第1章　緒論

1.1　農業面源污染情況與研究意義

1.1.1　農業面源污染情況

水環境是人類生存環境的重要組成部分，也是受人類污染最嚴重的區域之一。水環境污染物的排放方式包括點源和面源，與集中排放進入環境的點源污染不同，由農業、養殖業、農村生活等釋放的面源污染負荷沒有固定的排放點或者入河口，對環境的影響面廣，難以監測和控制。在20世紀60年代以前，人們一直認為點源是造成水污染的主要原因，直到點源污染逐漸獲得有效控制后，面源污染已經成為降低水環境質量、危害人類自身安全的重要污染源（Hao et al.，2004；岳勇等，2007）。面源污染來源廣泛，包括農田中過量施用的化肥、農藥，耕地或林地產生的水土流失，生活區或畜禽養殖所帶來的營養鹽流失，大氣干濕沉降等（鄭粉莉等，2004；柴世偉等，2006）。面源污染發生后攜帶的泥沙淤積在水體中，降低水體生態功能；大量的營養鹽引起水體富營養化，破壞水生生物的生存環境；污染飲用水源，危害人體健康（張水龍等，1998）。

農業活動被認為是面源污染的主要來源之一。農業活動的廣泛性、普遍性是引起水環境污染的主要原因（陳利頂等，2000）。有研究表明，農業面源污染影響了世界陸地面積的30%～50%（Bouzaher et al.，1994）。據美國1990年調查報告顯示，在美國年總污染量中有約2/3來自面源污染，而農業面源污染占其中的68%～83%（蔣茂貴等，2001；苑韶峰等，2004）。歐洲農業面源輸入到北海的TN和TP分別占入海通量的60%和25%（Ongley，1996）。在荷蘭，來自農業面源污染中的N、P分別占水污染總量的60%和40%～50%；丹麥270條河流由面源引入的N、P負荷占比分別為94%和52%（Svendsen et al.，1993）。發展中國家由于工業化和城市化程度不高，農業生產占主導地位，面源污染更嚴重（Novotny，1999）。在我國，近年來農業活動所造成的污染在面源污染中占主要地位（程紅光等，2005）。2017年全國第二次污染源普查結果顯示，農業面源TN和TP分別達到46.52%和67.22%（中華人民共和國生態環境部等，2020）。

由于人口不斷增加而耕地有限，土地生產力有限，因此把提高化學品投入、改善灌溉條件等作為提高糧食產量的主要手段。在干旱和半干旱區，肥料施用和農田灌溉是作物生長的重要因素，也是農業增產的最重要投入（Kellogg，1994）。2000年，世界范圍的平均肥料用量約為145kg/hm2，歐洲肥料用量為400kg/hm2（Dhull et al.，2004）。從20世紀70年代末開始，我國大力推進農業施肥發展（金繼運等，2006），化肥消費量呈現直線上升趨勢。到1994年，我國化肥施用量超過美國，躍居世界第一（馬文奇等，2005）。2008年我國化肥施用量達到5239.0萬噸，占世界總施用量的31.4%（楊增旭等，2011）。與此同時，我國糧食總產量由1991年的43529.3萬噸增加到2019年的66384萬噸（王瑞元，2020）。有研究表明，化肥施用量的增加是在利用率低下的情況下的不利增加，在歐洲只有50%～70%的化肥被作物利用，剩余的通過揮發、反硝化或淋溶而損失（Kengnil et al.，1994）。中國科學院南京地理與湖泊研究所對湖泊富營養化的研究表明，農田肥料污染的負荷平均為47%，農業面源污染物N、P分別占滇池水污染物總負荷的53%和46%，占太湖水污染物總負荷的13%和37%。在糧食和蔬菜作物上施用的氮肥，有約17.4萬噸流失，其中1/2氮肥從農田進入水體，對區域生態環境造成嚴重影響（國家環保總局，2005）。隨著經濟發展和人口增加，中國農業集約化壓力仍然會加大，如果繼續過量施用化肥，那么引起的農業面源污染問題將會更加嚴重。農業活動不僅引發一系列生態與環境問題，農藥化肥投入也打破了區域在長期自然地理過程中所形成的物質平衡，影響土壤養分的動態變化，并加快其在土水界面的遷移速率。以N、P為主的營養物質進入水體，帶來了嚴重的環境污染。