摘要：為探究黃河流域九?。▍^(qū)）農(nóng)業(yè)面源污染與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值之間的關(guān)系，本研究基于清單分析法，測算了1978—2021年黃河流域九?。▍^(qū)）的化學(xué)需氧量、總氮和總磷排放量，并運(yùn)用Tapio脫鉤評價(jià)模型，研究了農(nóng)業(yè)面源污染與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值之間的脫鉤關(guān)系及其時(shí)空演化過程。結(jié)果表明：1978—2021年，黃河流域九?。▍^(qū)）農(nóng)業(yè)面源污染排放量與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值整體呈現(xiàn)增加趨勢，污染源結(jié)構(gòu)與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值結(jié)構(gòu)均發(fā)生顯著變化；農(nóng)業(yè)面源污染排放與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的彈性脫鉤狀態(tài)呈現(xiàn)波動(dòng)變化，并以弱脫鉤狀態(tài)為主，且存在顯著空間差異性；脫鉤狀態(tài)的變化受到國家政策、自然生態(tài)、經(jīng)濟(jì)水平、人民需求等多因素影響。未來，黃河流域九?。▍^(qū)）農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展應(yīng)采取差異化的流域和部門防治措施。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)面源污染；農(nóng)業(yè)產(chǎn)值；清單分析；脫鉤分析；演化機(jī)制

中圖分類號：F327；X71；X52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1672-2043（2024）11-2644-13 doi：10.11654/jaes.2023-1055

農(nóng)業(yè)面源污染是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活活動(dòng)中，溶解的或固體的污染物，如氮、磷、農(nóng)藥及其他有機(jī)或無機(jī)污染物質(zhì)，從非特定的地域，通過地表徑流、農(nóng)田排水和地下滲漏進(jìn)入水體引起水質(zhì)污染的過程[1]。農(nóng)田化肥、農(nóng)田固體廢棄物、畜禽養(yǎng)殖廢棄物和農(nóng)村生活污染物為我國主要的農(nóng)業(yè)面源污染源，其產(chǎn)生的化學(xué)需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）是主要污染物[2]。改革開放以來，制度創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)步加快推動(dòng)了我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，農(nóng)業(yè)發(fā)展取得了巨大成就[3]，農(nóng)業(yè)（種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和漁業(yè)）總產(chǎn)值由1978 年的1 348.90 億元增加至2021 年的132 757.60億元，增長了97.42倍。與此同時(shí)，化肥施用量不斷增加、施用強(qiáng)度不斷提高，在居民飲食結(jié)構(gòu)變化、肉禽蛋奶需求增加的刺激下，我國的畜禽養(yǎng)殖量也進(jìn)入世界前列，畜禽糞尿排放量日益增加[4]，特別是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)“高投入、高產(chǎn)出、高廢物”的“三高”生產(chǎn)模式導(dǎo)致大量廢棄物的產(chǎn)生[5]，農(nóng)業(yè)快速發(fā)展帶來的環(huán)境污染問題日益突出。

2021 年全國環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)顯示，農(nóng)業(yè)源（種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和漁業(yè)）COD、TN、TP 的排放量分別為1 676.00萬、168.50萬、26.50萬t，分別占全國農(nóng)業(yè)源總排放量的66.20%、53.20%、78.50%，農(nóng)業(yè)面源污染已成為環(huán)境污染的主要源頭之一，農(nóng)業(yè)面源污染問題亟待重視與解決[6]。20世紀(jì)70年代，美國政府發(fā)布了《清潔水法》等一系列法規(guī)，并嘗試開展農(nóng)業(yè)面源污染系統(tǒng)治理，農(nóng)業(yè)面源污染研究步入早期探索階段。20世紀(jì)90年代，農(nóng)業(yè)面源污染研究開始受到廣泛關(guān)注，Young等[7]嘗試使用計(jì)算機(jī)模型分析農(nóng)業(yè)面源污染問題，GIS與模擬模型也被應(yīng)用于面源污染控制和規(guī)劃研究[8]，主要集中在面源污染特征及污染源識別等方面[9]。1994 年，Sharpley 等[10]探討了農(nóng)業(yè)徑流中磷流失造成的農(nóng)業(yè)面源污染問題，此后，大量學(xué)者開始關(guān)注農(nóng)業(yè)面源污染來源[11]、影響因素[12]及污染防治[13]等相關(guān)研究。我國農(nóng)業(yè)面源污染相關(guān)研究始于20世紀(jì)80年代，受《清潔水法》的影響，農(nóng)業(yè)面源污染早期研究主要圍繞污染物對水環(huán)境的影響。近年來，農(nóng)業(yè)面源污染來源由最初單一的水體污染逐漸變得復(fù)雜多樣，多維度的農(nóng)業(yè)面源污染研究不斷增多，主要包括現(xiàn)狀和成因[5，14-15]、影響因素與防治[16-17]，以及經(jīng)濟(jì)增長與農(nóng)業(yè)面源污染之間的關(guān)系[18-19]等方面，研究尺度多集中于全國[5，14，19]、流域[20-22]、省域[12，18]。世界經(jīng)合組織（OECD）于1993年最早提出“脫鉤”的概念，指有聯(lián)系的兩者之間的阻斷關(guān)系，脫鉤分析用于反映環(huán)境壓力與經(jīng)濟(jì)效益之間隨時(shí)間變化的相對關(guān)系。2005 年，Tapio[23]在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改良并進(jìn)一步提出了Tapio脫鉤評價(jià)模型。之后國內(nèi)學(xué)者也將“脫鉤理論”廣泛應(yīng)用于碳排放、水資源、土地資源與經(jīng)濟(jì)增長[24-26]等領(lǐng)域，但基于流域、省域尺度的長時(shí)間序列下農(nóng)業(yè)面源污染與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值變化的脫鉤關(guān)系研究相對缺乏。

