洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)養(yǎng)豬業(yè)污染物排放時(shí)空格局分析

陳希，周腳根，李希*，李裕元，鄒冬生，張滿意，吳金水

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2. 中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)養(yǎng)豬業(yè)污染物排放時(shí)空格局分析

陳希1,2，周腳根2，李希2*，李裕元2，鄒冬生1*，張滿意2，吳金水2

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2. 中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

養(yǎng)殖污染時(shí)空格局研究對(duì)于有的放矢地開展污染綜合治理與促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。以洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)湖南省部分為研究區(qū)域，利用2000-2014年農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用污染排放系數(shù)法和空間格局分析技術(shù)，系統(tǒng)分析區(qū)內(nèi)養(yǎng)豬業(yè)主要污染物化學(xué)需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）排放的年際動(dòng)態(tài)及其空間格局，探討污染負(fù)荷形成的原因。結(jié)果表明，近15 a來(lái)洞庭湖地區(qū)養(yǎng)豬規(guī)模與污染排放量總體呈現(xiàn)先增后略減然后再持續(xù)增加的變化態(tài)勢(shì)，2007年達(dá)到最高峰。研究區(qū)養(yǎng)豬業(yè)存欄規(guī)模從2000年的1 469.4 萬(wàn)頭上升到2014年的2 010.2萬(wàn)頭，COD、TN和TP排放量分別由2000年的112.99、11.75與1.10萬(wàn)t/a增加到2014年的154.56、16.07與1.51萬(wàn)t/a。從空間格局來(lái)看，養(yǎng)豬污染負(fù)荷最大的縣（市）主要為洞庭湖西部的常德市區(qū)、東南部的汨羅市和望城區(qū)，且高污染負(fù)荷區(qū)呈逐年擴(kuò)大的態(tài)勢(shì)。洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)養(yǎng)豬業(yè)的空間格局與當(dāng)?shù)厝丝诿芏?、生產(chǎn)習(xí)慣、政策及市場(chǎng)導(dǎo)向密切相關(guān)。因此，從政策層面推進(jìn)健康養(yǎng)殖和發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)是洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)養(yǎng)豬污染防控的關(guān)鍵。

養(yǎng)豬業(yè)；養(yǎng)豬污染物；排放負(fù)荷；時(shí)空格局；洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)

養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展所造成的環(huán)境污染問(wèn)題在世界范圍正受到越來(lái)越多的關(guān)注，養(yǎng)殖廢棄物逐漸成為國(guó)內(nèi)外諸多水體惡化的主要污染源[1-2]。但是由于我國(guó)近30 a來(lái)實(shí)行了以土地家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制為主的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，養(yǎng)豬業(yè)呈現(xiàn)出分散面廣、規(guī)?；潭鹊偷韧怀鎏攸c(diǎn)，難以集中治理，因此從區(qū)域尺度上了解養(yǎng)豬業(yè)的空間分布格局及其引起的環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)于進(jìn)一步有的放矢地開展養(yǎng)豬污染綜合治理、改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境以及促進(jìn)養(yǎng)豬業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

隨著以工業(yè)源和城市生活污水排放為主的點(diǎn)源污染問(wèn)題得到逐步控制，20世紀(jì)80年代以后以農(nóng)業(yè)和農(nóng)村污染為主的非點(diǎn)源污染問(wèn)題逐步成為各國(guó)環(huán)境污染治理的重點(diǎn)，尤其是畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄物排放導(dǎo)致的問(wèn)題尤為突出[3]。美國(guó)是畜牧業(yè)大國(guó)，年產(chǎn)值約占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的48%，其淡水系統(tǒng)中1/3的氮（N）和磷（P）都來(lái)自于畜禽的養(yǎng)殖[2]。荷蘭是世界上出口畜產(chǎn)品最多的國(guó)家之一，其高度集約化的畜牧業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢棄物是導(dǎo)致農(nóng)業(yè)污染的重要方面[3]。而在我國(guó)，根據(jù)2010年第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)數(shù)據(jù)顯示，在農(nóng)業(yè)源主要污染物排放總量中，畜禽養(yǎng)殖來(lái)源的化學(xué)需氧量（COD）排放占96%，總氮（TN）和總磷（TP）排放分別占38%和57%。我國(guó)在“十二五”期間首次將農(nóng)業(yè)源（包括畜禽養(yǎng)殖、種植業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)）納入主要污染物總量減排范疇，在農(nóng)業(yè)源減排項(xiàng)目中，畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放基數(shù)大，所占比例高成為工作重點(diǎn)。由于飲食習(xí)慣等原因，在我國(guó)許多地區(qū)無(wú)論從經(jīng)濟(jì)收入比例還是養(yǎng)殖規(guī)模，養(yǎng)豬業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)位居畜禽養(yǎng)殖業(yè)的首位[4-5]。以湖南為例，2001-2015年全省生豬的年產(chǎn)值平均占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的20%以上，近5 a來(lái)湖南省生豬產(chǎn)品輸出量占據(jù)全國(guó)的8%以上，位列前5名。在洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)，養(yǎng)豬是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民最主要的經(jīng)濟(jì)收入來(lái)源，但是隨著養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大，養(yǎng)豬業(yè)造成的環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)重，已經(jīng)成為當(dāng)?shù)刈钪饕奈廴驹碵6]。

