农业立体污染防治是当前环境保护工作的战略需求，本文主要内容关键词为：环境保护论文,需求论文,战略论文,农业论文,工作论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
长期以来，我国环境污染一直呈上升势头，尤其是农业污染近年上升幅度较大。国务院发展研究中心国际技术经济研究所《我国农业污染的现状分析及应对建议》黄皮书指出：“农业污染量已占到全国总污染量（指工业污染、生活污染及农业污染的总和）的1／3～1／2，而且对农产品安全、人体健康乃至农村和农业可持续发展构成严重威胁。”同时，农业污染已呈现出严峻的立体化倾向，形成了包括点源和面源污染在内的水体——土壤——生物——大气各层面直接、复合交叉和循环式的立体污染，危害程度和防治难度都将很大。因此，农业立体污染防治是当前环境保护工作的战略需求。
概述
农业立体污染是由包括作者在内的中国农科院的一批专家经过多年研究于2004年首次提出的新概念，这一概念的提出使农业污染防治研究从微观到宏观不同层面全方位展开，开辟了更为广阔的研究领域。我们认为，农业立体污染是指农业生产过程中农药、化肥、饲料添加剂等工业投入品的不合理使用、畜禽粪便和农作物秸秆等废弃物的不合理处置以及工业废弃污染物农业上的主动利用和被动吸纳、不科学的耕种措施等，所造成的农业系统中水体——土壤——生物——大气立体交叉的污染。农业立体污染防治与点源和面源污染防治相比，具有观念上的飞跃，更能反映农业污染综合防治的本质与内涵，有助于进一步整合各部门、各产业现有的涉及农业污染治理的资源、资金、人才、技术，形成一个有利于农产品产地环境建设、食品安全、人体健康、农业循环经济发展和国家环境外交等方面的协调、高效的综合防治平台，有助于人们从系统与整体的角度更好地认识和解决农业污染问题。在提出农业立体污染防治的概念基础上，我们采用系统的思想、全局的观点，通过多学科的交叉渗透和综合分析对该问题进行了更进一步的研究，并提出农业立体污染循环链图（图1），使农业立体污染防治的内涵得到不断完善。 农业立体污染循环链图更直观地反映了水圈、生物圈、土壤圈、大气圈各圈层间污染的相关性，体现了立体污染的实质和内涵。例如，我国每年因过量不合理施肥造成1000多万吨的氮流失到农田之外，污染地下水，还使湖泊、池塘、河流和浅海水域生态系统营养化，导致水藻生长过盛、水体缺氧、水生生物死亡；同时，施用的氮肥中有很多以温室气体N[,2]O形式逸失到空气里。可以看出，各形各色的农业污染表面上看起来互不相干，事实上它们是相互作用，相互影响的一个整体。污染物不仅危及某个“点”和“面”，而且通过时空迁移、转化、交叉、嵌套等过程，产生新的污染，甚至形成循环污染。
图1 农业立体污染循环链图
农业立体污染带来的环境问题
目前，我国农业污染已呈现出严重影响土壤、水体、生物和大气的环境质量的立体型污染，且日益明显并突出于工业污染，带来了日益严重的环境问题。
我国受不同程度污染的耕地面积近2000万公顷，10％以上的耕地受化肥、农药的污染，程度较重的已有133万公顷。长期盲目滥用化肥破坏了土壤的结构， 我国耕地有机质含量已降到1.5％，明显低于欧美国家耕地有机质含量2.5％到4.5 ％的水平。据中国科学院的分析资料，目前我国化肥施用量已达261公斤／公顷， 分别是俄罗斯、加拿大、美国的9.0、4.4和2.4倍，超过了发达国家为防止水体污染而设置的225公斤／公顷的安全标准，而化肥的利用率仅30％～40％（发达国家为 60％～70％）。由于不懂科学施肥，氮肥施用量占化肥用量的80％以上，过量使用造成的未被植物吸收的部分通过地表径流、淋洗和蒸发等导致了一系列环境问题。