云南省农业面源污染及绿色发展途径
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收稿日期:2019-01-17
云南省农业面源污染及绿色发展途径
杜佳姚,赵祥华,李立雄,张鹤潇
(云南省生态环境科学研究院,云南昆明650034)
摘 要:通过分析云南省发展现代农业带来的农田废水、畜禽粪便、农田固废的面源污染及其使得农业发展不可持续的问题,提出云南要实现生态文明,必须走有机农业道路,通过建立动物养殖-有机肥生产-
沼气池处理污水-有机肥/沼液沼渣回用于有机种植的一体化循环产业模式可协同削减农田废水、畜禽粪便、农田固废的面源污染,并发挥其绿色发展效用。
关键词:农业面源污染;有机农业;环境保护;绿色发展;云南省
中图分类号:X52 文献标志码:A 文章编号:1673-9655(2020)增-0148-04 我国是农业大国,随着现代社会的进步和经济的发展,农村各项事业全面进步,人民生活水平不断提高,但是在发展经济的同时,现代农业以环境换发展,农村农业面源污染问题不断涌现,农村环保形势日益严峻。
在新的时代背景下,经济的发展离不开环境的保护和治理,农业生产环境恶化,不仅成为经济发展的短板,还影响全民的身心健康。
现代农业带来的农业面源污染治理面临资源严重不足、环境基础设施建设相对滞后、村民环境意识淡薄等问题,在政府资金宝贵及有限、污染治理需求量大而面广的情况下,实现农业面源污染综合治理挑战,无疑是非常艰巨的任务。
1 云南省农业面源污染总体情况
云南省广大农村地区由于经济条件相对较差,农民会尽可能最大化地利用自然资源,因此,越贫穷的地区,资源化利用效率反而越高,环境污染越少,而经济条件相对较好的区域,选择了发展现代农业,反而污染问题越来越严重。
据相关数据显示,农业(田)面源是云南省嵩明县牛栏江流域最主要的污染源,牛栏江主要水体污染物CODCr为833 19t/a、TN为48 43t/a、TP为8 61t/a,其中农业面源分别占69 69%、48 19%、41 67%,因此有效削减农业面源污染,对牛栏江水环境保护贡献巨大。
云南省九大高原湖泊流域是云南粮食的主产区,以抚仙湖、杞麓湖和泸沽湖为代表流域,农业耕地面积占流域总面积的7 85%~44%,农业面源污染治理是生态环境保护的重点和难点。
云南省九大高原湖泊流域内,农业面源COD污染负
荷排放量占流域总量的5
26%~26 77%,农业面源TN污染负荷排放量占流域总量的30 51%~67 10%,且农业面源污染防治难度较大,相关工
作尚处于起步期[1]。
2 云南省现代农业面源污染及不可持续发展问题分析
云南省部分地区发展的现代农业是目前我国耕作面积最大的农业生产方式,由于长期、大量地施用农药、化肥等,导致农田生物多样性抑制,残留在农田里的农药、化肥等严重污染、破坏土壤环境,农药、化肥等流失后导致农田废水面源污染问题。
现代农业使用化肥替代传统作物养料来源,也一定程度关联性地引发畜禽粪便、农田固废的面源污染问题。
经济发展是民生之源,云南省已发展或未发展现代农业的农村地区的发展,显然不能再照搬以牺牲环境为代价的现代农业的高污染、不可持续发展道路,而应该寻求绿色发展途径。
2 1 农田废水面源污染问题
农业种植生产活动中的氮素和磷素等营养物、农药以及其他有机或无机污染物,未被作物吸收或土壤固定,由人为或自然途径通过农田地表径流和农田渗漏形成农田废水进入水体污染周边水环境。
据相关学者估测,全世界施用于土壤中的氮肥有
30%~50%经淋失进入到地下水中[5]。
残留在农
田里的农药和化肥可能经淋失和径流进入地下水和
河流、湖泊等水域环境造成严重的水污染[2]。
我
国相关部门的统计发现农业面源污染对河流和湖泊
富营养化现象的贡献率达到6
0%~80%[3]。
农业种植业面源污染己经成为我国水环境质量安全的重
大影响因素,近些年来的研究表明,农药化肥中的
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841—环境科学导刊 2020,39(增)CN53-1205/X ISSN1673-9655