針對(duì)養(yǎng)豬業(yè)污染治理的突出問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外開展了較多的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用研究，比如養(yǎng)殖廢棄物資源化利用[7]、養(yǎng)豬廢水生態(tài)治理[8-11]等技術(shù)對(duì)于在不同程度上降低養(yǎng)豬廢棄物污染具有重要作用，而這方面的研究目前還主要集中在養(yǎng)殖規(guī)模與污染負(fù)荷估算[12]、農(nóng)業(yè)面源污染時(shí)空格局[13-15]等方面，而對(duì)于養(yǎng)殖污染時(shí)空格局的研究還十分薄弱。基于此，本文以環(huán)洞庭湖的湖南省洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)為目標(biāo)區(qū)域，利用統(tǒng)計(jì)資料系統(tǒng)分析了近15 a來(lái)該區(qū)域養(yǎng)豬業(yè)及其主要污染物排放的時(shí)空格局特征，以期為該地區(qū)養(yǎng)豬業(yè)污染的綜合治理以及洞庭湖的水質(zhì)保護(hù)提供重要依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)共包含常德市、益陽(yáng)市、岳陽(yáng)市以及長(zhǎng)沙市望城區(qū)和湖北省荊州市在內(nèi)的33個(gè)縣（市/區(qū)），規(guī)劃面積6.05萬(wàn)km2，其中湖南省部分為主體面積，占77%[16]。本文以洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)湖南省部分（圖1）開展相關(guān)的研究，具體包括常德市的市區(qū)（含武陵區(qū)和鼎城區(qū)）、安鄉(xiāng)縣、漢壽縣、澧縣、臨澧縣、桃源縣、石門縣、津市市，岳陽(yáng)市的市區(qū)（含岳陽(yáng)樓區(qū)、云溪區(qū)和君山區(qū)）、岳陽(yáng)縣、華容縣、湘陰縣、平江縣、汨羅市、臨湘市，益陽(yáng)市的市區(qū)（含資陽(yáng)區(qū)和赫山區(qū)）、南縣、桃江縣、安化縣、沅江市以及長(zhǎng)沙市望城區(qū)，共計(jì)21個(gè)縣（市、區(qū)），區(qū)內(nèi)總?cè)丝诩s2 200萬(wàn)人。區(qū)內(nèi)氣候?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫17 ℃，多年平均降水量1 300-1 500 mm。

圖1 湖南洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)區(qū)域行政圖Fig. 1 Regional administrative map of the Dongting Lake eco-economic zone in Hunan Province注：圖中常德市僅包含指武陵區(qū)和鼎城區(qū)；岳陽(yáng)市包含岳陽(yáng)樓區(qū)、云溪區(qū)和君山區(qū)；益陽(yáng)市包含資陽(yáng)區(qū)和赫山區(qū)。下同。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究養(yǎng)殖規(guī)模數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家和地方統(tǒng)計(jì)年鑒，主要包括：2001-2015年《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、《湖南農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》以及環(huán)保部門等相關(guān)網(wǎng)站公布的數(shù)據(jù)。

1.3 污染負(fù)荷計(jì)算方法

以縣（區(qū)）為單元，參考畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18596—2001），選取COD、TN、TP為污染物排放指標(biāo)，計(jì)算各地區(qū)單位國(guó)土面積的年污染負(fù)荷強(qiáng)度[17-18]，再用ArcGIS軟件繪出空間分布圖。計(jì)算公式為：

