王 楠，郝貝貝，張思毅，賀 斌

（廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所,華南土壤污染控制與修復(fù)國家地方聯(lián)合工程研究中心,廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點實驗室,廣州 510650）

0 引言

農(nóng)業(yè)是中國經(jīng)濟平穩(wěn)發(fā)展的基石，近幾十年來中國農(nóng)業(yè)發(fā)展取得了舉世矚目的成就，不僅解決了國內(nèi)十多億人口的吃飯問題，也為全球糧食安全、農(nóng)民脫貧致富和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展做出了巨大貢獻[1]。然而，在糧食安全得到保障的同時，過于重視產(chǎn)量增長的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式忽略了自然環(huán)境的承受能力，加劇了土壤和水體污染，引發(fā)了嚴重的農(nóng)業(yè)面源污染[2-4]?！兜诙稳珖廴驹雌詹楣珗蟆罚?020）資料顯示，全國農(nóng)業(yè)源水體污染物（污染物）排放物分別為化學(xué)需氧量（chemical oxygen demand，COD），總氮（total nitrogen，TN），總磷（total phosphorus，TP）的排放量依次為1067.13 ×104、141.49×104和21.20×104t，分別占全國水污染負荷總量的50%、47%和67%，遠超工業(yè)與生活源。農(nóng)業(yè)面源污染已成為水體污染、湖泊富營養(yǎng)化的主要原因，嚴重影響中國水環(huán)境安全，制約社會經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展[5]。因此，如何科學(xué)有效的治理農(nóng)業(yè)面源污染成為當前亟待解決的重大科學(xué)和應(yīng)用問題。

沿海地區(qū)走在改革開放前沿，大力發(fā)展第二、第三產(chǎn)業(yè)，但該地區(qū)各省份仍是中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的中堅力量[3]。廣東省作為中國的工業(yè)大省同時也是中國農(nóng)業(yè)強省，2020 年全省肉類生產(chǎn)產(chǎn)量全國排名第六，家禽出欄量排名全國第二，農(nóng)業(yè)在全省經(jīng)濟中處于重要的位置。[6-8]，因農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式不合理，加之養(yǎng)殖業(yè)無害化處理技術(shù)推廣緩慢，農(nóng)村生活廢棄物缺乏規(guī)范化處理等，導(dǎo)致廣東省農(nóng)業(yè)面源污染問題日益凸顯[7-10]。農(nóng)業(yè)面源污染控制是廣東省水污染治理的重中之重，也逐步成為該省建設(shè)美麗鄉(xiāng)村和社會可持續(xù)發(fā)展的重大課題。掌握農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，是加強農(nóng)業(yè)面源污染防治工作的基礎(chǔ)和重要抓手。本文估算了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中不同類型污染源的負荷量，總結(jié)了近三十年來廣東省農(nóng)業(yè)面源污染歷史的發(fā)展特征，針對性地提出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中主要面源污染減控措施，以期為減緩廣東省農(nóng)業(yè)面源污染治理和農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境改善提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 廣東省農(nóng)業(yè)面源污染數(shù)據(jù)來源

廣東省農(nóng)業(yè)源水污染整體形勢分析數(shù)據(jù)來源于廣東省全國第一次污染源普查公報、廣東省全國第二次污染源普查公報、全國第一次污染源普查公報（以下簡稱“一污普”）、全國第二次污染源普查公報（以下簡稱“二污普”）。

1.2 種植業(yè)面源污染物排放量計算

廣東省化肥與農(nóng)藥使用量、農(nóng)作物總播種面積來源于國家統(tǒng)計局，園地面積來源于廣東統(tǒng)計年鑒，化肥用量為折純量。其中，2006 年數(shù)據(jù)因農(nóng)業(yè)普查而導(dǎo)致統(tǒng)計口徑不同，故2006 年數(shù)據(jù)本研究未予統(tǒng)計。缺失數(shù)據(jù)(1991—2000 園地數(shù)據(jù))利用插值補齊。

種植業(yè)面源污染物排放量依據(jù)2021 年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《排放源統(tǒng)計調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》進行核算，具體分為播種排放量和園地排放量兩部分。播種污染物排放量等于農(nóng)作物總播種面積與相應(yīng)污染物排放系數(shù)及調(diào)查年度同2017 年度種植業(yè)單位面積氮（磷）肥使用量比值三者乘積。園地污染物排放量等于園地面積與相應(yīng)污染物排放系數(shù)及調(diào)查年度同2017 年度種植業(yè)單位面積氮（磷）肥使用量比值三者乘積。

種植業(yè)某項污染物排放（流失）量的計算式如下：

式中Qj指省種植業(yè)第j項污染物排放（流失）量（t）；Ac指省農(nóng)作物總播種面積（hm2）；ecj指省農(nóng)作物種植過程中第j項污染物流失系數(shù)（kg/hm2）；Af指省園地的面積（hm2）；efj指省園地第j項污染物流失系數(shù)（kg/hm2）；qj指省調(diào)查年度用于種植業(yè)的含氮化肥（含磷化肥）單位面積使用量（kg/hm2）；qo指省 2017 年度用于種植業(yè)的含氮化肥（含磷化肥）單位面積使用量（kg/hm2）；

含氮化肥用量指氮肥和含氮復(fù)合肥的折純用量；含磷化肥用量指磷肥和含磷復(fù)合肥的折純用量。種植業(yè)污染物排放系數(shù)取值（見表1）。

表1 廣東省種植業(yè)污染物排放系數(shù)Table 1 Pollutant discharge coefficient of planting industry in Guangdong Province