氮、磷元素的流失使农业种植业面源污染更加严重,云南抚仙湖、星云湖和杞麓湖三大流域内种植业总氮流失量最大,其次为铵态氮、硝态氮、总磷,流失强度分别为2 73~22 07、0 003~3 52、0 01~2 25、0 05~1 36kg/hm,氮磷元素的流失主要来源于经济作物和水稻[4]。
目前云南省农田废水的处理方式主要是利用低洼、水塘、部分低产田,分块、分片区地采用生态湿地净化技术对农田径流进行集中治理,该方式是一种末端净化治污措施,虽然在一定程度上处理了部分农田废水污染问题,但是该方法需占用土地,征地困难,处理能力也十分有限,后期如管护不当或不及时,很容易堵塞进而闲置,使得前期投入白白浪费的同时又需要重新更新改造。
2 2 畜禽粪便面源污染问题
面源污染还有一个重要来源是农户散养及规模化畜禽养殖产生的粪便,畜禽粪便本来是农业种植作物的良好营养来源,但是由于云南省农村劳动力人口逐年减少,畜禽粪便使用较不便利,而更为方便及肥效快速的化肥出现,使得畜禽粪便逐渐被替代。
目前云南省普遍存在着农村畜禽养殖粪便无法妥善处理而随意丢弃在房屋、道路、农田周边的现象。
畜禽类粪便在一定天气条件下会产生大量的恶臭成分,主要为硫化氢、醇类、酸类、醛类、氨、酸胺类、胺类和对氮苯等[1],污染农村空气,对人的嗅觉、呼吸系统都有影响,长期下去可能会让人心烦易燥,影响生活质量,而病原微生物和病毒可以使人产生很多疾病。
畜禽类粪尿中各种有机物、氮、磷等排入水体中会造成严重的水质污染。
由于云南省农村畜禽养殖量较大,几乎家家都有一定数量的大牲畜、猪、家禽等,经测算,其污染负荷贡献量可达15%~40%。
2 3 农田固废面源污染问题
农业种植生产后会产生较多的秸秆等农田固废,秸秆等农田固废原本是优质的生物质资源,可以用来作为畜禽的食物来源或圈舍的垫床,也可以用来还田改善土壤质量,产生营养物质供农作物生长需要。
但是目前云南省较多区域的农田固废的处置方式主要是焚烧,或有部分混入生活垃圾中进入垃圾填埋场填埋,或直接随意丢弃于田间地头及道路周边而无任何处置方式地等待风吹自晒后自然降解。
云南省农田固废焚烧一般由农民在田间自行进行,焚烧后产生大量气态污染物,影响感官,进入大气后,造成大气污染,对农村环境产生危害,影响优美的田园风光,更影响人体健康。
农田固废填埋既浪费了生物质资源,又占用了垃圾填埋空间,填埋后会有恶臭散发、温室气体产生、渗沥液负荷高等问题,给垃圾填埋场后续处理造成压力;农田固废内含有丰富的有机质和氮、磷养分,其随意丢弃自然降解而产生养分流失也会产生面源污染,对周边水体环境造成影响。
2 4 云南省发展现代农业的不可持续问题分析现代农业添加的农药化肥等外来元素打破了农业生产的循环平衡,隔断了种植业及养殖业的有机联系,云南省发展现代农业会使农田废水、畜禽粪便、农田固废的面源污染问题日趋严重,而云南省农田废水、畜禽粪便、农田固废的面源污染问题目前却没有经济适用的方法来妥善处理。
云南省具备的生态环境基础是云南省旅游业的重要基石之一,而旅游业是云南省经济发展的重要来源,云南省贫困地区需要经济的发展,云南人民的生活品质及身体健康需要得到保障,发展现代农业的农业面源等污染问题对环境的破坏将影响云南省经济发展和云南广大人民群众的生活品质、身体健康。
因此,云南省发展现代农业是不可持续的。
在云南省农村经济需要发展,云南人民越来越开始注重生活质量,在对农产品的安全性及好口味要求越来越高的情况下,高污染、不循环、不协同、不可持续的现代农业发展模式显然已不适应今后云南省的农村经济及农业发展方向。
3 绿色发展途径
根据国家标准《GB/T19630 1-2011有机产品》,有机农业是指遵照有机农业生产标准,在生产中不采用基因工程获得的生物及其产物,不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等物质,而是遵循自然规律和生态学原理,协调种植业和养殖业的平衡,采用一系列可持续发展的农业技术以维持持续稳定的农业生产体系的一种农业生产方式[6]。
从以上定义,我们或许可以探讨一种方式,利用有机农业的原理和方法来使得目前并没有得到较好治理的农田废水、畜禽粪便及农田固废协同联动,有机循环,形成合力,综合处置其污染问题,并为云南省的绿色发展提供途径。
3 1 有机农业的农田废水污染削减功能
相关实践表明,开展有机农业可以使农业生产所造成的面源污染情况得到有效控制,包括动物、植物、土壤动物和土壤微生物在内的生物多样性也
