發布時間：2022-01-05所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：[目的]測算和評價鄱陽湖生態經濟區畜禽養殖過程中的土壤環境承載力及其污染風險，為合理規劃鄱陽湖生態經濟區畜禽養殖空間布局、實現可持續養殖提供參考。[方法]利用2000--2012年鄱陽湖生態經濟區24個縣(市)的統計數據進行土壤環境承載力及畜禽污染物排放量的測
摘 要：[目的]測算和評價鄱陽湖生態經濟區畜禽養殖過程中的土壤環境承載力及其污染風險，為合理規劃鄱陽湖生態經濟區畜禽養殖空間布局、實現可持續養殖提供參考。[方法]利用2000--2012年鄱陽湖生態經濟區24個縣(市)的統計數據進行土壤環境承載力及畜禽污染物排放量的測算和評估。[結果] 2000--2012年鄱陽湖生態經濟區畜禽糞便耕地負荷警報值在0.7左右，總氮耕地負載警報值為0.5～o.6，總磷耕地負載警報值超過了1，畜禽養殖對環境造成了污染威脅。畜禽養殖污染風險較高的地區為高安市、東鄉縣、余江縣、德安縣以及南昌縣。[結論]污染風險較高的地區應強制實行畜禽養殖總量控制和污染物消減措施，而湖口縣、都昌縣和彭澤縣畜禽污染風險較低，可以適當擴大養殖規模。
關鍵詞：畜禽養殖;警報值;環境承載力;污染風險;鄱陽湖生態經濟區
隨著工業化、城鎮化、農業現代化進程的不斷推進以及人們食品消費結構的轉型，我國的畜禽養殖業正快速發展Ⅲ。然而，與此同時，日趨嚴峻的畜禽養殖污染形勢也為學界所廣泛熱議。根據第一次全國污染源普查動態更新數據顯示，2010年中國畜禽養殖業主要水污染物排放量中CoD，NH。一N排放量分別為當年工業源排放量的3。23和2.30倍;分別占全國污染物排放總量的45%和25%，畜禽養殖業已成為我國環境污染的重要來源[2]。畜禽糞尿等污染物的特點決定了其無法進行大范圍、跨地區的移動，在當前經濟可行的技術條件下，由土地消納仍是較為經濟可行的畜禽污染物處理手段[3巧]。然而，在一定時間內，單位耕地面積對畜禽污染物的吸收能力有限，區域畜禽養殖業的發展應該符合該地區的土壤環境承載能力，其飼養密度應不超過該地區耕地的最大承載能力嘲。《全國畜禽養殖污染防治“十二五”規劃》明確指出各地區應該根據土地條件以及環境承載能力等實際情況，合理確定載畜量。在國際上，美國、日本、歐盟等許多國家也制定了類似的政策，規定農場必須根據自身的耕地面積決定飼養量[2’7]。例如，德國規定凡是在供應水源保護區域，每1 hm2土地上家畜的最大允許飼養量不得超過規定數量[8]。因此，對區域畜禽養殖土壤環境承載力及其污染風險的科學判斷是合理調整區域畜牧業布局，實現畜禽養殖可持續發展的前提和基礎�；诖�，本研究以中國第一個生態經濟區——鄱陽湖生態經濟區為研究案例地區，測算畜禽養殖過程中的土壤環境承載力及其污染風險，以期實現土壤環境承載力的可控和生態環境的平衡，為合理規劃鄱陽湖生態經濟區畜禽飼養密度與空間布局、實現可持續養殖提供一定的指導與參考。
1材料與方法
1.1研究區概況
鄱陽湖生態經濟區位于江西省北部，涉及南昌、鷹潭、景德鎮、九江、新余、宜春、撫州、上饒、吉安等9 個地級市的部分或全部共38個縣(市、區)，含鄱陽湖湖體在內，面積約5.12×10 4 km2，約占江西省國土面積的30%，人口占江西省50%，經濟總量占江西省 60%。
