农业化学品投入状况及其对环境的影响

蔡 荣

(浙江大学中国农村发展研究院,浙江杭州 310027)

农业化学品投入状况及其对环境的影响

蔡 荣

(浙江大学中国农村发展研究院,浙江杭州 310027)

农业生产中,农业化学品的大量使用产生了明显的负外部性影响,尤其是农业的面源污染问题随化肥、农药投入的增加而不断加剧。通过统计分析方法,对农业化学品投入数量及区域分布特征、农业化学品投入存在的问题及其所造成的面源污染问题进行分析。结果表明:化肥和农药总投入不断增加,其中河南、山东、江苏、安徽、湖北和湖南6省投入总额接近全国的一半;农业化学品使用存在过量投入、投入结构失衡和施肥施药技术落后等问题;农业化学投入品的过量使用造成的环境污染问题正不断加剧,农业面源污染排放对污染总量的贡献率不断上升。最后提出了相关政策建议,包括加强农业面源污染控制的政策框架和配套制度建设、推广成熟的化肥农药施用技术和加强农业环保教育。

农业化学品;面源污染;可持续发展

改革开放以来,集约化农业使我国农村、农业经济取得了很大进步,其中化肥和农药的投入起了举足轻重的作用。施用化肥不仅能提高土壤肥力,而且也是提高作物单位面积产量的重要措施。据估计,1978-2006年间化肥投入对中国粮食产量的贡献率达56.81%[1]。农药能够减少因病虫害和草害所引起的农作物的产量损失,施用量也在逐年增加。然而,农业化学品的大量使用在带来经济效益的同时,也产生了明显的负外部性影响,农业面源污染问题随化肥、农药投入的增加而不断加剧。据亚洲开发银行估计,中国农业面源污染的直接经济损失占全国G DP的0.5%-1%[2],对农业和农村经济的可持续发展构成了严重威胁。

1 农业化学品投入数量及区域分布特征

1.1 投入总量与分布

由于化肥在农业生产中的重要作用,施用量逐年增加。从表1可以看出,我国化肥施用量(折纯量,下同)从1980年的1 269.4万t上升到2007年的5 107.8万t,年均增长率5.1%。从区域分布来看,华东和华中地区是施肥密集区,2007年施肥总量为2 595.8万t,占全国施肥总量的50.8%。其中,华东地区化肥施用总量为1 373.9万t,占全国26.9%;华中地区化肥施用总量为1 221.9万t,占全国23.9%。现代农业离不开农药的使用。据估计,在中国每使用1元钱的农药,农业生产可获益8-16元[3]。农药可以增加作物产量,也可以增加农业收入,这种狭隘的认知导致了中国农业农药使用量不断增加。近10多年来,我国农药使用量(折纯量)增长迅速,从1995年的108.7万t上升到2004年的138.6万t。与化肥类似,华东和华中地区农药使用量也一直远远高于其它地区。以2004年为例,华东和华中地区农药施用总量分别为45.4万t和39万t,占全国使用量的32.8%和28.1%;东北地区的农药施用量近年来增长速度明显快于西南、华北、华南和西北地区,2004年达11.8万t,紧随华南地区。

表1 农业化学品使用量(折纯量)及其分布Tab.1 Agri-Chemicals use and its distribution(104t)

1.2 主要省份分布

从各省、自治区的具体情况来看,施肥量最多的6个省分别是河南、山东、江苏、安徽、湖北和湖南,其中河南省2007年的化肥使用量达569.7万t。2001年,6省施肥总量为1 918万t,占全国总施肥量的45.1%。截止2007年底,6省总施肥量上升到2 237万t,占全国总施肥量的43.8%,6省施肥总量占全国总施肥量的比重基本稳定,维持在44%左右。从各省和自治区的具体情况来看,农药施用最多的6个省分别是山东、湖北、湖南、河南、江苏和安徽省。2001年,6省农药施用之和为60.4万t,占全国农业总施药量的47.4%;2004年,6省农药施用之和为65.4万t,占全国农业总施药量的47.2%,6省农药施用量所占全国农业施药量的比重比较稳定,基本维持在47%的水平。

表2 近年主要省份农业化学品使用情况Tab.2 Agri-Chemicals use in key provinces in recent years(104t)

