摘要氮、磷的过量输入导致太湖水体富营养化程度加剧,而农业面源污染是其主要来源。阐述了太湖地区农业面源污染现状及主要原因,提出了以发展有机农业来治理农业面源污染导致的太湖水污染问题,旨在为相关领域的科学工作者和政府决策部门提供参考。
关键词农业面源污染;有机农业;污染治理;太湖地区
AbstractThe excessive input of nitrogen and phosphorus worsen the eutrophication of Taihu Lake,the agricultural non-point source pollution is the main source.The current status of agricultural non-point source pollution in Taihu Lake region and its main causes were stated.The development of organic agriculture was put forward to control the water pollution of Taihu Lake caused by agricultural non-point source pollution,aiming to provide information for scientists in related fields and government policy-making departments.
Key wordsagricultural non-point source pollution;organic agriculture;pollution control;Taihu Lake region
水体富营养化一直是当今世界水污染治理的难题,国际经济与合作开发组织(OECD)把富营养化定义为:水体富营养盐增加而引起的一系列征兆的变化,藻类和大型水生植物生产力的增加引起水质恶化,破坏了水资源价值。2007年夏太湖蓝藻大暴发导致水源水质恶化,造成无锡地区居民饮水困难。近年来各项研究发现,面源污染是造成水体富营养化的主要原因,而农业面源污染扮演了非常重要的角色[1]。全球范围来看,30%～50%的地球表面已经受到了面源污染的影响,其中农业面源污染引起了1.44亿hm2耕地的退化[2]。可见,解决农业面源污染问题是解决太湖流域水体富营养化的关键,是可持续发展的保证。
1农业面源污染的概念及污染现状
1.1农业面源污染的概念
农业面源污染指的是农业生产中,氮和磷等营养物质、农药及其他有机或无机污染物,通过农田地表径流和农田渗漏,形成的水环境的污染[2]。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0.2 mg/L、磷酸盐磷浓度大于0.01 mg/L时,就可能引起藻华现象[3]。太湖“零点行动”以后,点源污染源基本得到控制,控制农业面源污染源就成了当务之急[4]。
1.2农业面源污染现状
我国农业面源污染引起水体富营养化的程度和广度已经远远超过发达国家,而潜在的压力更与其他国家无法相比[5-7]。近年来虽然国家和地方每年都投入了巨资,“十五”期间用于包括水污染治理的环境整治的投资规划为7 000亿元,已达到了中国GDP的1%,但是到目前为止水体富营养化的程度仍然有增无减[8]。全国主要淡水湖泊、水库的营养盐水平已基本达到富营养化标准,26个主要湖泊中,具有中营养水平的占39%,而达到富营养和重营养水平的占61%[9]。地表水中50%以上的氮、磷负荷来自农业面源污染[3]。2005年,滇池流域污染负荷中,来自农业面源污染的总氮、总磷分别占总量的60%～70%、50%～60%[10];巢湖总氮的65.9%、总磷的51.7%来自于面源[11]。在太湖的外部污染物总量中,工业污染仅占一小部分,为10%~16%,农业面源污染所占的比例目前已达59%[12],其中来自农业面源的氮量占入湖总氮量的77%,磷占33.4%[13]。
2农业面源污染产生的主要原因
农业面源污染产生的原因很多,包括:农田过度使用化肥、农药导致大量氮、磷随径流进入水体;农村生活污水的直接排放;畜禽排泄物的任意排放;农村生活垃圾的随意堆放造成的径流污染;污染水域底泥的污染物缓慢释放等[14]。其中农田化肥、农药的过度使用和集约化畜禽养殖的排泄物是最主要的原因[15]。在太湖流域,来源于农田面源和畜禽养殖业的总氮分别为30%和23%,总磷分别为20%和32%,贡献率超过来自工业和城市生活的点源污染[5]。本文对化肥、农药的过度使用和畜禽排泄物的任意排放作主要阐述。
2.1化肥和农药
太湖流域是我国农业最发达的地区之一,农业集约化程度较高,全区面积仅占全国的0.4%,而化肥消费量占全国的1.3%[16]。近几年,环太湖地区的施肥量基本保持在400～600 kg/hm2 [4],大大超过发达国家为防止化肥对水体造成污染而设置的225 kg/hm2的安全上限[17]。太湖地区农田系统中氮、磷一直处于盈余状态,更严重的是土壤中磷的积累现象,这对地表水构成了潜在的威胁[18]。太湖流域农药用量为8.072 kg/hm2,是全国平均使用农药水平的3. 572倍[9]。但是,化肥和农药的有效利用率却很低,氮肥平均利用率为30%～35%,磷肥为10%～20%,70%的农药流入江河、土壤中[15]。肥料比例失调也是导致肥料利用率低、土壤积累和流失率高的原因。太湖地区有机氮的投入,从20世纪60年代的46.6%下降至目前的不足15%[4]。我国南方降水多,与施肥期耦合,会引发大量的农田氮、磷随径流流失。而且太湖流域河网、沟渠纵横交错,即使在地表径流较小的条件下,也很容易形成农业面源污染,造成水体富营养化[5]。
2.2畜禽排泄物
除了化肥的过度使用外,集约化的畜禽养殖对水体富营养化也起着重要的作用。我国每年畜禽养殖场排放的粪便及粪水超过17亿t [15]。根据中国农业科学院土壤肥料研究所的初步测算,即使只有10%畜禽粪便由于堆放或溢满随地表径流进入水体,氮对流域水体富营养化的贡献率就可达10%,磷可达10%~20%[5]。可见,流失的畜禽排泄物已成为水体富营养化的重要原因。