蘇南地區的5個城市中，除無錫市屬于中等環境風險程度外，其余4個城市都屬于低等環境風險級別。蘇中、蘇北地區除徐州市屬于嚴重風險程度外，其余7個城市都屬于中等環境風險程度。江蘇省農田化肥使用已產生面源污染，存在中等程度的環境風險，對大氣、土壤、地下水造成了不同程度的危害。

關鍵詞：化肥使用強度；環境風險評估；面源污染；灰色關聯分析

中圖分類號：X822.1 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2014）08-0310-03

隨著社會經濟的發展，面源污染造成的地表水污染問題越來越嚴重，全球大約有30%～50% 的地表水體受到了面源污染的影響^[1]。農業面源污染已成為美國河流、湖泊的主要污染源，是造成地下水污染、濕地退化的主要因素^[2]。在歐洲，農業面源污染同樣是造成水體污染的首要原因，也是地表水磷富集最主要的原因，德國某流域因過量施用化肥導致河水中的磷濃度超過0.2 mg/L^[3]。我國農業面源污染的現狀也比較嚴重。20世紀90年代以來，為提高糧食產量，我國化肥施用量快速增長。2007年，我國化肥總施用量為5 107.8萬t，占世界化肥總施用量的1/3，單位面積施用量超過世界平均水平的3倍^[4]。2007 年農業面源污染排放的總氮為270.46萬t，總磷為28.47萬t，分別占同期全國排放的57.19%、67.27%。農業面源污染即將成為我國流域污染的主要因素，我國七大水系水質總體為中度污染，湖泊（水庫）富營養化問題突出^[5]。我國化肥利用率并不高，氮肥利用率為30%～35%，磷肥為 15%～20%，鉀肥為25%～50%，剩余的養分通過淋溶、固定、揮發等流失到大氣、水體、土壤中，造成土壤板結酸化、重金屬超標、水體富營養化等問題。2007年，我國海域發生赤潮82次，造成巨大的經濟損失，這都與農田過量使用化肥有關^[6]。江蘇省屬于高施肥區，糧食總產量先后越過2 500萬t（1979年）、3 000萬t（1983年）、3 500萬t（1999年）大關，化肥使用量也從1979年的186 kg/hm2上升到2009年的734 kg/hm2。1990年開始，江蘇農業生產出現過剩氮^[7]。過多的化肥使用，造成了農業面源污染問題，導致江蘇省農村生態環境遭受破壞。近些年，不少學者對江蘇省農田面源污染及環境風險評估的研究多集中在重金屬方面，對使用化肥引起的面源污染研究較少。本研究首次提出環境安全閾值、環境風險指數概念，以江蘇省農田為研究對象，對江蘇省農田化肥過量使用潛在的環境風險進行評價，并且對其影響因素進行分析，旨在為江蘇省治理面源污染、促進農業可持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 數據來源

數據主要來自《江蘇統計年鑒2011》《江蘇農村統計年鑒2011》《生態縣、生態市、生態省建設指標（修訂稿）》以及有關官方網站發布的資料。部分數據根據往年江蘇省統計年鑒基礎數據整理、計算獲得。

1.2 環境風險評價方法

環境風險評價廣義上是指對人類的各種社會經濟活動所引發或面臨的危害（包括自然災害）對人體健康、社會經濟、生態系統等所造成的可能損失進行評估，并據此進行管理、決策。環境風險評價狹義上指對有毒有害物質（包括化學品、放射性物質）危害人體健康以及對生態系統的影響程度進行概率估計，并提出減小環境風險的方案、對策。環境安全閾值是指為獲得某一作物產量而不危害環境的最大化肥使用量，其數值根據地理條件、作物種類、目標產量、化肥利用率的不同而變化。化肥使用環境風險指數表示化肥不同使用強度對環境造成潛在危害的程度，計算公式如下：

