鄉村振興背景下廣東省農業面源污染時空分析與防治對策

張明浩

（廣東國地規劃科技股份有限公司，廣州 510640）

2018年《中共中央國務院關于實施鄉村振興戰略的意見》指出，實施鄉村振興戰略，讓農業成為有奔頭的產業，讓農民成為有吸引力的職業，讓農村成為安居樂業的美麗家園。中國農村地域廣闊，農村生態環境質量直接關系到人民群眾的身體健康，關系到鄉村振興戰略的具體落實，關系到“美麗中國”的建設。然而，農業面源污染已成為中國水體污染、土壤環境惡化、生態系統破壞等的最主要來源之一［1］。全國各污染物排放總量巨大，來自農業污染源排放的化學需氧量（COD）、總磷（TP）、總氮（TN）的貢獻率分別達43.71%、67.27%和57.19%［2］，可見農業面源污染已成為影響農村增綠、農業增效和農民增收、制約鄉村振興戰略實施的關鍵因素［3］。

當前，學術界從不同角度對農業面源污染進行了大量的研究。其內容涵蓋農業面源污染的形成機制［4］、驅動力［5］、防治政策［6，7］、與多主體行為關系研究［8-10］、污染現狀分布［11］與時空分析［12，13］等多方面。從已有研究看，采用不同的方法對農業面源污染現狀進行測度與分析是該領域研究的熱點問題［14］，但不難發現，當前對農業面源污染時空格局的研究多集中于中國中部、西部、北部地區或者全國整體層面，較少對廣東省的農業面源污染空間特征以及形成原因等的深度分析。廣東省作為全國農業大省之一，也是全國首個利用世行貸款實施農業面源污染治理的省。近年來，廣東省農業產業發展迅速，2010—2017年農業總產值連續8年保持高速增長，農業增效與農民增收取得明顯效果。然而，隨著種植業、畜牧業、水產養殖業等的不斷發展，由此帶來的農業面源污染日益增大，進一步導致水污染、土壤污染等環境壓力日益增加［15］。據研究，2012年廣東省生豬與家禽等養殖污染排放量居全國第七位，而且全省47.4%的中小規模畜禽養殖污染得不到有效控制［16］。鄉村振興戰略明確提出加強農業面源污染防治，開展農業綠色發展行動，推進農村生態文明建設。因此，在鄉村振興背景下如何在保持農業增效、農民增收的基礎上實現農村增綠，是廣東省農村生態環境治理面臨的重要問題。

鑒于此，本研究估算廣東省2008—2017年農業面源污染的COD、TN、TP污染負荷，并結合ArcGIS10.2可視化分析探討其時空分布，同時通過各污染物的地均排放量及其綜合指數對廣東省21個地市農業面源污染強度進行風險分析并提出針對性措施。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

廣東省位于北緯20°09′—25°31′、東經109°45′—117°20′，地處中國東南沿海，交通條件便利，地理區位優勢明顯。2017年廣東省實現地區生產總值89 879.23億元，比上年增長7.5%［17］。其中，第一產業增加值為3 792.40億元，增長3.5%。雖然2017年糧食作物播種面積為250萬hm2，比上年下降0.4%，但全年糧食總產量為1 365.13萬t，增長0.4%，這與廣東省農業面源污染治理項目實施有一定關系。2017年全省農村常住人口3 367.45萬人，比上年減少了20.24萬人，占年末常住人口的43.16%［18］。2017年畜禽養殖總產量總體呈下降趨勢。其中，豬肉產量262.19萬t，下降0.8%；禽肉產量134.27萬t，下降0.6%。全年水產品產量增長，其中海水產品增長1.6%，淡水產品增長1.3%。2017年化肥施用量（折純）為237.94萬t，農藥施用量為9.46萬t［19］，對當地生態環境產生一定影響。總而言之，農業面源污染與種植業、畜禽養殖業、水產養殖業的發展密不可分。