種植業(yè)面源污染不僅包含了化學(xué)肥料中氮磷的損失，還包含了農(nóng)藥、堆棄的秸稈、分解的農(nóng)膜以及流失的土壤等物質(zhì)中所含營養(yǎng)元素。為探究1991—2021 年間種植業(yè)發(fā)展情況，探討排放污染物的主要來源及其隨時間變化情況，本研究對種植業(yè)中投入的化肥、農(nóng)藥、地膜數(shù)量以及農(nóng)作物產(chǎn)生的秸稈量數(shù)據(jù)進行了計算。其中，廣東省主要農(nóng)作物產(chǎn)量、農(nóng)用塑料膜使用量、地膜使用量、地膜覆蓋面積數(shù)據(jù)來源于中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒。

根據(jù)中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒可知，廣東省主要農(nóng)作物為水稻（Oryza sativaL.）、玉米（Zea maysL.）、大豆（Glycine max(Linn.) Merr.）、薯類（主要為馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）、番薯（Ipomoea batatas（L.）Poir.））、花生（Arachis hypogaeaLinn.）、甘蔗（Saccharum officinarumL.）6 種。秸稈的產(chǎn)量根據(jù)農(nóng)作物的產(chǎn)量及農(nóng)作物稻谷比計算得到。本研究中草谷比數(shù)據(jù)采用國家發(fā)展改革委辦公室〔2015〕3 264 號通知中南方農(nóng)區(qū)相關(guān)參數(shù)，通知中缺乏甘蔗草谷比，故本研究中甘蔗草谷比參考文獻 [11-14]進行確定（見表2）。作物秸稈總產(chǎn)量計算采用式（2）。

表2 不同作物秸稈草谷比Table 2 Straw-grain ratio of different crop straw

式中Wi為廣東省i類農(nóng)作物秸稈總量（t）；Pi為第i種作物經(jīng)濟產(chǎn)量（t）；Si為第i種作物草谷比，農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量與農(nóng)作物經(jīng)濟產(chǎn)量之比值。

1.3 畜禽養(yǎng)殖業(yè)面源污染物排放量計算

畜禽養(yǎng)殖污染物排放量用畜禽飼養(yǎng)量與排污系數(shù)乘積計算。畜禽飼養(yǎng)數(shù)量來自于國家統(tǒng)計局、廣東農(nóng)村統(tǒng)計年鑒，數(shù)據(jù)截止時間為2021 年底。根據(jù)畜禽生長周期分別確定其飼養(yǎng)數(shù)量[15]。廣東省的家禽主要以雞為主，雞的飼養(yǎng)數(shù)量占家禽總飼養(yǎng)數(shù)量74%以上，本研究中用雞的相關(guān)參數(shù)估算鴨、鵝、鴿等其他家禽排污量。

生豬：飼養(yǎng)周期平均為199 d[16-17]，飼養(yǎng)數(shù)量為當年出欄量。

牛：奶牛一般當年不出欄，飼養(yǎng)數(shù)量采用年末存欄量；肉牛飼養(yǎng)數(shù)量為當年出欄數(shù)。

羊：飼養(yǎng)周期一般大于1 a，飼養(yǎng)數(shù)量采用年末存欄量。

家禽：蛋禽與肉禽在生長期和日排泄量上均有較大差異，因此在計算家禽糞便排泄量，兩者分開計算。肉雞的生長期一般為 55 d，飼養(yǎng)數(shù)量采用當年出欄量[18]；

蛋雞飼養(yǎng)周期一般大于1 a，飼養(yǎng)數(shù)量采用年末存欄量。

畜禽的年度糞便產(chǎn)生量計算見式（3）。

式中M為年度糞便產(chǎn)生總量（kg）；Nm為第m類畜禽飼養(yǎng)量（羽（頭））；Tm為第m類畜禽飼養(yǎng)期（d）；Pm為第m類畜禽糞便排泄系數(shù)（kg/（d·羽）或kg/（d·頭））。

畜禽養(yǎng)殖污染物排放量計算見式（4）～（5）。

式中Xmj指廣東省第m類畜禽養(yǎng)殖第j項污染物排放量（t）；kmg指第m類畜禽規(guī)?；B(yǎng)殖場存/出欄量（頭/羽）；mmjg指廣東省第m類畜禽規(guī)?；B(yǎng)殖第j項污染物排放系數(shù)（kg/頭（羽））；kmy指某廣東第i類畜禽養(yǎng)殖戶存/出欄量（頭（羽））；mmjy養(yǎng)殖戶指廣東省第i類畜禽養(yǎng)殖戶第j項污染物排放系數(shù)（kg/頭（羽））。Xj指畜禽第j項污染物排放量（t）。

規(guī)?；B(yǎng)殖的判定標準來自于第一次農(nóng)業(yè)源普查實施方案，規(guī)模化養(yǎng)殖場的存欄或出欄規(guī)模如下：生豬≥500 頭（出欄）、奶?！?00 頭（存欄）、肉?！?00 頭（出欄）、肉雞≥ 50 000 羽（出欄）、蛋雞≥ 20 000 羽（存欄）。根據(jù)廣東農(nóng)村統(tǒng)計年鑒中2018 年、2015 年、2005 年、1998 年和1995 年畜畜禽規(guī)?；B(yǎng)殖數(shù)據(jù)平均值，確定廣東省牛、豬、羊、雞規(guī)模化養(yǎng)殖程度分別為75%、59%、67%和74%。目前，畜禽糞便排泄系數(shù)尚無統(tǒng)一標準，本研究采用王方浩等對大量畜禽糞便排泄方面的研究進行整理后確定的參數(shù)（見表3）。排污系數(shù)數(shù)據(jù)來源于生態(tài)環(huán)境部2021 年發(fā)布的《排放源統(tǒng)計調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》[19]及文獻 [16,20-23]。

