论文标题：Farmer survey-based agricultural non-point source pollution assessment in the typical regions of the Erhai Lake Basin, China

期刊：Frontiers of Agricultural Science & Engineering

作者：Chenxi YAO, Sijie FENG, Fanlei MENG, Shuyu FU, Jingwen CHENG, Jiajie LIU, Xuejun LIU, Wen XU

发表时间：15 Sept 2025

DOI：10.15302/J-FASE-2025622

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Sept 2025, Volume 12 Issue 3

· 第十二篇 ·

▎论文ID

Farmer survey-based agricultural non-point source pollution assessment in the typical regions of the Erhai Lake Basin, China

基于农户调查的洱海流域典型区域农业面源污染评估

文章类型：Research Article

发表年份：2025年

第一作者：姚晨曦

通讯作者：孟凡磊，许稳

Email: fanleimeng2019@cau.edu.cn, wenxu@cau.edu.cn

作者单位：中国农业大学资源与环境学院

Cite this article :

Chenxi YAO, Sijie FENG, Fanlei MENG, Shuyu FU, Jingwen CHENG, Jiajie LIU, Xuejun LIU, Wen XU. Farmer survey-based agricultural non-point source pollution assessment in the typical regions of the Erhai Lake Basin, China. Front. Agr. Sci. Eng., 2025, 12(3): 571-582 DOI:10.15302/J-FASE-2025622

· 文 章 摘 要 ·

人类活动是非点源污染的主要贡献源。了解各种来源对污染物排放的相对贡献对于制定有效的水质管理策略至关重要。本研究旨在量化中国西南洱海流域海西片区农作物和畜牧业生产以及居民生活对环境的氨氮 (NH3-N)、总氮 (TN)、总磷 (TP) 和化学需氧量 (COD) 排放贡献，综合农民调查数据、文献综述和统计数据研究显示，2022年海西地区NH3-N、TN、TP和COD排放量分别为72.9、264.1、29.2和1453.3 t·yr^-1。上关镇作为高强度排放区，四种污染物排放量占总排放量的21%–44%。玉米、蔬菜和豆类作物是海西片区水污染的最大贡献者，NH3-N、TN和TP的排放量分别为6.3、94.1和5.5 t·yr^-1。奶牛和养猪是畜牧业生产的主要贡献者。与农作物和畜牧业生产相比，居民生活中NH3-N的排放量高出186%，而其他三种污染物则低59%–71%。

· 文 章 亮 点 ·

1. 本文对洱海流域农业面源污染多种污染物排放特征进行了量化。

2. NH₃-N、TN、TP和COD排放量分别达到72.9、264.1、29.2和1453.3 t·yr^-1。

3. 玉米、蔬菜和豆类在作物生产污染排放贡献中占主导地位。

4. 奶牛和猪是畜禽养殖污染物排放的主要来源。

5. 上关镇被确定为污染物减排重点控制区。

· Graphical abstract ·

· 研 究 内 容 ·

▎引言

农业面源污染治理是全球水污染控制的重要任务。同时，协同实现粮食安全和水质改善也是水污染治理面临的重要挑战。根据第一次全国污染源普查公报显示，2007年我国主要水污染物中有40%来自农业源，其中化学需氧量 (COD)、总氮 (TN) 和总磷 (TP) 的排放量分别达到120、270和30万吨/年。第二次全国污染源普查公报指出，农业活动 (22%–67%) 和生活源 (30%–73%) 是这些污染物 (TN、TP、氨氮和COD) 的主要贡献源。1998至2017年间，COD、TN和TP的污染负荷分别增长了91%、196%和244%。这些污染物 (TN、TP、氨氮和COD) 通过多种途径进入水体，破坏水生环境和湖泊生态系统，对饮用水安全和人体健康构成威胁。本研究基于《第二次全国污染源普查产排污系数手册》方法框架，通过整合洱海流域海西片区农户调研数据、文献资料与统计年鉴等多源数据，对方法体系进行本地化修正，系统量化了种植业、养殖业与居民生活三类污染源对NH₃-N、TN、TP 和 COD 四类污染物环境排放的贡献情况，为源头靶向管理提供决策依据。

▎结果与分析

1. 海西片区农业面源污染物排放量情况

2022年海西地区各类污染源 (作物种植、养殖业生产和居民生活) 排放的NH₃-N、TN、TP和COD总量分别为72.9，264.1，29.2和1453.3 t·yr^-1 (图1)。居民生活是NH₃-N最主要排放源，占三类污染源排放总量的74%；养殖业生产位列第二，占NH3-N总排放量的15%。TN污染中，农作物种植是最大贡献源，排放量达120.1 t·yr^-1，占TN排放的45%；养殖业生产次之，排放量为66.5 t·yr^-1，占比25%。TP污染的主要来源是养殖业生产，排放量为15.1 t·yr^-1，占TP排放的52%。在COD排放中，养殖业生产贡献最大，排放量达1030.3 t·yr^-1，占总COD排放的71%；生活污水位列第二，排放量为423.1 t·yr^-1。

