重庆市农业面源污染测算与空间特征解析*
2017-06-06胡静锋
胡静锋
(重庆社会科学院农村发展研究所,重庆 400020)
·持续农业·
重庆市农业面源污染测算与空间特征解析*
胡静锋
(重庆社会科学院农村发展研究所,重庆 400020)
文章采用清单分析法对重庆市农业面源主要污染物、污染负荷进行估算,在此基础之上,运用聚类分析、线性回归以及实证调研等方法,对污染的空间分布特征、影响因素、污染成因作测算与分析。研究尺度定位区县级空间,研究范围依从经济功能区域划分,囊括重庆市37个农业区县。重庆市平均水质污染物浓度COD为11.995mg/L,TN为2.043mg/L,TP为0.457mg/L,综合水质指数为1.989,在轻度污染范围内,非常接近中度污染。重庆主城区周围的农业面源污染严重,两翼地区污染较轻。秸秆、畜禽粪便、化肥是污染的三大主源头,贡献率依次为44.65%, 45.47%, 7.23%。聚类分析表明永川、荣昌、铜梁、大足、长寿、璧山等区县的污染非常严重。农村用电量、农作物播种面积、地表水资源总量对污染负荷指标具有强烈影响。在污染负荷空间特征分析及实证调研基础之上,提出相应的治理对策建议。
农业面源污染 污染源 空间特征
0 引言
农业面源污染具有多源性、排放持续且随机、时空差异大、分布广等特点,相较于城市生活污染和工业污染的点源性,治理难度更大。作为水体污染的主要源头,在一定区域内农业面源污染能占到污染总量的约60%左右[1]。重庆直辖市的广大农村区域内人口众多、山地多,农村基础设施建设滞后,土地开发利用强度大,环境承载压力巨大。三峡库区有2/3的面积位于重庆境内, 175m高程蓄水的库容达393亿m3,作为国家战略水资源储备库,环境保护责任重大。管理并控制农业面源污染是当务之急。
作为学界共识,农业面源污染主要来自过量的农业化学品、畜禽养殖规模的日益扩大、农村生活废水随意排放,不少的研究[8,10]集中于对污染排放强度的测算,而忽略对污染成因面向基层的深度挖掘。在影响因素方面的研究,多集中在国土面积、农业产值、农村人口等少数指标上,没有建立起系统性的多方位影响分析架构。农业面源污染源核算主要方法有数学模型法[1-3]、平均浓度法[4]、水质水量相关法[5]、综合调查法[6]、单元分析法[7]、清单法[8]等。文章使用清单法对重庆市所辖的各区县来自种植业、养殖业、农村生活等3个源头的主要污染物需氧量(COD)、全氮(TN)、全磷(TP)的排放负荷进行测算。并在污染压力测算基础之上,进行污染空间特征分析,对污染成因展开乡村基础的调研分析,作出更为系统的影响因子分析。为该市制定农业生产与生态建设协调发展的环境保护政策,提供理论依据及科学借鉴。
1 重庆市农业面源污染负荷测算
1.1 数据来源与分析工具
各项原始数据来自《重庆市农村经济主要数据(2014)》、《重庆调查年鉴(2015)》、《重庆统计年鉴(2015)》、《重庆水资源公报(2014)》,进而对当前重庆市农村面源污染的空间分布特征进行测算。重庆市共有40个行政区县,除开渝中区,万盛经开区(包括在綦江区之内),依据重庆五大发展功能区域*2013年9月重庆市综合考虑人口、资源、环境、经济、社会、文化等因素,将重庆市全域划分五个发展功能区域,分别是都市功能核心区、都市功能拓展区、城市发展新区、渝东北生态涵养发展区、渝东南生态保护区。,测算37个区县的农村面源污染负荷指标。分析工具包括EXCEL和SPSS。
1.2 数据来源与污染排放核算公式
1.2.1 种植业污染实物排放量核算公式
种植业污染物排放主要有化肥施用和秸秆遗弃,以化肥的折纯施用量来计算TN,TP,忽略化肥的COD排放量。
化肥施用物排放量=耕地面积×单位耕地氮肥、磷肥的折纯施用量×污染物入河系数。氮肥、磷肥进入水体(包括地表水与地下水)的入河系数为10.07%和5.99%*数据根据《三峡库区化肥农药污染源监测年报》(2014)。。
秸秆遗弃污染物排放量=某作物产量×某作物秸秆产出系数×秸秆养分含量×(1-秸秆利用率)×入河系数。秸秆利用率根据抽样调查和相关资料取0.7[9],平均入河系数为0.04[10]。各作物的秸秆产出系数和秸秆养分含量根据相关文献资料获得,大宗作物包括:水稻、玉米、小麦、豆类、薯类、油料,其中油料含油菜籽,其余油料作物按花生测算。秸秆COD负荷值取平均值1.3185kg/kg[11-13]。
