水稻種植區農業面源污染時空擴散特征研究

摘要：為實現中國農業健康的平穩發展，文章提出水稻種植區農業面源污染時空擴散特征分析方法。首先分析水稻種植區農業面源污染特性，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農業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農業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經濟健康快速發展，水稻種植區農業面源污染排放總量呈現出由北向南逐漸減弱的趨勢，直到出現負增長后又發生反彈。

關鍵詞：水稻種植區農業面源污染；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

農業一直作為人類經濟活動的第一產業，它不僅帶動了經濟，還對周邊環境帶來了一定影響。由于中國的農業有著自身特點，具備特有的屬性，因而農業對周邊環境具有特殊性。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，中國水稻種植區農業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污染源，但水稻種植區農業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、礦業、林業等方面，其中農業面源污染危害性較大，嚴重程度會對農業生產成效及人體健康構成威脅。水環境的污染是水稻種植區農業面源污染的主要原因，從近幾年研究發現，水環境對農業經濟可持續發展有著較大影響，阻礙了農業經濟健康發展。根據以上描述，可知水稻種植區農業面源污染問題會對水環境產生影響，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，從而引發疾病，阻礙青少年的生長及發育。由于中國在水稻種植區農業面源污染防治方面至今存在較大誤區，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農業面源污染，需要從整體上了解中國水稻種植區農業面源污染狀況及擴散特征，達到促進中國農業健康及快速、穩定發展的目的。

1水稻種植區農業面源污染影響分析

水稻種植區農業面源污染嚴重影響著生態環境的發展，防治污染是治理中國生態環境的基礎。為了促進生態環境的發展，文章分析水稻種植區農業面源污染時空擴散特征，但水稻種植區農業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農業面源污染，針對水稻種植區農業面源污染影響展開以下分析。

1.1水稻種植區農業面源污染特性分析

依據上述對水稻種植區農業面源污染影響的分析，得知水稻種植區農業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農業面源污染造成影響。多種空間變化致使水稻種植區農業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，使水稻種植區農業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水稻種植區農業面源污染問題

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，但養分不全，過度使用會令土壤結塊，出現土壤酸化，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。如果土壤內部養分未能充分利用，那么剩余養分則會通過其余方式流入周邊環境，導致水稻種植區農業面源污染，所以周邊江河海域的污染負荷多數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農業面源污染，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下降問題。化肥使用后有部分化肥會以氧化物的形態進入大氣，與大氣混合后會污染部分空氣，極少部分會引入水環境內，導致地下水中有害物質含量升高。部分地區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11%，病害損失占據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、水環境及空氣中。

1.2.2農村生活環境污染

近幾年中國發展迅速，農村經濟也隨之崛起。水稻種植區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，水體出現富營養化，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，水稻種植區農村及村鎮都有沿著河岸堆放垃圾的習慣，若該區域出現大量降雨及降水，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水稻種植區農業面源污染時空擴散特征分析

2.1水稻種植區農業面源污染時序擴散特征

在對中國水稻種植區農業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年的水稻種植區農業面源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的水稻種植區農業面源排放總量。從統計數據可知，三種水稻種植區農業面源排放量每年都呈現出增長的趨勢，加大了農村生態環境的壓力。若水稻種植區農業面源排放量在增長期間出現波動，就表明水稻種植區農業面源污染排放在某一時期出現排放量降低的現象，而產生這種現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農業面源污染給周邊環境帶來的影響。

獲取宿遷市水稻種植區農業面源年度變化率，見表2。

從表2中的數據發現，在中國水稻種植區農業面源污染中曾有過三次負增長現象。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，水稻種植區農業面源污染物質都有所提升。從整體上看，水稻種植區農業面源污染在年度變化后呈先上升后下降態勢，直到出現負增長后又發生反彈。

為進一步分析水稻種植區農業面源污染時序擴散特征，統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水稻種植區農業面源污染空間擴散特征

通過對中國水稻種植區農業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農業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農業面源污染空間特征。

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

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COD排放濃度最高，其排放濃度地表水環境質量≤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，超出地表水環境V類標準，即≤0.2 mg/L。

根據圖1中國江蘇省宿遷市水稻種植區農業面源排放濃度，獲取宿遷市兩個區、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農業面源污染空間擴散特征，具體見表4。

以水稻種植區農業面源污染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殖行業較大，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。TN排放總量最高的前兩個地區分別是沐陽縣和宿豫區，以污染影響角度看，污染原因在于該區域的農田化肥及畜牧業規模較大，造成TN排放量高。TP排放總量最高的兩個區域為泗陽縣及宿豫區，其影響原因在于農田化肥及畜禽養殖，導致TP排放量過高。

地表水水量的豐富會降低水稻種植區農業面源污染濃度，為此進一步獲取宿遷市兩區三縣地表水情況，分析宿遷市水稻種植區農業面源污染影響，見圖2。

從圖2可以看出，宿遷市兩區三縣的水資源量并不高，這是因為宿遷市的宿城區、宿豫區、沐陽縣、泗陽縣、泗洪縣五個區域都處于蘇北地區，其農業占整個江蘇省的產業比重較大，工業發展水平具有滯后性，同時該區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農業面源污染排放大部分都在上游地區，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，且江蘇省地表水資源豐富，所以水稻種植區農業面源污染排放總量會呈現出由北向南逐漸減弱的趨勢。蘇北地區污染物質排放量較大，需要經過有關部門監管處理后排放，但排放途徑不能經過水環境，不然會對水資源帶來較大的污染危害。

3結束語

在中國農業發展過程中，水稻種植區農業面源污染的危害日益加重，在農業產業種植中，農業污染防治屬于中國農業產業發展的核心問題之一，只有在有效的水稻種植區農業面源污染防治條件下，才能實現農業健康的平穩發展。在防治水稻種植區農業面源污染過程中，需將防治手段作為主要依據，水稻種植區農業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。在水稻種植區農業面源污染防治中，通過改革現有的水稻種植區農業面源污染防治體制，可以促進中國農業經濟及健康的快速發展。通過研究發現，水稻種植區農業面源污染排放總量呈現出由北向南逐漸減弱的趨勢，直到出現負增長后又發生反彈，污染物質排放需要經過有關部門監管處理達標后排放。