基于統計數據的陜西省農業面源污染現狀分析

索 龍，趙曉進，張俊麗，馬青青，趙 慧，焦雪麗，李 康，李明明

（渭南市農業技術推廣中心，陜西渭南714000）

0 引言

近年來，隨著社會經濟發展，資本介入農業生產，傳統的農業觀念正在被現代化的生產管理理念打破，原始農業的低投入、低產出的家庭式生產逐漸過渡為高投入、高產出、高回報的集約化經營，經濟效益增長的同時，不合理的廢棄物處理處置手段導致中國農業污染加重，生態環境壓力逐漸增加。2020年中央一號文件《中共中央國務院關于抓好“三農”領域重點工作確保如期實現全面小康的意見》指出，治理農村生態環境突出問題，全國需深入開展化肥農藥減量行動，加強農膜污染治理，推進畜禽糞污資源化利用和秸稈綜合利用。優化農村生態環境，減少農業面源污染是當前“三農”領域的重要工作之一，是提高農民生活幸福感的前提和基礎。連續多年的農村面源污染狀況的數據分析有助于對陜西省農業面源污染狀況清晰了解，能為農業面源的污染防治指明確切的方向。

黨的十九大報告中提出，堅持人與自然和諧共生，樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念；堅持節約資源和保護環境的基本國策，加快生態文明體制改革，著力解決突出環境問題，加強農業面源污染防治。農業面源污染是指在農業生產生活過程中過量投入、使用方式不當的農資產品以及產生的、未經合理處置的污染物對水體、土壤和空氣及農產品等造成的污染[1-2]，主要表現為化肥、農藥等化學物質的過量使用，農用殘膜及其他農資廢棄物和農業廢棄物的亂堆亂放、隨意處置等，從而破壞農業和農村生態環境，嚴重制約農業的可持續發展[3]。農業污染源的不固定性和分散性、污染形成原因的復雜性、控制措施涉及面的廣泛性，增加了農業面源污染治理的難度，對農業生態環境治理提出了更高的要求[4-5]。因此，對農業面源污染的研究成為農業經濟學、環境科學和區域經濟學等多個學科共同關注的熱點領域，如何有效降低農業面源污染成為當今“三農”工作的重點和難點[6]。

陜西省位于中國內陸腹地，屬于黃河中游和長江上游，面積約20.56萬km2，人口3864萬，周邊與山西、河南、湖北、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、重慶8個省市接壤，是連接中國東、中部地區和西北、西南的重要樞紐，介于 105°29′—111°15′E，31°42′—39°35′N 之間，東西窄，南北狹長，多樣的自然地理條件形成了三大主要的農業類型區：即關中-旱作農業類型區、陜南-旱稻兼作農業類型區及陜北-農牧結合農業類型區[7]。陜西省是中國重要的糧食和北方水果主產區，近年來，隨著農業現代化進程的加速，在經濟效益的驅動下，農業投入的增加以及生產過程中不合理的操作措施，使得農業生產活動在促進人們生活水平提高、經濟快速發展、助力脫貧攻堅的同時，也給自然環境帶來了極大的壓力。隨著“三農”工作和生態環境保護工作朝著縱深發展，為順應新時代社會經濟發展規律，必須全面加強農業農村污染治理[8]，為建設綠水青山的生態陜西提供有力保障。本研究基于統計數據，整理分析陜西省化肥、農藥、農膜等農資產品投入情況，畜禽糞尿排放、秸稈等農業廢棄物產出情況，為農業生產合理投入和廢棄物的有效利用提供理論依據，對于降低農業面源污染、保護農業生態環境安全具有重要意義。

1 研究方法

本研究中使用的有關農業面源污染的化肥折純施用量、農藥使用量、農用薄膜投入量、畜禽養殖量和農作物產量均來自2005—2018年的陜西省統計年鑒。

對于化肥和農藥污染排放量指標，使用總量數據來源于陜西統計年鑒，投入密度為單位面積的化肥和農藥投入。針對農膜污染，農膜、地膜使用總量數據來源于陜西統計年鑒，投入密度為單位面積農膜、地膜的使用量。

