盡管近些年來,從中央到地方各級政府投入了大量人力、物力和財力用于水環境綜合整治,我國的水污染形勢依然嚴峻。據中國2011年環境公報,我國地表水總體為輕度污染,湖泊(水庫)的富營養化問題仍然突出。在十大水系監測的469個國控斷面中,Ⅳ~Ⅴ類和劣Ⅴ類水質斷面比例分別為25.3%和13.7%.其中,淮河的86個國控斷面中,Ⅳ~Ⅴ類和劣Ⅴ類水質斷面比例分別為43.0%和15.1%.在監測的26個國控重點湖泊(水庫)中,Ⅳ~Ⅴ類和劣Ⅴ類水質的湖泊(水庫)比例分別為50.0%和7.7%.其中,太湖的湖體水質為Ⅳ類,湖體總體為輕度富營養狀態,但西部沿岸區為中度富營養狀態。在其環湖河流的87個國控斷面中,Ⅳ~Ⅴ類和劣Ⅴ類水質斷面比例分別為56.3%和8.1%.由此可見,作為我國水污染控制重點的淮河與太湖,其水質現狀與預期的水質改善目標相距甚遠。
在我國包括太湖和淮河的許多流域中,面源已經成為造成當地水環境問題的首要污染源。例如,在太湖地區的漕橋河流域,面源污染分別占流域總氮負荷的91%和總磷負荷的92%;在同屬太湖地區的武進港流域,面源污染則占到流域總氮和總磷負荷的79%和84%.然而,長期以來,我國的水污染控制重心大都放在污染控制技術的研發和工程措施的實施上。盡管這些技術工程措施對水污染控制起到一定的作用,但對于面廣而分散的面源污染,尤其是農業面源污染,其污染控制和負荷削減效果十分有限.
過度的氮肥施用是造成我國農業污染的一個重要原因。未被作物吸收的氮素可以通過多種途徑進入周邊水體,造成水體富營養化,破壞水體的生態服務功能和生物多樣性,并危及人類的日常生活。迄今為止,不少學者開展了有關農業施肥現狀的調查。高強等對吉林省、內蒙古的通遼地區、黑龍江的哈爾濱和佳木斯地區的443農戶的玉米施肥狀況進行了調查,發現東北地區農戶的平均氮肥施用量為207kg/hm2.徐華麗等對江蘇省的200戶農戶的油菜施肥現狀進行了調查,結果表明江蘇全省油菜氮、磷、鉀肥的平均總投入量分別為263、113、110kg/hm2,其中由化肥提供的氮、磷、鉀分別為245、72、59kg/hm2.已有施肥調查研究多側重于對農戶化肥施用量的客觀調查,而從化肥施用主體---農民的意識特征和行為出發,探尋削減農業面源污染負荷有效途徑的研究仍然相當缺乏.
面對我國嚴重的農業污染現狀,研究農戶的施肥行為特征,探尋影響農戶施肥行為的顯著因素,理解農戶對最佳農田管理技術的態度,并在此基礎上提出改善農戶施肥行為的政策建議是一項急需開展的基礎研究工作。本研究在對太湖和淮河兩個國家重點流域的農戶進行施肥行為調查的基礎上,利用非參數χ2和多元回歸統計方法系統分析和比較了兩流域被訪農戶在小麥種植中的氮肥施用現狀、施肥態度和水污染控制意識,并在此基礎上對改善研究區域農戶的氮肥施用行為提出對策建議。
1 研究區域與研究方法
本研究包括太湖流域的15個自然村和淮河流域的7個自然村。太湖流域的村莊主要位于江蘇省的宜興市和浙江省的長興縣。這些村莊與太湖的直線距離都小于5km,因而位于太湖一級保護區內?;春恿饔虻拇迩f主要位于駐馬店市和鄭州市。鑒于當地部分農民的文化水平較低,為增加樣本的普及率和代表性,入戶調查主要采取基于調查表當面提問和回答的方式。與以往的一些農戶調查研究相比,本次調查中的低文化水平和中老年被訪者所占比例明顯增加。在被訪者中,年齡超過40歲的占84%;文化水平為小學程度或以下的占44%.