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云南省农业面源污染及绿色发展途径 杜佳姚
能迅速增加,同时减轻土地、水体和动植物界的受损程度,进而恢复和改善农业生产环境。
有机农业对农田废水污染削减功能主要体现在减少农药和化肥对地下水和地表水的污染,有机农业采用轮作和休耕培肥地力、拒绝施用农药和化肥等,减少农业生产对水环境的污染,有效地保护了地表水和地下水的水质安全[2]。
研究证实,有机生产方式能够显著降低流域内农田土壤硝酸盐含量,农田氮径流流失量平均可减少30%~35%,甚至可减少50%。
环境保护部南京环境科学研究所的研究表明,太湖地区有机稻麦生产系统一年可较常规稻麦系统减少21 8kg/hm2的氮排放[7]。
徐田伟[8]发现有机种植业的发展可以控制区域水土流失、降低非点源污染的水平,认为发展有机农业是我国控制农业面源污染的有效途径之一。
有机农业的农田废水污染削减功能是一种源头控制减污措施。
3 2 有机农业的畜禽粪便污染削减功能
有机农业在生产过程中禁止使用化肥,因此必须充分发掘和利用有机肥以维持和提高农田土壤肥力,这为利用好畜禽粪便资源提供了前提条件。
在有机农业的理念下,污染物变成了营养源而得以利用,从而也减少了因畜禽粪便造成的农业面源污染。
为利用畜禽粪便,也可建造制造有机堆肥的有机肥厂,从而给农村就业、提高农民收入提供条件,同时也为实现畜禽粪便资源化利用、削减农业面源污染、保护生态环境做出贡献。
增施有机肥不仅可以有效地改良土壤,维持和提高土壤肥力,增加土壤有机质含量和土壤微生物活性,还可以改善农产品品质,改良农产品适口性。
通过以有机种植养殖复合基地为载体,可构建动物养殖-有机肥生产-沼气池处理污水-有机肥/沼液沼渣回用于有机种植的一体化循环产业模式。
生态环境部(原环境保护部)自2003年至今公告的五个批次总面积约11 2万hm2的“国家有机食品生产基地”,通过发展规模化有机种植养殖,每年至少可减少化肥直接投入约4 48万t、农药投入约303t,防控农业面源污染效果显著[7]。
3 3 有机农业的农田固废污染削减功能
农田固废可以作为畜禽的食物来源供给养殖业,是构建动物养殖-有机肥生产-沼气池处理污水-有机肥/沼液沼渣回用于有机种植的一体化循环产业模式的一环,该过程可充分利用农田固废,从而避免资源浪费和环境污染。
有机农业生产过程中,禁止使用化肥,诸如尿素、碳酸氢铵、过磷酸钙等,多通过增施有机肥,种植绿肥和豆科作物,秸秆还田等来增加或维持长效土壤肥力、土壤有机质含量和土壤的生物活性,补充由作物收获带走的土壤养分。
秸秆还田是有机农业种植体系中非常重要的土壤培肥手段之一,有大量研究发现,秸秆还田是有机农田中土壤微生物数量增加、活性增强的重要原因,如OCIOJA等[9]研究发现,在将秸秆翻压还田7d后,土壤中微生物的生物量增加了2倍;高美英等[10]对山西农业大学教学果园各层土壤中固氮菌数量的调查研究也发现,秸秆覆盖还田可明显增加果园各土层中固氮菌的数量,在整个0~60cm耕作层内固氮菌数量年平均增加95 47%,尤其在0~20cm土层中的固氮菌年平均增加量更达到了123 80%。
农田固废通过供于养殖业、生产有机肥、秸秆还田等方式得以利用,并有机、协同地减少了农业面源污染。
3 4 有机农业的绿色发展效用
综上,有机农业是一种从源头控制农业面源污染,对环境友好的可持续的农村农业发展方式。
从经济效益看,我国有机产品每年销售额为200~300亿元,已成为第四大有机产品消费国[11],有机农业本身就能够产生直接经济效益。
虽然有机农产品目前可能在生产成本与产量方面存在一定的劣势,但是针对我国集约化粮食生产用肥量大、资源环境代价高、施肥增产幅度小、养分利用率低等一系列问题,通过将多学科有机融合,实现资源高效利用,最大程度地减少环境污染,可突破高产与高效难以协同的国际难题[13]。
因此随着科学技术及有机农业的发展,有机农业可以实现作物增产和环境减排的双赢,并且有机农业产品单价大大高于常规农产品,总体上看有机农业的经济效益仍高于常规农业。
云南省牛栏江流域有机农业实验区有机水稻产量、市场均价分别约为500kg/亩、29 8元/kg,普通水稻产量、市场均价分别约为800kg/亩、8元/kg,普通水稻的产量是有机水稻的1 6倍,但有机水稻的售价是普通水稻的3 7倍,而且经认证的有机水稻处于供不应求状态。
