王学珍 刘东玲 李彩虹

(1．山东省环境保护科学研究设计院，山东 济南250013;2．山东省招远市环境保护局，山东招远265400)

农业非点源污染主要是指农业活动所引起的各种污染物(沉淀物、营养物、农药、盐份、病菌等)在大面积降水和径流冲刷作用下，以低浓度、大范围的形式缓慢地在土壤圈内运动和从土壤圈内向水圈扩展的过程。与点源污染相比，非点源污染的时空范围更广，不确定性更大，过程更复杂，污染更严重，因而加大了相应的研究、治理及管理的难度。目前点源污染已得到较好地控制与治理，而非点源污染所造成的地表水污染问题日益突出，全球有30%－50%的地表水体受到非点源污染的影响［1］。我国农业非点源污染更加严重，而且随着化肥农业使用量的增加，农业非点源污染引起的水体富营养化和水质污染更为严峻。因此，加强农业非点源污染研究对我国水污染防治具有重要意义。

1 农业非点源污染

1．1 农业非点源污染的特点

农业非点源污染具有三个主要特点［2］:一是随机性，非点源污染受降雨时间的影响较大，因而其污染发生具有较大的随机性;二是污染物及排放途径的不确定性，由于非点源污染影响因素多，排放途径较复杂，因而排出的污染物是难以确定的;三是污染负荷的时空差异性大，由于径流的时空变化，非点源污染过程与径流过程呈现大致相同的变化趋势。

1．2 农业非点源污染源

(1)化肥污染。长期以来，我国化肥的生产和使用一直在增长，从建国初期的0．6万t增加到现在的4 124万t，目前化肥施用量约420kg/hm2，已成为世界上化肥施用量最多的国家［4］。大量使用或不合理使用化肥时，在水土流失的过程中，氮磷等元素会进入水体，导致周围环境的严重污染。我国氮肥的利用率仅为30% －35%，磷肥为10% －20%，钾肥为35% －50%［4］。氮、磷、钾利用率非常低，大量未被利用的化肥通过径流、淋溶等方式污染了地表水环境。

(2)农药。农药指包括除草剂、杀虫剂和防治牲畜体内外寄生虫的化学药品。农药的生产使用，促进了农业的发展，但同时农药对环境造成的污染也成了中国影响范围最大的一种有机污染和面源污染源。我国各类水体在不同程度上受到农药的污染。我国农药的产量和使用量都居世界前列，2007年农药总产量为173．1万 t，使用量162．3万t，平均用量为27kg/hm2，农药使用量在全世界水平最高、用量最大。大量使用农药，虽然控制了病虫害，但大部分农药残留于环境中，造成潜在的环境威胁。

(3)水土流失。水土流失是我国严重的非点源污染源，水土流失挟带着泥沙、有机物、金属等污染物进入地表水体污染水环境。我国的水土流失极为严重，据统计每年流失表土至少50亿t，数百万吨的氮、磷、钾通过各种途径进入地表水体，造成严重的水体污染以及大量农作物盐分的流失。我国水土流失加快的主要原因是人口增长过快，增加了对土地的压力，导致人们乱垦荒地、滥伐森林、超载放牧，以及不适当的建设项目的开发与管理。

(4)农业废弃物。农业废弃物包括农田中秸杆残茬、农村居民生活垃圾、生活废水、人畜禽粪便以及田间农膜残片。如集约化畜禽养殖对环境的污染主要表现在两个方面:一是少量畜禽粪便直接排泄到环境中;二是大量的畜禽粪便作为有机肥料施用到农田之中。畜禽粪便相对于化肥来说，其盐分含量低而运输成本高，致使大量的畜禽粪尿都集中施在数量有限的农田中，这样往往造成大量的盐分得不到充分利用而从农田流失到水体中。另外，长期使用农膜覆盖技术可造成农膜残片大幅增加，严重影响植物根系的生长发育、水肥的运移，造成土壤退化。