式中：E為養(yǎng)豬業(yè)總排污量（kg/a）；T為某行政區(qū)域（縣、市、區(qū)）的豬年存欄數(shù)量（頭/a）；D為豬的養(yǎng)殖天數(shù)，本文取199 d[13]；F為豬的日排污系數(shù)（kg/頭），采用第一次全國(guó)污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)[19]的數(shù)據(jù)：豬的COD、TN和TP日排放量分別為217.29、36.89 和3.39 g/頭；Q為年污染負(fù)荷強(qiáng)度（kg/(hm2·a)）；A為某行政區(qū)域的國(guó)土面積（hm2）。

1.4 污染程度劃分標(biāo)準(zhǔn)

鑒于目前尚沒(méi)有統(tǒng)一的污染負(fù)荷排放標(biāo)準(zhǔn)，為了系統(tǒng)分析比較區(qū)內(nèi)污染物排放的空間特征，本文參考國(guó)家地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838—2002）及研究區(qū)多年平均地表徑流產(chǎn)生量，初步確定將不同地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所對(duì)應(yīng)的污染負(fù)荷限定容量作為區(qū)域養(yǎng)豬污染物排放的限值標(biāo)準(zhǔn)（表1），初步劃分為五級(jí)：一級(jí)（〈IV類水標(biāo)準(zhǔn)）、二級(jí)（IV-V類水標(biāo)準(zhǔn)）、三級(jí)（V類-2倍V類水標(biāo)準(zhǔn)）、四級(jí)（2倍V類-3倍V類水標(biāo)準(zhǔn)）和五級(jí)（〉3倍V類水標(biāo)準(zhǔn)），級(jí)別越高污染越嚴(yán)重。污染排放負(fù)荷強(qiáng)度分級(jí)限值計(jì)算公式為：

式中：G為COD、TN及TP的污染負(fù)荷強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值（kg/hm2）；R為徑流系數(shù)，參考有關(guān)文獻(xiàn)[20]，本文取0.62；W為區(qū)內(nèi)多年平均降水量1 300 mm；V為地表水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中污染物分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（mg/L）；常數(shù)0.01為單位矯正系數(shù)。區(qū)域水體污染程度（濃度與負(fù)荷強(qiáng)度）劃分標(biāo)準(zhǔn)限值見表1。

表1 區(qū)域養(yǎng)殖污染程度劃分標(biāo)準(zhǔn)限值Table 1 Classification system of the pollutants for the regional animal husbandry

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)洞庭湖區(qū)養(yǎng)殖規(guī)模與COD、TN、TP動(dòng)態(tài)變化

對(duì)2000年以來(lái)全區(qū)養(yǎng)豬業(yè)規(guī)模及污染物排放總量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，研究區(qū)COD、TN、TP的排放量與養(yǎng)豬業(yè)規(guī)模的變化基本一致。2000年至2014年三種污染物排放量總體呈現(xiàn)出先增后略減然后再持續(xù)增加的變化態(tài)勢(shì)，2000年污染物排放量為COD 112.99萬(wàn)t，TN 11.75萬(wàn)t，TP 1.10萬(wàn)t。2007年達(dá)到最高值，COD 156萬(wàn)t，TN 16.2萬(wàn)t，TP 1.50萬(wàn)t（圖2）。污染物排放量在2008年明顯下降?？赡苁怯捎?008年的全球性金融危機(jī)導(dǎo)致對(duì)豬肉的需求量大大降低[21]。生豬出欄數(shù)量明顯減少，所以2008年養(yǎng)豬業(yè)所產(chǎn)生的污染物排放量有所減少。但是2009年之后又開始逐年遞增，而增長(zhǎng)速度明顯放緩，到2014年的排放量依次為COD 154.56萬(wàn)t、

TN 16.07 萬(wàn)t與TP 1.51萬(wàn)t。養(yǎng)殖規(guī)模與污染排放增速放緩的原因主要在于近年來(lái)政府部門開始控制養(yǎng)殖規(guī)模，在一定程度上降低了養(yǎng)殖業(yè)的COD、TN和TP的排放[1]。2.2 生豬養(yǎng)殖與污染負(fù)荷空間格局特征