云南省本身具有一定良好的生态环境基础,因此也造就了云南省的旅游业,有机农业也需要一定的生态环境基础才能进行发展,通过构建动物养殖-有机肥生产-沼气池处理污水-有机肥/沼液沼渣回用于有机种植的一体化循环产业模式,有机农业又可以从源头协同、系统削减农业面源污染,促
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环境科学导刊 第39卷 增刊 2020年6月
进云南省生态环境良性循环和经济发展。
为了促进有机农业示范区的可持续发展,我国很多示范区将有机农业、有机养殖业和旅游业联系在一起,实现有机农作物和生活体验的有效融合,逐渐发展成为综合性的农业发展体系,改变了传统农业的单一种植结构,提升了农业的经济效益及社会效益[12],所以云南省有机农业、有机养殖业和旅游业还可进一步联系,形成综合发展体系。
因此,综合云南省现有生态环境基础条件和经济发展及环境保护的需要,云南省发展有机农业可实现环境保护及农业、养殖业、旅游业的共同促进和发展,具有良好的环境、社会、经济效益,通过充分发动政府、企业、农民等多方合作发展有机农业,可推进云南省绿色发展之路。
参考文献:
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AgriculturalNon-pointSourcePollutionandGreen
DevelopmentApproachinYunnanProvince
DUJia-yao,ZHAOXiang-Hua,LILi-xiong,ZHANGHe-Xiao
(YunnanInstituteofEcologicalEnvironmentalScience,KunmingYunnan650034,China)
Abstract:Aseriesofenvironmentalpollutionproblemscausedbylong-termandmassiveapplicationofpesticidesandchemicalfertilizersinmodernagriculturehaveattractedmoreandmoreattention.Thispaperanalyzedthenon-pointsourcepollutionfromfarmlandwastewater,livestockmanure,farmlandsolidwasteandtheunsustainableagriculturaldevelopmentbroughtbythedevelopmentofmodernagricultureinYunnanProvince.Inordertoachievethegoalofecologicalcivilization,Yunnanmustfollowthepathoforganicagriculture,throughtheestablishmentoftheintegratedrecyclingindustrymodeofanimalbreeding-organicfertilizerproduction-biogaspooltreatmentofsewage-organicfertilizer/biogasslurrybiogasresiduebacktoorganicplanting,whichcouldalsosynergisticallyre ducethenon-pointsourcepollutionoffarmlandwastewater,livestockmanure,farmlandsolidwasteanddemon strateitsgreendevelopmentutility.
Keywords:agriculturalnon-pointsourcepollution;organicagriculture;environmentalprotection;greendevel opment;Yunnan
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