梅旭荣-我国农田面源污染控制技术策略

农田面源污染控制技术
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面源污染特征
• 化肥流失成为氮磷污染重要来源
化肥用量大，养分不平衡 利用率低：氮肥当季利用率30~35％（2002） 损失高：水田50％，旱地30~40％，全国45％ 土壤结构退化，土壤微生物组分劣化，保水
保土能力和肥力下降பைடு நூலகம்
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面源污染特征
国家 中国
产品
产量
人 均
世界主要养殖国产量对比表 单位：万吨、kg/人
美国
产量
人 均
德国
产量
人 均
法国
产量
人 均
巴西
产量
人 均
全球 总产
中国 占比
%
猪肉 4287.8 33.3 895.2 29.8 421.3 51.1 225.7 37.1 204.3 10.9 9413.6 45.5%
• 种植业化肥农药过量和不合理使用
• 畜禽养殖废弃物缺乏安全处理与循环利用
– 规模以下养殖量超过50%，污染物排放量超过2/3， 无害化处理率低
– 养殖废弃物直接还田带来二次污染
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农田面源污染控制技术
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面源污染演化态势
• 粮食需求刚性增长
– 根据《国家粮食中长期发展规划纲要》
2020年粮食需求达到ooffz亿斤 2030年粮食需求达到otszz亿斤
总磷（万吨） 42.32 10.87 25.7% 38.2% 16.04 37.9% 56.3% 1.56 3.7% 5.5%
铜（吨）
/
/
/
/
2397.2 / 97.8% 54.85 /
2.2%
锌（吨）
/
/
/
/
数据来源：第一次全国污染源普查公报
4756.9 / 97.8% 105.63 /
2.2%
2007年，我国农业源排放化学需氧量1324.09万吨、总氮270.46万吨、总磷 28.47万吨，分别占全国污染物总排放量的43.7%、57.2%、67.4%
20.00%
0.00%
生猪 奶牛 肉牛 蛋鸡 肉鸡
施入农田 82.92% 92.07% 93.81% 89.20% 72.91%
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养殖户畜禽粪便处理利用
有机肥 种植蘑菇
销售
2.32%
0.05%
6.63%
1.28%
0.06%
4.85%
1.13%
0.07%
4.13%
0.72%
0.02%
黑龙江，平均残膜量 60kg/ha，年残留率达 20%，0~10cm土表层 残膜占总量的85.8%， 10~20cm下耕作层残膜 量占14.2%。
2007年全国使用总量达106万t。农膜残留量高达30万t/年，年残膜率达30%； 造成小麦、水稻减产10%左右，棉花、玉米、花生、油菜减产10~20%，大豆5~10%；
100
0
150
10
200
20
250
30
300
40
化肥用量（折纯量，百万吨） 粮食总产量（百万吨）
350
50
贡献突出，问题不少！
400
60
450
粮食总产量
70
500
化肥用量（折纯量）
80
550
90
面源污染特征
面源污染特征
趋势产量（万吨）
55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000
禽肉 1068.3 8.1 1587.1 52.8
/
/ 116.5 19.1
937 49.8 7340.3 14.6%
牛肉
613.4 4.4 1080.7 35.9 123.0 14.9 179.2 29.4 670.5 35.6 5578.8 11.0%
鸡蛋
2529.0 16.5 530.8 17.7
30000000.0 80.0% 25000000.0
26000.00%0000.0
14500.00%0000.0
10000000.0 20.0% 5000000.0
0.0% 0.0施入施农入田农田 有有机机肥肥 种种植植蘑蘑菇菇 销售销售 生产沼气生产沼其气他 直其接他丢弃
生猪 生猪352.125%01990.7 4163.81%027.1 奶牛 奶牛514.96%13814.3 568.058%38.9 肉牛 肉牛621.54%95588.2 624.79%15.0 蛋鸡 蛋鸡173.93%97920.7 521.377%54.0 肉鸡 肉鸡451.86%46182.7 394.665%77.4
总排 放量
种植业
畜禽养殖业
水产养殖业
流失量
占总排 占农业 放比重 源比重
排放量
占总排 占农业 放比重 源比重
排放量
占总排 放比重
占农业 源比重
化学需氧量
（万吨）
3028.96
--
--
-- 1268.26 41.9% 95.8% 55.83 1.8% 4.2%
总氮（万吨） 472.89 159.78 33.8% 59.1% 102.48 21.7% 37.9% 8.21 1.7% 3.0%
9.67%
2.43%
0.12%
23.51%
农田面源污染控制技术
生产沼气 6.86% 0.35% 0.30% 0.27% 0.25%
其他 1.19% 1.33% 0.54% 0.11% 0.71%
未处理 0.02% 0.03% 0.01% 0.00% 0.01%
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面源污染特征
处理利用率（%）
90.00% 80.00% 70.00% 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00%
78.6
9.5
87.8 14.4 177.9
9.5 6241.8 40.5%
牛奶 3525.2 26.9 8418.9 280.0 2840.3 344.5 2437.4 400.4 2694.4 143.3 56652.8 6.2%
数据来源：FAO，2007 ；中国统计年鉴，2009
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9407..03% 153900462.0.8% 15964.2 0.4%45450.4
28.73%22.0 02.63%37.5 0.80%.0 0.810%3.0 1.31%5.0
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农田面源污染控制技术
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面源污染特征
100.00%
80.00%
处理利用率（%）
60.00%
40.00%
3.47
2.63
3.15
2.93
0.97
-0.19
0.32
-0.29
37.30
7.95
3.95
1.37
农田和水利建设 土地经营与化肥
1999~2008 0.31 0.96 -0.63 -0.64 2.40 0.33
政策与科技
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农业面源污染现状
重点流域主要污染物来源、数量（万吨）及比例(2007)
污染物 化学需氧量(COD)
来源
