點源和面源污染是導致湖泊水體惡化的兩大污染方式，隨著人們對點源污染控制的重視，點源污染已得到較好的控制和管理，面源污染逐漸成為或已成為影響水環境質量的主要污染形式，其中來自農業的面源污染是面源污染系統中分布最廣泛、對水環境威脅最大的一部分。農業面源污染是當今世界各國環境污染治理最棘手的難題之一。其污染物主要來自畜禽養殖、種植業生產及城鄉結合部農村生活三大污染源，包括糞尿中的化學需氧量（COD）、氮、磷、病原微生物、重金屬等污染物的不合理排放，從農田通過水土流失或者徑流、淋溶等方式隨著降水或灌溉流入到水體的氮、磷及農藥等，最終造成水體污染。農業面源污染具有隨機性強、污染物的排放點不固定、污染負荷的時間空間變化幅度大、其發生具有相對滯后性和模糊性以及潛在性強等特點，使得面源污染的監測、控制與管理更加困難與復雜。

農業面源污染已經成為威脅國外眾多國家水環境安全的主要因素，重視農業面源污染是國際大趨勢。據美國環境保護署（EPA）報道，農業面源污染是河流、湖泊等地表水體污染的第一大污染，貢獻了污染負荷總量的2/3。丹麥的270條河流中94%的氮負荷和52%的磷負荷是由農業面源污染造成的；在愛爾蘭某一農業流域，59%的總磷來源于農業面源污染；挪威的河流中農田面源污染貢獻了50%的總氮和30%的總磷負荷；瑞典農業面源污染貢獻了波羅的海40%的總磷入湖負荷；荷蘭來自農業面源污染的總氮、總磷分別占水環境污染總量的60%和40%；芬蘭20%的湖泊水質發生惡化,農業面源排放的磷素和氮素占總排放量的50%以上,尤其是在高投入農業比例大的流域該比例更大；英國農業面源污染對總磷負荷總量的貢獻在30%~50%。

我國的農業面源污染形勢比發達國家更為嚴重，農業生產集約化程度高，化肥、農藥使用量更大。根據《第一次全國污染源普查公報》對2007年的調查結果（見圖1），全國農業源排放的污染物對水環境的影響較大，農業污染源（包括種植業、畜禽和水產養殖）是總氮、總磷的主要來源，其排放量分別為2.705×10^6t和2.847×10^5t，占排放總量的57.2%和67.4%，COD排放量為1.324×10^7t，占總量的43.7%。地膜、秸稈、尾菜等雖然被認為是農業面源的來源，但是該次普查沒有對這些污染物進行調查。

一、          農業面源污染成因及現狀

1.1     種植業化肥的不合理施用現象普遍

根據《中國農村統計年鑒2016》，我國2016年蔬菜、瓜類播種面積為2.493×10^7hm^2，占農作物總播種面積的14.8%，在1978—2016年呈遞增趨勢（見圖2），2016年的蔬菜瓜果、果園和茶園播種面積為1978年的5.67倍、6.83倍和1.77倍。根據農業部開展的農業面源污染調查和監測結果，這些種植模式在全國各主要分區均存在施肥量大、通過徑流和淋溶排出到水體中的量大等特點，是種植業造成農田面源污染的最主要的來源。張維理等的研究也表明，在水體污染嚴重的滇池、太湖、巢湖和三峽庫區，占流域農田總面積15%~35%的菜果花農田，對流域水體富營養化的貢獻率，接近或大大超過約占農田總面積70%的大田作物。

我國氮、磷化肥施用量自1980年來一直呈增加趨勢（見圖3），氮肥、磷肥用量分別增加了2.23倍和4.54倍。2014年以來肥料用量開始穩中有降，主要是受到國家政策的影響。2014年農業部提出農業面源污染防治的目標為“一控兩減三基本”，并于2015年發布了《農業部關于打好農業面源污染防治攻堅戰的實施意見》和《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，意味著農業面源污染防治工作由過去口號式的倡導轉入帶有明確目標的具體實踐，并且由部門行動上升到國家意志。應在國家政策指導下，重點對施肥量高的蔬菜及瓜類作物、果樹等采用更合理的施肥方式，調整作物布局，優化農田管理，在不增加施肥量的情況下實現糧食安全生產，減少因氮、磷養分從農田里流失進入到水體而造成的環境污染。

