江苏省农田化肥使用环境风险评价及影响因素

刘钦普

摘要：提出了环境风险指数、环境安全阈值的概念，建立环境风险评估模型，对江苏省化肥使用强度进行环境风险评估，并应用灰色关联分析和相关分析方法进行影响因素研究。结果表明，江苏省苏南地区的5个城市中，除无锡市属于中等环境风险程度外，其余4个城市都属于低等环境风险级别。苏中、苏北地区除徐州市属于严重风险程度外，其余7个城市都属于中等环境风险程度。江苏省农田化肥使用已产生面源污染，存在中等程度的环境风险，对大气、土壤、地下水造成了不同程度的危害。

关键词：化肥使用强度；环境风险评估；面源污染；灰色关联分析

中图分类号：X822.1 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0310-03

随着社会经济的发展，面源污染造成的地表水污染问题越来越严重，全球大约有30%～50% 的地表水体受到了面源污染的影响^[1]。农业面源污染已成为美国河流、湖泊的主要污染源，是造成地下水污染、湿地退化的主要因素^[2]。在欧洲，农业面源污染同样是造成水体污染的首要原因，也是地表水磷富集最主要的原因，德国某流域因过量施用化肥导致河水中的磷浓度超过0.2 mg/L^[3]。我国农业面源污染的现状也比较严重。20世纪90年代以来，为提高粮食产量，我国化肥施用量快速增长。2007年，我国化肥总施用量为5 107.8万t，占世界化肥总施用量的1/3，单位面积施用量超过世界平均水平的3倍^[4]。2007 年农业面源污染排放的总氮为270.46万t，总磷为28.47万t，分别占同期全国排放的57.19%、67.27%。农业面源污染即将成为我国流域污染的主要因素，我国七大水系水质总体为中度污染，湖泊（水库）富营养化问题突出^[5]。我国化肥利用率并不高，氮肥利用率为30%～35%，磷肥为 15%～20%，钾肥为25%～50%，剩余的养分通过淋溶、固定、挥发等流失到大气、水体、土壤中，造成土壤板结酸化、重金属超标、水体富营养化等问题。2007年，我国海域发生赤潮82次，造成巨大的经济损失，这都与农田过量使用化肥有关^[6]。江苏省属于高施肥区，粮食总产量先后越过2 500万t（1979年）、3 000万t（1983年）、3 500万t（1999年）大关，化肥使用量也从1979年的186 kg/hm2上升到2009年的734 kg/hm2。1990年开始，江苏农业生产出现过剩氮^[7]。过多的化肥使用，造成了农业面源污染问题，导致江苏省农村生态环境遭受破坏。近些年，不少学者对江苏省农田面源污染及环境风险评估的研究多集中在重金属方面，对使用化肥引起的面源污染研究较少。本研究首次提出环境安全阈值、环境风险指数概念，以江苏省农田为研究对象，对江苏省农田化肥过量使用潜在的环境风险进行评价，并且对其影响因素进行分析，旨在为江苏省治理面源污染、促进农业可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

数据主要来自《江苏统计年鉴2011》《江苏农村统计年鉴2011》《生态县、生态市、生态省建设指标（修订稿）》以及有关官方网站发布的资料。部分数据根据往年江苏省统计年鉴基础数据整理、计算获得。

1.2 环境风险评价方法

环境风险评价广义上是指对人类的各种社会经济活动所引发或面临的危害（包括自然灾害）对人体健康、社会经济、生态系统等所造成的可能损失进行评估，并据此进行管理、决策。环境风险评价狭义上指对有毒有害物质（包括化学品、放射性物质）危害人体健康以及对生态系统的影响程度进行概率估计，并提出减小环境风险的方案、对策。环境安全阈值是指为获得某一作物产量而不危害环境的最大化肥使用量，其数值根据地理条件、作物种类、目标产量、化肥利用率的不同而变化。化肥使用环境风险指数表示化肥不同使用强度对环境造成潜在危害的程度，计算公式如下：