圖2 2000-2014年湖南洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)養(yǎng)豬規(guī)模與COD、TN及TP總排放量變化Fig. 2 Yearly dynamics of the total loads of COD, TN and TP produced by pig husbandry in the Dongting Lake eco-economic zone in Hunan Province for 2000-2014

對(duì)全區(qū)21個(gè)縣區(qū)養(yǎng)豬污染排放的空間格局分析結(jié)果表明，污染物排放負(fù)荷存在明顯的區(qū)域差異性。最大的縣（市）主要集中在洞庭湖東南部的望城區(qū)、汨羅市以及西部的常德市區(qū)。其原因在于當(dāng)?shù)厝丝诒姸啵r(nóng)業(yè)集約化程度較高，大型養(yǎng)豬場(chǎng)多。以2014年為例，可看出污染物排放總量的空間差異較大，COD、TN、TP的污染負(fù)荷分別為79-754 kg/hm2，13-128 kg/hm2和1-12 kg/hm2。排放量前三位的縣（市、區(qū)）為常德市區(qū)、望城區(qū)和汨羅市。排放量較少的縣主要分布在安化縣和石門縣。從2000年到2104年，COD三級(jí)污染以上的區(qū)域由3個(gè)增加到6個(gè)，TN四級(jí)污染以上的區(qū)域由11個(gè)增加到13個(gè)，TP四級(jí)污染以上的區(qū)域由7個(gè)增加到11個(gè)（圖3）。COD、TN、TP高污染負(fù)荷區(qū)總體上都呈現(xiàn)出顯著的擴(kuò)大趨勢(shì)，其中TN的污染最為嚴(yán)重，原因在于養(yǎng)豬業(yè)氮排放量相對(duì)較大[22-24]。

據(jù)調(diào)查資料顯示，洞庭湖水體中TN、TP濃度是影響洞庭湖水體營(yíng)養(yǎng)程度的主要指標(biāo)，2000年以來(lái)二者一直維持著較高的水平，普遍超過(guò)國(guó)標(biāo)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838—2002），成為洞庭湖水質(zhì)惡化的重要因子[25]。洞庭湖不同階段的水質(zhì)狀況也有一定的變化，其中枯水期西洞庭湖和南洞庭湖水質(zhì)污染最嚴(yán)重，而平水期西洞庭湖水質(zhì)污染最嚴(yán)重[5,26]，這顯然與本文結(jié)果中洞庭湖西部的常德市區(qū)和東南部的汨羅市及望城區(qū)養(yǎng)豬業(yè)較為集中的空間分布格局相一致，進(jìn)一步表明養(yǎng)豬業(yè)是洞庭湖水質(zhì)污染的重要來(lái)源[27]，因此控制養(yǎng)豬業(yè)的無(wú)序擴(kuò)展、強(qiáng)化養(yǎng)豬廢棄物污染的綜合治理對(duì)于保護(hù)洞庭湖水質(zhì)具有重要意義。采取一些行之有效的污染控制措施，比如根據(jù)區(qū)域土地與環(huán)境的消納容量來(lái)確定養(yǎng)殖規(guī)模、對(duì)養(yǎng)殖廢棄物實(shí)行資源化利用[7,29]、應(yīng)用新技術(shù)開展養(yǎng)豬廢水的生態(tài)治理[8-9]等，才是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和維持養(yǎng)豬業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

圖3 2000年-2014年湖南省洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)養(yǎng)豬業(yè)污染負(fù)荷時(shí)空格局Fig. 3 Spatio-temporal distributions of the pollution loads from pig husbandry in the Dongting lake eco-economic zone in Hunan Province for 2000-2014

此外值得指出的是，根據(jù)實(shí)地調(diào)查，桃源縣和石門縣養(yǎng)豬規(guī)模相對(duì)較大，而且導(dǎo)致的當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染問(wèn)題十分突出，群眾反響強(qiáng)烈，但本文結(jié)果顯示該區(qū)域的污染問(wèn)題并非最為突出，主要原因可能在于其地域面積相對(duì)較大，生豬養(yǎng)殖場(chǎng)相對(duì)比較集中，而平均污染負(fù)荷在一定程度上會(huì)掩蓋其真實(shí)的污染情況，可見采用單一的區(qū)域污染物平均負(fù)荷指標(biāo)還是存在著一定的缺陷，下一步的研究可以考慮進(jìn)一步增加一些指標(biāo)，比如污染時(shí)空分異特性[15]、周邊水域水體水質(zhì)狀況、養(yǎng)殖廢棄物循環(huán)利用率[27]、人均養(yǎng)殖規(guī)模等，從而可對(duì)養(yǎng)殖污染狀況做出綜合評(píng)價(jià)，以便為污染防控措施合理布局提供更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.3 主要影響因素分析及污染防控策略