表3 廣東省畜禽糞便排泄系數(shù)及不同養(yǎng)殖方式下污染物排放系數(shù)Table 3 The excretion coefficients of livestock and poultry fecal and pollutant discharge coefficients under different farming methods in Guangdong Province

1.4 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)面源污染物排放量計算

水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染物（化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷）排放量采用產(chǎn)排污系數(shù)法核算，其數(shù)值等于人工水產(chǎn)養(yǎng)殖的水產(chǎn)品產(chǎn)量與排放系數(shù)相乘，人工水產(chǎn)養(yǎng)殖的水產(chǎn)品產(chǎn)量等于人工養(yǎng)殖海水產(chǎn)品產(chǎn)量與人工養(yǎng)殖淡水產(chǎn)品產(chǎn)量之和。某項污染物排放量計算見式（6）。

式中Sj指某省水產(chǎn)養(yǎng)殖第j項污染物排放量（t）；q指某省水產(chǎn)養(yǎng)殖的水產(chǎn)品產(chǎn)量（t）；ej指某省水產(chǎn)養(yǎng)殖第j項污染物排放系數(shù)（kg/t）。

水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染物排放系數(shù)取值生態(tài)環(huán)境部2021 年發(fā)布的《排放源統(tǒng)計調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》[19]，具體排污系數(shù)為COD 13.468 kg/t、NH3-N 0.462 kg/t、TN 2.689 kg/t、TP 0.522 kg/t 。

2 結(jié)果與分析

2.1 污染源發(fā)展特征

2.1.1 廣東省農(nóng)業(yè)面源污染整體形勢

根據(jù)廣東省第一次全國污染源普查公報，2007 年廣東省農(nóng)業(yè)源污染物排放總量121.99×104t，占全省水污染排放總量37.5%，占全國農(nóng)業(yè)源污染物排放總量7.52%。其中，COD、TN 和TP 排放量分別為103.68×104、16.02×104和2.29×104t（表4），占全省COD、TN 和TP 排放量的比例分別為40.0%、42.5%和57.4%（圖1）。畜牧業(yè)與種植業(yè)為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源，其中畜牧業(yè)COD、TN 和TP 排放量分別占農(nóng)業(yè)源相應(yīng)污染物總排放比例的88.9%、50.1%和55.0%；畜牧業(yè)和種植業(yè)排放量之和占農(nóng)業(yè)源COD、TN 和TP 排放量的比例分別為88.9%、91.5%和87.3%。

圖1 廣東省兩次全國污染源普查污染物排放來源Fig.1 The emission sources of the mian pollutants during the two national pollution source investigations in Guangdong Province

表4 兩次全國污染源普查中廣東省主要污染物排放量Table 4 The discharges of the main categories of pollutants during the two national pollution source investigations in Guangdong Province

為減少農(nóng)業(yè)面源污染物排放，廣東省在農(nóng)業(yè)面源污染方面做了大量工作，推廣測土配方施肥[24]、修建沼氣池、增設(shè)規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場治理設(shè)施建設(shè)等[7,25-27]。其中最具代表性的為2014 年啟動實施的世界銀行貸款農(nóng)業(yè)面源污染治理項目，該項目共投資2.13 億美元，重點集中于環(huán)境友好型種植業(yè)和牲畜廢棄物治理兩大方向，為亞洲最大、國內(nèi)首個利用世行貸款探索農(nóng)業(yè)面源污染治理途徑的項目。盡管在政策鼓勵和財政支持的雙重助力下，該省農(nóng)業(yè)面源污染防治取得了一定成效，但是廣東省農(nóng)業(yè)污染源減排任務(wù)依舊存在很大挑戰(zhàn)[28]。

經(jīng)過10 a 治理，2017 年廣東省農(nóng)業(yè)源對污染物排放總量貢獻依舊較大，農(nóng)業(yè)源排放COD、TN 和TP 分別占全省排放總量的40.4%、38.6%和63.0%。2017 年廣東省農(nóng)業(yè)源COD、TN 和TP 污染物排放總量為82.40×104t，占同年全國農(nóng)業(yè)源6.58%，排名全國第三（遼寧省、西藏自治區(qū)未公布數(shù)據(jù)）。具體來講，“二污普”時農(nóng)業(yè)源主要污染物指標COD、TN 和TP 排放總量均大幅度降低（表4），較“一污普”分別下降35.3%、27.3%和13.1%。

從各項污染物占比來看，農(nóng)業(yè)源TP 占全省污染物中TP 比例在“二污普”時增長5.6%，COD 比例基本維持不變，TN 占比下降3.8%（圖1），即與其他來源相比，2007—2017 期間農(nóng)業(yè)源在總磷方面減排效果略差。2017 年畜牧業(yè)與種植業(yè)依舊為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源，畜牧業(yè)COD 排放量占農(nóng)業(yè)源COD 排放的89.7%，種植業(yè)TN 排放量占農(nóng)業(yè)源TN 排放的比例為56.1%，兩個污染源COD、TN 和TP 的排放量之和占農(nóng)業(yè)源排放量的比例分別為89.7%、88.2%和86.4%（圖1b）。