1.1     規模化畜禽養殖排污是農業面源污染的主要來源

畜禽養殖業產生的污染物主要有污水、固體糞便、惡臭氣體和大量的氮、磷、懸浮物及致病菌，其中所攜帶的COD、總氮、總磷是最大的污染物。

總體看來，1978年來我國畜禽養殖業一直呈現穩步發展趨勢（見圖4）。2016年生豬的存欄量及出欄量均居世界第一位，約占世界總量的一半。家禽生產、牛羊肉生產基本保持平穩。2016年我國牛年末存欄數為1.067×10^8頭，其中肉牛占69.7%，奶牛占13.4%；豬年末存欄數為4.35×10^8頭，羊年末出欄數為3.011×10^8頭，家禽為5.899×10^9只。牛出欄數為5.11×10^7頭，豬出欄數為6.85×10^8頭，羊出欄數為3.069×10^8頭，家禽出欄數為1.237×10^14只。肉類總產量為8.538×10^7t，其中豬牛羊肉產量合計為6.475×10^7t，以豬肉為主，產量為5.299×10^7t，牛肉、羊肉、禽肉產量分別為7.168×10^6t、4.594×10^6t、1.888×10^7t。禽蛋總產量為3.095×10^7t。肉類和禽蛋產量長期穩居世界第一位，人均肉類達到中等發達國家水平、人均禽蛋消費達到發達國家水平。

畜禽養殖業在給人們提供大量肉蛋奶的同時也產生大量的廢棄物。尤其是隨著大量規模化養殖場和養殖小區的出現，畜禽糞尿和養殖污水難以得到有效處理和利用。隨著畜禽養殖的不斷增長及城市對肉蛋奶的需求量的加大，畜禽養殖規模化程度提高，并向城鄉結合帶轉移，導致可承載、消納畜禽糞便的農田面積不斷減少。畜禽養殖糞污在部分地區遠遠超過周圍農田的消納能力，肆意排放到附近水體中而產生污染，成為水域的重要污染源。在過去相當長時間內，畜禽養殖業普遍存在重發展、輕環保的現象，隨著畜禽養殖業規模化程度不斷提高，在人力受限和經濟效益等因素驅動下，采取水沖糞、水泡糞等清糞工藝的養殖場越來越多，而距離農田較遠，使得將這些糞水運往農田的費用大大增加，在業主投入不足的情況下，往往造成相當一部分糞水就地排放，加劇了畜禽養殖對環境的污染，成為我國農業面源污染的主要來源之一。

一、          農業面源污染防控技術

農業面源污染防控較為成熟的技術可以分為源頭控制、過程攔截和末端凈化三大類。源頭控制技術主要通過優化農業生產工藝達到減少農業源污染物產生與排放的目標，包括清潔種植技術和清潔養殖技術；過程攔截技術是指在農業面源污染物產生以后，針對其遷移途徑采用物理、化學或生物的方法進行攔截、降解或處理利用，從而降低污染物向水體的排放量，減輕農業面源污染；末端凈化技術是指在污染產生后，針對污染類型采取相應的工程措施進行污染治理、凈化的綜合防控技術。

2.1     農田面源污染防控技術

對于種植業面源污染，在不影響農業產量和效益的前提下，源頭總量控制是根本。通過優化農藝管理措施，達到從源頭上控制化肥農藥用量，減少土壤擾動和農田出水，控制農業面源污染產生的目標。主要包括肥料高效施用技術等，在傳統施肥技術的基礎上，結合灌溉、耕作等田間管理措施和工程措施等，形成針對性較強的面源污染綜合防控技術，是當前種植業污染防控的一種發展趨勢。

a.肥料高效施用技術

針對目前普遍存在的施肥結構與基追肥比例不當、追肥時期與作物養分吸收高峰期錯位所帶來的肥料利用率偏低、流失風險加劇等問題，根據不同作物、不同生育期、不同土壤供肥特點，優化施肥時期、方法和用量，適期分次追肥，同時結合化肥深施技術，提高氮、磷肥料利用效率，減少農田氮、磷流失風險。