3 结论与讨论

本研究结果表明，目前江苏省13个地级市普遍存在农田化肥使用过量的问题，环境污染风险较大。其中4个市存在轻度风险，8个市存在中等程度环境风险，1个市存在严重风险。化肥使用量地理分布特征明显，已对江苏省生态环境构成潜在威胁。导致江苏省化肥使用强度过高的原因是多方面的，务农人口占总人口比例过高是主要原因。苏北地区经济欠发达，农民过量使用化肥不仅没有提高作物产量，反而对生态环境造成严重危害。因此，加快苏北地区农业劳动力转移、扩大农业经营规模，是提高农业生产效率、保护农村生态环境的重要措施。与此同时，应对广大农民进行教育、培训，推广测土配方施肥技术，提倡施用有机肥、复合肥，减少化肥施用量，促使养分最大限度地在农田生态系统内循环，使农业由高投入、高污染的无机农业模式过渡到可持续发展的生态农业模式。土壤是人类赖以生存发展的物质基础，我国土壤环境形势严峻，对生态环境、食品安全、农业可持续发展已构成威胁。大力加强土壤环境保护工作，当务之急是尽快制定土壤环境保护法。我国保护土壤环境的法律基本上还是空白，土壤环境标准体系也不健全。国家应该尽快出台有关法律，对化肥、农药等化学物质的使用应有相应的规定。可以综合考虑各地农业生产的社会、生态、经济效益，根据具体情况确定环境安全阈值。随着施肥技术的进步以及化肥利用率的提高，化肥使用环境安全阈值可以小于国家规定的生态县化肥使用强度标准（250 kg/hm2）。环境风险程度级别的划分可以根据各地对环境标准的要求不同进行调整。

参考文献：

[1]Dennis L C，Peter J V，Keith L. Modeling non point source pollutants in vadose zone with GIS[J]. Environmental Science and Technology，1997，31（8）：2157-2175.

[2]耿士均，陆文晓，王 波，等. 农业面源污染的现状与修复[J]. 安徽农业科学，2010，38（25）：13993-13996.

[3]杨爱玲，朱颜明. 地表水环境非点源污染研究[J]. 环境科学进展，1999（5）：60-67.

[4]丁 锁，臧宏伟. 我国农业面源污染现状及防治对策[J]. 现代农业科技，2009（23）：275-276.

[5]赵其国，骆永明，滕 应，等. 当前国内外环境保护形势及其研究进展[J]. 土壤学报，2009，46（6）：1146-1154.

[6]李仲春. 我国农业面源污染现状及防治对策[J]. 现代农业科技，2012（14）：213-214.

[7]陈同斌，曾希柏，胡清秀. 中国化肥利用率的区域分异[J]. 地理学报，2002，57（5）：531-538.endprint

摘要：提出了环境风险指数、环境安全阈值的概念，建立环境风险评估模型，对江苏省化肥使用强度进行环境风险评估，并应用灰色关联分析和相关分析方法进行影响因素研究。结果表明，江苏省苏南地区的5个城市中，除无锡市属于中等环境风险程度外，其余4个城市都属于低等环境风险级别。苏中、苏北地区除徐州市属于严重风险程度外，其余7个城市都属于中等环境风险程度。江苏省农田化肥使用已产生面源污染，存在中等程度的环境风险，对大气、土壤、地下水造成了不同程度的危害。

