我国农业非点源污染研究现状及控制措施

作者简介张鑫（１９８１－），男，满族，山东衡垣人，硕士研究生，研究方

向：农业生态学。

收稿日期

２００６!０６!２１

农业活动是引起非点源污染的主要原因，美国等发达国家对农业非点源污染的研究与防治十分重视［１－３］。随着工业污染的减轻，农业非点源污染将上升为制约环境保护的主要障碍因子。美国经过１０余年的努力，相当多地区的排污点源得到了有效的控制，但水体的质量并未得到重大的改善。１９８５年，美国进行了大规模的非点源污染调查。结果表明，大约有１２％的河流和２４％的湖泊、

水库正受到非点源污染的威胁，农业活动在其中起了重要作用［４］。为此，笔者对我国农业非点源污染的研究现状作一综述。

１非点源污染

从污染源发生的类型上看，水环境的污染可分为点源

污染和非点源污染两大类［５－７］。点源污染是指污染源形态呈点状分布。非点源污染是相对于点源污染的重要污染类型，是指溶解性的或非溶解性的污染物从非特定的地域，在降水和径流作用的冲刷下，通过径流过程汇入受纳水体（如河流、湖泊、水库、海湾等）而引起的污染。非点源污染的来源和形成过程模糊不清，因此对其进行控制十分困难［８］。

在非点源污染引起的各种水环境问题中，不同的地区起主导作用的污染源类型不同。根据产生污染物的非点源污染体的不同，可分为农业非点源污染，采矿引起的非点源污染，城市非点源污染，施工引起的非点源污染，林业活动引起的非点源污染及其他类型的非点源污染［９］。从给水质带来污染的普遍性来看，农业非点源污染是最普遍的非点源污染。

２农业非点源污染研究现状

农业非点源污染主要是指农业生产活动中，农田中的

氮素、磷、农药及其他有机或无机污染物质，在降水或灌溉过程中，通过农田地表径流、农田排水和地下渗漏，使大量污染物质进人水体，造成污染。由于农业活动的广泛性和普遍性，农业非点源污染成为构成目前水质环境恶化的一大威胁，并因此受到了重视。对非点源污染的研究，始于２０世

纪６０年代，在美、日、英等一些发达国家率先兴起，２０世纪

７０年代以后，在世界各地逐渐受到重视，近年来取得不少

进展。从２０世纪８０年代以来，我国开始对农村非点源污染进行研究，主要对湖泊、水库富营养化调查和河流水质规划研究，先后在于桥水库、滇池、太湖、鄱阳湖、巢湖、镜泊湖、三峡库区等湖泊，水库流域及沱江内江段、晋江流域、北江浈水流域、淮河淮南段、黄河兰州段、渭河宝鸡段、辽河铁岭段进行了探索性研究［１０］，内容涉及非点源负荷评价，模型的介绍与应用，模型与地理信息系统（ＧＩＳ）综合技术等［１１－１２］，这都为非点源污染的深入研究积累了宝贵的经验。

２．１农业非点源污染机理研究农业非点源污染的产生、

迁移与转化机理研究已较为深入。这些研究主要集中在两个方面：一是污染物在土壤中的行为过程；二是污染物在外界条件的作用下在土壤表面和土壤中向水体扩散的行为过程。农业非点源污染的形成是一个动态过程，主要包括降雨径流过程、地表溶质溶出过程和土壤溶质渗漏过程，这３个过程相互作用相互联系。对降雨径流过程的研究，大多是以水文学为基础，重点研究作为非点源污染动力的径流的产流汇流特性。在非点源污染研究中，重点考虑产流条件的空间差异，有助于深刻揭示农业非点源污染的形成。代表性的有美国水土保持局于２０世纪５０年代提出的ＳＣＳ法，由于考虑了下垫面（土壤、植被、人类活动等）性质对产流的影响，被广泛用于非点源污染的研究［１３，１４］。我国学者提出的蓄满产流、超渗产流及综合产流等理论，适合于我国的国情，因而也被用于区域农业非点源污染计算［１５，１６］。对地表土壤溶质随径流流失过程的研究，国内外学者均作了有益的探讨，提出了相应的概念和理论，如ＥＤＩ并通过实验验证，使得这一过程的机理在某种程度上得到了解释［１７，１８］。土壤中溶质的下层渗漏过程研究，是目前农业非点源污染研究中的又一热点。土壤中的溶质运移过程是一个复杂的过程，受土壤特性，作物微生物等多种因素的影响［１９］。对溶质运移过程的深入研究，有助于了解地下水污染的机理。

２．２农业非点源污染模型研究在非点源污染研究中，对

定量控制和过程的要求较为严格，从客观上促进了非点源

我国农业非点源污染研究现状及控制措施

张鑫１，史奕２，赵天宏１，王美玉１，张巍巍１

（１．沈阳农业大学，辽宁沈阳１１０１６１；２．中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程

重点实验室，辽宁沈阳１１００１６）

摘要论述了我国农业非点源污染研究现状，提出农业非点源污染控制的２个方面：一是对污染扩散源的控制；二是减少污染物向受纳水体的运移。农业非点源污染的治理，不仅需要技术支持，还需要科学的管理方法和政策法规支持。关键词农业非点源污染；研究现状；控制措施中图分类号Ｘ５０１文献标识码Ａ文章编号０５１７－６６１１（２００６）２０－５３０３－０３

ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＭｅａｓｕｒｅｏｆＮｏｎ!ｐｏｉｎｔＳｏｕｒｃｅＰｏｌｌｕｔｉｏｎｆｒｏｍＦｒａｍｉｎｇｉｎＣｈｉｎａＺＨＡＮＧＸｉｎｅｔａｌ（ＳｈｅｎｙａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ１１０１６１）

ＡｂｓｔｒａｃｔＢｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓａｌｉｔｙｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ，ｔｈｅｎｏｎ!ｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅｆａｒｍｉｎｇｈａｓｂｅｃｏｍｅａｍａｊｏｒｃａｕｓｅｏｆｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｎｄｔｗｏｗａｙｓｗｅｒｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄｔｏｃｕｔｄｏｗｎｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｏｎｅｏｆｗｈｉｃｈｗａｓｓｏｕｒｃｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇａｎｄａｎｏｔｈｅｒｗａｓｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｔｏｔｈｅｗａｔｅｒｓ．Ｉｔｗａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｈａｔｌｏｔｓｏｆｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｍａｎａｇｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ，ｐｏｌｉｃｉｅｓ，ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｓｈｏｕｌｄｂｅｎｅｅｄｅｄｂｅｓｉｄｅｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｎｏｎ!ｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＮｏｎ!ｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｆｒｏｍｆａｒｍｉｎｇ；Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓ；Ｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅ

安徽农业科学，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＡｇｒｉ．Ｓｃｉ．２００６，３４（２０）：５３０３－５３０５责任编辑胡剑胜责任校对胡剑胜

污染模型的发展。随着人们对非点源污染研究的深入，理论的成熟，监测的完善，农业非点源污染模型的发展经历了以下几个阶段：早期的研究工作主要是对农业非点源污染的简单经验统计模型的研究，如美国水土保持局在２０世纪７０年代提出的ＳＣＳ法，只考虑了下垫面性质对产流的影响，同期加密力的土壤流失方程ＵＳＬＥ，因其具有逻辑结构的适用性，而被广泛应用于非点源污染模型中［９，２０］。２０世纪７０年代中期出现了建立在复杂作用机理基础上的非点源污染模型，如ＮＳＰ、ＳＷＭＭ［２１］等。２０世纪８０年代以后，非点源污染模型向实用方向发展与非点源污染管理措施密切联系在一起，并注重效益分析，发展了大量实用的非点源污染定量描述模型，如ＮＳＷＥＲＳ［２２］、ＣＲＥＡＭＳ［２３］和ＡＧＮＰＳ［２４］等。到２０世纪９０年代，新技术的引入和监测手段的进一步健全，有力地推动了农业非点源污染模型研究工作，如ＧＩＳ方法的引进，遥感技术的应用，使模型化工作更便利，结果更精确［２５，２６］。

３农业非点源污染的控制与管理

对非点源污染的控制包括两个方面：一是对污染扩散源的控制，即控制非点污染源的发生和非点源污染物的排放总量；二是减少污染物向受纳水体的运移。对污染源的控制与管理主要包括：减少引起非点源污染的污染物的施用量；降低污染物的迁移能力，如利用免耕，等高线耕作等措施；根据气象预报合理安排农药化肥的施用时间；保护水系生态环境，尽可能保持天然水文特征。

３．１非点源污染控制技术措施

３．１．１化肥和农药的控制技术措施。对化肥和农药的控制，最重要的是控制化肥和农药的施用量以及化肥中氮、磷、钾的比例。已有的研究证明，氮肥超量使用及化肥中氮、磷、钾的比例失调，会降低作物对化肥的利用率，增大淋溶和径流损失［２７］。有机肥还田，有机肥中的腐殖质可以提高土壤的保肥性能，还可以增强土壤微生物的数量和活力。利用土壤微生物先将化肥氮同化，然后再缓慢释放，提高氮肥的利用率，减少氮肥流失［２８］。研究表明，开发无污染、可替代化肥和农药的产品和推广环保型的农业生产技术是控制化肥和农药总量的有效措施。

３．１．２畜禽粪便的控制技术措施。畜禽粪便的污染，通过对堆肥技术；资源化技术；减量化技术的应用，减少其污染。以沼气为纽带的畜禽粪便综台利用是我国大中型畜禽场处理粪便的主要途径。此外，减少畜禽栏舍冲洗水量，分别处理畜禽场的固、液粪污，固体部分高温发酵处理后还田，液体部分处理达标后排放。在处理粪污固体部分时，投加筛选出来的嗜高温细菌，不仅可以缩短处理时间，而且处理效果也优于常规处理［２９］，改变饲料成分可以减少畜禽的排泄量和粪便中污染物质的浓度，其中的氨基酸平衡日粮法可节约粗蛋白饲料２０％，减少氮排泄量２２％～４１％［３０］。３．１．３农田的控制技术措施。