1.2.2 养殖业污染实物排放量核算公式
养殖业污染物排放主要来自畜禽养殖污染和水产养殖污染。
畜禽养殖污染物排放量=畜禽养殖总量×畜禽粪便排泄系数×畜禽粪便中污染物平均含量×畜禽粪便污染物入河系数*畜禽粪便排泄系数、畜禽粪便中污染物平均含量根据《农业技术经济手册》,农业出版社, 1984年版。。畜禽粪便排泄系数、畜禽粪便中污染物平均含量根据《农业技术经济手册》(农业出版社),畜禽粪便污染物入河系数取0.3[14]。
水产养殖污染物排放量=淡水养殖产量×污染物排放系数,污染物排放系数根据相关文献资料获得[15-18]。2014年重庆水产养殖产量为37.02万t,各区县淡水养殖产量根据水产当年产值占全市比例,进而折算出对应的淡水养殖产量,以池塘养殖为准,排污系数取各鱼种的平均值,TN为4.754 g/kg,TP为0.641 g/kg,COD为43.133 g/kg*各鱼种排污系数数据来自,农业部渔业生态环境监测中心《水产养殖业污染源产排污系数手册》。。
1.2.3 农村生活污染实物排放量核算公式
农村生活污染物主要来自生活污水和生活垃圾。生活污水污染物排放量=农村人口总数×产生系数×流失系数。流失系数根据重庆市环境监测中心监测数据,乡村取0.30*据重庆市环境监测中心2014年检测结果。,产生系数以重庆市平均值为准*重庆市居民生活污水污染物排放系数来自,环境保护部华南环境科学研究所《生活源产排污系数及使用说明(修订版2011)》。
生活垃圾污染物排放量=农村人口总数×人均垃圾产生系数×垃圾渗滤液中污染物平均含量×入河系数。农村人均垃圾产生系数为0.67kg/(d·人),入河系数乡村取0.20[19],垃圾渗滤液中污染物平均含量:COD为50mg/g,TN为1 mg/g,TP为0.2 mg/g*垃圾渗滤液中污染物平均含量数据来自,第一次全国污染源普查资料编纂委员会《全国污染源普查产排污系数手册》 (2011)中国环境科学出版社, 2011年版。。
1.3 污染压力指标
1.3.1 等标指数
污染绝对等标排放量公式为:某污染物的绝对等标排放量=该污染物绝对实物排放量/标准浓度*地表水环境质量标准(GB3838-2002)中的Ⅲ类标准浓度值为COD: 20mg/L,BOD5:4mg/L,TN: 1.0mg/L,TP: 0.2mg/L。。国土等标排放系数表示区域内的单位土地污染物负荷状况,公式为:国土等标排放系数=绝对等标排放量/国土面积
1.3.2 农业面源污染水质指数
农业面源污染物的水质浓度计算公式为:某污染物水质浓度=该污染物绝对实物排放量/该市地表水资源总量。水质指数公式为:单项水质指数=污染物排放浓度/标准浓度内梅罗(Nemerow)综合水质指数公式为:
表1 内梅罗综合水质指数评价标准
指数值0
1.4 测算结果
在收集整理重庆市2014年的数据,按照上述计量公式和计算办法,首先获得各区县的污染物绝对排放量, 2014年重庆市农村面源污染物绝对实物排放量高达68.748 879 5万t,其中COD达56.894 475 9万t,TN达9.687 789 6万t,TP达2.166 614 0万t,分别占比82.76%, 14.09%, 3.15%*各区县农业面源污染绝对实物排放量,以及各生产源的污染绝对实物排放量,受篇幅限制,未列表。。
核算得出重庆市各区县的农村面源污染负荷状况测算结果如表2所示。
表2 2014年重庆市农业面源污染国土等标排放系数 万m3/km2
表3 2014年重庆市农业面源污染水质浓度与水质指数