3 結論與討論

本研究結果表明，目前江蘇省13個地級市普遍存在農田化肥使用過量的問題，環境污染風險較大。其中4個市存在輕度風險，8個市存在中等程度環境風險，1個市存在嚴重風險。化肥使用量地理分布特征明顯，已對江蘇省生態環境構成潛在威脅。導致江蘇省化肥使用強度過高的原因是多方面的，務農人口占總人口比例過高是主要原因。蘇北地區經濟欠發達，農民過量使用化肥不僅沒有提高作物產量，反而對生態環境造成嚴重危害。因此，加快蘇北地區農業勞動力轉移、擴大農業經營規模，是提高農業生產效率、保護農村生態環境的重要措施。與此同時，應對廣大農民進行教育、培訓，推廣測土配方施肥技術，提倡施用有機肥、復合肥，減少化肥施用量，促使養分最大限度地在農田生態系統內循環，使農業由高投入、高污染的無機農業模式過渡到可持續發展的生態農業模式。土壤是人類賴以生存發展的物質基礎，我國土壤環境形勢嚴峻，對生態環境、食品安全、農業可持續發展已構成威脅。大力加強土壤環境保護工作，當務之急是盡快制定土壤環境保護法。我國保護土壤環境的法律基本上還是空白，土壤環境標準體系也不健全。國家應該盡快出臺有關法律，對化肥、農藥等化學物質的使用應有相應的規定。可以綜合考慮各地農業生產的社會、生態、經濟效益，根據具體情況確定環境安全閾值。隨著施肥技術的進步以及化肥利用率的提高，化肥使用環境安全閾值可以小于國家規定的生態縣化肥使用強度標準（250 kg/hm2）。環境風險程度級別的劃分可以根據各地對環境標準的要求不同進行調整。

參考文獻：

[1]Dennis L C，Peter J V，Keith L. Modeling non point source pollutants in vadose zone with GIS[J]. Environmental Science and Technology，1997，31（8）：2157-2175.

[2]耿士均，陸文曉，王 波，等. 農業面源污染的現狀與修復[J]. 安徽農業科學，2010，38（25）：13993-13996.

[3]楊愛玲，朱顏明. 地表水環境非點源污染研究[J]. 環境科學進展，1999（5）：60-67.

[4]丁 鎖，臧宏偉. 我國農業面源污染現狀及防治對策[J]. 現代農業科技，2009（23）：275-276.

[5]趙其國，駱永明，滕 應，等. 當前國內外環境保護形勢及其研究進展[J]. 土壤學報，2009，46（6）：1146-1154.

[6]李仲春. 我國農業面源污染現狀及防治對策[J]. 現代農業科技，2012（14）：213-214.

[7]陳同斌，曾希柏，胡清秀. 中國化肥利用率的區域分異[J]. 地理學報，2002，57（5）：531-538.endprint

摘要：提出了環境風險指數、環境安全閾值的概念，建立環境風險評估模型，對江蘇省化肥使用強度進行環境風險評估，并應用灰色關聯分析和相關分析方法進行影響因素研究。結果表明，江蘇省蘇南地區的5個城市中，除無錫市屬于中等環境風險程度外，其余4個城市都屬于低等環境風險級別。蘇中、蘇北地區除徐州市屬于嚴重風險程度外，其余7個城市都屬于中等環境風險程度。江蘇省農田化肥使用已產生面源污染，存在中等程度的環境風險，對大氣、土壤、地下水造成了不同程度的危害。

關鍵詞：化肥使用強度；環境風險評估；面源污染；灰色關聯分析

中圖分類號：X822.1 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2014）08-0310-03

隨著社會經濟的發展，面源污染造成的地表水污染問題越來越嚴重，全球大約有30%～50% 的地表水體受到了面源污染的影響^[1]。農業面源污染已成為美國河流、湖泊的主要污染源，是造成地下水污染、濕地退化的主要因素^[2]。在歐洲，農業面源污染同樣是造成水體污染的首要原因，也是地表水磷富集最主要的原因，德國某流域因過量施用化肥導致河水中的磷濃度超過0.2 mg/L^[3]。我國農業面源污染的現狀也比較嚴重。20世紀90年代以來，為提高糧食產量，我國化肥施用量快速增長。2007年，我國化肥總施用量為5 107.8萬t，占世界化肥總施用量的1/3，單位面積施用量超過世界平均水平的3倍^[4]。2007 年農業面源污染排放的總氮為270.46萬t，總磷為28.47萬t，分別占同期全國排放的57.19%、67.27%。農業面源污染即將成為我國流域污染的主要因素，我國七大水系水質總體為中度污染，湖泊（水庫）富營養化問題突出^[5]。我國化肥利用率并不高，氮肥利用率為30%～35%，磷肥為 15%～20%，鉀肥為25%～50%，剩余的養分通過淋溶、固定、揮發等流失到大氣、水體、土壤中，造成土壤板結酸化、重金屬超標、水體富營養化等問題。2007年，我國海域發生赤潮82次，造成巨大的經濟損失，這都與農田過量使用化肥有關^[6]。江蘇省屬于高施肥區，糧食總產量先后越過2 500萬t（1979年）、3 000萬t（1983年）、3 500萬t（1999年）大關，化肥使用量也從1979年的186 kg/hm2上升到2009年的734 kg/hm2。1990年開始，江蘇農業生產出現過剩氮^[7]。過多的化肥使用，造成了農業面源污染問題，導致江蘇省農村生態環境遭受破壞。近些年，不少學者對江蘇省農田面源污染及環境風險評估的研究多集中在重金屬方面，對使用化肥引起的面源污染研究較少。本研究首次提出環境安全閾值、環境風險指數概念，以江蘇省農田為研究對象，對江蘇省農田化肥過量使用潛在的環境風險進行評價，并且對其影響因素進行分析，旨在為江蘇省治理面源污染、促進農業可持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 數據來源