對于畜禽排泄物污染排放量指標，主要是指畜禽糞便和尿液污染，畜禽糞尿負荷是指單位耕地面積的畜禽糞尿排放量。糞尿排泄量=飼養數量×糞尿平均排放量×飼養天數。在確定畜禽飼養天數時，應根據畜禽的品種、飼養方式、管理水平等因素確定，大牲畜的平均飼養期長于1年，飼養數量是當年的存欄數；豬的平均飼養期一般為180天，飼養數量即為當年的出欄數；羊的生長期一般長于1年，因此采用年末存欄量作為當年的飼養量；家禽分為蛋禽和肉禽，蛋禽的生長期長于1年，肉禽的生長期一般為55天。蛋禽和肉禽和數量按照蛋禽占家禽總量的1/3、肉禽占家禽總量的2/3的比例來折算飼養數量[9]，畜禽糞尿排放系數見表1[10]。

表1 畜禽糞尿排放系數

對于農業生產過程中固體廢棄物污染排放量指標，用主要農作物秸稈產生量和秸稈負荷表示，農作物產量與秸稈量比為1:1.5[9]，秸稈負荷為單位面積秸稈產生量。

2 結果與分析

由表2可知，自2005年開始，陜西省肥料施用量（折純，以下肥料施用均為折純量）總體上呈現先增加后緩慢降低的變化趨勢。化肥、氮肥和復合肥，2013年使用量達到最大值，分別為241.73×104t、98.69×104t和101.26×104t，磷肥和鉀肥使用量分別于2009年和2016年達到最大值，為19.73×104t和24.69×104t。各肥料使用量在增加的過程中，復合肥增量最大，為186.25%，其次為鉀肥，增量為128.49%，化肥總量、氮肥、磷肥的增量依次降低，這與全國肥料施用量增速相符[11]。各肥料在使用量達到最大值后，均呈現出緩慢降低的趨勢，截至2018年底，相對于最大值時，降幅最大的為氮肥9.97%，其余依次為磷肥9.07%、化肥5.00%、鉀肥2.27%、復合肥2.51%。

表2 陜西省2005—2018年化肥的使用情況 ×104t

表3中，陜西省化肥總量、氮磷鉀肥和復合肥投入密度變化趨勢與肥料使用量變化趨勢一致。達到最大投入密度過程中，相對于2005年肥料投入密度，復合肥投入密度增長率最大，為178.02%，其余依次為鉀肥＞化肥＞氮肥＞磷肥。截至2018年，各肥料投入密度均有所降低，相對于最大投入密度，投入密度減少依次為氮肥＞磷肥＞化肥＞復合肥＞鉀肥。發達國家為防止化肥對水體造成污染而設置了單位面積施肥量225 kg/hm2的警戒線，陜西省化肥投入密度最大時為841.98 kg/hm2，是警戒線的3.74倍，在隨后的化肥減量化施用過程中，2018年底化肥投入密度降到761.74 kg/hm2，是警戒線的3.38倍。

表3 陜西省2005—2018年肥料投入密度情況 kg/hm2

圖1中，陜西省農藥使用量總體呈現逐年上升的趨勢，2012年農藥使用量達到峰值1.756×104t，是2005年農藥用量的1.78倍，2018年農藥用量是2005年的1.27倍，表現出下降的趨勢。農藥投入密度2005年為3.55 kg/hm2，2012 年達到最高值 6.13 kg/hm2，是 2005年的1.73倍，變化趨勢在2013年前與農藥使用量相似，2013—2018年之間呈現緩慢降低的趨勢。

圖1 陜西省2005—2018年農藥使用情況

由表4可知，2005年陜西省農膜使用量為23643.88 t，隨后使用量逐年增加，至2018年為44147 t，2015年以后增加幅度減緩。農膜投入密度2005年為8.48 kg/hm2，2016年農膜投入密度達到峰值15 kg/hm2，2016年后農膜投入密度呈現下降的趨勢。2005年地膜使用量為16289.45 t，隨后總體表現為上升的趨勢，2017年地膜最大使用量為22321.87 t。地膜投入密度變化趨勢與地膜使用總量變化趨勢相同，歷年最大地膜投入密度為2017年的51.09 kg/hm2。2018年地膜使用總量和投入密度均開始降低。