養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展受到多種因素的影響，如生產(chǎn)生活習(xí)慣、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、政策導(dǎo)向等。生豬養(yǎng)殖在環(huán)洞庭湖地區(qū)有著悠久的歷史傳統(tǒng)，各村幾乎家家戶戶都養(yǎng)，少則十余頭，多則上百頭，尤其是1990年代以來(lái)，1 000頭以上存欄的豬場(chǎng)有較大規(guī)模的增加[29]。

從研究區(qū)污染物排放負(fù)荷（圖3）可以看出，2014年養(yǎng)殖規(guī)模較大的區(qū)域主要為常德市區(qū)、汨羅市和望城區(qū)，表明環(huán)洞庭湖區(qū)的西部和東南部為養(yǎng)殖規(guī)模較為集中的區(qū)域，常德市區(qū)養(yǎng)殖密度最高，為1 743頭/km2，安化縣養(yǎng)殖密度最低，僅為183頭/km2。從三個(gè)典型階段污染物排放負(fù)荷的變化來(lái)看（圖3），研究區(qū)養(yǎng)殖規(guī)模變化也具有一定的時(shí)間連續(xù)性，這顯然與各區(qū)群眾的生產(chǎn)習(xí)慣具有一定關(guān)系。以縣（市、區(qū)）為統(tǒng)計(jì)單元，對(duì)平均養(yǎng)殖密度與其人口分布密度的相關(guān)性分析結(jié)果表明，二者具有顯著的線性相關(guān)性，決定系數(shù)R2值為0.474 1（P〈0.01，圖4），進(jìn)一步說(shuō)明人口密度大的地區(qū)，農(nóng)業(yè)集約化程度高，養(yǎng)豬規(guī)模也相對(duì)較大，污染相應(yīng)地也就越嚴(yán)重。此外，盡管常德市區(qū)的養(yǎng)殖密度最高，但是從圖4中擬合線的變化趨勢(shì)來(lái)看，根據(jù)其實(shí)際人口密度（2 412人/km2）估計(jì)的養(yǎng)殖密度應(yīng)該達(dá)到2 900頭/km2，養(yǎng)殖密度實(shí)際數(shù)據(jù)（1 743頭/km2）明顯偏低（圖中未包含），其原因可能在于其總?cè)丝谥谐擎?zhèn)居民比例偏高。

圖4 養(yǎng)豬密度與人口密度相關(guān)性（2014年）Fig. 4 Relationship between pig husbandry and human population density in 2014

控制養(yǎng)豬業(yè)污染物排放是治理農(nóng)業(yè)面源污染的重要內(nèi)容，既要保證區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)安全、維持農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，又要保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，事實(shí)上這是一個(gè)難以調(diào)和的矛盾。從污染物排放時(shí)空格局及養(yǎng)殖密度的變化趨勢(shì)結(jié)果來(lái)看，洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)養(yǎng)豬污染問(wèn)題依然十分突出，但是也存在較大的改善空間，建議可采取以下具體的污染防控措施：嚴(yán)格執(zhí)行《畜禽養(yǎng)殖污染防治管理辦法》，根據(jù)養(yǎng)豬場(chǎng)周邊農(nóng)田對(duì)豬糞便的消納容量確定養(yǎng)殖規(guī)模。與此同時(shí)，在水源地、環(huán)湖和主要河流沿岸嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家或地方的相關(guān)法律法規(guī)劃定禁養(yǎng)區(qū)，發(fā)展適度規(guī)模的養(yǎng)豬企業(yè)，并建議將較大規(guī)模的養(yǎng)豬場(chǎng)由城鎮(zhèn)郊區(qū)向種植區(qū)轉(zhuǎn)移，要求大中型養(yǎng)豬場(chǎng)或?qū)I(yè)戶必須建有污染防控設(shè)施，以便于養(yǎng)豬糞便的資源化利用，要求污水治理和養(yǎng)殖場(chǎng)設(shè)施同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用，確保養(yǎng)殖污水的達(dá)標(biāo)排放。結(jié)合國(guó)家相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施，開發(fā)推廣生豬健康養(yǎng)殖技術(shù)[30]和養(yǎng)豬廢棄物資源化綜合利用技術(shù)[2,4]，建設(shè)養(yǎng)豬污染綜合防治示范工程[15]，以點(diǎn)帶面，促進(jìn)周邊養(yǎng)豬業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