兩次普查結(jié)果數(shù)據(jù)比較（表4），反映出2007—2017 年間廣東省污染物排放總量大幅下降，生態(tài)環(huán)境保護取得了明顯成效，但農(nóng)業(yè)源污染局勢依舊嚴峻。作為農(nóng)業(yè)大省，如果不能從根本上遏制農(nóng)業(yè)面源污染，將在很大程度上影響本省經(jīng)濟社會發(fā)展。

2.1.2 種植業(yè)農(nóng)用物資投入及秸稈資源量

1）化肥

化肥方面，1991—2021 年廣東省復(fù)合肥、鉀肥、磷肥、氮肥、農(nóng)藥的施用量整體呈現(xiàn)以2016 年為界先上升后下降趨勢（圖2）。1998—2016 年間鉀肥、復(fù)合肥用量增加迅速，2016 年鉀肥、復(fù)合肥施用量分別為1998年施用量的1.5、4.1 倍，單位面積化肥施肥量約為當年全國平均值（358.5 kg/hm2）的1.7 倍，是國際公認化肥使用安全上限（225.0 kg/hm2）的2.8 倍。隨著一系列化肥減量增效、科學(xué)施肥等方案的實施，2017—2021 年氮肥、鉀肥、復(fù)合肥施用量逐年下降，同2016 年相比，氮肥、鉀肥、復(fù)合肥減量比例皆超過15%。其中，2018 年減量力度最大，各類肥料年減施之和（同2017 年相比）占5 a 減施總量的62%。近年來，化肥施用量和施用強度雖逐年降低，但是依舊遠超過公認化肥使用安全上限。如2021 年平均化肥施用量為當年全國平均化肥施用量（307.7 kg/hm2）的1.5 倍，是國際公認的化肥使用安全上限的2.1 倍。另外，結(jié)合國際經(jīng)驗預(yù)判，化肥使用量在相當長時間會處在“平臺期”[29]，從圖2 中2019—2021年間各種類肥料施用量趨勢可看出廣東省未來化肥減量力度可能將越來越低。

圖2 廣東省1991—2021 年化肥和農(nóng)藥施用情況Fig.2 Chemical fertilizer and pesticides application during the years 1990-2021 in Guangdong Province

2）農(nóng)藥

在農(nóng)藥方面，廣東省農(nóng)藥施用量經(jīng)歷增加-穩(wěn)定-下降的過程（圖2）。1995—2011 年農(nóng)藥施用量波動上升，至2011 年，單位面積平均用量為發(fā)達農(nóng)藥施用警戒線（7.1 kg/hm2）的2.6 倍；2011—2017 年農(nóng)藥施用量基本保持穩(wěn)定；2018—2021 年廣東省年農(nóng)藥消耗量逐年下降，其中2018 年農(nóng)藥施用量減少程度最大，同2017 年比，減量比例高達17.0%；2021 年農(nóng)藥年施用量雖已減少至7.7×104t，但單位面積使用量（17.2 kg/hm2）依舊為全國平均水平（2017—2020 年）的1.9 倍，是發(fā)達國家農(nóng)藥施用警戒線的2.4 倍。

3）秸稈

圖3 給出了廣東省作物產(chǎn)量和秸稈資源量的歷史變化，從圖3a 可以看出，隨時間發(fā)展，廣東省種植結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整，稻谷、薯類的產(chǎn)量減少，大豆產(chǎn)量基本保持平衡，花生產(chǎn)量明顯增加。相比1991 年，2021 年稻谷、薯類總產(chǎn)量降低50%以上，花生總產(chǎn)量增長至1.6 倍量。從時間序列來看，受各類農(nóng)作物播種面積增加影響，1999 年以前秸稈資源量逐年增加，至1999 年秸稈資源量達2632.0×104t；1999—2006 年間，雖各類肥料施用量增加，但因耕作面積迅速縮小的影響，秸稈資源量以每年121.6×104t 速度減少；2006—2021 年秸稈資源量基本穩(wěn)定在1 840.2×104t 左右。從秸稈種類來看，稻谷秸稈資源以61.8%占比排行秸稈貢獻量第一，且近30 年來基本維持穩(wěn)定；隨著花生作物產(chǎn)量的增加，花生秸稈資源占比同步增加，由1991 年3.5%上升至2021 年9.9%。近年來廣東省逐步提高秸稈資源化水平，但秸稈堆棄現(xiàn)象依舊廣泛存在。大量堆棄的秸稈若不能得到及時、合理的處置，會通過地表徑流進入水體，加重水污染[9]。

圖3 廣東省主要農(nóng)作物產(chǎn)量及秸稈資源量變化Fig.3 Variations in the yield and straw resources of main crops in Guangdong Province

4）地膜

隨著農(nóng)業(yè)種植技術(shù)的發(fā)展以及農(nóng)作物產(chǎn)品需求量的增加，高產(chǎn)栽培越來越普遍，1995—2017 年間地膜的使用量及覆蓋面積逐年增加，2018—2021 年地膜使用量以平均795.0 t/a 的速度下降（圖4）。農(nóng)用塑料薄膜包括溫室覆蓋塑料薄膜與地膜兩類。2017 年地膜使用量達2.7×104t，占農(nóng)膜總量的58.2%，占比較1995 年提高17.1%；地膜覆蓋面積由1994 年的4.9×104hm2上升至2017 年13.9×104hm2，平均每年增加0.4×104hm2；地膜覆蓋面積占廣東農(nóng)作物總播種面積比例由1994 年的0.1%上升至2017 年的3.1%。

