基于农户意愿的衡水湖流域农业面源污染调查研究*

周林锦，杨君子，张利民，孙朝云，崔红芳

（衡水学院 数学与计算机学院，河北 衡水 053000）

衡水湖是国家级完整湿地生态系统的自然保护区，以内陆淡水湿地生态系统和国家一、二级鸟类为主要保护对象，因此，其水环境的保护显得尤为重要。衡水湖地理位置特殊，周围都是村庄和田地，湿地的湖水受农业污染的影响较为显著。在农业生产过程中，农业面源污染的来源很多，不仅包括来自生活中产生的垃圾，也包括农作物的秸秆处置不当、滥用化肥农药化肥等。在国内，已有众多的专家研究关于农业面源污染，并取得了一定的研究成果。早期对农业面源污染的研究是从简单经验模型到复杂的机理模型，如李怀恩[1]等建立了响应函数模型研究暴雨下污染物的演变，然而随着计算机的发展，彭盛华[2]等利用GIS网络追踪污染物。

农业面源污染产生主体是农户行为，农业面源污染的治理的受益者也是农户，为此重点研究农户参与污染防治的积极性以及意愿具有重要的意义。李书舒[3]在二元 Logistic回归模型的分析下研究了农户在生产过程中保护环境的意愿。周慧[4]运用多元有序Logistic模型对农户参与农业面源治理的心理进行考察。因此，以农户为对象和出发点对农业面源污染进行治理，是改善农业面源污染的根本方法，即改变农户对环境污染的认识和态度，转变观念，改变以前的农业生产方式，最终从根本上解决从农业、农村、农户带来的污染问题。本文以衡水湖周边区域调查数据为依据，应用多种统计分析方法，研究基于农户意愿的农业面源污染防治，从理论上为农业面源污染的决策提供支持，同时为衡水湖流域的水污染治理建立切实可行的方案。

1 调查数据的收集与预处理

本次调研区域为河北省衡水市衡水湖区域周边的村庄，首先是以问卷形式的预调查，随机选取周边农户，针对发现的问题对问卷中的不足进行修改以及调整问题顺序，使之更加符合逻辑。为保证调查的科学性，选用非概率抽样与概率抽样相结合的方式。依据预调查结果，最终确定样本量为308份，采用2阶段抽样方式，第一阶段是抽取村庄，第二阶段在所抽中的村庄中对农户进行入户调查。问卷回收后进行集中审核，对问卷中存在的问题采用重复值筛选、缺失值填补等统计方法进行处理，对无法补充或无法更正的数字资料则视为无效问卷予以剔除。

2 农户农业生产情况分析

2.1 农业药物及肥料施用情况

对农户的生产情况进行分析可得：45.1%的农户施用有机肥，31.5%的农户施用复合肥，16.2%的农户施用普通肥料，接近一半的人在施肥时选择有机肥。在施肥方式上，采用撒施的方式进行施肥的人约占总人数的62.7%。

65.6% 的农户采用喷雾的方式进行农药使用，占绝大多数；小部分人选择喷粉、撒施、烟熏等方式。大多数的农药喷洒次数控制在2次。总体来看，农户对于减肥增效、生态补偿等新技术新模式的接受程度普遍不高。

2.2 农业废弃物处理方式

图1 农业废物的处理方式

对于农业废物的处理64.3%的人选择回收利用，这是一个较为理想的处理方式，说明大部分人能对农业废物做出正确处理，而也有7.5%的人选择随意丢弃，选择焚烧的方式约有11.7%，对环境造成一定的污染，所以在此方面仍需要做出改善。

2.3 经营方式和生产手段关系研究

通过列联卡方分析经营方式和主要生产手段的差异，一般农户一半左右会采取半手工半机械化生产手段，而手工劳作和机械化生产手段占比较少，大约分别占20%。种植大户在农业投资方面较多，以机械化生产方式为主，部分采用半手工半机械化生产方式。合作社和农业企业在生产方式方面具有较大优势主要采用机械化生产方式。由列联卡方检验（表1）可得P值=0.000＜0.05，表明经营农业的方式与主要生产手段存在显著差异，因此在不同的农业经营方式下，农业面源污染的治理更加复杂，需要因地制宜制定相应的策略。