在每個村莊,調查人員對當地農戶進行隨機入戶調查。本次入戶調查包括太湖流域的112戶農民(其中有效回答110份)和淮河流域的95戶農民(其中有效回答90份)。在調查中使用的農戶施肥行為調查表主要涵蓋以下5個方面內容:(1)農民的基本特征,包括年齡、教育程度、農田面積等;(2)小麥種植中的化肥施用現狀,包括化肥施用的種類、數量和時間以及有機肥施用情況;(3)農民決定化肥施用的依據和化肥施用知識,包括施肥決策依據、施肥知識來源、參加施肥培訓的情況、對于氮肥吸收效率的估計和最佳農業管理技術知識水平等;(4)農民改進施肥行為的意愿,包括對未來施肥的打算、參加施肥培訓和示范項目的意愿、對風險的態度等;(5)農民的水污染防治意識,包括對水污染關注程度、對周邊水環境的評價、農業施肥對水環境的影響評估、農民在控制施肥方面的責任等。
2 結果與分析
2.1 兩地被訪農戶特征比較
圖1比較了兩地被訪農戶的主要特征。除教育程度以外,兩地被訪農戶在年齡、農田面積和對待風險的態度方面都具有顯著的差異。在年齡構成方面,盡管兩地的被訪農戶大都屬于中老年,太湖流域老年(大于60歲)被訪農戶的比例要顯著高于淮河流域。在教育方面,兩地被訪農戶的受教育程度普遍較低,絕大多數的農戶只具有初中或以下的教育程度。在農田面積方面,兩地的農戶總體上都屬于精耕細作的小農耕作方式,農田面積普遍較小。不過,太湖流域農戶的農田面積要顯著小于淮河流域農戶的農田面積。例如,在太湖流域,72%的農戶的農田面積少于1/3hm2;而在淮河流域,該比例為30%.最后,在對待風險態度方面,淮河流域農戶對風險的承受能力要顯著高于太湖流域。例如,在太湖流域,對風險持保守態度的農戶所占比例高達90%.相比之下,在淮河流域,該比例僅為44%.【圖1】
2.2 兩地被訪農戶施肥態度比較
在兩地,超過90%的被訪農戶都表示其目前的化肥施用量要比20世紀90年代高。被訪農戶列舉的增加化肥施用量的原因主要包括增加產量、土壤肥力的下降和化肥質量的下降。然而,兩地被訪農戶對于作物氮肥吸收率的估計和未來化肥施用量的預算確有顯著不同(見圖2)。對于作物氮肥吸收率的估計,太湖流域的被訪農戶要顯著高于淮河流域。例如,在淮河流域,92%的農戶估計氮肥吸收率在20%~60%.在太湖流域,82%的農戶估計氮肥吸收率在60%~100%.對于未來化肥施用的打算,淮河流域的被訪農戶則更傾向于增加化肥施用量。例如,在淮河流域,44%的農戶表示在經濟允許的條件下會繼續增加化肥施用量。在太湖流域,這個比例為28%.【圖2】
2.3 兩地被訪農戶水污染控制意識比較
在水污染控制意識方面,本研究就被訪農戶對水污染問題的認識以及化肥施用對水環境的影響進行了調查和分析。由圖3(a)可見,兩地的被訪農戶對水污染問題都較為關注。其中,66.3%的淮河流域被訪農戶和87.7%的太湖流域被訪農戶表示關注水污染問題。χ2統計分析結果表明,太湖流域被訪農戶對水污染問題的關注程度顯著高于淮河流域。與此相一致,兩地被訪農戶對周邊的水質評價普遍不高。在淮河流域,94.4%的被訪農戶評價周邊水質為一般,4.4%的被訪農戶評價水質為差。而在太湖流域,高達61.9%的農戶評價周邊水質為差,另外20.6%的農戶評價水質為一般。χ2統計分析結果表明,太湖流域的農戶對周邊水質的評價顯著低于淮河流域(如圖3(b)所示)。這也可能是太湖流域農戶更加關注水污染問題的原因之一。