2 农业化学品投入存在的问题

2.1 过量投入

1997年我国农田平均每公顷化肥施用量306.1 kg,2007年上升至419.6 kg,增加了37.1%。从不同区域来看,2007年华东、华中和华南地区的单位面积化肥投入量均已超过600 kg,分别为646.8 kg、636.2 kg和618.9 kg。据世界粮农组织(FAO)统计分析,目前世界上平均每公顷耕地化肥施用量约为120 kg。因此,我国化肥单位面积用量已经远远高于世界平均水平。据农业部门的调查,当前我国化肥有效利用率仅为30%-40%,而发达国家为60%-70%[2]。目前,我国已经成为世界上最大的农药施用国。我国农药施用量从1995年的8.36 kg/hm2上升至2004年的10.66 kg/hm2,10年间增加了27.5%。华东、华中和华南地区单位面积农药施用量远远超过了全国平均水平,2004年分别达到21.11 kg/hm2、19.47 kg/hm2和17.93 kg/hm2。2004年单位面积施药水平最高的是福建省,达37.3 kg/hm2,紧随其后的是浙江、湖南和广东,单位面积施药水平分别为29.8 kg/hm2、27.3 kg/hm2和26 kg/hm2,远远超过世界平均水平。中国农业科学院的一项研究结果也表明,我国农药的过量使用在水稻生产中达40%,在棉花生产中超过50%[2]。

表3 单位面积耕地农业化学品投入量Tab.3 Agri-Chemicals use per unit area of arable land(kg/hm2)

2.2 结构失衡

肥料投入结构不平衡,N、P、K养分比例不协调,有机肥料在施肥中的份额逐年下降。从表4可以看出,尽管N肥和P肥的使用比例在逐年缓慢减少,K肥和复混肥的使用比例在逐年缓慢增加,但施用结构仍存在很大的问题。据统计,1991年我国化肥施用N∶P2O5∶K2O比例为1∶0.45∶0.13,2001年为1∶0.52∶0.20[4],2004年为1∶0.47∶0.10[5]。很显然,N肥和P肥的投入过量,K肥的投入相应的过少。另外,有机肥的投入与无机化肥相比也显得不足,其作用很大程度上被忽视了。我国肥料使用总量中,有机肥占总施用量的比例由1949年的99.9%下降到1990年的37.4%,近年来仍呈下降趋势。绿肥面积显著减少,大量作物秸秆被废弃或焚烧,畜禽粪便未被很好利用,各种营养元素配比不科学。

农药使用结构也很不合理,目前主要以杀虫剂为主,其中高毒农药品种仍然占有相当高的比例。据统计,世界农药市场的品种结构为杀虫剂占28%,杀菌剂占48%,除草剂占18%,植物生长调节剂5%。中国使用的农药品种结构为:杀虫剂占54.6%,杀菌剂占25.3%,除草剂占19.3%,植物生长调节剂0.7%[4]。2000年中国有机磷杀虫剂占农药总用量的39.4%,占杀虫剂总用量的70.5%。有机磷、氨基甲酸酯类杀虫剂中的高毒品种用量占整个农药用量的37.4%,占杀虫剂总量的67.0%。这些毒性较大、对农产品与人畜危害风险较高的品种长期以来一直是农药销售中最常见、最易购得的品种,成为农药使用的当家品种[5]。

表4 近年各类化肥施用情况及占比例Tab.4 Various types of chemical fertilizer use and its proportion in recent years

2.3 技术落后

农民缺乏肥料使用的技术培训,往往根据自身经验确定施肥数量、施肥时间及施肥结构,不能根据作物产量水平和土壤肥力状况合理投入,而是尽可能地多投入化肥。农户为了节省时间,“重基肥轻追肥”的现象十分普遍,且过度依赖无机化肥,忽视传统农家肥和有机肥的投入。在施肥方式上,铵态氮肥表施、施肥后大量灌水、磷肥撒施等不合理的方式广泛存在,不仅造成养分的大量流失,也造成负面的环境影响。农药科学知识普及率低,农民科学用药的意识淡薄,片面追求防治效果和经济效果,认为农药施用的浓度越高,效果越好,特别是在蔬菜、水果、茶叶等作物上使用过量的农药,甚至是明文禁止使用的高毒农药。不少农民不能按照农作物品种、农药种类来选择不同的施药时间,只凭主观认知盲目选择。而且,施药装备比较落后,跑、冒、滴、漏问题突出,农药施用中造成严重的浪费,甚至有时引发人畜中毒事件。