污染物水质浓度(mg/L)综合水质指数污染物水质浓度(mg/L)综合水质指数CODTNTPCODTNTP都市功能核心区大渡口5.3234.1780.3993.321渝东北生态涵养发展区万州12.311.990.391.77江北5.3951.5750.2731.346梁平14.983.2820.73.046沙坪坝6.0920.1851.606城口2.6350.3870.1280.53九龙坡8.6351.5910.4331.822丰都14.4282.310.52.196南岸7.0871.60.1431.294垫江31.5884.1840.8213.763都市功能拓展区北碚7.3271.6250.2481.378忠县16.0682.7440.5062.412渝北19.9523.340.9844.106开县12.6212.2310.3721.931巴南22.7452.9950.813.451云阳12.4321.7150.3641.618城市发展新区涪陵16.7863.1620.6232.795奉节7.8561.0670.2010.953綦江13.62.5280.4732.218巫山5.9720.9330.1810.83大足39.0625.821.3936.026巫溪2.7440.5440.1020.476长寿40.16.1911.7587.394渝东南生态保护区黔江9.1371.5440.2991.367江津20.3213.3720.743.237武隆5.1240.9280.1670.811合川26.7013.3240.8523.672石柱5.9391.0660.1570.908永川42.71910.4872.2979.913秀山5.7620.9720.1760.852南川12.1162.3680.5472.356酉阳4.9240.7110.1350.634潼南22.583.6950.6693.246彭水4.9521.0690.130.887铜梁35.3836.9462.2419.21全市平均11.9952.0430.4571.989荣昌53.7357.8112.55410.565璧山60.8811.6225.49421.815
2 农业面源污染空间特征解析
2.1 污染源及致污成因分析
经测算COD种植业源30.596 018 2万t,养殖业源26.273 791 7万t,生活源246.660 t,分别占比53.78%, 46.18%, 0.04%。TN种植业源4.940 256 7万 t,养殖业源4.744 625 9万 t,生活源1.109t,分别占比50.99%, 48.98%, 0.03%。TP种植业源1 298.920 t,养殖业源2.036 441 5万t,生活源2.805 t,分别占比6.00%, 93.99%, 0.01%。测算结果表明,COD源主要为种植业和养殖业,其中秸秆遗弃分量尤重,禽畜养殖排放量大于水产养殖; TN源主要为种植业和养殖业,权重基本相当; TP源主要为养殖业,其中畜禽养殖起到决定性作用。秸秆、畜禽粪便、化肥是污染的三大主源头,依次占比为44.65%, 45.47%, 7.23%,水产养殖和农村生活源污染占比很小。
通过对当前重庆市种植业、养殖业、农村生活三大主要污染源的调研,面源污染的直接成因可归纳总结为以下3个方面*以下的数据分别来自《重庆调查年鉴(2015)》,及调研获得的重庆市环境保护局、重庆市农业委员会的统计资料。。
2.1.1 种植业源致污成因
(1)化肥粗放施用问题日益严重,施用量增长迅速,利用率低。2014年重庆市化肥施用量(折纯)96.643 5万t, 2004年为(折纯)77.018 3万t,相比10年前增加了19.625 2万t,增幅达25.48%。当前的化肥施用水平411kg/hm2,而国际公认的安全上线是225kg/hm2,相比高出1.83倍,更为严重的是化肥利用率仅达35%左右,其余大部分流失。以此计算2014年化肥流失土壤高达62.818 3万t。
(2)农药用量持续增加,造成残留不断积累。自2000年以来农药使用量均在1.8万t以上, 2014年农药使用量为1.835 4万t, 2008年使用量高达2.200 4万t。目前农药使用强度达9.5kg/hm2,利用率仅为30%。以此计算2014年农药残留土壤高达1.284 8万t。散失农药不断积累的毒性物质,进而持续污染土壤、地下水、地表水。