2 农业非点源污染的环境影响

2．1 加重水体富营养化

我国湖泊富营养化现象十分严重，研究表明，对于湖泊、水库等封闭水域，当水体内无机氮总量大于0．2mg/L时，磷酸盐磷浓度大于0．01mg/L时，就可能引起藻华现象的发生。农业非点源污染是湖泊等水体富营养化的主要原因。如太湖的水质目前正处于由中富营养向富营养水平过渡状态，它接纳了大量含有农业非点源氮的入湖水。云南省30余个湖泊中，80%以上不同程度地呈现富营养化，滇池中来自农业地表径流的氮、磷分别占总量的53%和42%，造成滇池严重的富营养化［5］。可见，农业非点源污染是该水库富营养化加快的主要原因之一。

2．2 导致土壤退化

大量化肥和农药的施用使许多有害物质进入土壤，必然使土壤质量下降，致使土壤变碱或变酸，削弱土壤或肥料中其他营养元素效应。大量氮肥的使用还加快土壤中有机碳的消耗，降低有机质的活性和土壤的供氮能力。据研究，大量使用化肥对土壤的退化有广泛的影响。

2．3 对生物的有害影响

农田中施用的化肥、农药及人畜粪便等，其中的有机物、无机养分及其它污染物经淋溶作用进入地下水体或经地表径流进入饮用水源区，可造成饮用水源的污染，影响人体健康。

2．4 污染地下水

调查表明，农业生产活动是地下水污染的主要原因之一，污染指标以硬度、硝酸盐、亚硝酸盐、氨最为严重。在农业生产中来自肥料和农药的氮、磷、钾及各种重金属元素，由于溶解度较低，活动性差，因此在土壤和非饱和带中逐渐积累，成为地下水的潜在危胁，而土壤中大量氮的淋失和下渗，使地下水中硝态氮含量严重超标。

3 控制农业非点源污染的生态工程技术

3．1 生态农业和生态施肥技术

生态农业技术使物质在系统内多次循环，废物产生最小化，因此，能减少农村非点源污染。根据气候、土壤、生产目标的不同，可以采取许多不同模式。以红壤丘陵区一种生态农业模式为例，科学工作者与农民合作发展了“顶林、腰园、谷农、塘鱼”的模式［6］。它以养猪为纽带，实行种养结合，建立饲草－猪－沼、菇－果、粮－鱼、珍珠的食物链，定量调控结合链环的饲料配置，粪尿投放，制沼育菇和塘淤返田，提高了系统生产力，减少了废物产生量和非点源污染，实现农业经济和生态环境效益“双赢”。

另外，通过减少渠道渗漏、发展沟灌、畦灌，喷灌、微灌和滴灌技术，提高田间水利用率，实施节水灌溉不仅可以提高水资源的利用率，缓解水资源供需矛盾，还可以减少非点源污染。研究发现，灌溉方式与盐分、农药流失密切相关，当水田灌溉用量减少31% －36%时，地表排水量减少78% －90%，氮负荷减少76% －80%，渗漏水氮负荷减少 34% －40%，而物减产仅 6．7% －8．1%［7］。

生态施肥技术的目的是控制土壤养分投入数量，改善养分投入方法，使土壤中养分水平保持在既能满足作物生长需求，又不至于对环境产生显著危害。

3．2 污水处理和固体废物生态工程技术

用生态技术处理污水已进行了许多研究，比较成熟的有土地处理、氧化塘、湿地处理等，国际上进行了深入研究，国内也已有了详细的设计手册。在处理固体废物方面，比较成熟的生态技术有现代堆肥技术、秸秆粉碎还田、沼气技术、垃圾熟化技术等。

3．3 水土保持生态工程技术

农业非点源污染物的流失途径主要是通过淋溶作用，随水分向下移动，威胁地下水;或是随地表径流和土壤侵蚀流失，最终造成地表水源污染。因此，减少污染应首先从治理水土流失入手，如退耕还林、还草、还湖，在水土流失区建造水土涵养林和水土保持林恢复植被以控制水土流失，减少水土流失面积，降低进入受纳水体营养物质的量。另外，坡面生态工程对减少土壤侵蚀有明显效果。

3．4 植被缓冲带生态工程技术

由于不同植被对土壤养分的吸收具有互补效应，同时，对化肥的农业非点源污染物具有截留及过滤能力，因此，通过设置适当的人工溪沟、湿地、沙层过滤带及植被，来建立农业缓冲区，可以有效地减少农田地表和地下径流带来的化肥非点源污染。