2009年12月12 Et國務院批準實施《鄱陽湖生態經濟區規劃》，鄱陽湖生態經濟區建設上升為國家戰略，成為我國生態環境保護的典型示范區域。鄱陽湖生態經濟區是中國重要的生態功能保護區之一，也是世界自然基金會劃定的全球重要生態區之一。近年來，隨著區域經濟社會的快速發展和各類資源開發強度的加大，鄱陽湖生態經濟區土壤污染問題日趨嚴重，土地資源的可持續利用面臨諸多壓力。畜禽養殖過程中由于畜禽糞便還田不當導致的養分過剩和重金屬等有害污染物累積，從而對土壤造成污染。鄱陽湖生態經濟區畜禽養殖污染的控制不僅直接影響到中國長江中下游乃至全國的用水安全、糧食安全和生態安全，更關系到我國在國際社會中的形象。科學測定鄱陽湖生態經濟區畜禽養殖的土壤環境承載力及其污染風險，提高畜禽養殖與環境承載之間的適應性，是鄱陽湖生態經濟區畜禽養殖可持續發展的必然選擇。
1.2數據來源
本研究核算的畜禽種類為牛、豬、羊、家禽4類。由于鄱陽湖生態經濟區的13個設區市區畜禽養殖業比重較小，且數據難以獲取，所以本研究選取非市區類縣域作為研究單元，共包括24個縣(市)，即南昌縣、新建縣、安義縣、進賢縣、九江縣、武寧縣、永修縣、德安縣、星子縣、都昌縣、湖口縣、彭澤縣、瑞昌市、余江縣、貴溪市、新干縣、豐城市、樟樹市、高安市、東鄉縣、余干縣、鄱陽縣、萬年縣和景德鎮市，研究時段為 2000--2012年。各縣(市)畜禽養殖數量和耕地面積等數據資料來源于南昌、景德鎮、鷹潭、九江、新余、撫州、宜春、上饒和吉安各市統計年鑒，并在軟件 ArcGIS 10.1平臺上建立了畜禽養殖污染的數據庫。
1.3計算方法
1.3.1 畜禽養殖土壤環境承載力測算畜禽養殖對土壤的污染主要表現為畜禽糞便還田不當導致的養分過剩和重金屬等有害污染物累積。畜禽糞便所含氮化合物容易被氧化成硝酸鹽或厭氧分解成亞硝酸鹽，各類重金屬元素如銅、鋅和砷等會滯留在土壤中，引起土壤組成和性狀發生改變，破壞土壤原有的基本功能，影響作物產量和品質[9]。參照陳瑤[1o]和孟祥海[11]等的研究，以單位耕地面積畜禽污染物(糞便、總氮、總磷)負荷和警報值作為畜禽養殖土壤環境承載力的表征指標。采用年排污量方法來估算鄱陽湖生態經濟區畜禽養殖污染物排放量，計算公式為：年排污量一個體畜禽每年產生污染物量×畜禽年末存欄/出欄量，各畜禽的糞尿排放量及其污染物含量系數詳見表1 E12]。
不同種類的畜禽糞便肥效養分差異較大，其農田消納量也有較大差異。國家環保部生態司建議，由于農戶對豬糞的農田施用量較容易掌握，故宜將畜禽糞便換算成豬糞當量。各類畜禽糞便豬糞當量換算系數詳見表2。
以單位耕地面積畜禽污染物(糞便、總氮、總磷) 負荷來表征畜禽土壤環境承載力，其計算公式為：單位耕地面積畜禽污染物負荷一各類畜禽單位豬年污染物(糞便、總氮、總磷)排放總量/耕地面積，采用單位耕地面積畜禽污染物負荷除以耕地理論最大適宜污染物承載量，其比值即為區域畜禽污染物負荷量承受程度的警報值，它與環境承受程度呈反比，即隨著數值的增大，環境對畜禽糞便負荷量承受能力逐漸降低，畜禽養殖對環境造成的污染威脅性越大(表3)。以歐盟農業政策中規定的糞肥年施氮量170 kg/hm2 和糞肥年施磷量35 kg/hm2作為土地總氮和總磷承載力的標準[1 3。，以每1 hm2耕地能夠負擔的畜禽糞便為30 t/hm2作為土地糞便承載力標準[14。。