黃河流域是我國農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，也是重要的生態(tài)屏障，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)安全方面具有十分重要的地位[27]。但黃河流域生態(tài)本底條件較差，長期以來粗放型的農(nóng)業(yè)規(guī)模擴(kuò)張模式致使環(huán)境污染嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱、區(qū)域發(fā)展質(zhì)量有待提高等問題突出[28]。農(nóng)業(yè)面源污染已成為影響我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一，黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展是國家重大戰(zhàn)略，農(nóng)業(yè)面源污染與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值增長的脫鉤是助力黃河流域?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑。為全面改善黃河流域生態(tài)環(huán)境，中共中央、國務(wù)院于2021年印發(fā)了《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》，要求強(qiáng)化農(nóng)業(yè)面源污染綜合治理。因此，亟需明晰黃河流域農(nóng)業(yè)產(chǎn)值持續(xù)增長下農(nóng)業(yè)面源污染的壓力狀態(tài)，這將有利于持續(xù)推進(jìn)黃河流域農(nóng)業(yè)面源污染治理，以及農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)協(xié)調(diào)高質(zhì)量發(fā)展。目前，已有部分研究從省域、特定河段視角探究黃河流域農(nóng)業(yè)面源污染時(shí)空變化及影響因素，但基于省域尺度下長時(shí)間序列的農(nóng)業(yè)面源污染測算及其與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的脫鉤關(guān)系研究亟待開展。因此，本研究基于清單分析法測算1978—2021年黃河流域九?。▍^(qū)）農(nóng)業(yè)面源污染COD、TN、TP的排放量，并運(yùn)用Tapio脫鉤評價(jià)模型研究農(nóng)業(yè)面源污染與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值之間的脫鉤狀態(tài)變化，以期為黃河流域農(nóng)業(yè)面源污染治理、鄉(xiāng)村全面振興、生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展提供決策依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

黃河流域從西到東橫跨青藏高原、內(nèi)蒙古高原、黃土高原和黃淮海平原4 個(gè)地貌單元，依次流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南和山東9 個(gè)省區(qū)，總面積為356.8 萬km2（圖1）。截止2021年，黃河流域九?。▍^(qū)）常住人口為4.19億人，近40年間增長了1.10億人。黃河流域是我國重要的糧食生產(chǎn)核心區(qū)，九?。▍^(qū)）耕地總面積約為44.48萬km2，近40年間增加了4.37萬km2。其中，黃淮海平原、汾渭平原、河套灌區(qū)是我國的農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，糧食和肉類產(chǎn)量占全國的1/3。2021年，黃河流域九省（區(qū)）農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為41 724.90億元，占全國農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的31.43%。其中，種植業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到25 847.8億元，占全國種植業(yè)總產(chǎn)值的32.99%；畜牧業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到13 648.30億元，占全國畜牧業(yè)總產(chǎn)值的34.19%；漁業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到2 228.80億元，占全國漁業(yè)總產(chǎn)值的15.36%，均高于全國平均水平。但黃河流域的農(nóng)業(yè)面源污染問題也較為嚴(yán)重，第二次污染源普查結(jié)果顯示，黃河流域九省（區(qū)）農(nóng)業(yè)源COD、TN、TP的排放量分別占全國農(nóng)業(yè)源污染物排放總量的63.29%、42.67%、64.25%[20]。農(nóng)業(yè)面源污染已成為黃河流域水體污染的重要來源之一，主要涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活和畜禽養(yǎng)殖等活動(dòng)。