例如，频繁过量施用氮肥，导致蔬菜中硝酸盐含量严重超标，北京市农委资料显示，北京市市场（含超级市场）的叶菜类蔬菜60％～70％硝酸盐含量超标，果菜类蔬菜20％～30％硝酸盐含量超标。另外，某些磷肥含氟、镉和砷等有害物质，增加了蔬菜、粮食中氟和重金属含量。中国科学院南京土壤研究所的研究显示，每年我国有123.5万吨氮通过地表水径流到江河湖泊，49.4万吨进入地下水，299万吨进入大气。长江、黄河和珠江每年输出的溶解态无机氮达到97.5万吨，其中90％来自农业，而氮肥占了50％。
再看农药方面的污染。2005年4月，农业部组织有关质检机构对我国37 个城市蔬菜农药残留状况的监测结果：52种蔬菜3845个样品中，农药残留超标样品318个，超标率为8.3％。在一些高产地区，每年施用农药30多次，每公顷用量高达300公斤，有的甚至超过450公斤，令人忧心的是，我国的农药施用量每年仍以10 ％的速度递增（国务院发展研究中心国际技术经济研究所《我国农业污染的现状分析及应对建议》黄皮书，2006）。一些地区的粮食、畜禽、蜂蜜中，农药含量已严重超标，中毒、污染事故越来越多。农药污染直接危害人民健康，同时也严重影响了有益生物的生存，如鸟、青蛙、蛇和蜜蜂等在农区已越来越少见了。在牧区，由于大量施用农药灭鼠，也同样毒死了鼠类的天敌，破坏了自然的生态平衡。
另外，大量使用地膜而不加以回收也造成了严重污染。我国农膜年产量达百万吨，且以每年10％的速度递增。随着农膜产量的增加，使用面积也在大幅度扩展，现已突破亿亩大关。无论是薄膜还是超薄膜，无论覆盖何种作物，所有覆膜土壤都有残膜。据统计，我国农膜年残留量高达35万吨，残膜率达42％。农膜材料的主要成分是高分子化合物，在自然条件下，这些高聚物难以分解，长期滞留地里，会影响土壤的透气性，阻碍水肥的运移，影响农作物根系的生长发育，导致农作物减产。
随着产业结构的调整以及菜篮子工程的建设，规模化养鸡厂、养鸭棚、养猪场和养牛场等迅速发展起来，带来的环境问题和危害也越来越严重。据估算，禽畜的粪便已达24.85亿吨，是工业固体废物的2倍多，且相当一部分没有回田。大量畜禽粪便及废弃物未加无害化处理就排入附近河渠或渗入地下，污染地面水、地下水、空气和土壤，还排放温室效应气体，与水稻种植、肥料施用以及农业秸秆燃烧等活动向大气中排放的气体一道构成农业源温室气体。据估算，2000年农业源排放甲烷占我国甲烷排放总量的80％，排放氧化亚氮占我国氧化亚氮排放总量的90％以上。另一方面，畜禽粪便中的各种病原体对水体污染影响巨大，成为引发水体有机污染的重要原因；同时，畜禽粪便还污染了周边环境，极易引发疾病流行。另外，被认为是海洋产业经济增长点的海水养殖，在带来巨大经济效益的同时，由于缺乏规划，对近海海域的自然生态系统也造成了直接破坏。
先进的科学技术在农业上的应用，有时候也会在短时间内造成对环境的负面影响。例如，甲基溴在设施农业上的应用就是一个典型的案例。自20世纪80年代末以来，我国农业种植集约化、专业化程度迅速提高，设施农业迅速发展，极大地带动了农村经济的发展和农民收入的提高，但与此同时，由于在相同地块连续种植同一种作物，造成重茬病的发生也越来越严重。重茬病一般造成减产20％～40％，严重时减产60％以上甚至绝收，而甲基溴对这些导致重茬病的土传病虫害有着优异的防治效果，因此得到了广泛的应用和推广。甲基溴虽然是一种优良的防治土传病虫害的熏蒸剂，但却是大气臭氧层物质的头号杀手。在1992年11月哥本哈根召开的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》缔约国第4次会议上， 甲基溴被列入受控物质。在1997年9月蒙特利尔召开的第9次大会上决定，发达国家于2005年全面淘汰甲基溴，发展中国家2005年减少20％，2015年全面淘汰。可以确定，虽然甲基溴的淘汰方案已经拿出，但在其完全退出之前，已经造成了对人类生存环境的严重负面影响。
