农业面源污染作为全国环境问题，其复杂性和广泛性对环境及人类健康构成威胁。面源污染与点源污染不同，源于广泛地理区域，具有分散、隐蔽和累积性，监测困难。但随着科技进步和环保意识提高，农业面源污染监测技术及应用研究受到重视。农业面源污染主要源于农业生产活动，如过量使用化肥、农药、不合理灌溉和畜禽养殖废弃物等。这些污染物通过地表径流、土壤渗透和大气沉降等方式进入水体，影响水质、生态平衡和人类健康。传统监测方法依赖地面观测和实验室分析，虽准确但范围有限、耗时费力。现代信息技术如遥感、物联网、大数据分析和人工智能等为农业面源污染监测带来革命性变化。遥感技术可实现大范围快速监测，提供地表覆盖、植被生长、水体质量等信息；物联网技术可实时监测农田环境参数，为预警和防控提供依据；大数据分析和人工智能技术能处理分析海量数据，揭示污染规律和影响因素，为防控策略提供决策支持。

农业面源污染现状

1.1  化肥污染

榆阳区在农业生产中广泛使用化肥，存在过量使用的问题。由榆林市榆阳区乡村振兴服务中心官网数据显示，2023年榆阳区化肥用量约6.8万t，平均利用率按41.5%计算、利用的仅有2.8万t，施入的肥料有59%未被农作物吸收利用[1]。近年来，虽然政府加强了化肥使用的监管，并推广了测土配方施肥等科学施肥技术，但化肥使用仍存在一定的不合理性。过量施肥不仅破坏土壤结构，导致土壤养分失衡，还通过径流和渗透等方式进入水体，造成水体富营养化。

1.2  农药污染

在榆阳区，农药的广泛使用带来了显著的农业增产效果，但同时也带来了严重的环境污染问题。由于部分农民缺乏科学的用药知识，过量使用农药或不当使用农药的现象时有发生。由榆林市榆阳区乡村振兴服务中心官网数据显示，榆阳区2023年农药用量超150 t，单位面积施用量达0.15 kg/667 m2 [1]。病虫害抗药性增强与天敌生态失衡导致用药量不断上升，农药利用率仅30%，远低于发达国家水平。大量农药流失至土壤、水体和空气，损害农业生态系统，影响可持续发展。同时，农药废弃包装物未得到妥善处理，随意丢弃和倾倒，加剧了生态环境污染。

1.3  地膜污染

榆阳区是农业生产大区，地膜在农业生产中得到了广泛应用。然而，由于地膜的使用量不断增加，且回收处理体系不完善，导致地膜污染问题日益严重。据统计，2021～2023年重复覆膜地块，地膜残留量6～8 g/m3，残留率44%，年总残留量在90 t以上[2]。农业生产中使用的地膜，如果回收不彻底，会残留在土壤中，破坏土壤结构，影响作物生长，并可能对水体和大气环境造成污染。

1.4  畜禽养殖污染

畜禽养殖过程中产生的粪便和废水，如果处理不当，会严重污染水体和土壤环境，对周边居民的生活质量和生态环境造成严重影响。榆阳区作为养殖大区，2023年养殖生猪125万头，羊饲养量为190.20万只。牛饲养量为8.83万头。家禽饲养量239.50万羽[3]。榆阳区养殖业粗放发展，集约度低，资源利用低效，环境污染严重。粪污处理设施滞后，占总量不足70%，有效处理率低于50%。小规模及零散养殖户尤为突出，重金属、兽药等有害物质污染河流及地下水，北部风沙草滩区农村地下水已不宜饮用

农业面源污染监测的重要性

农业面源污染监测至关重要，可以实时反映农田土壤、水质及植物生长状况，指导农民合理施肥、灌溉和用药，避免农产品污染，确保质量和安全，维护公众健康。同时，监测数据助力精准农业，降低生产成本，提升产量和质量，提高农业生产效益。此外，监测能及时发现农田污染，为制定环保措施提供科学依据，减少生态破坏，推动农业绿色发展。持续监测还有助于发现和解决环境问题，促进农业生产方式向环保、可持续方向转变，为农业长期发展奠定基础。

农业面源污染监测技术的应用研究

3.1  农田土壤监测

监测土壤污染对于管控农业面源污染具有关键作用，然而，传统的人工取样分析手段在时效性上有所欠缺。当前，研究人员密切关注一种结合了遥感技术和传感器的智能土壤污染监测新方法，它能够实现对土壤污染状况进行实时、动态且高精度的监测，有效克服了传统监测方法的不足。这种方法依赖于土壤独特的光谱特性进行遥感监测。不同类型的土壤以及受到污染的土壤，其反射或发射的电磁波谱信号会有所不同。通过遥感技术，可以远距离收集这些信号，并经过加工处理，变成能直接识别的图像或供电子计算机分析的磁带数据，从而实现对土壤污染的监测。可以监测多种土壤污染物，包括重金属（如镉、镍、砷、铜、汞、铅、铬和锌等）、有机污染物（如滴滴涕、多环芳烃、六六六等）以及其他类型的污染物。通过遥感技术，可以及时发现土壤中的污染区域，并评估污染程度和可能的污染源。

3.2  农业化肥和农药使用监测

当前，农药使用情况的记录主要依赖人工操作，效率低下成为一大瓶颈。因此，推动智能农药监测技术的发展变得尤为关键。智能农药监测技术是现代农业的重要创新，融合了物联网、大数据、云计算及人工智能等先进技术。该技术基于传感器实时监测农田环境（如土壤湿度、养分、气候、作物生长）及农药残留情况，利用无线通信技术将数据实时传输至云端。云端依托云计算和大数据分析技术，对海量数据进行存储、清洗、整合，并通过AI算法深度挖掘和智能分析，最终形成农田生态系统的全面评估报告和科学的农药使用建议。系统由前端感知层（含各类传感器）、数据传输层和后台处理分析层组成，实现了农田环境的实时监测与科学评估。

3.3  农业废弃物管理

农业废弃物管理中，污染物排放监测极为关键。传统方法依靠人工采样和实验室分析，数据精确但效率低下。农业废弃物智能在线监测技术是现代农业废弃物管理和资源化利用的关键技术，系统架构清晰，由前端感知层、数据传输层、后台处理分析层及用户应用层四个核心部分组成。前端感知层部署在农业废弃物产生地，实时捕捉关键参数。数据传输层利用无线通信技术，确保数据实时、准确地传输至云端。后台处理分析层依托云计算平台和大数据分析技术，对数据进行高效处理。AI算法系统能够实现对废弃物的精准分类、评估及预警。用户应用层提供可视化监测界面和决策支持工具，使用户可以随时随地查看监测数据、分析结果及决策建议。实际应用中，系统能够实现对农业废弃物的精准分类和识别，环境监测，为制定科学的资源化利用方案提供决策支持。基于实时监测数据和AI算法的智能决策与优化功能，系统能够实现对农业废弃物处理过程的精准控制，提高资源利用率，降低处理成本。

农业面源污染监测技术及其应用研究对于推动农业可持续发展具有重要意义。未来，应继续加强智能在线监测技术和无人机技术的研发与应用，提高监测效率和准确性。同时，还应加强污染物浓度与环境风险评估模型的研究，为制定更加科学合理的污染控制策略提供有力支持。

转载于农业信息化杂志