廣東省農業面源污染時空變化及其防控對策

林蘭穩 ，朱立安 *，曾清蘋

1.廣東省科學院/廣東省生態環境技術研究所/廣東省農業環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合工程研究中心，廣東 廣州 510650

農業面源污染是指在農業生產活動中，由于種植業化肥、農藥的過量施用以及養殖業畜禽糞尿的無序排放等，導致氮、磷營養元素以及其他有機、無機污染物質，通過地表徑流、農田排水和地下滲漏等途徑進入水環境，從而誘發水體富營養化，破壞水環境生態，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）。農業面源污染的產生與農業種植業、養殖業的發展關系密切，是農業發展與環境保護之間的突出矛盾，控制和防治農業面源污染已經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，農業面源污染治理是關系中國農業可持續發展和社會主義新農村建設的重要問題。為控制農業面源污染，2006年中國將減少化肥大量施用列入了《國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》，為遏制農業面源污染擴大趨勢，2015年農業農村部發布了《關于打好農業面源污染防治攻堅戰的實施意見》，就防治農業面源污染提出了“一控兩減三基本”的總體目標和要求。

廣東是中國華南地區經濟發達的省份之一，隨著社會經濟發展、城市人口增加及城鄉居民對農產品消費的需求，其農業種養結構、發展模式不斷調整，耕地（尤其是蔬菜地）向高投入高強度利用方向發展，農業面源污染也隨之發生變化。因此，本文利用廣東省農業統計數據分析近 10年來農業結構調整對農業面源污染變化的影響，探討面源污染防控對策，為廣東實施農業面源污染防控措施提供參考依據，對廣東省農業的可持續發展和新農村建設具有重要意義。

1 廣東省概況

廣東省（109°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年珠三角地區生產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%，區域經濟發展很不平衡。珠三角、粵東城市化水平較高，人口密集，耕地資源緊缺，經濟以第二、第三產業發展為主，農業以花卉、蔬菜等其他作物種植為主。粵西、粵北城市化水平較低，人口密度較低，耕地資源較多，經濟以第一產業為主，農業以糧食作物、經濟作物的種植，以及其他作物和養殖業共同發展為主。

廣東省氣候屬于東亞季風區，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 農業面源污染物排放量核算

農業面源污染主要包括農田化肥施用、農田固體廢棄物、畜禽養殖糞便、水產養殖垃圾和農村生活垃圾污染等 5個方面。隨著國家對新農村建設的推進，農村生活垃圾和生活污水收集處理率的提高，農村生活污染雖逐步減少，但農田化肥施用和畜禽養殖糞便正成為農業面源污染的主要來源。由于農業污染具有廣域性、分散性和隨機性等特征（段華平等，2009），農業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個區域為基本單元，以廣東省統計年鑒數據為基礎數據來源，以相關文獻提供的參數為核算依據，僅選取農田化肥施用量、畜禽養殖糞便排放量（以生豬養殖為例）構建農業面源污染核算清單，對2008、2018年廣東農業面源污染物（COD、TN、TP）的排放變化情況進行統計和對比分析。各項污染源計算方法見表1。

2.2 農業面源污染排放強度核算

計算公式為：

式中，EI為農業面源污染物的排放強度，E為農業面源污染物的實物排放量，AL為區域面積。所有數據分析采用Excel 2010和SPSS 19.0統計軟件進行，結果見表2。

表1 廣東各區域農業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、計算周期及污染物平均含量系數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 農業種植業結構演變引起農業面源污染變化

從 2008—2018年，可能由于城鎮建設占用耕地、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，作物復種指數較高）農作物播種總面積有所增加外，其他區域農作物播種總面積均呈減少趨勢，全省農作物播種總面積從 2008年的 440.43×104hm2減少到2018年的427.94×104hm2。但就種植業內部結構而言，則呈現為經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）。隨著農業種植業結構調整，農田施肥氮、磷比例也隨之發生變化，除粵西氮肥用量有所增加外，其他區域均表現為氮肥施用量減少，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，其他區域均呈現氮污染排放減少而磷污染排放增加的態勢（表4和圖1）。今后，隨著城鄉居民膳食結構多樣化對蔬菜等農產品消費需求的增加，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出的經濟作物、其他作物規模化集約化利用方式轉變，而經濟作物、其他作物（主要是蔬菜）的施肥量遠高于糧食作物，由此引起的農業面源污染問題必將更加突出。

圖1 廣東省各區農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 禽畜養殖業變遷引致農業面源污染變化

隨著廣東經濟發展和城鄉居民生活水平提高對禽畜肉類產品的消費需求增加，廣東禽畜養殖業的發展也隨之發生變化。全省生豬飼養量從 2008年的3467.79萬頭增加到2018年的3757.40萬頭（表 4）。可能由于環境保護的壓力，生豬養殖呈現為從城市化水平較高的區域向城市化水平較低的區域轉移，其中珠三角生豬飼養量從 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。生豬養殖業污染物的排放量在區域空間分布上，也體現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、雞等禽畜飼養方式也從傳統的農村散養逐步向高密度的規模化、專業化養殖方向發展，為禽畜養殖面源污染的防治提供了有利條件。