利用不同植被对土壤养分吸收能力的互补性和对农业非点源污染的截留、过滤能力，在农田与水体之间建立合理的林带或草地过滤带将农田与水体隔开，可以有效地减少农田地表和地下径流带来的非点源污染物。在平原地区建立植被缓冲带最常见模式是农田防护林带，合理的林带不仅可以固岸护坡、滞缓地表径流、固持土壤颗粒，同时可大量吸收地表和地下径流中氮、磷等营养元素，减少农田生态系统养分流失及由此产生的水质污染。国外研究发现，氮在岸边植被带的截留率为89%，而农田作物截留率仅为8%，磷的截留率分别为80%和41%，可见乔木植被带截留和调节控制氮、磷的能力比农作物强得多［8］。

3．5 湿地生态工程系统

湿地作为陆地释放某些物质的过滤器的功能已备受关注，利用湿地处理污水和污泥已取得一定成果。湿地生态工程投资少，运行费用低，易于维护管理，运行比较稳定，处理效果好，不仅能吸纳大量有机物，还能除去农业非点源污染带来的氮、磷等植物营养类污染物质。

在农田生态系统增加一些湿地面积，可以有效地消减农业非点源的污染负荷。广大农村地区存在的多水塘景观(在农村和农田中人工修建许多面积不大的水塘)在截留农田中氮、磷及农药方面具有重要作用。

自然湿地系统还能丰富生态环境与景观的多样性，在维持农田系统的生物多样性和稳定性方面具有重要作用。也可利用废洼地、坑塘建立人工湿地系统，特别适用于村镇生活污水、畜禽废弃物以及农田非点源污染物的净化，既节约土地，又节约成本。人工湿地是一种由人工建造和监督控制的类似沼泽的系统，在一定地块中，由土壤和填料组成填料床，使污水在床体的填料缝中或在床体表面流动，床体表面可种植芦苇或凤眼莲等植物，形成一个独特的动植物生态系统、利用自然生态系统中的物理、化学和生物作用来实现污水的净化［9］。

4 结论

非点源污染是经济发展到一定程度的产物，也只有随着经济的进一步发展才有实力将它控制。我国是发展中国家，在经济发展水平较低的农村地区进行非点源污染控制难度更大。随着世界和我国对非点源污染认识和研究的加深，人们日益认识到生态工程对解决农业非点源污染问题的重要性，积极开展生态农业建设，加大水土保持、植被缓冲带建设力度，积极发展湿地工程等生态工程技术。同时，应提高农业环保意识、制定农业环保规划、进行科学施肥、加强农田盐分管理、加快无毒和低毒农药的开发研制、建设节水灌溉工程，以防治和减轻农业非点源污染影响，促进我国农业的可持续发展。

(编辑:田 红)

［1］Dennis L C，Peter JV，Keith L．基于GIS的包气带区非点源污染模型［J］．环境科学与技术，1997，(8):2157 – 2175．

［2］肖海涛，沈波，张银龙．农业非点源污染的控制与生态调节技术［J］．中国农村水利水电，2004，(1):21 －22．

［3］陈文英，毛致伟，沈万斌，等．农业非点源污染环境影响及防治［J］．北方环境，2005，30(2):3 －4．

［4］全为民，严力蛟．农业面源污染对水体富营养化的影响及其防治措施［J］．生态学报，2002，(3):291 －299．

［5］范成新，季江．太湖富营养化现状、趋势及其综合整治对策［J］．上海环境科学，1997，16(8):4 －7．

［6］孟裕芳．滇池外海氮、磷含量的发展趋势分析［J］．云南环境科学，1999，18(14):32 －33．

［7］彭奎，朱波．试论农业养分的非点源污染与管理［J］．环境保护，2001，(1):15 －17．

［8］张从．中国农村面源污染的环境影响及其控制对策［J］．环境科学动态，2001，(4)∶10 －13．

［9］尹澄清，毛战坡．用生态工程技术控制农村非点源水污染［J］．应用生态学报，2002，13(2):229 －232．