农业立体污染带来的社会问题
不利于构建农村和谐社会
环境问题实际上反映的是在自然规律限制下的人与人之间的关系，既涉及人与自然的和谐，又涉及人与人之间的和谐。进一步说，环境问题的外在表现形式，是经济系统与环境系统之间物质和能量的流动关系问题，涉及人与自然的和谐发展；但更深层次上看，环境问题影响到人类自身的和谐，涉及到社会的和谐程度。
农业立体污染是一个严峻的环境问题，它在破坏人与自然和谐关系的同时，也严重破坏了人与人之间的和谐社会。农业立体污染实际上是通过损害他人的环境利益、经济利益和生存利益来获取自己的利益。污染的制造者在给自己带来效用的同时，却使他人生产成本增加、生活质量下降，侵占了社会公众利益乃至后代利益，已成为新的公平问题，危害了农村和谐社会的构建。
和谐社会的核心是人与人之间关系的和谐，即人与人和睦相处、平等相待、协调地生活在社会大家庭之中。但和谐社会的基础必须是一个稳定和平衡的生态环境。因此，构建和谐社会，实现人与人之间的和谐共处，首先要促进人与自然的和谐共生，实现经济发展和资源环境相协调，走生产发展、生活富裕、环境良好的文明发展道路。换句话说，和谐社会必须在一个适宜的生态环境中才能保持发展，没有平衡的生态环境，社会的政治、经济和文化就不能良性发展，和谐的人际关系也会变成空中楼阁。因此，没有生态环境和谐的社会不是真正的和谐社会。农业立体污染破坏了生态环境，不利于人与自然的和谐发展，从而也就不利于促使人与人之间的和谐共处。
制约农业可持续发展
如果把“人本主义”伦理观加入可持续发展观，把人与自然的伦理关系转化为以环境为中介的人与人的伦理关系，可持续发展可定义为“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”。
农业经济增长是有代价的，如果以破坏和牺牲生态环境为代价，这种增长的代价是极其高昂的，必将危及到可持续发展。这方面一个典型的例子就是农业发展带来的严重立体污染局面。
农业立体污染破坏了自然生态和经济活动的正常联系，使农业经济发展建立在生态环境不可承受的基础之上，而不是在自然再生产的前提下扩大经济的再生产，从而破坏了经济与环境良性循环的复合型可持续发展系统，也就破坏了代际之间的内在和谐，危及一代接一代地永续发展。
造成严重的经济损失
中国农业科学院土肥研究所近10年来在10余个省的5000多个田间定位试验和调查及对全国2300多个县化肥施用状况的分析结果表明：农民在蔬菜、花卉、水果上盲目过量施肥，直接经济损失平均650元／公顷；不合理、不规范施肥， 每年有超过1500万吨的氮流失于农田之外，使用的氮肥约一半挥发，直接经济损失达300亿元人民币。农药浪费造成的损失达150多亿元人民币。亚洲开发银行认为， 我国农业面源污染造成的直接经济损失占全国GDP的0.5％～1％之间。 还有专家对我国2004年化肥生产的能耗数据进行了测算，结果是2004年我国因化肥利用率低而间接浪费煤炭2673万吨，天然气45亿立方米，重油168万吨，电158亿度，分别占全国总产量的14.1％、13.3％、0.96％和0.72％。另外还有对人民身体健康的损害和降低农产品质量造成的间接经济损失。尤其是加入WTO后， 农产品要面对全球化的市场和剧烈的国际竞争，而农业的环境污染增加了农产品的有害成分，降低了农产品的质量安全性，大大削弱了农产品的国际竞争力。由于世界上许多国家都制定了严格的限制农产品有害成分的标准，如“农产品化学残留量最高限量标准”，形成了牢固的技术性贸易壁垒，而农业环境污染导致我们的农产品很难符合国际贸易的要求。