表4 陜西省2005—2018年農用塑料薄膜使用情況

圖2中，畜禽糞尿排放量最大的為2005年8573.96×104t，自2008年開始，畜禽糞尿排放量總體呈現下降的趨勢，2018年排放量為4746.31×104t。畜禽糞尿負荷變化趨勢與糞尿排放量變化趨勢一致，2005年為30748.17 kg/hm2，2018年畜禽糞尿排放負荷下降至15744.08 kg/hm2。

圖2 陜西省2005—2018年畜禽糞尿排放量和負荷的變化

由圖3可知，大牲畜、豬、羊和家禽糞尿排放占比隨時間變化而發生變動。大牲畜的糞尿排放量占比總體上呈現下降的趨勢，2005年為69.58%，2018年糞尿排放占比下降至56.52%。豬和羊的糞尿排放量占比隨著時間的變化均呈現增加的態勢，由2005年的20.50%和7.93%分別增加至2018年的26.76%和13.33%。家禽糞尿排放量占比相對于其他牲畜變化幅度較小，2015年為1.99%，2018年增加到3.39%，隨時間變化總體表現為增加緩慢。

圖3 陜西省2005—2018年各類畜禽糞尿排放量占比的變化

圖4中，農作物秸稈產生量和秸稈負荷總體呈現上升的趨勢，2012年以前增加幅度較大，2012—2018年表現為曲折式緩慢增加。截至2018年，陜西省主要農作物秸稈產生量為1932.5×104t，農作物秸稈負荷為5860.41 kg/hm2。

圖4 陜西省2005—2018年農作物秸稈產生量和秸稈負荷變化

基于陜西統計年鑒，通過對2005—2018年陜西省化肥、農藥、農膜、畜禽養殖數量和農作物產量進行梳理，核算化肥、農藥、農膜投入密度和畜禽糞尿和農作物秸稈負荷，結果表明：陜西省化肥使用量2013年達到峰值，為241.73×104t，各肥料使用量近年來均有所下降，化肥投入密度2013年達到841.98 kg/hm2，近年來雖有所降低，但仍是化肥國際警戒線的數倍；農藥使用量總體上表現為上升的趨勢，投入密度在2012年開始呈現下降的態勢；農膜使用量逐年增加，2018年農膜使用量為44147 t，為近年來農膜用量最高值，農膜投入密度自2015年開始略有下降，地膜使用量和投入密度總體表現為間歇式上漲，2017年均達到峰值22321.87 t和51.09 kg/hm2；畜禽糞尿排放量和負荷總體表現為下降，2018年畜禽糞尿排放量為4746.31×104t，糞尿排放負荷為15744.08 kg/hm2，均為歷年來最低值；農作物秸稈產量和負荷總體表現為上升的趨勢，農作物秸稈產生量2016年達到峰值為1984.4×104t，農作物秸稈負荷2018年達到最大值為5860.41 kg/hm2。