圖4 廣東省地膜使用量及覆蓋面積變化Fig.4 Variations in the usage amount and coverage area of mulch film in Guangdong Province

相較于1994 年，1995 年農(nóng)用塑料薄膜及地膜使用量大幅度降低，其原因可能是中國在1994 年發(fā)布了GB4455-1994《農(nóng)業(yè)用聚乙烯吹塑薄膜》國家標準。標準的發(fā)布限制了不符合法規(guī)、政策、標準要求的薄膜銷售和使用。2018—2021 年間地膜使用量雖逐漸降低，但地膜覆蓋面積卻并未明顯減少，這可能與近年來地膜技術(shù)升級，地膜厚度下降有關(guān)。目前農(nóng)膜主要成分多為聚乙烯，經(jīng)過一定時間風(fēng)吹日曬后，地膜分裂為小碎片，因其降解難的特性能使其長時間殘留在土壤中。相關(guān)研究證實，殘膜在自然界中停留100～200 a 的時間才能降解[30]。大量的殘膜碎片會影響正常灌溉、降低土壤透氣性、引起土壤板結(jié)、阻礙作物對營養(yǎng)元素的吸收，從而導(dǎo)致土地退化，直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

2.1.3 畜禽養(yǎng)殖數(shù)量及糞便產(chǎn)生量

圖5a 給出了廣東省1991—2021 年畜禽飼養(yǎng)數(shù)量的變化情況，可以看出，豬、家禽、羊飼養(yǎng)數(shù)量不斷增加，2021 年豬、家禽和羊飼養(yǎng)數(shù)量增長至1991 年的1.7、1.7 和6.2 倍。分階段來看，豬、家禽、牛的飼養(yǎng)數(shù)量在2006 年以前呈現(xiàn)逐年增加的趨勢；2006 年受到經(jīng)濟波動影響，各類畜禽飼養(yǎng)數(shù)量出現(xiàn)了大幅下降；2007—2021 年間各類畜禽基本維持增長態(tài)勢，在此期間受非洲豬瘟影響，2019 年生豬飼養(yǎng)數(shù)量出現(xiàn)驟跌現(xiàn)象。

圖5 廣東省畜禽飼養(yǎng)數(shù)量及糞便產(chǎn)生量變化Fig.5 Variations in the number of livestock and poultry breeding and their feces production in Guangdong Province

廣東省畜禽糞便產(chǎn)生量如圖5b。廣東省的畜禽糞便量整體呈現(xiàn)先增加（1995—2014 年）后降低（2015—2021 年）趨勢。從畜禽糞便產(chǎn)生總量來看，1995—2014年間，廣東省的畜禽糞便量總體呈現(xiàn)不斷增多的趨勢，由1995 年3 498.1×104t 增長至2014 年5 359.8×104t，平均每年畜禽糞便產(chǎn)生量增加98.0×104t，其中2006 年受經(jīng)濟波動導(dǎo)致各類畜禽養(yǎng)殖量下致糞便量下降。從時間上看，1995—2014 年間，肉牛糞便產(chǎn)生量占畜禽糞便產(chǎn)生總量比例下降趨勢最為明顯，由1995 年11.4%下降至2014 年5.3%；而豬糞便產(chǎn)生量占比由1995 年的72%增加至2014 年的79.9%；肉禽、蛋禽飼養(yǎng)數(shù)量雖不斷增加但其糞便產(chǎn)生量占比卻略微下降，主要由于在此期間豬飼養(yǎng)數(shù)量同步增長，而豬糞便排泄系數(shù)遠大于禽類。2015—2021 年間廣東省的畜禽糞便量除2021 年存在明顯上升外，各類畜禽糞便產(chǎn)生量整體呈現(xiàn)不斷下降的趨勢，變化趨勢與豬飼養(yǎng)數(shù)量變化保持一致。

從畜禽種類來看，1995—2021 年間，畜禽糞便量貢獻值由大到小依次為豬、肉禽、肉牛、蛋禽、奶牛、羊，部分年份內(nèi)蛋禽糞便產(chǎn)生量低于奶牛，羊產(chǎn)生的糞便量歷年均很少。

2.1.4 水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)量

圖6 給出了1991—2021 年廣東省人工養(yǎng)殖水產(chǎn)品產(chǎn)量變化情況。1991—2021 年間，人工養(yǎng)殖水產(chǎn)品產(chǎn)量以平均每年21.8×104t 的速度快速增加，淡水產(chǎn)品、海水產(chǎn)品產(chǎn)量平均年增長速率分別為11.2%、10.7%，2021年人工養(yǎng)殖水產(chǎn)品產(chǎn)量（756.8×104t）增長至1991 年產(chǎn)量的7.5 倍。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的整體快速發(fā)展，增加了養(yǎng)殖尾水的排放量，導(dǎo)致水污染情況的加劇。

圖6 廣東省水產(chǎn)品養(yǎng)殖產(chǎn)量變化Fig.6 Variations in aquaculture production in Guangdong Province