我国农业污染防治中存在的不足与对策
我国农业污染防治中存在的不足
我国有关部门高度重视农业污染问题，并做了大量工作。例如，先后组织实施了生态家园富民工程、滇池流域面源污染治理、太湖水污染控制与水体修复技术及示范、国家温室气体排放清单编制等涉及农业污染防治的项目，取得了显著的成效。但是，农业污染防治是一项十分复杂的系统工程，目前我们对水体、土壤和大气的单方面防治已经不能有效地全面解决农业污染问题，必须采取综合防治措施。具体来看，下述问题还有待进一步解决。
缺乏完善的法规体系和经济调控手段 虽然我国有关法律、法规对农业环境保护做了原则性的规定，但由于不系统和不具体，在执行工作中难以有效实施。相对于工业污染防治法规体系来说，我国农业污染防治的法制建设还很滞后，有关法律制度尚不健全，尚无单独的实施办法，加上其本身的复杂性，给依法防控农业立体污染带来了较高的难度。另外，我国目前的经济政策措施中缺乏对农业污染控制问题的系统和紧迫性的重视，农业活动未完全纳入环境控制之中，没有整体和系统的农业污染防控的经济政策框架，用经济手段治理农业污染在现实农业生产中尚未体现出来，这也在很大程度上制约了农业立体污染的防治进程。
缺乏水体—土壤—生物—大气一体化防治污染的意识 农业污染防治是一项复杂的系统工程，目前我们对水体、土壤和大气的单方面研究已经远远不能有效地解决农业污染问题。另外，随着《联合国气候变化框架公约》和其他国际环境公约的生效与实施，温室气体排放和面源污染造成农产品质量下降都将成为农畜产品进军国际市场的障碍，我们在工作中必须提高一体化防治污染的意识。
缺乏系统可靠的农业立体污染基础数据信息，不能提供准确的判断，无法满足制定防治农业立体污染政策的需要 我国在农业生态和土壤环境监测方面已开展了大量的工作，但尚未对面源污染和温室气体等构成的立体污染进行针对性的监测，无标准监测方法，更没有形成完整的监测网络和质量控制体系，无法对农业生态与环境的现状和发展趋势给出全面、清晰的描述。
缺乏系统的农业污染防治理论和评价方法 有效的防治污染措施必须基于对整个污染发生的机理、迁移过程的理解，基于对整个农业生态系统和减排技术的可靠评价。合理的技术评价指标和方法的建立是正确指导污染防治的基本保障。
缺乏适合不同区域的成功的防治技术模式 综合防治技术涉及到农业生产的各个方面，防治技术的执行要依靠千家万户的农民和社会的方方面面。由于我国地区之间经济发展不平衡，造成污染的类型、数量和负荷不同，针对不同地区的防治技术模式是不可缺少的。
对策措施
建立完善农业污染防治法规体系 农业污染由于其复杂性及被重视程度不够，相应的防治法规体系还未形成，今后应高起点、高速度，运用“农业立体污染”的新思维，构建科学合理的农业污染防治法规体系，使农业污染防治工作有法可依，落到实处。在这方面，发达国家的做法值得借鉴，例如，欧盟目前与控制农业污染密切相关的法律、指令有：欧盟水体系指令、与化肥有关的欧盟议会和委员会规定的建议、减少农业面源污染的硝酸盐指令（91／676）、 控制杀虫剂最大使用量的杀虫剂法（91／414／EEC）、限制水中杀虫剂残留的措施及为保护鱼种、贝类安全而制定的水清洁的共同体措施等等。美国1972年通过了“联邦水污染控制法”和“联邦杀虫剂控制法”等，其中列出了禁止使用、暂停使用和限制使用的农药清单。另外，还有非点源污染实施计划一CWA319条款、动物集中饲养计划规定、农村清洁水实施计划、杀虫剂实施计划以及海岸非点源污染控制实施计划等。此外，还积极鼓励农民对农业污染进行主动性控制。