(3)农膜使用量持续迅猛增加,残留积累对土壤破坏严重。2014年农膜使用量为4.286 0万t, 2004年为2.683 4万t,相比十年前增加了万t,增幅达59.72%。当前农膜施用水平达81.9kg/hm2,残留率高达40%左右,以此计算2014年农膜残留土壤达到1.714 4万t。残留在土壤中的农膜在短期内根本无法降解,残留的化学颗粒破坏突然结构,造成土壤板结,保水能力降低,并且重金属元素不断累积超标。
(4)丘陵地区种植业负载过重,在强烈的侵蚀作用下,含有大量氮、磷、钾、农药残留的土壤进入水体。重庆市丘陵山地约占总94%,坡度大于15°的山地面积占近85%,其中坡度大于25°的坡耕地面积占到耕地面积的16%,超过全国平均水平11个百分点。重庆降雨量大且集中,水土流失面积占到幅员的48.6%,每年土壤侵蚀总量达1.46亿t,流失的土壤中含有大量的氮、磷等营养物,对水环境造成影响。
(5)精耕细作的传统生产方式使得农地复种指数高,为快速恢复地力,尤其依赖农用化学品。目前重庆市人均耕地面积仅0.072hm2,比全国平均0.14hm2少近一半。在大量青壮劳动力外出务工,农业劳动力减少导致农家肥使用减少的情况下,农用化学品的用量激增。有机农业发展滞后,由于有机农产品没有绿色环保认证以作市场区分,从而没有相应的价格形成机制,使得农户生产绿色有机农产品的激励不足。大量使用农用化学品以获取更大的产出,是当前市场环境下的农户最优策略。
2.1.2 养殖业源致污成因
(1)禽畜养殖规模增长迅速,规模巨大。畜禽存栏数增长显著,其中牛存栏数2013年对比2006年增幅达45.43%,生猪增幅达9.07%,羊增幅达51.93%,家禽增幅达57.22%,兔增幅达62.01%,水产品养殖面积增幅达152.55%,水产品产量增幅达134.76%。2014年重庆市畜禽规模养殖数折算为生猪当量存栏约3 300万头,由此估算年排泄粪污约有8 866万t,其中粪便5 522万t,尿液3 344万t。
(2)农业生产方式转变使得畜禽粪便用作肥料的劳动成本增加。由于农牧分离和种养脱节,养殖场的畜禽粪便在广阔地域内作为肥料施用需要使用大量劳动力,相较于农户分散养殖的劳动成本显著增加。
(3)建设污染治理设施成本高,养殖场无力承担。目前重庆市范围内有近7万家规模化养殖场(按年出栏50头生猪猪当年计算),绝大部分没有排泄物处理设施。目前针对畜禽粪便的环保处理方法的技术支撑很少,简单深埋处理往往造成地下水污染。在增收致富以经济发展为中心的政策环境中,各区县重视增加畜禽产量,对于养殖业过度发展相关的环境承载力压力、养殖场空间布局、污染物环境吸纳降解能力等问题缺乏认识,也很少开展治理应对。
(4)社会监管缺失。不同于工业废水、废气,畜禽粪便在很长一段时间并不认为是污染源之一,对养殖业污染重视不够,缺乏技术支持。公众对养殖产生的畜禽粪便污染认知度不高,对养殖场污染的投诉大多来自附近居民,多数指向空气臭味上面,而忽视畜禽粪便导致的水体富营养化和人畜饮水安全问题。因而社会监管力度不大,相关的政府部门如农委、环保局、市政局没有明确的对口管理部门和管理机制,一方面造成对污染的投诉无门,部门相互推诿,另一方面各相关部门似乎都有职责管理,但事实上却无人管理。
2.1.3 生活源致污成因
(1)农村生活垃圾清理工作滞后,无害化处理覆盖率较低。全市1 012个镇街中,仅534个纳入垃圾清运处理系统; 8 467个行政村中,纳入垃圾清运处理的仅2 200余个。全市城区以外的850个集镇(乡场)中,仅36%(307个)的集镇(乡场)的生活垃圾纳入了垃圾无害化处理系统。
(2)农村垃圾无害化处理率低。重庆市所辖8 818个行政村(社区)中,生活垃圾实行集中收运的个数比例为30%。目前重庆主城区、万盛、大足、荣昌、长寿和南川已实现镇乡垃圾无害化处理全覆盖,綦江、永川、铜梁和开县达到了85%,然而全市镇乡生活垃圾无害化处理率仅达60%。日均无害化处理镇乡生活垃圾仅2 907t。
(3)农村生活污水处理设施建设滞后。全市833个镇乡中仍有398个镇乡无污水处理设施,已建好的469座镇乡污水处理设施有一半运行不正常(含试运行)。全市8 467个行政村中只建成了937座集中式生活污水处理设施。截止2014年,全市8 467个行政村(含774个撤乡场镇)建设了937个集中污水处理设施(覆盖672个行政村和167个撤乡场镇),建成配套管网716km,污水处理厂建设覆盖率仅达10%。