1.3.2畜禽養殖污染風險測度依據朱建春[1朝和耿維[163的研究，以實際畜禽養殖總量與50%畜禽養殖環境容量比值作為畜禽養殖污染風險的測度指標。
由于中國養殖業與種植業總體脫離，直接從事農業的勞動力缺乏和畜禽糞便難以長途運輸等問題，化肥在大部分地區農田中占主導地位。因此，在評估耕地對畜禽糞便的氮磷環境容量時應考慮化肥施用的影響，本文假定氮磷養分全部來自畜禽糞便和50%來自畜禽糞便，估算各地區畜禽養殖環境容量。以實際畜禽養殖總量與50%環境容量比值作為風險指數，對氮磷污染風險進行評估¨“。
2結果與分析
2.1 畜禽養殖土壤環境承載力測算結果分析
測算得到2000--2012年鄱陽湖生態經濟區畜禽養殖土壤環境承載力情況(表4)。表4數據顯示， 2000--2012年鄱陽湖生態經濟區畜禽糞便耕地負荷處于21 t/hm2左右，警報值處于0.7左右，表明畜禽糞便已經開始對環境產生污染威脅;畜禽總氮耕地負荷警報值取值分布區間為0.5～o.6，表明畜禽總氮對環境污染的威脅較小;而以總磷測算的耕地負載警報值均超過了1，說明畜禽的磷養分已經超過了耕地承載負荷，對環境造成了較嚴重的污染威脅。由此可見，鄱陽湖生態經濟區耕地對畜禽養殖負荷已經超載，故在制定畜禽養殖業發展規劃時，應適當控制總量、提高養殖水平，提倡生態養殖、強化畜禽糞便污水污染的治理，避免造成環境污染負擔過重而影響畜牧業可持續發展。同時，數據也表明，2009年以來，鄱陽湖生態經濟區畜禽養殖耕地負荷及警報值逐漸下降。可能的原因在于：一方面，2009年12月12日國務院批準實施《鄱陽湖生態經濟區規劃》，《鄱陽湖生態經濟區規劃》中明確提出了要“加強農業面源污染防治，大力發展高產、優質、高效、生態、安全的現代農業”，并制定了各地區生態環境保護的約束性目標，從而使得畜禽養殖污染對環境的威脅下降;另一方面，2009 年以來，鄱陽湖生態經濟區有效耕地面積增加，且增加幅度高于同期畜禽養殖數量的增長率，從而導致畜禽養殖的耕地負荷及警報值下降。
圖1分別顯示了2012年鄱陽湖生態經濟區24 個縣(市)畜禽糞便負荷警報值分級、畜禽總氮負荷警報值分級以及畜禽總磷負荷警報值分級情況，由圖1 可以看出：(1)2012年鄱陽湖生態經濟區畜禽糞便負荷警報值為0.146～1.626，除余干縣、星子縣、永修縣、九江縣、都昌縣、湖口縣以及彭澤縣外，其他地區均處于污染風險級別。畜禽糞便對當地環境“有嚴重影響”的地區是高安市，警報值達到1.626;對當地環境“有較嚴重影響”的地區是東鄉縣和余江縣，警報值分別為1.459和1.248。(2)畜禽總氮負荷警報值 0.128 1.356，高安市、東鄉縣和余江縣總氮負荷警報值分別為1.356，1.218和1.082，影響級別達到4 級，對環境構成了較嚴重的污染威脅;豐城市、貴溪市、南昌縣、樟樹市、進賢縣、德安縣、萬年縣、安義縣、武寧縣、新干縣、新建縣以及鄱陽縣警報值處于0.4～ 0.7之間，對環境構成了2級威脅;其他地區警報值 比較上述結論可以發現，各縣(市)總磷負荷警報值均遠高于總氮負荷警報值，說明畜禽養殖總磷污染風險遠高于總氮污染風險。