b.測土配方施肥技術

根據土壤養分測試結果和作物需肥特性提出施肥配方，包括：①依據作物需肥規律、土壤供肥性能和肥料效應等，提供能夠滿足作物營養要求的養分含量、比例、形態；②給出所需要的基礎肥料的品種、數量等信息，并能滿足加工和成型的要求，要求基礎肥料有穩定的來源；③提出氮、磷、鉀及中、微量元素等肥料的施用品種、數量、施肥時期和施用方法。該技術效果較好，但推廣成本較高。

c.區域性農田養分管理技術

通過GPS、GIS等現代信息技術與傳統農化技術的結合，綜合應用數字土壤、當地社會經濟狀況及氣象資料，詳盡迅速地了解一個地區的土壤有效養分的分區狀況。并在此基礎上為這一地區配制出適合主要輪作和土壤類型的專用肥。適合在集約化作物生產地區采用。

d.植株營養診斷施肥技術

對生長期間的作物進行營養分析以診斷作物營養虧缺狀況，根據作物當時自身營養狀況適時、適量追肥以滿足作物最佳生長的營養診斷技術。

e.養分平衡窗技術

在詳細了解農戶養分投入與產出狀況基礎上，分析其農田養分平衡狀況。采集基礎數據，對農田養分投入、產出、豐缺進行評價，并根據計劃種植作物種類將數據輸入施肥專家系統，給出地塊養分平衡結果及土壤質地、種植季節、目標產量、養分平衡等指標，并給出地塊肥料用量、肥料分配方式、合理施肥方法等施肥建議。適合分量經營下的蔬菜、花卉生產。

f.有機肥與無機肥平衡施用技術

氮肥與有機肥配合施用對獲取作物高產、穩產、降低成本具有重要作用。這祥做不僅可以更好地滿足作物對養分的需要，而且還可以培肥地力，減少氮磷流失。

g.新型肥料和作物專用肥技術

新型肥料主要指依據當地土壤、作物、氣候等條件而制作的緩、控釋肥料，通常是利用包膜材料來控制肥料的養分釋放速度，使之與作物生長周期需肥速度相一致，從而提高肥料利用率，減少養分的淋失與揮發。

作物專用肥配方中不僅根據土壤肥力狀況和作物需肥特征配有氮、磷、鉀大量元素，而且根據各地土壤養分限制因子配有作物需要的各種微量元素，充分把宏觀控制和微觀調節有機地結合起來，使生產出的肥料能適合不同地區、不同作物需要。專用配方肥含有氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、硼等多種營養元素，且總養分含量一般高達40%~50%，滿足農作物對養分的需求，以保證作物的正常生長。通常專用配方肥的利用率比一般化肥利用率高10%~15%，可顯著降低氮磷養分流失量。

h.水肥綜合管理技術

通過灌溉系統為植物提供營養物質的過程，即按照作物生長不同階段對養分的需要、土壤、氣候等條件，將適量肥料在灌溉過程中溶于水施用，從而準確地將肥料均勻施在根系附近，供植物根系直接吸收利用。隨灌水所用的肥料應全是水溶性化合物或液體肥料，微量元素肥料應是水溶態或鰲合態化合物。在條件具備的情況下，可結合滴灌、噴灌、滲灌等灌溉技術，節約灌溉用水和肥料用量，減少氮磷流失，實現水肥一體化管理，提高肥效。

i.水土保持耕作技術

包括免耕、少耕、間套復種技術、秸稈還田覆蓋技術等，主要通過對農田實行免耕少耕和秸稈覆蓋還田、控制土壤風蝕水蝕和農業面源污染、提高土壤肥力和抗旱節水能力以及節能降耗和節本增效的先進農業耕作技術。間套復種技術的使用，可以利用不同作物對營養物需求比例的差異，充分利用土壤養分，減輕養分殘余對周圍水體造成的富營養化程度，調節土壤中各養分的比例，避免土地板結和鹽堿化。

j.種植結構調整與布局優化技術

該技術是通過宏觀調控措施，根據不同作物的適生性及其在不同土壤、氣候、地形等條件下的農業面源污染發生潛力，對某一區域內的種植業重新進行布局，調整種植結構，高肥作物如蔬菜花卉等優先種植在低污染風險地區，而在高污染風險區則優先發展需肥量低、環境效益突出的豆科或發展糧食、經濟林等，可以有效減少農業生產對化肥的依賴，有效控制農業面源污染。