关键词：化肥使用强度；环境风险评估；面源污染；灰色关联分析

中图分类号：X822.1 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0310-03

随着社会经济的发展，面源污染造成的地表水污染问题越来越严重，全球大约有30%～50% 的地表水体受到了面源污染的影响^[1]。农业面源污染已成为美国河流、湖泊的主要污染源，是造成地下水污染、湿地退化的主要因素^[2]。在欧洲，农业面源污染同样是造成水体污染的首要原因，也是地表水磷富集最主要的原因，德国某流域因过量施用化肥导致河水中的磷浓度超过0.2 mg/L^[3]。我国农业面源污染的现状也比较严重。20世纪90年代以来，为提高粮食产量，我国化肥施用量快速增长。2007年，我国化肥总施用量为5 107.8万t，占世界化肥总施用量的1/3，单位面积施用量超过世界平均水平的3倍^[4]。2007 年农业面源污染排放的总氮为270.46万t，总磷为28.47万t，分别占同期全国排放的57.19%、67.27%。农业面源污染即将成为我国流域污染的主要因素，我国七大水系水质总体为中度污染，湖泊（水库）富营养化问题突出^[5]。我国化肥利用率并不高，氮肥利用率为30%～35%，磷肥为 15%～20%，钾肥为25%～50%，剩余的养分通过淋溶、固定、挥发等流失到大气、水体、土壤中，造成土壤板结酸化、重金属超标、水体富营养化等问题。2007年，我国海域发生赤潮82次，造成巨大的经济损失，这都与农田过量使用化肥有关^[6]。江苏省属于高施肥区，粮食总产量先后越过2 500万t（1979年）、3 000万t（1983年）、3 500万t（1999年）大关，化肥使用量也从1979年的186 kg/hm2上升到2009年的734 kg/hm2。1990年开始，江苏农业生产出现过剩氮^[7]。过多的化肥使用，造成了农业面源污染问题，导致江苏省农村生态环境遭受破坏。近些年，不少学者对江苏省农田面源污染及环境风险评估的研究多集中在重金属方面，对使用化肥引起的面源污染研究较少。本研究首次提出环境安全阈值、环境风险指数概念，以江苏省农田为研究对象，对江苏省农田化肥过量使用潜在的环境风险进行评价，并且对其影响因素进行分析，旨在为江苏省治理面源污染、促进农业可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

数据主要来自《江苏统计年鉴2011》《江苏农村统计年鉴2011》《生态县、生态市、生态省建设指标（修订稿）》以及有关官方网站发布的资料。部分数据根据往年江苏省统计年鉴基础数据整理、计算获得。

1.2 环境风险评价方法

环境风险评价广义上是指对人类的各种社会经济活动所引发或面临的危害（包括自然灾害）对人体健康、社会经济、生态系统等所造成的可能损失进行评估，并据此进行管理、决策。环境风险评价狭义上指对有毒有害物质（包括化学品、放射性物质）危害人体健康以及对生态系统的影响程度进行概率估计，并提出减小环境风险的方案、对策。环境安全阈值是指为获得某一作物产量而不危害环境的最大化肥使用量，其数值根据地理条件、作物种类、目标产量、化肥利用率的不同而变化。化肥使用环境风险指数表示化肥不同使用强度对环境造成潜在危害的程度，计算公式如下：

3 结论与讨论

本研究结果表明，目前江苏省13个地级市普遍存在农田化肥使用过量的问题，环境污染风险较大。其中4个市存在轻度风险，8个市存在中等程度环境风险，1个市存在严重风险。化肥使用量地理分布特征明显，已对江苏省生态环境构成潜在威胁。导致江苏省化肥使用强度过高的原因是多方面的，务农人口占总人口比例过高是主要原因。苏北地区经济欠发达，农民过量使用化肥不仅没有提高作物产量，反而对生态环境造成严重危害。因此，加快苏北地区农业劳动力转移、扩大农业经营规模，是提高农业生产效率、保护农村生态环境的重要措施。与此同时，应对广大农民进行教育、培训，推广测土配方施肥技术，提倡施用有机肥、复合肥，减少化肥施用量，促使养分最大限度地在农田生态系统内循环，使农业由高投入、高污染的无机农业模式过渡到可持续发展的生态农业模式。土壤是人类赖以生存发展的物质基础，我国土壤环境形势严峻，对生态环境、食品安全、农业可持续发展已构成威胁。大力加强土壤环境保护工作，当务之急是尽快制定土壤环境保护法。我国保护土壤环境的法律基本上还是空白，土壤环境标准体系也不健全。国家应该尽快出台有关法律，对化肥、农药等化学物质的使用应有相应的规定。可以综合考虑各地农业生产的社会、生态、经济效益，根据具体情况确定环境安全阈值。随着施肥技术的进步以及化肥利用率的提高，化肥使用环境安全阈值可以小于国家规定的生态县化肥使用强度标准（250 kg/hm2）。环境风险程度级别的划分可以根据各地对环境标准的要求不同进行调整。

参考文献：

[1]Dennis L C，Peter J V，Keith L. Modeling non point source pollutants in vadose zone with GIS[J]. Environmental Science and Technology，1997，31（8）：2157-2175.