（１）农田管理方式。Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ认为控制农业非点源污染的最有效和最经济的方法是采取合适的农田管理方式，如少耕、免耕的耕作方法，控制农药、化肥的施用量和施用方式等。在传统的农田耕作中，由于翻耕导致农田土壤的矿化作用强烈，使土壤中的可溶性养分在降水和径流的作用下造成淋洗和流失。Ｃｈｉｃｈｅｓｔｅｒ等研究发现农田径流产生量与农田耕作方式并无明显的相互关系，但农田泥沙和养分流失在传统耕作农田中明显高于免耕农田［３１］。说明保护性耕作（免耕、少耕等）可以减少土壤的入渗性能和农田土壤流失，而传统耕作使养分易于淋洗。

（２）坡耕地治理措施。耕作措施主要是横坡耕作，横坡耕作是通过改变耕种方向对地面作物、地面粗糙度、土壤通透性以及降雨入渗等起作用以减少坡面水土流失。横坡耕作通过对地表径流的层层拦截，增加入流，其防止水土流失的作用非常有效［３２］。

（３）节水灌溉技术。农田灌溉方式和灌溉量与养分、农药的流失的关系为喷灌＜淹灌＜沟灌［３３］。根据作物不同生长期的需水量不同来确定用水量的节水灌溉方式，不仅可以减少灌溉回归水的量，而且还可以提高水的利用率。此外，这也对确定灌溉面积，提高灌溉效益十分有利。节水灌溉措施如能与耐旱作物的品种匹配，则污染防治效果会更好。

（４）水体缓冲带建造技术。在农田与水体之间增加湿地面积、或在坡耕地等高线种植植物篱笆、或建造植被缓冲带，将会有效控制坡耕地和平原农田非点源污染的形成［３２］。这是控制地表径流的有效手段。植被缓冲带一方面对地表径流起到阻滞作用，调节入河洪峰流量；另一方面有效地减少地表和地下径流中固体颗粒的养分含量。调查发现：氮在岸边植被带的截流率为８９％，而在农田的截流率为８％，磷的截流率分别为８０％和４１％［３４］。植被缓冲带在保护水质方面有较高的经济价值，合理设计的植被缓冲带将有利于对非点源污染的控制。坡地农田上的树篱可有效地控制地表径流，防止土壤侵蚀保护农田的土壤养分，改善附近河流的水文特征［３２］。

在我国南方多水塘的地区，利用水生高等植物净化能力强的特点，结合农田林网建设，建造一定面积的人工湿地是防治农田地表径流对河流、湖泊污染的重要方法。如在巢湖六叉河进行的多水塘系统处理农田径流，不足５％的水塘面积，截留了该区径流中的９０％的氮、磷等营养物质，取得了较好的净化效果［３４］。实践表明，在多水塘地区设置适当的湿地面积可以有效地截留来自农田地表和地下径流中的非点源污染物，降低非点源污染的危险。

３．２综合控制措施美国国家环保局曾提出一个最佳管理措施（ＢｅｓｔＭａｎａｇｅｍｅｎｔＰｒａｃｔｉｃｅｓ）［３５，３６］，该方法是目前防治或减少农业非点源污染最有效和最实际的措施，主要用来控制农业活动中污染物的产生和运移，防止污染物进入水体，避免农业非点源污染的形成。ＢＭＰｓ通过技术、规章和立法等手段能有效的减少农业非点源污染，其着重于源的管理而不是污染物的处理。

对于非点源污染的治理，除了技术控制措施外，还必须有一系列科学的管理方法和政策法令作为支持。

（１）建立管理与监测机构。在不同性质和不同层次部门，建立相应的非点源污染监测与管理机构，随时监测研究非点源污染的动态变化，掌握发生的规律并力争在污染形成之前消除污染物。这是非点源污染管理的基础。

安徽农业科学２００６年５３０４

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（上接第５２９５页）

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（２）运用经济管理手段。通过开展无公害农业、有机农业等生态农业的发展，利用农业政策导向和经济杠杆的调节，来控制化肥、农药等易造成非点源污染物质的使用，这明显比行政和法律手段的刚性约束更易于接受［３７］。

（３）采取政策法规管理措施。我国已制定了一部综合性环境保护法，即《中华人民共和国环境保护法》。此外，我国还加入或签署了一系列环境与资源保护的国际条约。在环境执法方面，我国制定并实施了一系列重要的环境保护法律制度，主要有环境影响评价制度、“三同时”制度、环境监测与环境标准管理制度等。这些制度的实施，有效地促进了环境保护工作，减少了环境的破坏和污染。但是我国环境形势依然十分严峻，生态环境恶化的范围有扩大趋势［３７］。

农业非点源污染是一种存在非常广泛的污染类型，同时具有鲜明的区域特征。因此，降低农业非点源污染的工作是全面综合的，不但要考虑具体措施对当地的适应性，还要通过建立合适的法规政策来保证，对农业非点源污染的控制更多的是采取综合措施。

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张鑫等我国农业非点源污染研究现状及控制措施

３４卷２０期５３０５