3 討論

化肥、農藥是重要的農業生產資料，對促進農業穩產、高產和病蟲害防治至關重要。但是，化肥的盲目過量施用、農藥的不合理使用，在造成生產成本增加的同時，帶來了嚴重的農業環境污染問題。有關數據顯示，目前中國農田化肥施用量為360 kg/hm2，是德國、美國的1.6倍和3.3倍，農藥每畝用量為150 g左右，是歐盟國家的3倍[12]。農藥使用技術落后、方法不科學、用藥劑量和次數較多，一方面，未被利用的農藥對土壤造成直接污染，另一方面過量和不規范的農藥使用嚴重影響農產品安全[11]。因此，2015年，農業部印發《到2020年化肥使用量零增長行動方案》和《到2020年農藥使用量零增長行動方案》的通知，旨在有效控制化肥農藥用量，保障農產品質量安全，推進農業發展方式轉變，促進農業可持續發展。農業面源污染的加劇，一方面與農用化肥施肥量、農藥使用量的增長有關，另一方面與肥料、農藥沒有科學合理有效利用和區域水土流失、生態環境破壞加劇化肥流失率有重大關系[13]。化肥的大量投入確實大幅度提高了農作物的產量，但過量的施用已嚴重威脅到陜西農業生態系統的穩定[10]。基于此，陜西省近年來大力推廣測土配方施肥技術，提高畜禽糞便和秸稈還田，改善農田土壤環境，在保障作物生長需求的基礎上提高肥料利用率。堅持“預防為主、綜合防治”的方針，依托新型經營主體、病蟲害防治專業服務組織，大力推進綠色防控、統防統治，實現農藥減量控害，保障農業生產和農產品安全。本研究結果顯示，陜西省化肥、農藥用量和投入密度均呈現降低的局勢，其使用量已由最高時的241.73×104t、17560.00 t降至2018年的229.64×104t、12550.41 t，投入密度由最高時的 841.98 kg/hm2、6.13 kg/hm2降至 2018 年的761.74 kg/hm2、4.16 kg/hm2，與國家對化肥、農藥的零增長要求一致，同時，為減少農業面源污染、構建生態和諧農村奠定了基礎。但是，化肥、農藥的高投入仍是農業生態環境壓力的重要源之一，如何在現有研究成果、技術措施的基礎上，在保障社會對農作物需求下，持續推進化肥、農藥的零增長行動，推動農業生態環境建設，仍是廣大科技研究、農業推廣技術人員持久不變的主題。

農膜是繼化肥、農藥后的第三大農業生產資料，包括棚膜和地膜，由于其在農業生產過程中能夠改善農作物生產環境，滿足農作物生長對水熱光氣等方面的需求，提升農作物產量和品質，因而被廣泛應用，對農村經濟發展和農民增產增收起到了很大的作用[14]。塑料薄膜對旱區農業生產的重要作用，廣泛應用的同時缺乏良好的回收機制，使用后大量殘留于土壤中[15]。有關統計表明，中國農膜年殘留量高達35×104t，殘留率達42%[16]。本研究中，陜西省農膜使用總量2018年達到44147.00 t，投入密度為14.64 kg/hm2，地膜使用量2018年降至20932.00 t，投入密度為48.94 kg/hm2。地膜的大量使用以及回收利用不及時、不徹底，造成土壤中殘膜量不斷增加，殘留在土壤中的農膜嚴重影響耕作層土壤結構、水分和養分遷移、阻礙種子發芽和植物根系生長、改變土壤微生物組成、破壞土壤生態平衡，而且目前使用的大部分地膜在自然環境下很難降解[17]。因此，如何提高農膜回收利用率，降低土壤中殘膜持有量，成為當前改善土壤環境，減少農業面源污染的重要工作。陜西省農膜使用量持續增加，投入密度在2017年首次降低。地膜使用量和投入密度均在2017年開始降低。一方面與2017年農業部制定《農膜回收行動方案》有著密切關系，另一方面，落實綠色發展理念，防控“白色污染”，促進農業綠色發展的政策體系、技術措施正在逐步貫穿于農業生產，推動農膜循環利用。

陜西省按照“穩定生豬、奶牛和家禽，加快發展肉牛、肉羊和奶山羊”的發展思路，圍繞“北羊、南豬、關中奶”產業布局，大力推進標準化規模化集約養殖，加快現代畜牧業建設。畜牧業集約化養殖快速發展，規模化畜禽養殖場的迅猛增加，加大了面源污染[18]。畜禽排泄物污染排放主要指畜禽糞便和尿液排放，以畜禽養殖量為基礎。由圖2、3可知，2006年以后畜禽糞尿排放量變化比較小，排放負荷呈現緩慢降低的趨勢，豬和羊的糞尿排放量占比正在逐步增加。主要是由于近年來農業產業結構調整，小農戶生產經營正逐漸被規模化經營所取代，農戶飼養的大牲畜逐步減少。結合全省畜牧業產業布局，陜南、關中加快生豬發展水平，推動生豬規模化養殖，陜北和關中抓好山羊、奶羊基地建設，積極推廣標準化養殖。因此，大牲畜糞尿排放占比降低，豬、羊數量增長，糞尿排放量占比增加。畜牧業產業發展的同時，需兼顧生態環境保護建設，如何合理有效處置畜禽排泄物成為畜禽產業發展過程中的重點和難點。據中國農業科學院土壤肥料所測算，10%畜禽糞便由于堆放或者溢滿隨場地徑流進入水體，對當地流域水體氮富營養化的貢獻率可達到10%，磷可達到10%～20%[19]。因此，加快畜禽糞尿分流和無害化處理，采用畜禽生態養殖、糞便資源化利用、種養結合循環利用和厭氧發酵處理等技術措施[20]，建設生態循環農業是解決畜禽排泄物污染的有效途徑之一。