盡管兩地被訪農戶多半表示關注水污染問題,但他們普遍認為水污染對日常生活的影響有限。在淮河流域,84.1%的被訪農戶認為水污染對日常生活沒有影響。在太湖流域,42.7%的被訪農戶認為水污染對日常生活沒有影響,45.6%的農戶認為有一些影響。χ2統計分析結果表明,太湖流域被訪農戶認為水污染對日常生活的影響程度要顯著高于淮河流域(如圖3(c)所示)?!緢D3】
在評價化肥施用對水環境影響程度方面,兩地存在顯著差異。在淮河流域,85.6%的被訪農戶認為減少化肥施用量可以改善水環境。在太湖流域,只有25.0%的農戶同意該觀點;同時,高達50.9%的農戶表示反對(如圖3(d)所示)。
2.4 兩地被訪農戶的氮肥施用量及其影響因素分析
表1比較了兩地被訪農戶種植小麥中的氮肥施用情況。由表1可見,兩地的氮肥施用情況顯著不同。太湖流域的氮肥施用水平要遠高于淮河流域。在淮河流域,被訪農戶氮肥施用量變化范圍為84~241kg/hm2,平均值為139kg/hm2.在太湖流域,被訪農戶氮肥施用量變化范圍為64~465kg/hm2,平均值為278kg/hm2.此外,淮河流域被訪農戶間的氮肥施用量較為相似,大部分農戶的施用量在120kg/hm2左右。而在太湖流域,被訪農戶間氮肥施用量差異巨大,變異系數達到0.29.【表1】
農民的氮肥施用量受多方面因素的影響,例如教育水平、農業生產規模、有機肥運用狀況、環境意識、化肥施用知識水平等.多元回歸模型可以用來篩選影響兩地農戶施肥量的顯著因素,并評價其影響強度。表2列出了建立農戶小麥氮肥施用量多元回歸模型的備選變量。除了農田面積為連續變量以外,其他的備選變量均為二值變量(DummyVariable),反映被訪農戶的不同年齡、教育、施肥行為、風險意識和環境意識特征。此外,由于農戶的氮肥施用量呈偏態分布,對其進行取對數處理后,作為施肥量回歸模型的應變量?!颈?】
表3和表4分別給出了太湖流域和淮河流域農戶小麥單位面積氮肥施用量的多元回歸模型估算結果。太湖流域模型包括3個顯著變量:農戶是否施用有機肥、農戶的年齡是否小于40歲和農戶是否為小學或以下的教育水平??傮w來說,在其他條件等同的情況下,施用有機肥的農戶的單位面積氮肥施用量反而要比沒有施用有機肥農戶的氮肥施用量高。同時,年齡小于40歲的農戶和教育水平最低的農戶,其單位面積的氮肥施用量要比其他農戶低。不過,該模型的R2值較低,僅為0.18.因此,3個變量能夠解釋的農戶之間氮肥施用量的差異非常有限,這主要是由于在太湖流域,農戶施用氮肥的行為呈現很大的盲目性。在調研中,經??梢园l現鄰里之間的氮肥施用行為都會顯著不同。而同時,農戶們常常認為由于自身多年的農業種植經驗,知道應該如何施肥?!颈?.表4】
淮河流域的單位面積氮肥施用量模型也包括3個顯著變量:農戶是否施用有機肥、農田面積和農戶是否認為氮肥的吸收率小于40%.總體來說,和太湖流域一樣,在其他條件等同的情況下,施用有機肥的農戶的單位面積氮肥施用量反而要比沒有施用有機肥農戶的氮肥施用量高。此外,認為氮肥吸收率小于40%的農戶傾向于施用更多的氮肥。最后,農戶的單位面積氮肥施用量隨著其農田面積的增加而減少。該模型的R2為0.60,顯著高于太湖流域的模型。
3 討論
對于最佳氮肥施用量,國內外已經進行過不少相關研究。例如,ZHU等認為如果氮肥施用量(以N計)在150~180kg/hm2,谷物作物一般都能夠得到較好的收成。JU等建議將200kg/hm2定為環境友好氮肥施用量的臨界值,以減少通過土壤淋溶的氮流失。與文獻中建議的氮肥施用標準相比,淮河流域的氮肥施用量尚處于適宜范圍,而太湖流域則呈現嚴重的氮肥過度施用現象(見表1).