数量
比例
总氮(TN)
数量
比例
总磷(TP)
数量
比例
工业
145.28 12.2% -
-
-
-
种植 农业 畜禽
-
-
>60% 705.98 59.2%
71.04 38.4% >60%
45.75 24.7%
3.69 21.7% >70%
9.16 53.8%
水产
12.67
1.1%
2.15
1.2%
0.41
2.4%
城市生活源
328.07 27.5% 65.92 35.7%
3.77 22.1%
合计
1192.00 100.0% 184.86 100.0% 17.03 100.0%
重点流域包括：海河、辽河、淮河、太湖、巢湖、滇池。数据来源：第一次全国污染源普查公报
蔬菜减产幅度达15~30%，高者可达60%左右。
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农业面源污染现状
• 秸秆严重污染环境
– 我国7亿吨秸秆焚烧占15%，每年仅秸秆直接 焚烧折算二恶英类污染物生成量约达98.4gTEQ/年，是美国的109倍。
– 秸秆随意丢弃造成N、P和有机微污染
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90401.21.%4 2978521428..88%3776226.7 6.21%658172.2 45108.85.%0 346151368.3.9%138311.1 1.6%49323.1 34019.44.%4 7485663.17.3% 31950.4 1.3%18769.3 69908.0.0% 1488188768..54%159337.5 0.8%28205.1
产 人 肉类（公斤）
均 蛋类（公斤）
品
需 求
奶类（公斤）
47.5 54.8 17.2 20.4 7.3 28.5
56.4 59.3 65.5 20.8 21.9 24.1 39.7 50.3 82.0
需 量 水产类（公斤）
29.2 36.9
42.0 45.0 52.0
0.00%
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生猪不同规模条件下粪便处理利用量
施入农田 有机肥 种植蘑菇 销售 生产沼气 其他 未处理
生猪养殖户
养殖规模
生猪养殖场
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世界主要面养源殖污国染产特量征对比表
• 传统产业结构与生产模式导致排污量大
– 节能减排的种植结构体系尚未形成 – 畜禽养殖布局和养殖结构不合理
农田面源污染控制技术
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中国农业发展现状
9% 耕地 6% 可再生水资源 32% 化学肥料
19% 谷物 30% 肉类 38% 水果蔬菜 20% 人口
中国农业取得举世瞩目的成就
也付出了沉重的资源环境代价
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农田面源污染控制技术
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农业面源污染现状
我国农业源主要污染物排放情况(2007)
来源 污染物
– 按照95%自给率计算
2020年粮食产能达到10900亿斤 2030年粮食产能达到12000亿
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面源污染演化态势
养
年度
2000 2008 2015 2020 2030
人口(亿)
12.67 13.28
14.0 14.5 15.0
殖
城镇化率
36.2% 45.7% 50.0% 55.0% 60.0%
13个农业主产省的COD、TN、TP排放量分别占全国农业源的75.3%、 68.8%和69.5%。数据来源：第一次全国污染源普查公报
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农业面源污染现状
新疆16个县市，平均残 膜量37.8kg/ha，最严重 的达268.5kg/ha
青海省，0~10cm表土层，残膜量占 总残留量的68~77%，10~20cm残留 量占21~30%，20cm以下的残留量 为2%左右。
5000 0
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y = -0.0018x2 + 15.219x + 16984 R²= 0.9749
化肥增产已现“拐点” ！
A. 1949~2007 B. Max=4228
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500
化肥用量（纯量，万吨）
我国农田面源污染控制技术策略
梅旭荣 研究员
meixr@ieda.org.cn
农业部农业环境与气候变化重点实验室
内容提要
一．我国农业面源污染现状与趋势 二．面源污染控制思路与任务 三．农田面源污染控制技术策略 四．问题讨论
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农田面源污染控制技术
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一、农业面源污染现状与趋势
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农田面源污染控制技术
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面源污染特征
我国不同时期粮食生产各要素变动情况（1949~2008）
粮食总产年均增长率(%) 粮食单产年均增长率(%) 耕地年均增长率(%) 粮食播种面积年均增长率(%) 化肥用量(纯量)年均增长率(%) 灌溉面积年均增长率(%) 主要增长驱动因素
1949~1978
1979~1998
中国粮食总产量与化肥用量的关系（1949~2008）
1949 1951 1953 1955 1957 1959 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007
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面源污染特征
11998800--22000079年年主主要要年年份份我我国国主主要要畜畜禽禽水水产产品品总人产均量占有量
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面源污染特征
规规模模化化养养殖殖场场粪粪便便处处理理利利用用
130500.00%0000.0
处处理理利利用用量率（（%吨））
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农业面源污染现状
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农业面源污染现状
13个农业主产省的COD、TN、TP排放量分别占全国农业源的75.3%、 68.8%和69.5%。数据来源：第一次全国污染源普查公报
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农业面源污染现状