3 化学品过量使用加剧农业面源污染

我国农业化学投入品的过量使用造成的环境污染问题正不断加剧。有关研究表明,农业面源污染排放对污染总量的贡献率不断上升,从上世纪80年代的40%已经增加到现在的66%[6],并且这一趋势仍将持续,成为我国农业可持续发展面临的最大挑战之一。

化肥施用的环境影响主要包括水体污染、土地污染和大气污染。据估算,除N2外,每年我国大约有19.1%的被施用于农田的化肥氮以各种形态的氮素流失到环境中,并对环境质量造成不良影响。农田氮、磷流失已经成为我国水体污染的主要因素。据估计,农田使用的氮肥约有5%会直接随地表径流,约有2%会渗透到地下水层[4]。2007年我国农田氮肥(纯氮)径流损失达114.9万t,渗透到地下水层的氮肥达45.9万t。这些氮加剧了地表水的富营养化,导致了地下水的硝酸盐含量增加。中国2000年环境公报显示,太湖、巢湖氮、磷等营养物超标,处于富营养化状态;滇池总氮、总磷严重超标,处于重富营养化状态[7]。农业面源污染对太湖、巢湖和滇池“三湖”全氮的贡献率分别为59%、33%和63%,对全磷的贡献率分别达到30%、41%和73%,已经超过了点源污染比例,上升为威胁地表水的主要污染源[8]。随着氮肥用量的增加,地下水中硝酸盐的含量将升高,从而导致部分地区地下水和饮用水硝酸盐污染。根据中国农科院在北方5省20个县集约化蔬菜种植区的调查,在800多个调查点中,45%的地下水NO3-N含量超过11.3 mg/L,20%超过2 011.3 mg/L,个别地点超过7 011.3 mg/L[4]。化肥的过量或不合理施用也会影响土壤理化性质和土壤团粒结构的形成,造成土壤板结。华东、华南和华中地区因化肥的过量施用,耕地质量退化现象十分严重。据估计,到2010年全国耕地氮素盈余量将达到2 240万t[4]。

农药特别是高毒农药的大量使用,也给环境造成了很大的负面影响。我国许多农田均受到不同程度的农药污染,而农药直接施入土壤的地区造成的土壤污染最为严重。土壤不仅是农药在环境中的“储存库”,也是农药在环境中的“集散地”。一般而言,农药在施用于农田之后,其中20%残留在作物上,50%-60%残留在土壤中,只有少量的农药作用于目标[4]。农药对水体的污染主要来自直接向水体施药、地表残留的农药随雨水迁移、空气中的农药雾滴或微粒沉降、施药工具和器械的清洗等途径。日常环境监测结果表明,地表水体中含有数目可观的农药残留,主要包括杀虫剂和除草剂。在江苏、江西以及河北等地的地下水中就发现有六六六、阿特拉津、乙草胺、杀虫双等农药的残留;甚至在北京重要水源官厅水库,近年来污染也十分严重,检测结果显示水体中含有机氯农药等污染物10多种。

4 政策建议

对于农田造成的农业面源污染,应采取源头控制策略:

(1)加强农业面源污染控制的政策框架和配套制度建设。包括:建立提升肥料产业水平和改进施肥管理水平的价格税收政策,对有机肥料、无公害农产品用肥实行补贴和税收政策,征收环境税抑制肥料过度施用;在技术上实行养分资源的综合监管,加强肥料投入品管理,实行无害化化肥准入制度;强化耕地养分质量监管,建立耕地质量预警预报系统;加快有机废弃物资源化利用,提高无害化处理水平;调整肥料品种结构,向平衡、高浓度、专业化方向发展[4]。