1.2 數據來源與研究方法

1.2.1 數據來源 本研究采用的關于廣東省21個地級市農業面源污染中各種污染源（如化肥施用量、畜禽養殖、水產養殖等）的農業面源污染物指標等所有原始數據均來自2008—2017年的廣東省統計年鑒、廣東省統計公報、各地市的統計年鑒與統計公報等。廣東省市縣級行政區劃矢量數據由國家基礎地理信息中心提供。

1.2.2 研究方法

1）污染負荷估算。獲取全省種植業、畜禽養殖和水產養殖污染物排放總量，采用排污系數法［20，21］計算21個地市農村畜禽養殖、種植業、水產養殖污染負荷。

式中，Pij為i污染源的污染物j在區域的總負荷量；j為區域中的污染物類型，包括COD、TN、TP共3種；mij為污染物排放系數；i為區域中的污染源類型，包括農村種植業、畜禽養殖業、水產養殖業；N為區域中種植業化肥施用折純量、畜禽養殖總量、水產養殖總量［22］。從農業面源污染物排放量的核算來看，主要核算污染物包括TN、TP、COD。根據現有文獻，這3類污染物中農藥和農膜的貢獻率很低，因此本研究僅選取化肥施用量。

從廣東省第一次全國污染源普查公報中農業污染源排放情況的種植業、畜禽養殖業、水產養殖業的污染物排放數據獲取COD、TN和TP年總排放量，從廣東省2008年統計年鑒獲取全省畜禽養殖量、種植業化肥施用折純量及水產養殖量，將對應污染物排放量/對應施用量或養殖量作為排放系數，其中農村種植業沒有對應的COD年排放量統計數據（表1）。

表1 廣東省農業面源污染物排放系數

2）污染風險評估。由于不同區域污染物的排放不同，農村土地面積也不一樣，無法在同一尺度上來比較21個地級市COD、TN、TP污染物的危害量比關系，因此在分析廣東省農業面源污染強度時引入地均污染強度。用各地市的污染物實際排放量分別除以各自的農村面積可以得出各地市的地均污染物排放量，以此來反映廣東省農業面源污染環境狀態。其中，農村面積分別為21個地市的總面積扣除城市面積，根據廣東省自然資源廳公布的2008—2017年的土地利用現狀數據作為各地級市的總面積，參考《土地利用現狀分類》（GB/T 21010—2007），其中城市、建制鎮、機場用地、港口碼頭用地面積歸類為城市面積，從而估算出農村面積。

式中，Pij地為第i個市縣的第j個污染物地均排放量，kg/km2；Pij為第i個市縣的第j個污染物排放量，t/年；Si為第i個市縣的農村土地面積，km2。

求得COD、TN、TP地均排放量后進行離差標準化，使其結果落于［0，1］，再對這3種污染強度標準化值按相同權重加和得到污染綜合指數，從而確定農業面源污染風險排序。

2 結果與分析

2.1 廣東省2008—2017年農業面源污染時空特征分析

2.1.1 2008—2017年COD污染物排放時空特征農業面源污染主要包括畜禽養殖污染物、水產養殖污染物和種植業污染物。畜禽養殖業、水產養殖業是COD污染物的主要污染源。近10年廣東省畜禽養殖量呈遞減趨勢，從2008年的2 647.39萬只，減少至2017年的2 346.80萬只。水產養殖量逐年增長，2008年為680.41萬t，2017年為833.54萬t，其增長率為22.51%，由此導致水產養殖排放污染物逐年增多，對COD污染物排放的貢獻率逐年擴大，成為COD污染物的重要污染源。