對于氮肥吸收率的估計,國內外也進行過不少相關研究。例如,根據文獻[16]報道的782個數據估計我國的平均氮肥吸收率在28%~41%.PENG等估計中國江蘇、浙江、湖南和廣東省的氮肥吸收率在20%~30%.根據已有研究成果,淮河流域農戶對作物氮肥吸收率的估計要比太湖流域農戶準確(見圖2(a))。
在施用有機肥方面,兩地農戶都普遍缺乏積極性。在太湖流域,僅有10.7%的農民在種植小麥時施用一定量的有機肥?;春恿饔蜣r戶施用有機肥的比例要比太湖流域高一些,但也只有25.6%.在我國其他地區的施肥調研中,也得出了類似的有機肥施用量急劇減少的結論。例如,文獻[6]報道,在東北春玉米施肥調查中發現僅有6%的農戶施用有機肥。不過,在研究區域施用有機肥并不意味著農戶氮肥施用量的減少。表3和表4中的施肥量多元回歸模型結果顯示,施用有機肥的農戶的平均氮肥施用量反而比未施用有機肥的農戶要高。這在一定程度上表明了兩地農戶在化肥施用上缺乏科學指導,存在著盲目性。對農戶的調研結果也證明了這一點。例如,在太湖流域,86.2%的農戶表示沒有接受過農業技術部門的培訓;在淮河流域,該比例高達97.8%.與此相應,兩地農戶有關最佳農業管理措施的知識十分有限。本次調研涵蓋了3項常見的化肥施用最佳農業管理措施:深層施肥、測土施肥和緩釋肥。結果表明,在太湖流域和淮河流域,分別有9.6%和21.3%的農戶知道深層施肥;8.7%和15.6%的農戶知道測土施肥;1.0%和21.1%的農戶知道緩釋肥。在作物種植中實施這3種最佳農業管理措施的寥寥無幾。
調研結果還顯示,被訪農戶的環境意識取向對他們的氮肥施用量沒有顯著影響。例如,有關環境意識的兩個備選變量(是否認為減少化肥施用有益于水環境改善和是否認為農民有義務控制化肥施用量)都不是影響氮肥施用的顯著變量(見表3和表4)。這進一步證明了研究區域農民在化肥施用中存在的盲目性。由于缺乏正確引導,一些農民盡管存在著控制化肥施用的意愿,但卻不知什么是合適的化肥施用量,這使得他們的施肥量與其他農民并不具有顯著差異。
據2011年中國環境公報,氨氮是太湖入湖河流的主要污染指標,但在淮河水系,氮并不是主要污染指標。這與本次調研中發現的太湖流域的氮肥施用量要遠高于淮河流域相一致。針對兩地農戶顯著不同的施肥行為和環境意識,在制定有關引導農戶施肥行為的政策時建議應各有側重。在淮河流域,鑒于目前農戶氮肥過度施用情況并不十分嚴重,但是較多農戶有在經濟許可的情況下增加氮肥施用量的打算,施肥管理項目應側重于加強施肥知識的宣傳和最佳農田養分管理技術的培訓。本次調研結果也顯示農民大都愿意參加施肥培訓。例如,在淮河流域,96.5%的被訪農戶表示希望得到有關施肥的培訓和指導。
在太湖流域,鑒于當地普遍的氮肥過度施用現象和嚴重的水體富營養化現狀,建議在加強施肥知識宣傳的同時,要采取一些強制性措施對氮肥過度施用行為進行管理和控制。例如可以開展一個作物收成保障項目,通過保障農戶基本的農作物收成來強制性地限制其氮肥施用量。這個項目的內容可以主要包括:(1)符合條件的農戶需每年繳納一小筆費用來參加該項目。(2)參加項目的農戶需要簽訂合同,同意遵守約定的化肥施用規范。(3)參加項目后,如果農戶由于減少化肥施用造成收成的減少,可以得到經濟補償。補償額可為其實際收成與項目約定的平均收成之間的差值。(4)參加項目后,如果農戶違反施肥規范,則需要上交項目規定的罰金。