[2]耿士均，陆文晓，王 波，等. 农业面源污染的现状与修复[J]. 安徽农业科学，2010，38（25）：13993-13996.

[3]杨爱玲，朱颜明. 地表水环境非点源污染研究[J]. 环境科学进展，1999（5）：60-67.

[4]丁 锁，臧宏伟. 我国农业面源污染现状及防治对策[J]. 现代农业科技，2009（23）：275-276.

[5]赵其国，骆永明，滕 应，等. 当前国内外环境保护形势及其研究进展[J]. 土壤学报，2009，46（6）：1146-1154.

[6]李仲春. 我国农业面源污染现状及防治对策[J]. 现代农业科技，2012（14）：213-214.

[7]陈同斌，曾希柏，胡清秀. 中国化肥利用率的区域分异[J]. 地理学报，2002，57（5）：531-538.endprint

摘要：提出了环境风险指数、环境安全阈值的概念，建立环境风险评估模型，对江苏省化肥使用强度进行环境风险评估，并应用灰色关联分析和相关分析方法进行影响因素研究。结果表明，江苏省苏南地区的5个城市中，除无锡市属于中等环境风险程度外，其余4个城市都属于低等环境风险级别。苏中、苏北地区除徐州市属于严重风险程度外，其余7个城市都属于中等环境风险程度。江苏省农田化肥使用已产生面源污染，存在中等程度的环境风险，对大气、土壤、地下水造成了不同程度的危害。

关键词：化肥使用强度；环境风险评估；面源污染；灰色关联分析

中图分类号：X822.1 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0310-03

随着社会经济的发展，面源污染造成的地表水污染问题越来越严重，全球大约有30%～50% 的地表水体受到了面源污染的影响^[1]。农业面源污染已成为美国河流、湖泊的主要污染源，是造成地下水污染、湿地退化的主要因素^[2]。在欧洲，农业面源污染同样是造成水体污染的首要原因，也是地表水磷富集最主要的原因，德国某流域因过量施用化肥导致河水中的磷浓度超过0.2 mg/L^[3]。我国农业面源污染的现状也比较严重。20世纪90年代以来，为提高粮食产量，我国化肥施用量快速增长。2007年，我国化肥总施用量为5 107.8万t，占世界化肥总施用量的1/3，单位面积施用量超过世界平均水平的3倍^[4]。2007 年农业面源污染排放的总氮为270.46万t，总磷为28.47万t，分别占同期全国排放的57.19%、67.27%。农业面源污染即将成为我国流域污染的主要因素，我国七大水系水质总体为中度污染，湖泊（水库）富营养化问题突出^[5]。我国化肥利用率并不高，氮肥利用率为30%～35%，磷肥为 15%～20%，钾肥为25%～50%，剩余的养分通过淋溶、固定、挥发等流失到大气、水体、土壤中，造成土壤板结酸化、重金属超标、水体富营养化等问题。2007年，我国海域发生赤潮82次，造成巨大的经济损失，这都与农田过量使用化肥有关^[6]。江苏省属于高施肥区，粮食总产量先后越过2 500万t（1979年）、3 000万t（1983年）、3 500万t（1999年）大关，化肥使用量也从1979年的186 kg/hm2上升到2009年的734 kg/hm2。1990年开始，江苏农业生产出现过剩氮^[7]。过多的化肥使用，造成了农业面源污染问题，导致江苏省农村生态环境遭受破坏。近些年，不少学者对江苏省农田面源污染及环境风险评估的研究多集中在重金属方面，对使用化肥引起的面源污染研究较少。本研究首次提出环境安全阈值、环境风险指数概念，以江苏省农田为研究对象，对江苏省农田化肥过量使用潜在的环境风险进行评价，并且对其影响因素进行分析，旨在为江苏省治理面源污染、促进农业可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