這主要是因為各種畜禽糞便總磷含量均高于總氮含量，表1的數據顯示牛、豬、羊和家禽畜禽糞便中總磷含量分別是總氮含量的 6.07，2.65，5.07，2.39倍。因此，在畜禽養殖環境風險評估時，不僅需要考慮總氮風險，還必須考慮諸如總磷等污染指標，否則將會降低污染警報值的敏感度。分析還發現，鄱陽湖生態經濟區濱湖控制開發帶(南昌縣、進賢縣、永修縣、德安縣、星子縣、都昌縣、湖口縣、鄱陽縣、東鄉縣以及余干縣)的畜禽污染物負荷警報值低于其他縣(市)。《鄱陽湖生態經濟區規劃》中將濱湖控制開發帶的功能確定為“構建生態屏障，嚴格控制開發”，限制施肥量大的農業生產活動，嚴禁施用高毒、高殘留農藥，防治農業面源污染是該功能區的基本要求，因此，濱湖控制開發帶的畜禽養殖污染更小。
2.2畜禽養殖污染風險測算結果分析
利用耕地面積及對氮磷的承載力和單位豬的總氮磷排放量，將其他畜禽折算成豬當量，得出2012年鄱陽湖生態經濟區24個縣(市)畜禽養殖環境容量、實際養殖總量以及污染風險系數，結果詳見表5。從表5可以發現，除湖口縣、都昌縣以及彭澤縣等少數地區外，大部分地區的畜禽實際養殖數量超過了當地 50%環境容量，鄱陽湖生態經濟區畜禽養殖污染風險已經不可忽視。以總氮為基準，2012年鄱陽湖生態經濟區實際畜禽養殖總量為5 955.84萬頭豬當量，是畜禽養殖環境容量的1.15倍。高安市、東鄉縣和余江縣的污染風險指數在2以上，畜禽污染風險最高。高安市是全國畜牧業百強縣(市)和江西省畜牧業10強縣(市)，2012年高安市畜禽養殖當量豬數量為383.29萬頭，每1 hm2土地承載畜禽數量達到了 66.86頭/hm2，均居鄱陽湖生態經濟區第一。缺乏足夠的耕地吸收大規模畜禽養殖所產生的廢棄物，種植業和養殖業脫節，使得高安市的畜禽養殖污染風險較高。2014年12月，媒體報道江西高安大量病死豬流入市場，高安市畜禽養殖污染治理迫在眉睫。2012年東鄉縣和余江縣畜禽養殖當量豬數量分別為158.98和 172.99萬頭，為鄱陽湖生態經濟區的第9位和第7 位，但這兩個地區每1 hm2土地承載畜禽數量較高，分別為57.08和47.93頭/hm2，位列鄱陽湖生態經濟區第2和第3。較高的土地承載畜禽數量加劇了東鄉縣和余江縣畜禽養殖污染風險;豐城市、貴溪市、南昌縣、樟樹市、進賢縣、德安縣、萬年縣、安義縣、武寧縣以及新干縣污染風險指數位于1，2，屬于環境污染風險較高等級;其他地區污染風險指數小于1，畜禽污染風險較低，但仍有局部農地點源污染的風險。以總磷為基準，2012年鄱陽湖生態經濟區實際畜禽養殖總量為1 065.88萬頭豬當量，是畜禽養殖環境容量的2.64倍。污染風險指數最高的5個地區分別為高安市、東鄉縣、余江縣、德安縣以及南昌縣，污染風險指數在3以上，亟需強制實施總量控制措施并強化畜禽糞便綜合利用。
3結果討論
3.1 養殖規模對畜禽養殖土壤環境承載力和污染風險的影響