实施引导、扶持政策 农业环境保护是一项公益性的工作，应该加强国家支持力度。例如，对使用粪肥等有机肥实行补贴。施用粪肥具有正的外部性，即粪肥被施用的同时减少了污染，但这种减污的公益效果未被市场承认，粪肥的施用者事实上是在免费为社会减污。为了推动粪肥的资源化利用，应给予粪肥施用者以某种补贴。在美国，30年代以来，联邦政府采取了一系列扶持政策，以减少对农业环境的污染。如1956年提出的土地银行计划，旨在通过补贴来促使农场主休耕或免耕，以减少对农业环境的污染。60年代的“耕地调整计划”，目的在于把生产过剩农产品的土地转用于土壤保护。目前，为了应对WTO条款， 美国农业补贴演变的重要趋势之一就是向农业污染补贴演变。
实施源头控制，发展循环经济 以往的农业生产大多是单一的过程，即没有考虑与自然界以及各业间的物质循环关系，容易带来环境问题。运用生态系统的物质循环原理，建立闭路循环工艺，实现资源和能源的综合利用，可以杜绝浪费与无谓的损耗，从源头上减轻农业环境污染。所谓闭路循环工艺，就是要求把两个以上的流程组合成一个闭路体系，使一个过程中产生的废料或副产品成为另一个过程的原料，从而使废弃物减少到生态系统的自净能力限度以内。例如，集生态、社会、经济效益于一体的生产布局，即畜牧业与种植业相结合，加上以沼气发酵为主的能源生态工程、粪便生物氧化塘多级利用生态工程、有机废弃物饲料化利用生态工程，实现有机废弃物资源化，不仅有效解决粪便、秸秆等有机废弃物污染，还可逐年提高土壤的有机质含量，确保农业的可持续发展（图2、3）。再如有机废弃物的工业利用工程，即把农业废弃物中的纤维素和半纤维素分离出来，用于人造纤维、造纸及其衍生物的生产；通过纤维素和半纤维素的水解，将所含的多糖转化为单糖，再进行化学和生物化学加工，制取酒精、饲料酵母、葡萄糖等许多化工产品。以上这些也是德国诺贝尔环保特别奖得主赫尔曼？舍尔博士在他的以可再生资源取代石化资源的“阳光经济”中所倡导的。
图2 畜禽粪便立体污染形成通道
图3 沼气技术在农业立体防治中的
完善农业环境监测网，摸清农业污染的底数 在农业系统已有的监测网站的基础上，根据农业立体污染监测的需求，完善并形成覆盖重点区域的农业立体污染监测网络，通过长期定点监测，摸清农业立体污染的底数，为我国农业立体污染防治技术的研发和农业环境污染政策的制定提供科学依据（图4）。
图4 农业立体污染防治集成创新信息系统
开展农业立体污染防治理论与技术的研究与创新 在进一步加强农业面源污染防治和减少温室气体技术研究的同时，必须尽快全面实施一体化的综合防治理论与技术研究，重点开展主要污染物在水体—土壤—生物—大气系统中迁移规律的研究、农业生产过程中立体污染的阻控新技术和新方法的研究，建立农业立体污染防治技术的诊断与评价方法，为防治农业立体污染提供技术支撑。
建立综合防治示范点，提供环境友好的技术模式 结合农业发展总体布局，根据不同区域的污染特征和社会经济条件，在典型区域建立“农业立体污染”综合防治示范点，开展立体污染综合防治技术区域适应性研究，筛选出关键防治技术，示范推广节本增效、环境友好的技术模式。