2.2 主要污染來源產(chǎn)生的污染物排放量

2.2.1 種植業(yè)污染物排放

根據(jù)排污系數(shù)法計算得到廣東省種植業(yè)面源污染負荷量（圖7），1991—2021 年種植業(yè)面源污染物排放量整體呈現(xiàn)波動（1991—1998 年）-上升（1999—2017 年）-下降（2018—2021 年）的趨勢。2017 年種植業(yè)產(chǎn)生的NH3-N、TN 和TP 排放量到達近30 年峰值，分別為0.80×104、6.52×104和0.79×104t，與1998 年相比，NH3-N、TN、TP 面源污染負荷量分別增加了 69.48%、71.21%、180.84%。2017—2021 年因化肥減量增效措施的逐步實施，種植業(yè)導(dǎo)致的各類面源物質(zhì)排放量迅速降低，NH3-N、TN 減量程度高于總磷。與2017 年相比，2021 年NH3-N、TN、TP 面源污染負荷量分別降低了20.40%、20.44%、11.71%。

圖7 廣東省種植業(yè)產(chǎn)生的面源污染物負荷量Fig.7 The load of non-point source pollutants generated by planting industry in Guangdong Province

1991—2021 年間廣東省種植業(yè)的NH3-N、TN、TP排放量分別為19.33×104、157.63×104、17.29×104t，共計194.25×104t，年平均排放量分別為0.62×104、5.08×104、0.56×104t。因化肥減量各項措施的實施，在十三五期間廣東省種植業(yè)的NH3-N、TN 年平均排放量分別為0.72×104、5.89×104t，比十二五期間分別減少0.05×104、0.39×104t，總磷排放增加0.02×104t，氮污染物質(zhì)減排效果優(yōu)于TP。由圖7 與圖2、圖3、圖4 對比可知，種植業(yè)面源污染負荷量變化趨勢與化肥使用量保持一致，與秸稈產(chǎn)生量、地膜使用量以及農(nóng)藥施用量變化情況相關(guān)性不明顯。由此推測種植業(yè)面源污染物排放主要來源于化肥的施用。

2.2.2 畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放

1991—2021 年，廣東省畜禽養(yǎng)殖業(yè)的各項污染物排放量呈現(xiàn)波動增加趨勢（圖8），其中NH3-N 增幅86.3%，COD、TN、TP 增幅亦超過70.8%；TP、COD排放量在3 個時間段內(nèi)（1996—1998 年、2006—2007 年、1999—2020 年）出現(xiàn)明顯減小，隨后又逐漸上升，其變化趨勢與豬飼養(yǎng)數(shù)量變化趨勢較為一致；1999—2000 年期間因家禽飼養(yǎng)數(shù)量迅速增加，故畜禽排污總量衰減幅度略低于此期間豬飼養(yǎng)數(shù)量的減量幅度。

圖8 廣東省1991—2021 年畜禽養(yǎng)殖業(yè)排污量變化Fig.8 Variations in pollutant discharges from livestock and poultry breeding industry in Guangdong Province from 1991 to 2021

1991—2021 年間廣東省畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的面源污染物COD、NH3-N、TN 和TP 排放總量分別為1 752.57×104、14.95×104、104.96×104和24.81×104t，對應(yīng)平均年排放量分別為56.53×104、0.48×104、3.39×104和0.80×104t，其中NH3-N、TN、TP 排放總量分別為化肥對應(yīng)污染物排放量的0.77、0.67、1.43 倍。

不同畜禽種類對面源污染物質(zhì)排放量貢獻占比見圖9。1991—2021 年廣東省畜禽排放的各類污染物排放中，豬的貢獻率均為最高，占比均在50%以上。畜禽養(yǎng)殖業(yè)COD、TN、TP 排放總量方面，不同畜禽種類貢獻度由大到小排序均為豬、肉禽、肉牛、蛋禽、奶牛、羊；2019—2020 年間受非洲豬瘟及疫情影響，豬飼養(yǎng)數(shù)量大幅降低，導(dǎo)致禽類污染物排放比例迅速增加，但因生豬排污系數(shù)遠高于禽類，故豬產(chǎn)生的COD、TN、TP 污染物排放量占畜禽污染物排放總量比例依舊高于禽類。NH3-N 排放量方面，2007 年以前，不同畜禽貢獻率由大到小依次為豬、肉牛、蛋禽、肉禽、羊、奶牛；2007 年后，蛋禽排放占比超過肉牛，成為NH3-N 排放總量貢獻率第二。蛋禽NH3-N 排放量高于肉禽的原因是無論規(guī)?；B(yǎng)殖還是散戶養(yǎng)殖，蛋禽NH3-N 排放系數(shù)遠高于肉禽。

圖9 1991—2021 年廣東省畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量變化Fig.9 The variations in pollutant discharges from livestock and poultry breeding in Guangdong Province from 1991 to 2021