(4)农村集中居住程度日益提高,相关环保设施建设滞后。集中居住点(包括农民新村、高山移民村)的环境基础设施建设滞,没有同步规划和建设相应的生活污水和垃圾处理设施。当前有2 000个美丽乡村和50万人高山生态移民集中居民点的生活污水设施未同步纳入计划配套建设。
(5)农村沼气未达农户全覆盖,建成设施大量闲置。2014年重庆农村沼气覆盖6 330个项目村,并且建成的沼气池严重闲置,闲置率高达80%。沼气池闲置主要有两个方面的原因,一是农村青壮劳动力减少,很多家庭没有劳力投入设施维护,二是维护资金成本问题,大量农村人口外出务工两地分居,为节约家庭生活成本,不少农户削减了沼气池维护资金开销。
2.2 污染排放量地区差异分析
首先从污染物实物排放量来看,都市功能核心区和都市功能拓展区的农村区域排放量很小,排放量为3.982 830 1万t,占比污染排放总量68.748 879 5万t的5.79%; 都市发展新区为主要的污染物排放区域,排放量为31.553 185 9万t,占比45.90%; 渝东北生态涵养发展区污染物排放量也较大,排放量为23.788 314 9万t,占比34.60%; 渝东南生态保护区污染物排放量较小,排放量为9.424 548 8万t,占比13.71%。污染物COD、TN、TP的排放结构方面,都市功能核心区的COD排放占比在八成以下,TN占比明显较高,其余各个区域COD排放占比均高于八成,TN在15%左右,TP在3%左右。
合川区、永川区、开县的污染物排放绝对数量很高,依次为3.585 513 3万t、3.512 263 7万t、3.312 395 3万t,城口县的排放量最小,仅为7401.345t。地处都市发展新区和渝东北生态涵养发展区的各区县,污染物排放量大多超过2万t,渝东南生态保护区的各区县的污染物排放量则在1万~2万t之间。都市功能核心区和都市功能拓展区的各区县中,渝北区和巴南区的排放量超过1万t,其余区县排放量很小。
2.3 污染承载压力特征
由于各个区县的幅员面积和地表水资源总量之间差异,导致生态承载压力显著不同,重庆市农业面源污染的国土等标排放系数为532.941 3万m3/km2。按地表水环境质量标准(GB3838-2002)中的Ⅲ类标准浓度值折算,重庆市各污染物国土等标排放系数如下:COD为6.906t/km2,TN为1.176 t/km2,TP为0.762 t/km2,污染物合计为8.844 t/km2。可见就压力结构而言,重庆市污染压力系数从高到低依次为COD、TN、TP。COD的污染源主要为种植业和养殖业,TN、TP的污染源主要为化肥,这从侧面反映经济发展程度对农业面源污染的影响作用。
从区域分布来看,璧山县的国土等标排放系数最高,达1 358.919万m3/km2,铜梁县的国土等标排放系数也高达1 044.717万m3/km2。一圈(包括都市功能核心区、都市功能拓展、都市发展新区)的各区县生态承载压力巨大,其国土等标排放系数均在500万m3/km2以上。总体来看长江、嘉陵江沿岸各区县的生态承载压力较小,国土等标排放系数大多在500万m3/km2以下,渝东南生态保护区的生态承载压力最小。
2.4 水质状况空间分布特征
从水质污染物浓度的绝对数值来看,水质污染非常严重的区县主要有:大足区、长寿区、江津区、合川区、永川区、潼南县、铜梁县、璧山县、垫江县。可见水质污染最严重的区域是主城区周围的农业主产区县。长江沿岸各县地表水资源总量大,由于巨大的稀释作用,水质污染较轻,总体来看渝东南各县水质污染程度最低,水质较好。
根据内梅罗水质指数评价标准,重庆市农业面源污染造成的综合水质指数均值为1.989,在轻度污染范围内,已经非常接近中度污染。从各区县差异来看,指数很高的区县有璧山县、荣昌县、永川区、铜梁区、长寿区、大足区,分别高达21.815、10.565、9.913、9.210、7.394、6.026。指数最低的区县是巫溪县,为0.476,城口县的指数也很低,为0.530。
表4 2014年重庆市各区县的水质估计状况