不同規模畜禽養殖造成的環境污染程度不同。小規模的家庭散養模式下，農戶可以將畜禽飼養與種植業結合起來，實現種養結合，周邊有足夠的土地來消納畜禽養殖污染物，畜禽養殖污染風險并不嚴重;大規模的畜禽養殖場由于環保管制、農業補貼等因素，有合理的場區規劃設計、明確的資源化途徑以及配套的污染治理設施，規模效益較為顯著，畜禽養殖污染風險也可以得到控制;中等規模的養殖場，周邊既沒有足夠的土地來消納畜禽養殖污染物，也缺乏資金進行污染處理設施投資。許多中等規模養殖場為了避開環境管制，虛報養殖規模，幾乎沒有配備污染治理設施;或者在政府補貼下，盡管配備了污染治理設施，但為節約成本，設施沒有正常運行、形同虛設凹]。由于畜禽養殖規模在地區間的不均勻分布，因此應警惕中等規模養殖場分布較多的地區，對這些污染風險較大的地區實施總量控制和污染消減措施。
3.2 養殖戶污染處理行為對畜禽養殖土壤環境承載力和污染風險的影響
養殖戶是畜禽污染處理的實施主體和最基本的微觀決策單位，采取相應政策鼓勵養殖戶自愿或通過政府激勵措施推動養殖戶進行畜禽污染無害化處理是減少畜禽養殖污染風險的關鍵途徑。養殖戶畜禽污染處理行為的引導政策可分為兩類：①心理戰略，如提供信息、教育和設立榜樣等。它們旨在改變個人的認知、知識、動機和規范，其假設是個體心理的變革會帶來畜禽污染處理行為的相應變化;②情景戰略，如改變基礎設施(如沼氣池建設補貼)、提供畜禽污染治理技術或服務、改變產品定價(如有機肥補貼)等，旨在改變決策制定的情境，從而使畜禽污染處理行為更有吸引力Dr]。不同政策的實施成本和收益不盡一致，如何設計出符合養殖戶需求偏好同時政策實施成本最小化的畜禽養殖污染最佳治理政策方案是降低畜禽養殖污染風險的重要著力點。
4 結論
(1)2000--2012年鄱陽湖生態經濟區畜禽糞便耕地負荷警報值在0.7左右，畜禽糞便已經開始對環境產生污染威脅;以總氮測算的耕地負載警報值為 0.5～0.6，對環境污染的威脅較小;而以總磷測算的耕地負載警報值均超過了1，對環境造成了較嚴重的污染威脅。高安市、東鄉縣和余江縣畜禽養殖環境污染較為嚴重。
(2)除湖口縣、都昌縣以及彭澤縣等少數地區外，鄱陽湖生態經濟區大部分地區的畜禽實際養殖數量超過了當地50%環境容量。高安市、東鄉縣、余江縣、德安縣以及南昌縣農地氮磷污染風險較高，對這些地區應強制實行總量控制和污染物消減措施，鼓勵在規�；B殖場周圍建立沼氣工程，同時配套一定面積的耕地或果園確保畜禽糞便還田;湖口縣、都昌縣和彭澤縣農地污染風險最低，這些地區還可以適當地增加養殖數量，同時要加大對畜禽糞便的資源化利用步伐，防止環境污染;其他縣(市)的畜禽養殖超過或接近50%環境容量，農地氮磷污染風險整體不高，但局部地區農地容易存在點源污染問題，因此應加強對點源的總量控制和污染物消減。
(3)畜禽養殖土壤環境承載力和污染風險的評價還需要考慮到畜禽養殖規模以及養殖戶畜禽污染處理行為。然而，由于缺乏鄱陽湖生態經濟區各縣 (市、區)畜禽養殖規模分布以及養殖戶畜禽污染處理行為的相關數據，本研究僅從理論上探討了上述兩個因素對畜禽養殖土壤環境承載力和污染風險的影響，沒有進行實證數據分析，這方面有待進一步收集相關數據開展更深人的研究。——論文作者：潘丹
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