数据主要来自《江苏统计年鉴2011》《江苏农村统计年鉴2011》《生态县、生态市、生态省建设指标（修订稿）》以及有关官方网站发布的资料。部分数据根据往年江苏省统计年鉴基础数据整理、计算获得。

1.2 环境风险评价方法

环境风险评价广义上是指对人类的各种社会经济活动所引发或面临的危害（包括自然灾害）对人体健康、社会经济、生态系统等所造成的可能损失进行评估，并据此进行管理、决策。环境风险评价狭义上指对有毒有害物质（包括化学品、放射性物质）危害人体健康以及对生态系统的影响程度进行概率估计，并提出减小环境风险的方案、对策。环境安全阈值是指为获得某一作物产量而不危害环境的最大化肥使用量，其数值根据地理条件、作物种类、目标产量、化肥利用率的不同而变化。化肥使用环境风险指数表示化肥不同使用强度对环境造成潜在危害的程度，计算公式如下：

3 结论与讨论

本研究结果表明，目前江苏省13个地级市普遍存在农田化肥使用过量的问题，环境污染风险较大。其中4个市存在轻度风险，8个市存在中等程度环境风险，1个市存在严重风险。化肥使用量地理分布特征明显，已对江苏省生态环境构成潜在威胁。导致江苏省化肥使用强度过高的原因是多方面的，务农人口占总人口比例过高是主要原因。苏北地区经济欠发达，农民过量使用化肥不仅没有提高作物产量，反而对生态环境造成严重危害。因此，加快苏北地区农业劳动力转移、扩大农业经营规模，是提高农业生产效率、保护农村生态环境的重要措施。与此同时，应对广大农民进行教育、培训，推广测土配方施肥技术，提倡施用有机肥、复合肥，减少化肥施用量，促使养分最大限度地在农田生态系统内循环，使农业由高投入、高污染的无机农业模式过渡到可持续发展的生态农业模式。土壤是人类赖以生存发展的物质基础，我国土壤环境形势严峻，对生态环境、食品安全、农业可持续发展已构成威胁。大力加强土壤环境保护工作，当务之急是尽快制定土壤环境保护法。我国保护土壤环境的法律基本上还是空白，土壤环境标准体系也不健全。国家应该尽快出台有关法律，对化肥、农药等化学物质的使用应有相应的规定。可以综合考虑各地农业生产的社会、生态、经济效益，根据具体情况确定环境安全阈值。随着施肥技术的进步以及化肥利用率的提高，化肥使用环境安全阈值可以小于国家规定的生态县化肥使用强度标准（250 kg/hm2）。环境风险程度级别的划分可以根据各地对环境标准的要求不同进行调整。

参考文献：

[1]Dennis L C，Peter J V，Keith L. Modeling non point source pollutants in vadose zone with GIS[J]. Environmental Science and Technology，1997，31（8）：2157-2175.

[2]耿士均，陆文晓，王 波，等. 农业面源污染的现状与修复[J]. 安徽农业科学，2010，38（25）：13993-13996.

[3]杨爱玲，朱颜明. 地表水环境非点源污染研究[J]. 环境科学进展，1999（5）：60-67.

[4]丁 锁，臧宏伟. 我国农业面源污染现状及防治对策[J]. 现代农业科技，2009（23）：275-276.

[5]赵其国，骆永明，滕 应，等. 当前国内外环境保护形势及其研究进展[J]. 土壤学报，2009，46（6）：1146-1154.

[6]李仲春. 我国农业面源污染现状及防治对策[J]. 现代农业科技，2012（14）：213-214.

[7]陈同斌，曾希柏，胡清秀. 中国化肥利用率的区域分异[J]. 地理学报，2002，57（5）：531-538.endprint