水质状况区县安全城口县、巫溪县、酉阳县警戒奉节县、巫山县、武隆县、石柱县、秀山县、彭水县轻度污染江北区、沙坪坝区、九龙坡区、南岸区、北碚区、万州区、开县、云阳县、黔江区中度污染涪陵区、綦江区、南川区、丰都县、忠县严重污染大渡口区、渝北、巴南、大足区、长寿区、江津区、合川区、永川区、潼南县、铜梁县、荣昌县、璧山县、梁平县、垫江县
2.5 空间聚类分析
对表2和表3的国土等标排放系数和综合水质指数进行度量标准为Euclidea距离的聚类分析,前者划分出不同的污染压力态势区域,后者则划分出不同的污染响应态势区域。聚类结果图1、图2所示。
图1 国土等标排放系数聚类 图2 综合水质指数聚类
污染压力分为3个类型,第一类为轻度污染型,包括江北区、江津区等30个区县,其平均等标排放系数为473.382 4(万m3/km2); 第二类为中度污染型,包括永川区、铜梁县等6个区县,其平均等标排放系数为873.722 2; 第三类为严重污染型,只有璧山县,其等标排放系数高达1 358.918 7。
污染响应也分为3个类型,第一类轻度污染结果,包括江津区、潼南县等31个区县,其综合水质指数平均值为1.962; 第二类中度污染结果,包括永川区、荣昌县等5个区县,其综合水质指数平均值为8.622; 第三类为严重污染结果,只有璧山县,其综合水质指数为21.815。分析结果表明,当前重庆主城周边一圈地区的重要农业区县,包括永川、荣昌、铜梁、大足、长寿、璧山,农业污染严重,渝东北和渝东南两翼地区无论是污染压力还是响应结果则较轻。
3 污染影响因素分析
3.1 影响因素分析框架
生态环境演变驱动力可分为直接驱动力和间接驱动力[22],直接驱动力通过物理、化学、生物变化直接改变生态环境,剧烈变化形成的直接驱动力能在短时间内改变生态环境,如气候变化、地质灾害、物种入侵等; 间接驱动力则主要来自人类活动的深刻影响,如经济发展状况、人口数量增长、生产科学技术、社会政治状况、文化变化等,间接驱动力通过改变或者影响造成直接驱动力的变化。由于间接驱动力来自人类活动,因而也是可控的,并且间接驱动力影响作用持续而缓慢,显然农业生产生活归属于间接影响作用。依托环境演变驱动力分析框架,从间接因素出发,构建影响农业面源污染影响因素分析框架。
现代农业是社会化大生产的有机组成部分,农业经济活动导致的产业结构变化、资源投入量变化、技术水平状况变化、经济环境状况变化,通过间接驱动力机制,对农业面源污染产生各自的作用影响。综合考量列出4类影响因素:产业结构、资源投入、经济发展、环境容量。农业产业结构变化是适应市场及经济发展的结果,如经济作物种植量大,会提高化肥和农药的使用量,畜禽养殖数量增加,也会增加更多污染物。资源投入量越多,相应农业产出量越大,必然也会增加更多污染。经济发展程度对农业影响作用较大,经济越发达对农产品数量和质量的要求越高,相应的作为副产品的污染排放也会增加。环境容量是一种客观因素,一般来说环境容量越大,在一定区域内对污染的稀释作用越大。
确定各类影响因素的具体指标:
(1)产业结构。农业产业结构由种植业结构和农业种养结构等2种指标组成。这里用经济作物产量对粮食产量比例表示种植业结构(Plastr),用养殖业产值占比农业总产值表示农业种养结构(Anistr)*Plastr为经济作物产量比粮食产量,Anistr为牧业和渔业产值总和比农林牧渔业总产值。。
(2)资源投入。包括人均劳动力的农作物播种面积(Acrops)*Acrops为农作物播种面积比第一产业从业人员数量。和农村用电量(Ele)等2个指标。农村用电量一定程度也代表了农业科技投入水平。
(3)经济发展程度。经济发展程度包括农业市场化程度(Comr)和农业生产效率(Pagr)等2个指标。市场化程度用农业商品率表示,农业生产效率用当年农业增加值比当年第一产业从业人员数得到*以上指标所需数据来自《2014年重庆市农村经济主要数据》和《重庆市统计年鉴》 (2015)由于篇幅限制未列表。。
(4)环境容量。包括幅员面积(Are)和地表水资源总量(Wter)等2个指标。
3.2 实证检验与分析
表5 农业面源污染影响因素分析
