摘要：近年来我国农业快速发展，但面源污染现象随之暴露且防治任务艰巨。本文针对肥东县当地面源污染分析其形成原因及危害，并提出相应的治理策略，在此基础上，讨论了将GIS、RS等地理信息技术融入面源污染治理的应用可行性。

关键词：农业面源污染  成因  对策  地理信息技术

一．引言

当前，化肥农药的施用成为提高土地产出水平的重要途径，而面对人口庞大所导致的粮食压力，过量施用农药化肥导致了严重的土地面源污染问题。肥东县秉承近代农业的积极发展理念，切实推进社会主义新型农村的规范建设工作，力促肥东县由农业大县向农业强县、生态农业的跨跃。本论文研究以肥东县农业为切入点，因地制宜分析该地面源污染的主要成因及解决方法，利用信息平台，推动建立农业面源污染调查监测体系，并分角度从水域生态、农药源头治理、养殖污染、农膜及重金属污染等方面逐个分析其治理方案，力求对肥东县面源污染治理起到帮助的同时，可以归纳总结不同面源污染情况下的基本解决思路及方案。

农业面源污染具有广泛性、分散性和隐蔽性，涉及当地农业生产的各个领域。又因其特点限制，导致治理工作的难度大、范围广、不易控制。[1]目前，在各地政府及农业农村局的领导下，农业面源污染的影响得到了有效控制，但是许多农村地区中，农业面源污染仍然是农村生态环境恶化的主要原因之一，严重制约了当地农业和农村经济环境的可持续发展。

本文以肥东县为落脚点，分析当地农业面源污染的成因，并提出相应的防治方案及结果。同时，将地理信息科学技术运用于面源污染防治，加强农业防治与GIS技术的融合应用。

二．肥东县面源污染原因分析

（一）化肥、农药等化学物质的过量使用

为促进农产品的产量不断增长，农村各地持续加大化肥、农药等化学物质的使用量。肥东县当地土地因化肥农药不合理的过量使用而导致土壤肥力下降，且有较多化学物质的残留。我国是化肥生产和使用大国，同时农药的产量和使用量都居世界前列。2000年，我国使用化肥4124万吨（折纯），比1978年增加362．3％。按当年农作物播种面积计算，耕地的平均化肥用量为262.4kg／km，是世界化肥平均用量的2.5倍。但实际上，肥料的施用不均衡且利用率低。本世纪后，据国家统计局数据，2013年化肥生产量7037万吨，农用化肥施用量5912万吨。

我国耕地基础地力偏低，化肥施用对粮食增产的贡献较大，大体在40%以上。但是过量施肥、盲目施肥不仅增加农业生产成本、浪费资源，也造成耕地板结、土壤酸化。[2]农药成分附着或残留于植物体上，易污染农产品，或通过大气蒸发及雨水进一步污染空气和水体，且化学物质不易降解，故农药面源污染的分布范围广、分散性大，难以直接处理。

在本世纪初，肥东县化肥和农药用量大，且污染处理不及时，造成土壤肥力下降、化学物质残留较多。农药利用率偏低，仅为35%，残留农药经过降水、地表径流和土壤渗滤进入水体中，导致土壤和水环境质量的恶化，影响生物多样性，破坏生态。[3]化肥，农药、杀虫剂等其他化学物质的大量使用也加剧了当地的生态失衡。农药在直接消杀病虫害，提高当季粮食产量的同时，害虫及害虫的天敌也受到了毒杀，其相当于人为地使得生物种群分布发生改变，从而导致肥东县当地生态系统的稳定性降低。

（二）农用塑料薄膜的使用缺乏科学性

随着现代农业进步，塑料农膜，即用于保持土壤湿度及抵御干旱和杂草地膜，已逐渐成为农业生产重要工具。然而，疏于及时清理而累积留下的大量农膜，将会严重抑制作物根系向外延伸及土生微生物存活，引发土壤板结现象，并阻碍根系对土壤养分和水分的有效吸收，进而导致农作物产量减少。此外，农膜挥发渗出的增塑剂对农作物产生极大危害，会直接损伤植物体内叶绿素的合成效率，导致农作物生长受阻。