表1 卡方检验

3 农户对农业面源污染影响和相关措施了解情况

3.1 农业面源污染造成的负面影响

图2 农业污染造成的负面影响

对于农业面源污染持续恶化造成影响，大部分农户认为农业污染引发疾病，威胁人体健康，并且会对土壤造成不可逆的破坏，从而造成农作物产量及其质量下降。约四成多农户认为农业面源污染严重干扰居住环境，只有少数农户认为会造成严重的地下水硝酸盐污染，会影响衡水湖湿地生物多样性，人们对农业面源污染给衡水湖流域带来的水污染认识处于较低水平，这非常不利于衡水湖生物多样性的保护。

3.2 当前采取的措施

农户对先进的种植方式和种植技术的了解程度并不高，因此，应在保障其他措施正常实施的情况下，加大这几方面推广、宣传力度。当前，在农业污染治理过程中，虽然已落实了相关政策，得到了资金支持，但是仍存在管理力量薄弱、设施不到位等问题，所以应加大管理力度，加大力度推广有效防治污染的技术。

4 基于决策树的农业环境污染产生原因及治理参与意愿倾向分析

决策树[6]是对所给数据进行处理，利用归纳算法生成可读的规则和决策树，然后使用决策对新数据进行分析。将农业面源污染了解程度作为因变量，将产生环境污染的首要原因、农户了解并参与到农村环境污染防治的行动的意愿程度作为输入变量，进而分析出农户对农业面源的了解程度、参与防治的意愿及造成农业环境污染的主要原因等，结果如图3所示。

图3 污染原因及参与度因素决策树分析

该树为三层决策树，根节点包含308个样本，如图所示。由图可知，对于面源污染的了解程度这一问题，308个人中有52个人为非常了解，85个人较为了解，122个人略有了解，完全不了解的人为49人，其中完全不了解农业面源污染的人约占16%，说明人们对于农业面源污染具有一定了解，而非常了解的人约为17%，可见人们对农业面源污染的知识的普及还有待提高。

在愿意了解并积极参与到农村环境污染防治行动的人中，非常了解和较为了解农业面源污染的人占64%，而完全不了解的人约占9%；而在比较愿意、比较不愿意、不愿意了解的这类人群中，积极参与到农村环境污染防治行动中72%的人对农业面源污染略有了解或者非常不了解，而完全了解的人约占11%。由此看出：对农业面源污染较为了解的人，则更愿意了解并且参与到环境污染防治行动，而对农业面源污染完全不了解以及略有了解的人中，大部分人了解并且参与到环境污染防治行动的意愿较弱，所以加大在农业面源污染对衡水湖湿地所造成影响方面的宣传，从农户的角度讲解利害关系，提高农户参与防治污染工作的积极性。

在比较愿意、比较不愿意、不愿意了解并且参与到农村环境污染防治行动的人中，认为出现目前产生农业环境污染的首要原因是破坏环境的违法行为屡禁不止、污染物处理设施建设滞后的人占33%；认为出现目前产生农业环境污染的首要原因是农户自身缺乏环保意识与常识、社会宣传力度不到位、政府部门管理不到位的人占67%。由此可见，增强农户环保意识和常识，加大相关社会宣传力度以及政府部门管理力度是控制和解决农面源污染刻不容缓的措施。

5 对农户参与污染治理意愿的影响因素分析

5.1 农户参与污染治理意愿影响因素效度分析

KMO 检验统计量[5]是通过比较各变量间简单相关系数和偏相关系数的大小判断变量间的相关性，相关性强时，偏相关系数远小于简单相关系数，KMO值接近于1。一般情况下，KMO＞0.9非常适合作因子分析。根据Kaiser给出了常用的KMO度量标准，分析下表得：KMO值为0.928，检验结果显示Sig值小于0.05（即p值＜0.05），说明各变量间具有显著性差异，因子分析有效。

5.2 农户参与农业污染治理意愿影响因素模型的构建和分析

对选取的变量进行因子提取，提取结果值均大于0.7，变量被表达较佳。水质改善、农村废弃物循环利用、农田灌溉条件改善、农村绿化和植被覆盖改善、流域内水生生物多样性改善、农村空气质量改善、维护土壤结构、农产品产量及质量提高、居民居住环境改善、发展可持续的社会经济环境、保持土壤生物的多样性等变量的共同度均达到了80%。表明因子提取的总体效果比较理想，可得大部分信息可以被解释。对12个指标提取公因子，得到的前3个因子，其累积方差贡献率92.420%，能解释原始资料的大部分信息，即成分1、2、3，所包含的信息较多，因此确定因子数为3，总方差解释贡献率累计值见表2。