CODTNTPα-42.301-248.453-170.287Plastr-0.0610.1670.698Anistr0.4800.6060.754Acrops0.0730.0780.048Ele1.1481.5582.444Comr0.1520.1820.079Pagr0.0510.1570.083Are3.4181.171-2.071Wter-4.599-2.746-0.344 注:COD指标、TN指标、TP指标的F值为2.107、2.813、7.682,F检验表明分别在0.10、0.05、0.01显著性水平与所有影响因素的线性关系显著,总体显著性较好
首先看产业结构对农业面源污染的影响。回归结果表明,种植业结构对COD污染有轻微的负影响,表明经济作物在种植业中的比重越高,COD污染会有轻微的减小,种植业结构对TN有轻微正影响,对TP有较强的正影响,表明经济作物占比越高,则TN和TP污染压力加重。农业种养结构对3类污染具有一定的正影响,且影响作用从小到大依次为COD、TN、TP,表明随着畜牧业在农业比重中的提高,农业面源污染将显著增加。
其次看资源投入的影响。回归结果表明,农作物播种面积对3类污染有轻微的正影响,表明农业播种面积越大,3类污染将轻微增大。农村用电量则对3类污染都有巨大的正影响。农村用电量一定程度上代表了农业生产技术水平,就检验结果来看,当前以化肥、农药巨大投入为模式的农业生产技术,导致农业面源污染压力不断增长。
其次看经济发展程度的影响。回归结果表明,农业商品率对3类污染有轻微的正影响,农业生产效率也对3类污染有轻微的正影响,并且农业商品率的影响作用大于农业生产效率,表明农业市场化程度对农业面源污染压力的增大作用较强于农业生产效率。
最后看环境容量的影响。回归结果表明,区域的幅员面积对COD和TN有巨大的正影响,对TP则有较大的负影响,表明幅员面积越大则COD和TN污染压力会大幅增大,而TP污染压力则会大幅减小。地表水资源总量则对3类污染有负影响,其中对COD和TN的负影响作用巨大,对TP的负影响作用轻微。
4 结论及对策建议
重庆市农业面源污染的主要污染物为COD,秸秆、畜禽粪便、化肥是污染的三大主源头,农村生活污染占比很小。重庆主城区周围的农业面源污染压力非常大,由于人口多、农业产出量高、地表水资源量相对较少,地域局限使得污染稀释作用小,主城周边地区的污染响应结果为水质严重污染,为主城供应农产品的近郊农业大县的污染承载已近极限。高密度生产资源投入的农业生产模式是农业面源污染的主要原因。囿于资料及数据来源限制,该文的研究还存在不足,尤其针对农业面源污染的影响因素的研究还能展开更为深入全面的分析与探讨,实证调研也更待进一步扎根源头、全面深入。
根据研究结论,提出如下治理措施建议。
(1)重点开展针对三大污染源秸秆、畜禽粪便、化肥的污染治理工作。加强采用最新的生物质能技术,提高秸秆资源利用率。家禽粪便可作有机肥利用,应重视加强养殖场牲畜粪便沼气化利用,对鱼类粪便污染的水体应作无害化处理,杜绝无处理排放。尤其应关注化肥利用技术和使用效率问题,建议形成课题予以研究攻关,取得成果后及时推广运用。
(2)将重庆主城周边区域设定为农业面源污染重点整治区域。着力从源头上控制污染排放量,举措包括加强农村环境监管能力建设,加大农村环保基础设施建设,比照工业污水治理模式建设农田、养鱼废水处理工程,加强建设农村集中居住区生活污水处理设施等。
(3)改善、优化农业生产结构,使其向污染压力较小的结构转化,注重发展循环生态农业生产结构模式。改进农业生产技术模式,对施用农家肥予以补贴,促进农业生产模式向绿色环保转变,增大有机农业产业比重。
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MEASUREMENT AND SPATIAL FEATURE ANALYSIS OF AGRICULTURALNON-POINT SOURCE POLLUTION IN CHONGQING*
Hu Jingfeng
(Institute of Rural Development of Chongqing Academy of Social Sciences,Chongqing 400020, China)