圖10 給出了1991—2021 年廣東省規(guī)?；B(yǎng)殖排放的COD、NH3-N、TN、TP 占畜禽排放COD、NH3-N、TN、TP 總量的比例。豬和禽類作為畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放污染物的主要來源（豬與禽類污染物排放量占畜禽總排污量69.4%），其規(guī)?；B(yǎng)殖程度（豬59%、禽類74%），低于規(guī)?；B(yǎng)殖產(chǎn)生的各項污染物排放量占畜禽各類污染物總排放量的比例（73.3%～78.0%），即廣東省畜禽規(guī)模化養(yǎng)殖對于糞便污水的處理未表現(xiàn)出優(yōu)于養(yǎng)殖戶分散養(yǎng)殖處理的效果。主要原因在于養(yǎng)殖戶分散養(yǎng)殖飼養(yǎng)規(guī)模小，產(chǎn)生的畜禽糞尿可以就地還田施用，能夠充分利用土壤的凈化功能，因而對環(huán)境的影響相對較小。而規(guī)?；B(yǎng)殖廠畜禽糞便、污水與雨水分流設(shè)施目前配套率較低，畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理工藝低下，畜禽養(yǎng)殖廢棄物大量集中排放，不能及時返回農(nóng)田，因此對環(huán)境的影響較大。規(guī)?；B(yǎng)殖場糞便處理程度應(yīng)當引起重視。

圖10 1991—2021 年廣東省規(guī)?；B(yǎng)殖場對畜禽面源污染貢獻率Fig.10 Contribution rate of large-scale livestock and poultry breeding farms to non-point source pollution in Guangdong Province from 1991 to 2021

2.2.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染物排放

1991—2021 年間，隨時間發(fā)展，廣東省人工養(yǎng)殖水產(chǎn)品排出的COD、NH3-N、TN、TP 污染物量呈現(xiàn)波動增加趨勢，各類污染物排放量增幅為645%（圖11），其中COD 增量最大，增量8.8×104t。各項污染物排出量變化趨勢與人工養(yǎng)殖水產(chǎn)品數(shù)量變化趨勢保持一致，年增長率平均為24%；1996 年因人工養(yǎng)殖海水產(chǎn)品數(shù)量迅速增加，各項污染物排出量出現(xiàn)較大增幅。

圖11 廣東省1991—2021 年水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)排污量變化Fig.11 The variation in pollutant discharges by aquaculture industry in Guangdong Province from 1991 to 2021

由圖11 可知，1991—2021 年間廣東省水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生的面源污染物COD、NH3-N、TN 和TP 排放總量分別為200.6×104、6.9×104、40.1×104和7.8×104t，對應(yīng)年平均排放量分別為6.5×104、0.2×104、1.3×104和0.3×104t，其中NH3-N、TN 和TP 排放總量分別為種植業(yè)對應(yīng)污染物排放量的35.6%、25.4%和45.0%。水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)量及其污染物排放量逐年遞增，尚無減緩或降低趨勢，未來水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)對農(nóng)業(yè)面源污染貢獻占比增加的可能性較高，水產(chǎn)養(yǎng)殖排污量不容忽視。

2.3 農(nóng)業(yè)源污染物排放總量

廣東省農(nóng)業(yè)源各污染物排出量的隨時間的變化情況，如圖12。整體上COD、NH3-N、TN、TP 排放量經(jīng)歷先增加后降低的趨勢；在1991—2017 年間各污染物排放量逐年遞增；受化肥減量、豬飼養(yǎng)量降低及禽類養(yǎng)殖數(shù)量增加的綜合影響，2018 年至2020 年間各污染物流失量略微降低。具體來看，2021 年農(nóng)業(yè)源COD、NH3-N、TN、TP 排放量分別為75.6×104、1.5×104、11.1×104、2.0×104t，相比1991 年，對應(yīng)污染物排放量分別增長至1.9、1.9、1.7、2.2 倍，其中TP 排放速率增加最快。

圖12 廣東省農(nóng)業(yè)面源污染物來源組成Fig.12 Composition of pollutant source from agricultural non-point sources in Guangdong province

1991—2021 年期間，畜禽養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)是農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源。從不同污染物種類來看，農(nóng)業(yè)源COD、TP 排放占比最大的是畜禽養(yǎng)殖業(yè)；農(nóng)業(yè)源NH3-N、TN 排放占比最大的是種植業(yè)；水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在農(nóng)業(yè)源各項污染物排放的占比均值在10%～16%之間。具體來講，90%農(nóng)業(yè)源COD 來源于畜禽養(yǎng)殖業(yè)，10%來源于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)；農(nóng)業(yè)源TP 占比最大的是畜禽養(yǎng)殖業(yè)，平均為51%，其次為種植業(yè)，占比34%；農(nóng)業(yè)源NH3-N 占比最大的是種植業(yè)，為48%，其次為畜禽養(yǎng)殖業(yè)，占比36%；農(nóng)業(yè)源TN 占比最大的是種植業(yè)，為52%，其次為畜禽，占比35%。

3 討論

3.1 研究的不足及結(jié)果準確性驗證

本研究采用排污系數(shù)法通過相對較容易獲取的肥料施用量、畜禽飼養(yǎng)狀況、水產(chǎn)養(yǎng)殖量等資料估算廣東省農(nóng)業(yè)面源污染物輸出量，避免了物理模型過程機理復(fù)雜、所需參數(shù)多等問題。但是，部分排污參數(shù)中國目前的研究中尚存在空缺或缺乏統(tǒng)一標準，從而導(dǎo)致研究結(jié)果與實際值之間存在一定誤差。例如，受參數(shù)獲取的限制，本研究中禽類污染物排放量估算時統(tǒng)一采用了雞的相關(guān)參數(shù)，這將會導(dǎo)致禽類排污量計算結(jié)果偏小（鴨、鵝等數(shù)量占比較大時）或偏大（鴿、兔等數(shù)量占比較大時）。另外，本文未對秸稈可能造成的各類污染物排放量進行定量計算，而目前中國農(nóng)村農(nóng)作物秸稈資源綜合利用率整體不高，隨意丟棄現(xiàn)象屢禁不止[31-32]，丟棄或亂堆的秸稈進入進入水體，經(jīng)過浸泡，在夏季高溫作用下會迅速腐爛，進而加重水體污染。在未來研究中，需要考慮此類因素，從而更好地探究種植業(yè)面源污染狀況。