k.植物籬技術

植物籬為由木本植物或一些莖干堅挺、直立的草本植物組成的無間斷式或接近連續的狹窄帶狀植物群。它具有一定的密集度，在地面或接近地面處是密閉的。一般是在土埂或坡地上種植多年生且有一定經濟效益的木本或草本植物，從而控制水土流失和增加經濟效益。主要有兩種形式：一是經濟植物籬+農作物，二是經濟植物籬+經濟作物。

l.緩沖帶技術

在農田尾水進入人工濕地或入江支流以前，沿江或入江支流方向每隔一定距離（200m）建立一定寬度（10m左右）的農田作為緩沖帶，緩沖帶內不施氮、磷肥料以及化學農藥，按照正常生產方式種植水稻、蘆葦、菖蒲等有一定經濟價值的水生植物，使緩沖帶內植物依靠上游徑流氮、磷養分生長，達到農田徑流氮、磷資源化再利用的目的。帶內植物正常收割（收獲），既可帶來經濟效益，又可促進畜禽養殖業和農產品粗加工業的發展。

m.生態攔截技術

生態攔截技術是在當地地形條件下，結合農用地已有的排水溝渠、池塘、濕地等，種植能夠有效吸收和富集氮磷及農藥等物質的水生植物，配合相應的工程措施對污染物進行攔截、吸附、降解等，通過生態攔截改善、凈化水質，實現農業面源污染防控。氮磷生態攔截技術在不同區域要因地制宜，根據當地地形、農作物種植類型及布局、降水、排灌溝渠等因素，科學地選擇用來凈化的植物與其他處理工藝。

從治理途徑來看，這些施肥技術當中，第a~j項技術均為源頭控制技術，第k~m項技術為過程阻控和末端治理技術。在特定的地區，這些面源污染防控技術應相輔相成，最大限度地減少農田氮磷污染物流出到水體。

2.2     畜禽養殖污染防控技術

畜禽養殖排污防控的源頭控制技術主要是進行清潔養殖，以減少畜禽養殖過程中的糞污排放量，便于后續處理利用為目標，較為成熟的技術包括生態發酵床生豬養殖技術、飼料優化技術等；過程阻控減污技術主要包括糞污收集貯存技術、干清糞工藝等技術；而糞便資源化利用和污水處理技術等可以歸為畜禽養殖末端治理技術。

a.生態發酵床生豬養殖技術

生態發酵床是一種新型、無污染養殖模式，具有“三省、兩提、一增、零污染”等特點，即省水、省料、省勞力，提高抵抗力、提高豬肉品質，增加養殖效益，無污染，適用于中等規模的生豬養殖場。零排放生態養殖舍改造工程包括現有養殖舍改造、墊料配制。利用微生物菌種將一定比例混合的鋸末屑、粉碎棉稈（樹葉或雜草）、營養添加劑、水所組成的墊料進行發酵，消除糞便的污染，從源頭上達到環境保護和促進生豬生長的一種規模化生豬養殖技術模式。

b.畜禽養殖糞便收集貯存技術

畜禽專業養殖戶養殖量較大且分散，畜禽糞便在隨意堆放情況下，容易在雨季隨地表徑流直接進入水體，造成嚴重的水體污染。為避免畜禽糞污在貯存期間被雨水沖刷流失，建設有防雨功能的糞污收集貯存設施是防止畜禽糞便流失造成環境污染的最為基礎的必備設施。畜禽糞污在儲存池中儲存一定的周期，經過厭氧、好氧、兼氧等微生物處理過程后，將其還田，可增加土壤中有機質含量，有助于改善土壤結構、滲透性和可耕性，控制土壤侵蝕，使之持水能力增加，糞液作為灌溉用水，提供植物生長所需水資源。畜禽糞污在經過一定周期的貯存后直接還田，是專業戶養殖糞污處理最為經濟、有效的處理方式。

c.干清糞工藝

干清糞工藝是進行干撿糞、糞水分別處理的方式，固體糞便可以用于生產有機肥，而所產生的污水量比水沖糞、水泡糞工藝降低70%，污水中的COD含量降低90%，懸浮物（SS）降低95%。