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

表4 廣東省2008—2018年各區農田施肥量及生豬飼養量Table 4 Emission of agricultural chemical fertilizer non-point source pollutants in each region of Guangdong

圖2 廣東省各區養殖業糞便面源污染物排放量Fig.2 Changes of pollution emission from pig farming in different regions

3.3 廣東各區域農業面源污染物排放強度變化

由表5統計結果可知，2018年廣東省農業面源污染物（不完全統計）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。從區域分布看，污染物排放強度增加最多的區域為粵西（增加 41.68 kg?hm-2），其次為粵北；而減少最多的區域為珠三角（下降19.71 kg?hm-2），其次為粵東。各區域的農業面源污染物排放強度與農業種植業結構調整引起的施肥變化及養殖業規模變化密切相關。

4 結論

（1）種植業結構轉變引起區域面源污染排放變化。從 2008—2018年，廣東各區經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，農田氮、磷施用比例也隨之發生變化，表現為氮肥用量減少，磷肥用量增加。農業面源TN排放除粵西略有增加外，其他地區均有所減少，各區域TP排放均有所增加。

（2）養殖業規模改變引致區域面源污染排放變化。從 2008—2018年，廣東珠三角、粵東生豬飼養量減少，粵西、粵北增加；農業面源 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）種養業調整是導致區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濟快速發展等非農建設占用耕地或退耕還林等原因，雖全省農作物總播種面積減少，但因種植業結構調整和養殖業規模變化，全省農業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 農業面源污染防控主要對策

農業結構調整是引起廣東各區域農業面源污染時空變化的主要成因。從上述分析結果可知，廣東各區農業種植業正由傳統以糧食作物種植為主，向以經濟作物、其他作物種植為主轉變；禽畜養殖業也由經濟發達、城市化水平較高的珠三角地區向經濟欠發達的粵西、粵北地區轉移。農業面源污染與農業發展息息相關，是農業發展與環境保護之間不可回避的現實問題。對農業面源污染的防控，武淑霞等（2018）提出農業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）、養分再利用（Reuse）、生態修復（Restore）的4R污染防控技術體系，從污染物的源頭減量入手，根據治理區域的污染匯聚特征進行過程阻斷，通過對養分的循環再利用減少污染物的入水體量，并對水體進行生態修復，從而實現水質改善的目的。因此，以上述農業面源污染防控思想為根本遵循，結合廣東各區農業實際，提出農業面源污染防控主要對策如下：

表5 廣東各區域農業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）加強主要農作物養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，隨著廣東城鎮化及經濟快速發展，非農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出和產值，最大限度地滿足城鄉居民對農產品的消費需求，調整農業生產結構、提高耕地復種指數和增施化肥，是現階段農業發展的必然選擇。廣東各區資源、環境條件迥異，土壤類型和農作物品種類型多樣。因此廣東各區應加強蔬菜等主要農作物養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，才能有效地遏制農業面源污染排放。

（2）以高標準農田建設為契機，完善農田基礎設施建設，提升現代農業先進技術應用水平。

隨著廣東城市擴張和經濟快速發展，非農就業機會增多，土地資源、水資源和勞動力資源等供需矛盾突出，農業用水和農業青壯年勞動力資源將成為廣東農業發展的制約因素。因此廣東各區應以高標準農田建設為契機，完善農田基礎設施建設，提高農業機械化和現代化農業先進技術（如推廣使用高濃度液體肥料，推廣節水灌溉及水肥一體化施用技術等）應用水平。此外，在高標準農田建設中，應避免修建硬底化排水溝渠，因地制宜規劃建設農田生態溝渠，人工濕地，農田排水集蓄回用設施，發揮排水溝、人工濕地的養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業面源污染排放。

（3）深入開展禽畜糞污土地承載力研究，科學規劃及控制禽畜養殖場規模，提高禽畜糞污資源化利用效率。隨著城鄉居民對禽畜肉類產品消費的增長，傳統農戶散養方式逐步退出，規模化養殖快速發展，不斷增加的禽畜糞污已成為農業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，有機養分匱乏，因此廣東各區（尤其是粵西、粵北）應深入開展禽畜糞污土地承載力研究；在國土利用規劃編制中，于農田區科學規劃劃定禽畜養殖區及控制禽畜養殖規模；制定禽畜養殖場和養殖戶對禽畜糞污采取無害化處理技術還田，支持肥料生產企業以禽畜糞污為原料生產有機肥，鼓勵農業經營者施用以禽畜糞污為原料的有機肥的扶持政策；實施就近農田消納利用，種養結合，提高禽畜糞污資源化利用水平。這對于減少農田化肥施用及農業面源污染排放，提升耕地質量，具有意義重大。