This paper calculated the main source, pollution load of agricultural non-point source pollution in Chongqing using list analysis method, and then analyzed influencing factors, spatial distribution characteristics, and pollution causes using clustering analysis, linear regression and empirical research. The scale of the research was based on the county level, and the scope of study was in line with the regional division of economic function, which included 37 agricultural districts and counties of Chongqing. The results showed that among the average water pollutant concentration, the COD was 11.995 mg/L, TN was 2.043 mg/L, and TP was 0.457 mg/L, the comprehensive water quality index was 1.989, which was within the scope of the light pollution and very close to the moderate pollution. The agricultural non-point source pollution around downtown was serious. Straw, excrements of livestocks, and chemical fertilizer were the main sources of pollution, which contributed 44.65%, 45.47%, 7.23%, respectively. Cluster analysis showed that the pollution in Yongchuan, Rongchang, TongLiang, Dazu, Changshou, Bishan county was very serious. Rural electricity consumption, crop planting area and total surface water resources had a strong influence on the pollution load. On the basis of the analysis of the pollution load spatial feature and the empirical investigation, the corresponding countermeasures and suggestions were put forward.
agricultural non-point source pollution; pollution sources; spatial feature
10.7621/cjarrp.1005-9121.20170121
2016-03-17 作者简介:胡静锋(1977—),男,四川资阳人,博士、助理研究员。研究方向:农业经济与管理、微观经济理论与应用。Email: 153787738@qq.com *资助项目:重庆社会科学联合会重点项目“长江上游生态屏障建设的全流域成本分担机制和利益分享机制研究”(2015ZDJJ34)
X52
A
1005-9121[2017]01135-10