近年來，農村能源結構改變，農作物秸稈作為生活能源比重不斷降低，未被合理利用的秸稈，通常被就地焚燒或棄于田溝，加重了環境污染風險[21-23]。本研究中農業生產過程中固體廢棄物污染排放量指標以農作物秸稈產生量和秸稈負荷作為評價指標，而農作物秸稈產生量是以農作物產量為基礎。近年來，陜西省切實抓好糧棉油生產，優化糧食作物布局，在穩定糧食播種面積的基礎上，圍繞良種良法配套、農機農藝融合，開展高產創建、綠色增產模式攻關，提高單產，農作物秸稈產量和秸稈負荷總體上持續增加，2018年，農作物秸稈產生量和秸稈負荷均達到近年來峰值1932.50×104t、5860.41 kg/hm2。大量農作物秸稈為其綜合利用奠定了物質基礎，同時對合理有效處理農作物秸稈、建立生態環境友好新農村提出了更高要求。因此，政府應在現有政策的基礎上，持續推進化肥農藥綜合技術研發工作，加強減肥減藥科技成果轉化，將其更加合理有效地應用于農業生產過程中，推進適宜厚度農膜和可降解農膜的應用推廣，加強畜禽排泄物和秸稈的資源化利用，促進畜禽、秸稈的無害化處理[24-26]。針對不同生產方式，探索適宜技術措施，進一步加強農業面源污染分類治理。

本研究中，通過對陜西省化肥、農藥、農膜、畜禽糞尿和秸稈的使用量、產生量和投入密度、負荷的合理分析，為陜西省農業面源污染來源提供了理論支撐，為有效制定治理措施提供了技術支撐，為地方政府制定相關政策提供了參考依據。本研究是在參考大量相關文獻的基礎上進行相關的研究分析，采用耕地面積作為單位面積農業面源污染各指標投入密度、負荷，未充分考慮果園、林地等用地，單位面積投入密度、負荷計算結果值偏高，需在后期的研究中繼續優化計算方法，更加合理反映農業面源污染狀況。農業面源污染治理是一項長期的工作，在綜合治理的過程中，應與時俱進，轉變治理思路，加強源頭管控，優化過程消減，強化治理措施，從而降低農業面源污染，大力推動鄉村振興戰略。

4 結論

綜合國家政策調控、農業技術推動，陜西省農業面源污染各指標與其各項措施實施呈正相關，總體呈現降低的趨勢。化肥、農藥使用量和投入密度均在2013年以后呈現降低的趨勢，化肥使用量和投入密度由2013年241.73×104t、841.98 kg/hm2降低到2018年的229.64×104t、761.74 kg/hm2，農藥使用量和投入密度由2012 年 17560.00 t、6.13 kg/hm2降 低 到2018 年 的12550.41 t、4.16 kg/hm2；農膜使用量逐年增加，近年來增長量減緩，農膜使用總量和投入密度2018年均達到最大值，為44147.00t和14.64 kg/hm2；畜禽糞尿排放總體呈現逐漸減少的態勢，畜禽糞尿排放量和負荷2018年為4746.31×104t、15744.08 kg/hm2，豬和羊的排放占比近年來逐漸增加；秸稈產生量和負荷表現一致，前期增加較快，2013年以后呈現波動式增加，農作物秸稈負荷2018年達到近年來最大值5860.41 kg/hm2。