由公式（1）可得廣東省2008—2017年COD污染物排放量，詳見表2。2008—2017年，廣東省COD污染物排放量總體呈遞減趨勢，至2017年為104 467.16萬kg，減少7 456.75萬kg。不同經濟地區COD污染物排放差異明顯，具體表現：①珠三角地區近10年來COD污染物排放量減少9 125.80萬kg，深圳、珠海、中山、東莞4市一直保持COD污染物低排放趨勢（圖1a）。肇慶、江門2市畜禽養殖量、水產養殖量均處于珠三角9市前列，其中2017年肇慶市COD污染物排放量為10 941.12萬kg，占珠三角地區COD污染物總排放量的35.01%，是該經濟地區COD污染物的主要貢獻市。②東翼地區COD污染物排放呈先緩慢遞增后驟降的特征，由2016年的12 143.98萬kg驟然下降至2017年的10 244.95萬kg，同比下降15.64%。一方面由于汕尾市水產養殖量從2016年的65.223 5萬t減少至2017年的55.773 6萬t，降幅14.49%；另一方面東翼4市2016—2017年畜禽養殖量均大量減少，2016年東翼4市的畜禽養殖總量為241.66萬只，2017年為196.67萬只，同比減少44.99萬只，由此導致東翼4市COD污染物排放在2017年明顯下降（圖1b）。可見，畜禽養殖是該經濟區域COD污染物排放的主要來源，控制畜禽養殖量是改善農業面源污染的重要措施。③西翼地區3市COD污染物排放量處于7 000萬～17 000萬kg（圖1c），2017年茂名COD污染物排放量是陽江的近2倍，茂名市的COD污染物排放量位列廣東省21個地市首位；山區5市COD污染物排放量處于3 000萬～9 000萬kg（圖1d）。綜上所述，2017年COD污染區域前10名依次為茂名、湛江、肇慶、陽江、清遠、江門、梅州、韶關、佛山、惠州，可見COD污染嚴重地區主要分布在粵西、粵北地區。

圖1 廣東省2008—2017年不同經濟區域COD污染物排放量

表2 廣東省2008—2017年不同經濟區域COD污染物排放量

2.1.2 2008—2017年TN、TP污染物排放時空特征 畜禽養殖污染物、水產養殖污染物和化肥施用量是TN、TP污染物的主要來源。總體上，2008—2017年廣東省化肥施用量（折純）呈緩慢遞增趨勢，但2016年廣東省化肥施用量（折純）為261.02萬t，驟降至2017年的237.94萬t，降幅8.84%，主要與湛江、云浮、陽江、廣州等市減少施用化肥有關（表3）。2017年化肥施用量（折純）超過10萬t的地市有湛江、茂名、肇慶、清遠、梅州、河源、江門、揭陽。其中，湛江市為46.32萬t，茂名為35.15萬t，遠遠超過其他地區。河源市2017年的化肥施用量為12.72萬t，其對TN污染物排放量的貢獻達59%以上，對TP污染物排放量的貢獻率為50.18%。過度施用化肥是造成河源市農業面源污染的主要原因。

表3 廣東省2008—2017年化肥施用量（折純）

由公式（1）可得廣東省2008—2017年TN、TP污染物排放量，詳見圖2和圖3。珠三角地區TN、TP污染物排放趨勢特征相似，深圳、珠海、中山、東莞4市TN、TP污染物排放量較少，TN、TP污染物排放量均分別處于300萬kg、50萬kg以下（圖2a、圖3a）。肇慶TN、TP污染物排放量遠遠超過其他地區，江門TN、TP污染物排放量從2008年遞增至2016年，而后大幅下降。廣州、惠州、佛山3市的TN、TP污染物排放均呈下降趨勢，農業面源污染趨勢有所減緩。東翼地區4市TN污染物排放量處于300萬～800萬kg，TP污染物排放量處于40萬～110萬kg，其中揭陽市整體呈下降趨勢（圖2b、圖3b）。西翼地區3市TN、TP污染物排放量均分別超過1 000萬kg、150萬kg，其中湛江、茂名TN、TP污染物排放量處于廣東省前列（圖2c、圖3c）。山區5市TN、TP污染物排放量趨勢特征相似，清遠、河源、梅州、云浮的TN、TP污染物排放量均在2016—2017年出現劇烈變化（圖2d、圖3d）。其中，清遠、河源的TN污染物排放量分別突增163.41萬、136.62萬kg，TP污染物排放量分別突增27.15萬、13.94萬kg，與清遠畜禽養殖量增加、河源化肥施用量增加密切相關。綜上所述，2017年TN污染區域排在前10名的依次為茂名、湛江、肇慶、清遠、陽江、江門、梅州、韶關、河源、揭陽；TP污染區域排在前10名的依次為為茂名、湛江、肇慶、陽江、清遠、江門、梅州、韶關、河源、揭陽，TN、TP污染區域基本一致。