4 結論與建議
中國是世界上最大的化肥消耗國,其化肥消耗量占全世界的35%.化肥大量、不合理的施用,導致植物不能完全吸收利用,部分化肥隨農業地表徑流匯入江河湖庫,造成水體水質惡化。面對嚴重的但又分散的農業面源污染,傳統的末端水污染工程控制措施難以奏效。
我國幅員遼闊,各地的自然環境、農業種植方式、農戶行為特征都顯著不同。在本次調研的兩地,農戶的氮肥施用行為、施用態度和水環境意識都存在顯著差異。因此,兩區域在設計化肥施用項目時應該考慮到這些差異,各有側重。在淮河流域,施肥項目可以把重心放在合理施肥的教育與培訓上。在太湖流域,施肥項目更應當側重于帶有強制性的氮肥施用控制措施上。
目前為止,我國在化肥施用方面開展的研究主要側重于改善施肥方法和提高施肥效率的技術研究。但是,調研結果顯示相關研究成果大都停留在實驗室中,未能在農業實踐中發揮其應有的作用。系統研究農戶施肥的決策過程和影響因素,根據農戶的喜好篩選最佳農田管理技術措施,因地制宜地設計化肥施用管理項目,有效引導農戶的施肥行為,是我國面源污染控制中急需加強的工作內容。
參考文獻:
[1] 張利民,劉偉京,尤本勝,等。太湖流域漕橋河污染物來源特征[J].環境科學研究,2009,22(10):1150-1155.
[2]WANG L,ZHENG Z,LUO X,et al.The current pollution sta-tus and control technology of the Taihu Lake Basin,JiangsuProvince,China[J].International Journal of EnvironmentalStudies,2010,67(2):195-205.
[3] 楊曉英,羅興章,隋國棟,等?;谇辶魉W的流域水污染控制戰略和技術體系[J].自然雜志,2012,34(2):102-107.
[4] 陳洪波,王業耀。國外最佳管理措施在農業非點源污染防治中的應用[J].環境污染與防治,2006,28(4):279-282.
[5] 柯紫霞,趙多,汪勇,等。浙江省農業面源污染源頭控制途徑與對策[J].環境污染與防治,2009,31(11):104-106.
[6] 高強,馮國忠,王志剛。東北地區春玉米施肥現狀調查[J].中國農學通報,2010,26(14):229-231.
[7] 徐華麗,魯劍巍,李小坤,等。江蘇省油菜施肥狀況調查[J].土壤,2011,43(5):746-750.
[8] 閆麗珍,石敏俊,王磊。太湖流域農業面源污染及控制研究進展[J].中國人口·資源與環境,2010,20(1):99-107.
[9]HAN H Y,ZHAO L G.Farmers'character and behavior offertilizer application -evidence from a survey of XinxiangCounty,Henan Province,China[J].Agricultural Sciences inChina,2009,8(10):1238-1245.