數據主要來自《江蘇統計年鑒2011》《江蘇農村統計年鑒2011》《生態縣、生態市、生態省建設指標（修訂稿）》以及有關官方網站發布的資料。部分數據根據往年江蘇省統計年鑒基礎數據整理、計算獲得。

1.2 環境風險評價方法

環境風險評價廣義上是指對人類的各種社會經濟活動所引發或面臨的危害（包括自然災害）對人體健康、社會經濟、生態系統等所造成的可能損失進行評估，并據此進行管理、決策。環境風險評價狹義上指對有毒有害物質（包括化學品、放射性物質）危害人體健康以及對生態系統的影響程度進行概率估計，并提出減小環境風險的方案、對策。環境安全閾值是指為獲得某一作物產量而不危害環境的最大化肥使用量，其數值根據地理條件、作物種類、目標產量、化肥利用率的不同而變化。化肥使用環境風險指數表示化肥不同使用強度對環境造成潛在危害的程度，計算公式如下：

3 結論與討論

本研究結果表明，目前江蘇省13個地級市普遍存在農田化肥使用過量的問題，環境污染風險較大。其中4個市存在輕度風險，8個市存在中等程度環境風險，1個市存在嚴重風險。化肥使用量地理分布特征明顯，已對江蘇省生態環境構成潛在威脅。導致江蘇省化肥使用強度過高的原因是多方面的，務農人口占總人口比例過高是主要原因。蘇北地區經濟欠發達，農民過量使用化肥不僅沒有提高作物產量，反而對生態環境造成嚴重危害。因此，加快蘇北地區農業勞動力轉移、擴大農業經營規模，是提高農業生產效率、保護農村生態環境的重要措施。與此同時，應對廣大農民進行教育、培訓，推廣測土配方施肥技術，提倡施用有機肥、復合肥，減少化肥施用量，促使養分最大限度地在農田生態系統內循環，使農業由高投入、高污染的無機農業模式過渡到可持續發展的生態農業模式。土壤是人類賴以生存發展的物質基礎，我國土壤環境形勢嚴峻，對生態環境、食品安全、農業可持續發展已構成威脅。大力加強土壤環境保護工作，當務之急是盡快制定土壤環境保護法。我國保護土壤環境的法律基本上還是空白，土壤環境標準體系也不健全。國家應該盡快出臺有關法律，對化肥、農藥等化學物質的使用應有相應的規定。可以綜合考慮各地農業生產的社會、生態、經濟效益，根據具體情況確定環境安全閾值。隨著施肥技術的進步以及化肥利用率的提高，化肥使用環境安全閾值可以小于國家規定的生態縣化肥使用強度標準（250 kg/hm2）。環境風險程度級別的劃分可以根據各地對環境標準的要求不同進行調整。

參考文獻：

[1]Dennis L C，Peter J V，Keith L. Modeling non point source pollutants in vadose zone with GIS[J]. Environmental Science and Technology，1997，31（8）：2157-2175.

[2]耿士均，陸文曉，王 波，等. 農業面源污染的現狀與修復[J]. 安徽農業科學，2010，38（25）：13993-13996.

[3]楊愛玲，朱顏明. 地表水環境非點源污染研究[J]. 環境科學進展，1999（5）：60-67.

[4]丁 鎖，臧宏偉. 我國農業面源污染現狀及防治對策[J]. 現代農業科技，2009（23）：275-276.

[5]趙其國，駱永明，滕 應，等. 當前國內外環境保護形勢及其研究進展[J]. 土壤學報，2009，46（6）：1146-1154.

[6]李仲春. 我國農業面源污染現狀及防治對策[J]. 現代農業科技，2012（14）：213-214.

[7]陳同斌，曾希柏，胡清秀. 中國化肥利用率的區域分異[J]. 地理學報，2002，57（5）：531-538.endprint