农业面源污染形成机制:理论与实证
时间:2016-03-19 11:06 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:梁流涛,冯淑怡,曲福田 点击次数:
摘要:在对我国农业面源污染核算及其时空演变特征分析的基础上,构建农业面源污染形成机制分析框架,并利用省际面板数据进行实证分析。主要研究结论如下:①1990-2006年我国农业面源污染对生态环境的压力呈现增加的趋势,主要分布在人口众多、农业集约化程度较高的地区。②农业面源污染形成的一般机制是:经济发展导致农产品需求结构、农业结构的变动等都会对农业面源污染产生的环境因子产生影响,进而导致农业面源污染产生量的差异;对农产品消费数量的增多和对耕地的消耗增大,农业生态系统面临更大的生产集约程度,在很大程度上加大了农业面源污染;经济发展同时也导致公众对高质量环境的需求增多,环保意识也大大提高,为农业面源污染管理政策提供了有效执行土壤,另外,经济增长也为加大环境投资和先进技术的应用提供基础,可能减少农业生产对环境的压力;③实证研究表明,产业结构的演化、技术进步、环境管理制度等方面是影响农业面源污染的重要因素,应是农业面源污染控制和管理政策创新的重点。
关键词:农业面源污染;形成机制;面板数据
目前水环境污染问题已成为影响社会经济可持续发展的重要因素。就世界范围而言,农业面源污染是水环境质量恶化的主要原因,例如,在荷兰,来自农田的氮磷的负荷分别占60%和50%左右f2,美国60%以上的地表水环境问题是由农业活动引起的[3。在中国,水污染状况不容乐观,2005年我国七大水系的411个地表水监测断面中,W—V类和劣V类水质的断面比例达到了59%,28个国控重点湖(库)中,V类和劣V类水质的湖(库)占51%,其中太湖、滇池和巢湖等我国重要水体处于中度富营养状态。随着工业点源污染得到有效控制,农业面源污染成为了水污染的主要原因。例如,太湖水体富营养化的总氮和总磷贡献率中农业污染所占的比重分别为59%、30%,在进入滇池的总氮和总磷负荷中,农业面源污染物分别占53%和42%5。如何控制和管理农业面源污染已成为水环境政策和生态环境管理研究重点和热点。本文在对我国农业面源污染类型和特征分析的基础上,构建经济发展中农业面源污染形成机理分析框架,并利用省际面板数据进行实证分析,以期为农业面源污染的有效管理、实现经济增长与农业生态环境的协调发展提供理论依据。
1我国农业面源污染类型及现状分析
1.1我国农业面源污染类型及核算方法
现代农业的专业化、区域化、集约化打破了传统的农业部门之间物质和能量循环,农业系统“高投入、高产出、高废物”的“三高”生产模式,导致大量废物产生,它们和过量投入一起成为水环境污染的主要来源。在我国农业面源污染主要包括四类:①农田化肥污染。我国正处在由传统农业向现代农业过渡时期,农业发展对化学品的依赖性还很大,农业产量至少有四分之一是靠化肥等化学物品取得的[7。2005年我国化肥施用量达到了4766.2万t,占全世界消费量的四分之一,化肥施用强度远远超过发达国家设置的225l^hm2的安全上限。化肥施用量过高,再加上施用结构不合理,加剧了日益严重的地表水富营养化趋势,还导致了地下水硝酸盐超标。②畜禽养殖污染。近年来我国畜禽养殖业发展迅猛,但同时畜禽粪尿排泄量日益增多,2005年畜禽粪便产生量是工业固体废弃物的4倍[51,预计2015年达到60亿I。③农田固体废物污染。我国每年的农作物秸秆生产量约为7亿t,而秸秆的综合利用率还不足15%。农作物秸秆四处堆放现象非常普遍,更有甚者将堆放于沿河沿湖岸,在雨水的冲刷下大量的渗滤液排入水体,从而形成更直接、危害更大的面源污染。④农村生活污染。我国农村人口众多,并且居住分散,农村生活污染对生态环境的污染也不容忽视,农村生活污染主要包括农村生活污水和人粪尿流失造成的污染。
利用清单分析方法的思路对农业面源污染核算。假设一定的农业活动对应一定的农业污染排放量,并综合多种分析方法建立的农业活动和污染排放量响应关系以单元为核心,以省市为核算单位。根据我国的具体情况,主要分析农田化肥、畜禽养殖、农田固体废弃物以及农村生活四种污染类型,污染物主要是COD、TN、TP三类,计算公式如下
E =Σi EUiρi(1 -ηi)Ci (EUi , S)=Σi PEi(1 -ηi )Ci(EUi , S) (1)
EI =EAL (2)
式中:E为农业和农村污染的排放量;EU为单元i指标统计数;p为单元/污染物的产污强度系数;n为表征相关资源利用效率的系数;PE,为农业和农村污染的产生量,即不考虑资源综合利用和管理因素时农业生产和农村生活造成的最大潜在污染量;G,为单元i污染物J的排放系数,它由单元和空间特征(S)决定,表征区域环境、降雨、水文和各种管理措施对农业和农村污染的综合影响。Ef为农业面源污染排放强度,表征农业和农村污染在土地上的富集程度,和农业和农村污染对环境的影响;;L为研究区域的农地面积,主要是耕地、园地和牧草地。考虑到各类系数受降雨、土地利用类型、农业生产特点等地区性因素的强烈影响,各类系数在全国尺度上会有很大的差异。在文献调研的基础上,建立不同区域各类型系数的数据库,本文综合样本地区相关研究结论进行分区赋值P+11。另外,计算所需的全国以及各省市其他数据主要来自历年的《中国统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》、《中国农业年鉴》、《新中国五十五年统计资料汇编》以及各省市统计年鉴和农业统计资料。
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