(2)推广成熟的化肥农药施用技术。提高化肥和农药的效率,是减少面源污染、改善农业环境质量的重要手段。要因地制宜地推广成熟的化肥、农药施用技术。采用测土配方施肥、改良施肥方法和施肥时间等措施减少化肥施用量;科学使用农药,提倡综合病虫害防治,减少农药对环境的污染。要鼓励有机肥、绿色农药替代无机化肥和高毒农药的使用。我国有机肥资源十分丰富,纯养分达7 000万t,含有大量的氮、磷、钾及作物所需的微量元素,利用潜力十分巨大[5]。大力推广低毒、有效含量低、亩用量少、对病虫害防治效果好、防效长的新农药。

(3)加强农业环保教育。加大宣传力度,让农民了解化肥有效利用率不高和不合理施肥是农业面源污染的源头之一。农业面源污染使河流水库水质富营养化,硝酸盐污染超标导致饮用水质量下降,已严重威胁农业生产安全和人们的身体健康。通过科普和大众媒体,加强教育和培训,提高全民对农业面源污染的认知和自觉参与防治污染的意识,引导和规范农业生产方式,鼓励农民采取环境友好技术以实现减少农药和促进农业可持续发展战略的实施。(编辑:李 琪)

References)

[1]王祖力,肖海峰.化肥施用对粮食产量增长的作用分析[J].农业经济问题,2008,(8):65-68.[Wang Zuli,Xiao Haifeng.Analysis of Chemical Fertilizer on theGrowth ofGrain Output[J].Issues of Agriculture Economy,2008,(8):65-68.]

[2]课题组.我国农业污染的现状及应对建议[J].国际技术经济研究,2006,(10):17-21.[Ke Tizu.China’s Agricultural pollution’Status and Countermeasures[J].International Technical and Economic Research,2006,(10):17-21.]

[3]王律先.我国农药工业概况及发展趋势[J].农药,1999,(10):1-8.[Wang Luxian.Overview ofChina’sPesticideIndustry and Development Trend[J].Pesticide,1999,(10):1-8.]

[4]朱兆良等.中国农业面源污染控制对策[M].北京:中国环境科学出版社,2006.[Zhu Zhaoliang et al.Policy for Reducing Non-point Pollution from CropProductioninChina[M].Beijing:China Environment Science Press,2006.]

[5]Zhou and Jin.Chinese Vegetable Safety Administration Problems,Causes and Counter Measures[J].China-USA Business Review,2004,(3):25-31.

[6]OECD and China.Environment,Water Resources and Agricultural policies:Lessons from China and OECD Countries[R].2006.

[7]王金南等.中国水污染污染防治体制与政策[M].北京:中国环境科学出版社,2003.[WangJinnan et al.China's Water Pollution Control System and Policies[M].Beijing:China Environment Science Press,2003.]

[8]李贵宝等.非点源污染控制与管理研究的概况与展望[J].农业环境保护,2001,(3):190-191.[Li Guibao et al.Non-point Source Pollution Control and Management of the Overview and Prospect Research[J].Agricultural Environmental Protection,2001,(3):190-191.]

AbstractIntensified agriculture has promoted rural and agricultural economic development of China,in whichfertilizers and pesticides played a pivotal role.However,the extensive use of agri-chemicals also had significant negative externality effects,especially the agricultural nonpoint source pollution.This article analyzed the agri-chemical use and its regional distribution,the problems of agri-chemical use and the results of non-point source pollution based on statistical analysis method.The results were asfollows:T otal fertilizer and pesticide use continued to increase.The main six province,Henan,Shandong,Jiangsu,Anhui,Hubei and Hunan nearly accounted for half of the country's agrichemical use.Agri-chemical inputs had several problems at present,including excessive use,structural imbalance and technological backwardness.Unreasonable agri-chemical use also caused agricultural non-point source pollution problems.Contribution rate of non-point source pollution to total pollution rised continually.Finally,this article put forward countermeasures and suggestions,including strengthening policy framework and supporting institutions of agricultural non-point source pollution control,promoting sophisticated chemical fertilizer and pesticide application techniques and strengthening agricultural environmental education.

Key wordsagricultural chemicals;non-point pollution;sustainable development

Agri-chemicals Inputs and Its Impact on Environment

CAI Rong
(China Academy of Rural Development,Zhejiang University,Hangzhou Zhejiang 310027,China)

F062.2;X196

A

1002-2104(2010)03-0107-04

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.03.020

2009-12-06

蔡荣,博士生,主要研究方向是农村环境治理。