我国地膜使用总量和作物覆盖面积均高居世界第一。2013年，全国农膜用量为249.3万吨，由于超薄地膜的大量使用以及残膜回收再利用技术、机制欠缺，“白色革命”逐步演变为“白色污染”，农田地膜残留污染问题日益突出。[4]地膜残留危害严重，影响土壤结构，降低耕地质量；影响出苗，造成减产；影响农机作业，造成播种和施肥质量下降；牲畜误食不断发生，危害牲畜健康。

肥东县的农膜污染主要原因在于当地农业地膜回收率较低。农膜本身无法二次利用，且由于过度追求经济利益，主要使用的农膜厚度为0.005mm-0.008mm之间，质量标准较低，导致使用过程中容易破碎，极大增加了回收难度。废旧地膜回收加工的人工成本高，再利用率低，而农膜回收多采用人工捡拾的方式，劳动强度大，费工费时，导致农民回收地膜的积极性很低。大多数农民们使用完农膜后，大多不会将其统一回收，大片农膜直接丢弃处理，其余农膜在不妨碍来年耕作的情况下，放任其于土地之上，只能等待土壤降解，从而造成面源污染。

（三）养殖污染处理效率低

畜禽粪便大量堆放不能及时还田，会对环境带来一系列危害，且粪便对面源污染的影响途径多，包括：占用土地和污染农田生态环境，污染水体。畜禽粪便会通过直接排放和在堆放储存过程中因降雨或其他原因进入水体。产生恶臭，来自畜禽粪便、污水、饲料、畜禽尸体的腐败分解会产生的臭气。造成生物病源菌污染，其中以水，特别是以饮用水直接传播，或是以水生动、植物为中间宿主或媒介，都有可能传播传染病或寄生虫病。[5]这使得畜禽养殖与环境之间存在着恶性循环关系，其对农村生态环境的不良影响直接威胁到了畜禽产品品质，即畜禽业污染不仅导致农村生态系统的破坏以及农业可持续发展受阻，还将引发畜禽产品外销及销售下滑，进而增加畜农的经济负担。更为严重的是，环境破坏不仅限于环境层面，更可能导致经济损失和产业发展停滞不前。

相比于肥东县秸秆资源化利用相关工作的开展，养殖污染处理的工作明显还略有欠缺。在肥东县农村地区可以明显观察到，秸秆还田和秸秆的资源化利用等应对农作物废弃物的技术更具有科学性，且政策引领和监督工作更加完善。相比而言，养殖废弃物则没有受到相应的关注和重视。建设美丽乡村，首当其冲的就是应该改变人们印象中农村环境的“脏乱差”，这就最应该关注到禽畜粪便等养殖废弃物所带来的环境污染和恶臭气体。

三．肥东县面源污染的防治

（一）提高用肥的精确性和利用率

推广化肥减量工作，积极实现化肥使用量零增长。为应对化肥的过量使用，首先应该做好防治，防止化肥的过量使用继续破坏环境，即响应国家及政府政策号召，积极推动肥东县农村耕地地区化肥使用量零增长。而化肥减量工作还需要依托于具有相关专业知识的农技人员、农民和政府的三方配合。

（1）绿色科学施肥，开展并推广测土配方施肥技术。化肥使用量零增长并不是简单的禁止使用化肥，化肥本身作为一种增加土地肥力、提高单位亩产的农产品，不应该因噎废食不再使用化肥，而是因地制宜，运用科学技术最大程度上减小对环境造成污染的同时，努力提高单位亩产，其中重要的一点就是开展测土配方施肥。可以依托专业技术人员或高校科学技术平台，通过测土配方更好的做出精准化施肥，在减少面源污染的同时，有效提高粮食产量。