圖2 廣東省2008—2017年不同經濟區域TN污染物排放量

圖3 廣東省2008—2017年不同經濟區域TP污染物排放量

2.2 廣東省2008—2017年農業面源污染風險分析

2.2.1 2008—2017年農業面源污染強度分析 采用ArcGIS 10.2空間分析技術，繪制2008年和2017年廣東省各污染源的地均排放量空間分布圖。由圖4可知，2008—2017年廣東省農業面源污染地均排放量總體呈下降趨勢，空間差異明顯。具體分析可知，2008—2017年，種植規模、畜禽養殖規模大是造成地區COD、TN、TP排放量居高不下的主要原因，樂觀的是，廣東省地均排放量呈下降趨勢，農業面源污染有所改善。COD地均排放量由中部地區向粵東、粵北遞減，與2008年相比，佛山、廣州、江門等市2017年COD地均排放量均下降一個污染等級。2017年茂名、佛山、珠海、汕頭4市COD地均排放量處于12 000～16 000 kg/km2，其他大部分地區低于8 000 kg/km2。TN、TP地均排放量總體波動穩定并逐漸下降，湛江、廣州、佛山、揭陽均呈改善趨勢；韶關、河源、東莞3市TN、TP地均排放量均處于最低污染等級。

圖4 廣東省2008—2017年COD、TN、TP污染物地均排放量

2.2.2 2008—2017年農業面源污染風險分析 經計算可得廣東省農業面源污染綜合指數，2017年21個地市COD、TN、TP的地均排放量標準化值及綜合指數結果見表4。綜合指數從大到小順序為茂名、汕頭、湛江、珠海、佛山、陽江、中山、江門、揭陽、肇慶、潮州、汕尾、廣州、清遠、云浮、深圳、梅州、惠州、韶關、河源、東莞。

表4 廣東省2017年農業面源污染綜合指數及順序

分析可知，農業面源污染風險與單個污染強度指標分布規律較為一致。其中，茂名和汕頭所得綜合分值為農業面源污染風險最高區域；湛江、珠海、佛山、陽江各污染物地均排放量的標準化值較大，處于高度污染風險區域；中山、江門、揭陽、肇慶、潮州、汕尾為中度污染風險區域；廣州、深圳、惠州等市為低度污染風險區域，其中東莞市COD、TN、TP地均排放量的標準化值均為0.00，東莞市所得綜合評價為農業面源污染風險最低。總體而言，廣東省農業面源污染呈中西部污染風險高、東中北污染風險低的規律（圖5）。低風險區域主要為城市化率較高、農業比重小的深圳市、廣州市等地區；高風險區域表現為農地面積少、規模大、集約化程度低的茂名市、湛江市等地區。

圖5 廣東省2017年農業面源污染風險分布

3 討論

農村農業面源污染受到農業經濟活動的影響，土地的數量、質量和結構決定了種植業產量。隨著廣東省高產、高效農業的發展，化肥施用對糧食增產、農民增收起到了積極作用［23］，但化肥施用量越來越大，所貢獻的TN、TP污染越來越明顯，對農村增綠產生了消極影響。廣東省自開展了世行貸款廣東農業面源污染治理項目與制定了化肥零增長的行動方案以來，化肥施用量呈下降趨勢，特別是2016—2017年大部分地市的化肥施用量下降明顯。推進精準施肥、調整化肥施用結構、改進施肥方式、有機肥替代化肥等是從技術角度減少化肥施用量、保證化肥零增長、提高農業生產效率的重要措施。