根據(jù)廣東省第二次全國污染源普查公報，2017 年廣東省農(nóng)業(yè)源污染物COD、NH3-N、TN、TP 排放量分別為67.10×104、1.66×104、11.65×104、1.99×104t，本研究計算2017 年廣東省農(nóng)業(yè)源COD、NH3-N、TN、TP 排放量分別為73.22×104、1.67×104、12.21×104、2.06×104t，本研究與公報在COD、NH3-N、TN、TP 排放量計算誤差分別為9.1%、0.7%、4.8%、4.8%、3.6%。同時，比較了本研究2021 年廣東省農(nóng)業(yè)源污染物排放量計算結(jié)果與廣東省2021 年生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計公報公布數(shù)據(jù)，本研究與生態(tài)環(huán)境統(tǒng)計公報在 COD、NH3-N、TN、TP 排放量計算方面誤差分別為4.5%、4.8%、2.8%、4.9%。本研究估算值與公報給定的數(shù)據(jù)間的誤差在可接受范圍內(nèi)[18]，因此本研究方法及結(jié)果具有一定可靠性，可填補未公布年份數(shù)據(jù)空缺，為廣東省面源污染治理提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2 廣東省農(nóng)業(yè)面源污染主要減控措施

如何降低畜禽養(yǎng)殖過程中污染物的排放對于降低農(nóng)業(yè)面源污染十分關(guān)鍵。廣東省大部分畜禽養(yǎng)殖場糞污治理設(shè)施簡陋、廢棄物貯存處理利用設(shè)施匱乏，導(dǎo)致大量污染物直接排入外部環(huán)境。1991—2021 年畜禽糞便導(dǎo)致的COD 排放量平均56.53×104t/a，占農(nóng)業(yè)源COD 排放量的88%。畜禽糞便導(dǎo)致的NH3-N、TN、TP 等污染物排放量占農(nóng)業(yè)源NH3-N、TN、TP 排放量比例皆在30%以上，其貢獻程度亦不容忽視。另外，規(guī)?；B(yǎng)殖產(chǎn)生的各項污染物排放量占畜禽養(yǎng)殖業(yè)各項污染物總排放量比值均在70%以上，因此加快規(guī)?；B(yǎng)殖廠生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，加強規(guī)模化養(yǎng)殖場的監(jiān)督管理，優(yōu)化清糞模式，提高規(guī)?；B(yǎng)殖廠畜禽產(chǎn)生糞便的資源化是有效降低畜禽養(yǎng)殖業(yè)排污量的關(guān)鍵。此外，推進化肥、農(nóng)藥的減量增效，加強種植業(yè)與畜牧業(yè)結(jié)合，提高“秸稈、糞便”的資源化程度，形成“種-養(yǎng)循環(huán)”的綠色農(nóng)業(yè)模式，將會整體降低農(nóng)業(yè)源污染物排放，提高水環(huán)境質(zhì)量。

4 結(jié)論

廣東省近30 年來化肥、農(nóng)藥、地膜等農(nóng)用物資投入量、畜禽養(yǎng)殖數(shù)量、人工養(yǎng)殖水產(chǎn)品產(chǎn)量總體上皆呈現(xiàn)增大的趨勢。種植業(yè)所產(chǎn)生的進入水體中的氨氮（ammonia nitrogen，NH3-N）、總氮（total nitrogen，TN）分別占農(nóng)業(yè)源總排放量48%、52%，種植業(yè)氮排放量占農(nóng)業(yè)源氮排放總量第一。種植業(yè)造成的污染物流失量主要來源于化肥的施用，廣東省化肥單位面積施用量超國際平均水平2 倍以上，化肥減量提效的需求依舊迫切。

廣東省畜禽養(yǎng)殖業(yè)對農(nóng)業(yè)面源污染貢獻極大，畜禽養(yǎng)殖業(yè)化學(xué)需氧量（chemical oxygen demand，COD）排放量占農(nóng)業(yè)源COD 排放總量90%，總磷（total phosphorus，TP）排放量占農(nóng)業(yè)源TP 排放總量一半以上。不同畜禽養(yǎng)殖方式中，規(guī)?；B(yǎng)殖產(chǎn)生的各項污染物負荷量占畜禽總負荷量70%以上。不同畜禽種類中，豬對各項污染物排放貢獻率均最高，占比皆在50%以上；禽類對各項污染物排放量貢獻率僅次于豬。應(yīng)當增加規(guī)模化養(yǎng)殖廠糞便處理設(shè)施，推進畜禽糞污資源化，尤其是規(guī)模化養(yǎng)豬場糞污利用程度急需增強。

1991—2021 年間，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量年增長率平均為24%。目前，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)各項污染物排放量占農(nóng)業(yè)源排放總量的均值在10%～16%之間。水產(chǎn)養(yǎng)殖數(shù)量逐年遞增，尚無減緩或降低趨勢，且水產(chǎn)養(yǎng)殖尤其是海水養(yǎng)殖的排污具有難以處理的特征，因此水產(chǎn)養(yǎng)殖排污量以及占農(nóng)業(yè)源污染物排放量比例在未來將會越來越大。