利用高新技术，防治农业立体污染 20世纪90年代，我国提出了环境与发展10大对策及“科技兴国”和“可持续性发展”战略。在国家计划中对资源与环境问题展开立项研究。其中包括：不充分灌溉条件下水肥互作机理及提高水肥效益研究；土壤退化的时空演变、退化机理及控制对策；草被对防治土壤退化的作用研究；提高化肥利用率的高效施肥技术研究；高产高效施肥综合配套技术研究；土壤肥力与施肥效益监测创新技术；高产稳产农田肥力优化模拟；农药科学使用与生态效应研究；重要病虫害灾变规律及综合防治研究；环境异物对农业持续发展的影响与调控等。这些科技成果的应用，必将有效地防治农业立体污染。例如，应用生物技术治理农业环境污染具有效果好、安全、无二次污染等优势（图5），是保障可持续发展的一项有力的技术措施。生物技术可用于受污染农田的修复、水污染的治理、化学农药残毒对人和禽畜的危害治理、不可降解塑料造成的白色污染治理、农林废弃物、禽畜和水产养殖造成的污染治理，另外，生物技术还可以对生物资源进行有效的保护和合理利用。
图5 农业立体污染的主要污染源及其可行的生物技术治理措施
农业立体污染综合防治的战略思路
在技术路线方面，农业立体污染综合防治强调，农业系统是复杂的生态大系统，农业污染是复杂的复合污染，其防治是一项复杂的系统工程。以往的单项治理技术虽然在解决特定污染方面具有一定作用，但面对当今农业复杂污染的局面，已经远远不能有效解决问题。只有通过控制整个立体污染的循环链，打断农业污染的往复循环和互为因果的各个环节，即采用源头阻控、过程阻断和末端治理的综合治理路线才能从根本上解决农业污染问题（图6）。
图6 农业立体污染循环链关系及阻控点示意图
在方法体系方面，农业立体污染防治需遵循生态学、系统工程学、环境科学与农业资源利用等学科的原理与方法，应用系统的理论和技术体系，以科学的农业发展观和循环经济的发展思路为指导，从基础科学需求、核心技术支撑和政策、法规、管理保障等3大层面出发，树立“整体—协调—循环—再生”的生态农业理念，构建我国农业立体污染监测与信息网络，摸清农业立体污染的底数，建立农业立体污染防治平台，整合我国农业污染防治资源，筛选出关键防治技术，进行农业污染的综合防治。
未来5～10 年农业立体污染防治优先考虑的研究领域是：充分利用已有农业信息资源，开发建立农业立体污染防治信息系统；农业立体污染的时空变化，形成机理和阻控对策研究；区域农业立体污染控制技术与模式；农业立体污染与安全指标和评价体系及其预警预报研究；农业立体污染与各圈层间物质循环关系研究；农业立体污染防治的政策与法规保障体系研究。
应该强调的是，无论是农业立体污染防治的理论与技术研究层面还是政策法规研究层面，都是与循环经济的发展思路相一致（图7）。
图7 农业立体污染防治的循环经济思路
自20个世纪70、80年代以来，在应对污染方面，人们的认识经历了从“净化废物”到“利用废物”再到“全过程治理”。特别是20个世纪90年代开始，人们提出了以提高资源利用率和减少污染排放为主线的循环经济发展战略。
从物质和能量流动的方向看，常规经济是一种单向流动的线性经济，即“资源→产品→废弃物”，其特点是高强度地开采和消耗资源、高强度地破坏生态环境。循环经济是一种“促进入与自然的协调与和谐”的经济发展模式，要求把经济活动组织成一个“资源→产品→再生资源”的循环式流程，实现“低开采、高利用、低排放”，其运作机制可概括为3 个方面：在输入端合理控制并减少物质流和能量流的进入，在生产过程中最大限度重复利用进入系统的物质和能量，在输出端把完成使用功能后的物品再生成资源。可以看出，循环经济的显著特征就是在减少一次性、紧缺性资源消耗的同时，将废弃物资源化，既降低了污染，又增加了人类资源可利用量；既带来了生态效益，又扩大了社会效益和经济效益。
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