養殖業是COD污染的主要來源，也是廣東省農業面源污染的主要因素。近10年廣東省加強畜禽養殖污染防治監管，特別是嚴格執行禁養政策，畜禽養殖規模有所減少。截至2017年底，廣東省畜禽禁養區內的2萬多個養殖場戶已全部搬遷或關閉，畜禽養殖污染防治效果顯著。然而，隨著畜禽養殖污染防治力度加大，廣東省水產養殖規模逐年擴大，進而造成的污染也越來越明顯。西翼地區3市水產養殖規模均位于廣東省前列，其中2017年湛江市水產養殖量達120多萬噸，位居廣東省第一，由此導致的農業面源污染風險顯著提升。2019年《廣東省打贏農業農村污染治理攻堅戰實施方案》提出加強水產養殖污染防治和水生生態保護。因此，亟需在污染區域大力推進水產養殖污染防治，推動水產養殖尾水達標排放，加快推廣水產生態養殖技術和模式，從而達到水生生態保護的目標。

廣東省已出臺關于農業農村污染治理多項政策，但政策執行與具體落實有待提高，農民真正受益與獲得感有待提升。雖然世行貸款廣東農業面源污染治理項目效果明顯，但參加世行項目平均每個農戶每年獲補貼458元對于純農戶而言無疑為杯水車薪。目前，世行貸款廣東省農業面源污染治理項目仍處于定點實施，所獲經驗還未全省推廣，僅部分農戶受益。因此對于未參加該項目的農戶而言，在沒有政策支持下仍購買中高毒農藥，如敵百蟲、殺蟲雙等，不會主動回收農藥、肥料包裝廢棄物，環保意識淺薄。因此，加大對農業農村污染治理政策支持、技術指導，加大對農戶農業生產的經濟補貼，促使農戶積極主動參與農業農村污染治理，以農民獲得實際收益的方式，引導農戶朝著親環境型的生產方式轉變［24，25］，以期控制與治理農業面源污染、實現生態文明建設的目標。

本研究中，農業面源污染源重點研究了種植業與養殖業所排放的COD、TN、TP具體化學指標并選取地均污染強度及其綜合指數作為污染風險分析指標。但因COD、TN、TP對土壤的污染閾值數據獲取等原因，并未對上述污染類型閾值風險進行研究，今后應加強對此方面的研究，使研究結果更為全面。同時，農業面源污染具有隱蔽性、難測性、地域性等特點［26］，從省級層面宏觀分析難免忽視縣級局部污染現狀，今后亟需從縣級層次進一步完善廣東省農業面源污染時空分析，使研究結果更能反映實際情況。

4 小結

農業面源污染時空分布差異造成不同地域的污染風險不同，亟需因地制宜提出防治措施。采用排污系數法估算廣東省2008—2017年農業面源污染的COD、TN、TP污染負荷，并結合ArcGIS 10.2可視化探討其時空分布；通過各污染物的地均排放量及其綜合指數對廣東省21個地市農業面源污染強度進行風險分析。結果表明：①2017年廣東省農村地區COD、TN及TP污染物排放量分別為104.47萬、16.87萬、2.45萬t；2008—2017年COD、TN及TP地均排放量整體呈下降趨勢，但2016—2017年部分地區變化幅度明顯，主要是由于部分市化肥施用量、畜禽養殖量大量增加；②21個地市農業面源污染風險大小順序為茂名、汕頭、湛江、珠海、佛山、陽江、中山、江門、揭陽、肇慶、潮州、汕尾、廣州、清遠、云浮、深圳、梅州、惠州、韶關、河源、東莞。鄉村振興背景下農業面源污染的時空分析與防治對策的提出可為廣東省鄉村振興、農村生態環境治理提供借鑒。