图1 居民生活、种植业和养殖业中(a) NH3-N, (b) TN, (c) TP和 (d) COD排放量。

2. 不同农作物和畜禽类型的污染物排放特征

不同作物类型污染物排放存在差异 (图2)。2022年海西片区农作物种植产生的NH₃-N，TN和TP排放量分别为8.1，120.1和7.5 t·yr^-1 (图1)。其中，玉米、蔬菜和豆类种植贡献了农作物TN排放总量的75%以上。玉米和蔬菜种植导致NH₃-N排放量分别为2.7 t·yr?¹和2.6 t·yr^-1，这可能是由于玉米和蔬菜种植中施用了大量氮肥。2022年，蔬菜、玉米、豆类和水稻占TP排放量的四分之三以上，这四种作物的磷肥施用量依次递减。此外，海西地区玉米、蔬菜和豆类的大面积种植也是导致这三类作物排放量居高的重要因素。

污染物排放也因动物类型而异 (图2)。2022年海西片区养殖业产生的 NH₃-N，TN，TP 和COD排放量分别为10.8，66.5，15.1和1030.3 t·yr^-1。奶牛养殖是养殖业中最大的污染源，其NH3-N，TN，TP和COD排放量分别达7.6，42.1，11.1和641.0 t·yr^-1。生猪养殖的污染贡献度次之，占比13%–21%，而蛋鸡、肉鸡和肉牛的排放贡献相对较小，这三类畜禽的污染物排放占比为10%–25%。

图2 不同作物和动物类型的污染物排放比例。

不同农作物污染物排放量的差异在乡镇间进行了调查 (图3)。湾桥镇农作物生产过程中观测到最大的氨氮排放量，达1.7 t·yr^-1。该镇同时记录了最高的总氮排放量，为25.3 t·yr^-1。由于当地农作物种植强度较高，湾桥镇成为农作物生产过程中污染物排放最集中的区域。湾桥镇的播种面积可能达到3.42 kha，占海西地区所有乡镇播种面积的最大比例。该镇的TP排放量最高，达1.7 t·yr^-1，其中豆类和蔬菜产量约占50%。玉米种植是海西地区北部污染物排放的主要来源，而蔬菜种植则是南部地区的主要排放源。下关镇的主要作物为果树，尽管其化肥施用量最高，但果树种植面积较小。

图3 耕地中 (a) NH₃-N，(b) TN和 (c) TP排放的城镇分布及不同作物类型污染物排放比例。

如图4所示，在上关、喜洲和太和三个乡镇，NH₃-N排放主要来源于奶牛养殖；而下关、大理和湾桥则以生猪养殖为主，占比达41%–45%；银桥镇的NH₃-N排放则主要来自肉鸡养殖，占比超过32%。总氮排放来源与氨氮情况基本一致。

大理和湾桥两镇的TP排放主要来自蛋鸡养殖，占比分别为31%和44%；银桥镇TP排放则以肉鸡为主 (48%)；其余乡镇TP排放主要源自奶牛养殖。COD排放模式与TP类似，唯一例外是太和镇，该镇COD主要排放源为蛋鸡养殖。

图4 畜禽养殖业在乡镇中(a) NH₃-N，(b) TN，(c) TP和(d) COD排放量的分布及不同畜种污染物排放占比。

· 结 论 ·

本研究聚焦农业面源污染和源头靶向决策管理，在分析三大主要排放源的同时，全面量化各类污染物的排放量，并根据核算结果提出相应污染控制策略。在不同污染物排放情境下，各城镇NH₃-N负荷范围为3.5–15.1 t·yr^-1，最大贡献源为居民生活。海西片区TN负荷在各城镇介于12.9–73.3 t·yr^-1之间，农作物种植是其主要来源；TP负荷为1.5–11.7 t·yr^-1，畜禽养殖构成该地区TP排放的主体贡献源。COD排放同样以畜禽养殖为主导。空间分布上，上关镇因其发达的畜牧业成为所有污染物的重点管控区域。

通过分析不同作物和畜禽类型的污染物排放特征，研究发现蔬菜、玉米和豆类是种植业排放的主要贡献作物，奶牛与生猪则是养殖业排放的主要来源。因此，需针对这些农作物和畜禽类型开展可持续生产模式的评估与优化。

未来需重点加强以下方面的研究：强化施肥监管，优先改进玉米、蔬菜和豆类种植技术，建立适宜种植模式；通过优化散养养殖体系实现污染物减排，尤其应重视奶牛养殖的提质增效；加强污水处理设施的检修维护；通过提升居民环保意识与知识水平，实现减排目标。

【作者团队介绍】

许 稳

许稳教授课题组长期从事大气氮沉降与环境效应、农业活性氮定量与减排、农业增产增效与面源污染防治等交叉创新研究工作，相关论文在Nature Food，Nature Communications，Science Advances，Science Bulletin等高水平期刊发表。

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