（2）农民积极了解面源污染危害，自觉减量化施肥。配合政府政策，积极参加了解政府相关的科普，坚持科学耕作，合理施肥及使用农药，以最大程度降低因农业生产不当导致的资源浪费及其对环境污染所产生的影响。

（3）政府统筹谋划，鼓励农技部门相关人员积极下乡开展工作。加大农企对接力度，推进现代信息技术融入肥料统配统施，提高配方肥普及率，并建立肥料使用情况固定调查点，力推有机肥增量提效。围绕农牧结合、种养循环，鼓励农民积造农家肥，施用商品有机肥。促进耕地质量升级提效，围绕生态高标准农田建设，改良土壤，提高耕地质量等级。

（二）农膜回收体系及可降解农膜的应用

加强政策引导，从源头控制农膜生产，严格实施农膜生产、使用及销售标准。考虑到厚农膜更易回收，因此需规范超薄农膜制造与使用，并注重对0.008毫米以上厚度地膜的推广。在此基础上，建立布局完善的乡镇旧农膜回收站，鼓励农民积极参与回收和以旧代新的活动，并且引导他们定期收集和处理农田废弃物，严禁焚烧、填埋，甚至直接丢弃。同时，加快农膜清除机械化的进程，农民本身对于农膜回收积极性不高，还需要有计划的集中力量研制并大力推广清除农膜的工具，简单且容易使用，便于农民在耕田犁地时将农膜碎片一并清除，从而提升农膜的回收率。

强化科研创新与成果转化力度，重点进行绿色环保型可降解农膜的科学研究及技术开发。如重庆农科院开发的玉米可控降解地膜，铺设两月后经光照自然降解，能增加土壤中微生物含量，加速养分循环过程，进而提升土壤理化性质，实现增产效果。农膜的资源化利用在现已基本达到85%以上，为顺应国家号召，还需继续督促、各方协调，将农业农膜废弃物实现全面资源化利用。[1]同时通过合理的农业措施，相对减少农膜使用量。农膜和化肥一样，作为可以有效提高单位亩产的有利农产品，不能通过直接减少农膜覆盖面积来减少农膜使用量、降低农膜污染，但是可以通过合理的农业措施及科学技术手段，增加农膜的重复利用率，如一膜多用、旧膜重复利用等方法，相对减少农膜使用用量，在不影响经济效益的同时，提高其环境效益。

（三）种养结合，促进农业废弃物循环利用

现如今，肥东县大部分养殖业家庭饲养已经转变为大规模工厂化、集约化养殖，且多集中于城镇周边。由于工业化肥的大量使用，有机化肥受到闲置，不仅造成粪便的面源污染，同时大量使用工业化肥也易造成土壤板结、所含养分趋于单一。故应当促进养殖业废弃物的利用并联动种植业，种养结合，加强农业废弃物的循环利用。“以地定养，以养定种，种养结合”，将养殖业作为农业循环绿色发展的重要基点，鼓励全县农作物种植业、果蔬基地与养殖场对接，针对种植需要，对畜禽养殖废弃物采取不同方式处理后，用于瓜果蔬菜等农作物的生产种植，与土壤形成有机结合，形成种养良性循环，在提高土壤肥力的同时，实现农业生态、循环、绿色发展。推广粪便好氧堆肥技术，以畜禽的固体粪便为主，经好养堆肥无害化处理后，就地农田利用或生产有机肥。粪污厌氧处理技术，通过沼气工程进行高浓度厌氧发酵，沼气发电上网或提纯生物天然气，沼渣生产有机肥，沼液就近农田利用。[7]这两种技术处理后的粪污更有利于通过制作有机肥，培肥地力，增产粮食和菜篮子产品，促进废弃物的循环利用。