表2 总方差解释

经“旋转”后，得到旋转成分矩阵。2个细分指标的共性方差均有大于0.5的值，表明所提取的3个主因子可以很好地反映原始变量的信息，并且各细分指标都在相应的主因子上表现出较高的共性方差。成分得分系数矩阵给出了3个公因子关于标准化原始变量的线性关系，可以由其计算各公因子的得分，因此可以得到3个公因子的表达式为：

Y 1=-0.221X1－0.249X2＋0.258X3＋0.342X4＋0.215X5＋0.153X6＋0.275X7＋0.197X8＋0.272X9＋0.201X10＋0.200X11＋0.291X12

Y 2=0.606X1＋0.503X2＋0.334X3－0.047X4－0.179X5－0.273X6＋0.274X7－0.123X8＋0.050X9－0.226X10－0.250X11＋0.044X12

Y 3=-0.277X1－0.040X2＋0.261X3＋1.044X4＋0.099X5＋0.384X6－0.769X7＋0.055X8－0.391X9＋0.209X10＋0.254X11－0.417X12

第一个公共因子F1主要由政府出台相关鼓励政策、发展可持续的社会经济环境2个指标决定，所以第一个公因子与这2个变量相关性比较高，因此将第一个公因子命名为外力因素。资金投入以及相关政策的扶持都是影响农户参与污染防治的影响因素，这就需要地方政府相关部门建立健全衡水湖农业面源污染防治工作的相关政策，切实贯彻落实，有效推动农户付诸积极的行动。

第二个公共因子F2主要由改善水质、保持土壤生物的多样性、流域内水生生物多样性改善3个指标决定，所以第二个公因子与这3个变量相关性比较高，因此将第二个公因子命名为生物因素。农药的乱用或者施肥不合理等因素都能对土壤、河流生物带来危害，目前农户生产方式单一、固化，接受新技术意识不强，应加大农业技术的推广。

第三个公共因子F3主要与农村绿化和植被覆盖改善、农村空气质量改善2项指标相关性较高，因此将第三个公因子命名为环境因素。农户对环境保护有一定的意识，但是自主参与性较差，还需要在此方面多加宣传，同时在参与方式和方法上给予指导。

6 衡水湖流域农业面源污染防治措施

本文通过问卷调查法，对衡水市衡水湖流域农户对于农业面源污染治理的意愿及影响因素进行了调查分析，针对污染防治过程中存在的问题，提出以下解决方案。

⑴ 经过问卷调查和深入访谈，发现农户对农业面源污染的概念、产生的原因等认知情况较为欠缺，相关知识的介绍还需纳入宣传中。农户常常在施肥和喷洒农药时仅凭经验，而对其合理性不加研究，这导致乱用和滥用肥料、农药等现象的存在。另外，大部分农户赞同废物的回收利用，但是对回收方法了解程度不够，因此须向农户普及农业科学的相关知识，并推广改良的农业技术。通过对农民对农业的经营方式和生产方式进行列联卡方检验，显示两者存在显著差异，因此在面源污染防治政策以及技术推广时，要做到精细化，有针对性，避免一概而论。

⑵ 基于决策树方法分析显示，对农业面源污染较为了解的人更愿意参与到农业面源污染防治行动中，而对农业面源污染完全不了解以及略有了解的人中参与到农村环境污染防治行动的意愿较弱。目前农户环保意识淡薄、认识不到位是造成农业面源污染的第一要素，其次是社会宣传不到位，相关部门管理还有所欠缺。农户农业面源污染的认知与参与意愿倾向呈正相关，衡水湖湿地作为自然保护区，为人们带来的不仅是美丽的风景，同时每年旅客增多，也为附近农户带来可观的收入。因此，需要以农户自身利益为出发点，进行污染防治知识的推广宣传，积极调动农户的参与农业面源污染防治。

⑶ 借助因子分析法更深入地分析影响参与意愿的因素，最终得到外力因素、生物因素和环境因素3个公因子。外力因素主要来源于鼓励政策、资金支持，在环境治理的大背景下，农村秸秆、动物粪便等都可作为再生资源加以利用，减少对环境的污染，特别是对水污染。生物因素是来自对生物多样性的保护，通过采用合理的先进生产技术，从源头上防治水污染。环境因素是指农户环保意识还有较大的提升空间，需要多加宣传环境保护的益处，同时在参与方式和方法上给予指导，进而提高农户自主参与性。