d.畜禽糞便堆肥技術

根據所采用的環境條件的不同，堆肥技術可分為好氧堆肥和厭氧堆肥，分別是在好氧和厭氧的條件下，通過微生物活動分解有機質，生成容易被作物吸收利用的腐殖質。厭氧堆肥技術所需要的時間較長，而好氧堆肥是一種高溫高效發酵過程，發酵周期短，有機物分解徹底，無害化程度高，因此更多地被應用。

e.畜禽養殖廢棄物肥料化還田利用技術

畜禽糞污含有較多的有機質、氮、磷、鉀和微量元素，施入土壤中能穩定長期地釋放養分，提供作物生長所需的多種必需元素。畜禽糞污肥料化還田技術是最廣泛也最有效的一種資源化方式，不僅可減少對環境的污染，還能促進種植業發展。適用于養殖場周邊有足夠農田消納糞便污水的地區，特別是種植需肥量較高的集約化蔬菜等作物的地區。

f.自然處理技術

自然處理技術主要是采用氧化塘、人工濕地等自然處理系統對養殖場畜禽糞污進行處理，通常是在養殖場進行過厭氧處理之后采用的技術。需要的投資較少，運行管理費用低，不需要復雜的工程體系。該技術適用于離城市較遠，氣溫較高，有灘涂、荒地、林地或低洼地可作糞污自然處理系統的地區。該技術在美國、澳大利亞等國家應用時，由于土地寬廣，畜禽糞污一般未經厭氧處理就直接進入氧化塘，采用多級氧化塘方式增加污水停留時間和處理效率。

g.工程處理技術

對于位于大城市近郊的畜禽養殖場，在沒有足夠的農田消納糞污時，需要引入工程處理技術，占地少，但投資大、運行費用高。根據養殖場具體情況，可采用厭氧處理、好氧處理或者厭氧–好氧處理組合等。適用于規模較大、清糞工藝采取水沖糞等污水量大的養殖場。

h.大中型沼氣工程技術

大中型沼氣工程技術主要適用于位于農村的規模化養殖場，為居民提供清潔生活能源。該技術包括發酵池以及一系列相應的設施，即預處理設施、沼氣利用設施和沼肥利用設施等，即“一池三建”工程。沼氣池提供了厭氧條件下有機物分解的場所；預處理設施主要包括沉淀、調節、計量、進出料、攪拌等裝置；沼氣利用設施包括沼氣凈化、儲存、輸配和利用裝置；沼肥利用設施則包括沼渣、沼液綜合利用等設施。

三、          農業面源污染防控小結

種植業和畜禽養殖業是農業面源污染成因中兩個最主要的來源。采用“源頭控制為主、過程阻控與末端治理相結合”是當前進行農業面源污染防控的主要途徑。

種植業上引進國外4R技術的精準施肥、精準施藥，并通過優化農藝管理措施，達到從源頭上控制化肥農藥用量，節水減排，控制農業面源污染產生的目標。在傳統施肥技術基礎上，結合灌溉、耕作等田間管理措施和工程措施等，形成針對性較強的面源污染綜合防控技術，是當前的種植業污染防控的一種發展趨勢。

畜禽養殖業在進行減量化、無害化、資源化的前提下，以地定養、以水定養，采取清潔養殖技術，從源頭控制以減少畜禽養殖過程中的糞污排放量。畜禽排泄物是一種資源，是制造有機肥料與生物能源的良好材料，而且技術工藝成熟，政府部門應予以鼓勵和推動，以促進農業資源的循環利用。

農業面源污染治理是一項長期和艱巨的工作。在國家和各地區所制定的相關政策、法規的約束下，根據各地區農業面源污染現狀，因地制宜地采用相應的防控技術。堅持保護與發展相結合，農藝防治與工程治理相結合，源頭控制與過程阻斷、末端治理相結合，政策引導與生態補償相結合，科技支撐與技術推廣相結合，既要注重科學性、可行性，還要具有一定的前瞻性，抓住主要矛盾，解決突出問題，為實現環境效益、社會效益、經濟效益持續發展提供保障。

來源：武淑霞，劉宏斌，劉申，王耀生，谷保靜，金書秦，雷秋良，翟麗梅，王洪媛.農業面源污染現狀及防控技術：中國工程科學2018年第20卷第5期