四．信息平台及GIS技术的应用

（一）信息融合技术预警面源污染

将肥东县各处现有环境资料及实地考察后的污染资料进行搜集整合，通过可以覆盖全县的监测点，形成涵盖肥东县的环境污染信息平台，并连接GIS、RS技术平台，可实时传递变化数据。在现有信息化基础上，根据统一规范标准，整合集成各类环境数据，例如污染源监管数据、排污总量控制数据等。这些数据经过挖掘、分析处理后，可构建一个环境信息资源的集成云平台，可以支撑大量污染信息查询及环境保护数据调用。利用信息平台整合数据更有利于提高统计信息资源利用水平，及时提供各地点各关键环节的动态数据，随时随地获取所需监测点信息，如pH值、溶解氧、氨氮值等，同时能够自动形成分析报告。

形成一定的信息支撑平台后，在进行数据分类储存和加工处理的基础上，可以向应用层无障碍且安全可靠的传输信息，从而实现实时监控、信息管理、实时预警、智能决策等功能。[8]通过信息平台的资料整合，环境管理与监督者的工作更具时效性与针对性，且经过分析合统计，更易形成具体直观的环境监测专题电子图。这种信息整合水平，可以极大的提高各级管理部门对污染概况和环境质量的信息，从而及时发现并处理污染事故。应用信息融合技术，最大限度的实现对农业面源污染的动态监测与跟踪预警，并通过决策融合，将来自不同特征融合方法的决策进行整合，从而做到更精准的预警污染行为，更早介入制止，防止污染事态的扩大、不易治理。

（二）GIS与RS技术在面源污染方面的应用

利用GIS这种特殊的空间信息系统，采集当地有关面源污染的地理信息，进行成图分析、污染负荷的评估，并建立模型进行估算，运用机理模型（输出系数模型），计算流域污染负荷，从而更好的辅助面源污染的解决和后续监督监测。肥东县数据更新慢，区域特征强，且当地农业范围小而分散，更适宜通过查阅资料快速获得参数值和输出系数，建立机理模型投入使用。

基于GIS的面源污染监测与分析，能够帮助有关工作人员确定面源污染位置，并分析得出更精准、可操作的污染治理方案。比如，在土壤面源污染治理方面，GIS可以帮助制作空间分布图，评估土地受污染情况及其对人类健康和自然环境的影响。在水体面源污染问题上，GIS可以帮助确定水体污染源，从而进行水源防治，并在后续排查人类活动对水体的影响，监控水质的变化趋势。在污染治理后，GIS可帮助进行污染监管，如采集工厂及企业的排污口数据，包括排污位置、污染物信息查询、排污超标报警等，最大限度减少由于监管不力造成的水体及土壤污染。

通过卫星遥感影像分析图，可以对受到面源污染的农村地区进行数据的手机。影响面源污染的因素有很多，因此在研究面源污染时需要大量的影响因子的数据来作为研究依据，而由于面源污染分布的广泛性和形成过程的随机性，使得在获取相关的水文数据、大气数据、土壤数据、地形数据、土地利用数据等时会耗费大量的人力物力。利用遥感技术对面源污染进行数据获取具有范围广、周期短、速度快等优点，费用也较少。不仅如此，面源污染在受到治理之后，还需要后续较长时间的监督管理，避免二次污染和污染处理不及时的情况出现，此时运用遥感技术进行后续的排查工作，可以有效避免大量人力物力的消耗，且能使数据更清晰易见，极大帮助到面源污染的治理工作。

GIS与RS、无人机、传感器等技术相结合时，可以更快更全面的获得相关环境及污染数据，数据精度和分辨率也会更高，甚至识别潜在危险，预测未来的环境问题。

参考文献

[1]朱奎峰. （2019）. 《巢湖流域农业面源污染综合治理模式的探索与实践.》 安徽农学通报

[2]生态环境部办公厅.（2022）.关于印发《全国农业面源污染监测评估实施方案（2022—2025年）》的通知

[3]国家农业部.（2020）.《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》的通知

[4]国家农业部.《打好农业面源污染防治攻坚战 促进农业可持续发展》