總之，發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)是解決洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)養(yǎng)殖廢棄物污染和保障養(yǎng)豬業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最佳途徑，特別是近年來(lái)出現(xiàn)的利用稻草治理養(yǎng)豬廢水的技術(shù)、綠狐尾藻人工濕地治理養(yǎng)殖廢水技術(shù)等[8-10]，能夠高效處理高濃度養(yǎng)豬廢水，并生產(chǎn)出大量的植物性生物質(zhì)（綠狐尾藻），這為實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢水污染的生態(tài)治理提供了新途徑，同時(shí)也為養(yǎng)豬廢水N、P的進(jìn)一步資源化利用提供了有利條件。

3 結(jié)論

洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)養(yǎng)豬業(yè)污染物COD、TN、TP排放量從2000年開始呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2007年達(dá)到峰值后略有下降，從2009年后繼續(xù)呈現(xiàn)微弱上升趨勢(shì)。在空間分布上，高污染負(fù)荷區(qū)近15 a來(lái)呈逐年擴(kuò)大的態(tài)勢(shì)，且高污染負(fù)荷區(qū)主要集中在洞庭湖西部的常德市區(qū)、東南部的汨羅市和望城區(qū)。

洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)養(yǎng)豬業(yè)環(huán)境治理的優(yōu)先區(qū)域應(yīng)選擇常德市區(qū)、汨羅市及望城區(qū)三個(gè)縣（市、區(qū)），發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)是洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)解決養(yǎng)豬廢棄物污染問(wèn)題和保障養(yǎng)豬業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最佳途徑，采用稻草-綠狐尾藻生態(tài)治污技術(shù)可為養(yǎng)豬廢水的生態(tài)治理及N、P的資源化利用提供有利條件。

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（責(zé)任編輯：童成立）

Spatio-temporal patterns of pollutant loads from the pig husbandry in the Dongting Lake eco-economic zone

CHEN Xi1,2, ZHOU Jiao-gen2, LI Xi2, LI Yu-yuan2, ZOU Dong-sheng1, ZHANG Man-yi2, WU Jin-shui2
（1. College of Biological Science and Technology, Hunan Agriculture University, Changsha, Hunan 410128, China; 2. Institute of Subtropical Agriculture, the Chinese Academy of Sciences, Changsha, Hunan 410125, China）

Study on the spatio-temporal pattern is of importance on the comprehensive pollution control and sustainable development for animal husbandry. In this paper, the Dongting Lake eco-economic zone (DLEZ) in Hunan Province was selected as the study area. The inter-annual dynamics and spatial patterns of pollutants (COD, TN and TP) from the pig husbandry were studied. To fnd out the cause of the pollution, the methods of pollutant discharge coeffcient and ArcGIS spatio-temporal analysis were applied. The primary data of the pig population were collected from the local Agricultural Statistics Yearbooks from 2000 to 2014. Results showed that the pig population and pollutant loads generally showed an increase-decrease-increase trend during the last 15 years and peaked in 2007. The pig population increased from 14.7 million in 2000 to 20.1 million in 2014. The total loads of COD, TN, and TP increased from 112.99×104, 11.75×104, and 1.10×104t/a in 2000 to 154.56×104, 16.07×104, and 1.51×104t/a in 2014, respectively. In terms of spatial pattern, the areas with the highest pollutant loads distributed in Changde in the western DLEZ and Miluo and Wangcheng in the southeastern DLEZ. Furthermore, these areas expanded year by year. The spatial pattern of pig husbandry in the DLEZ was closely related to the local population density, production habit, and policy and market directions. Therefore, promoting the healthy pig husbandry and encouraging ecological cycling agriculture by polices are the key approaches to control the pollution of pig husbandry in the DLEZ in Hunan Province.

pig husbandry; swine pollutant; emission load; spatio-temporal pattern; Dongting Lake eco-economic zone

LI Xi, E-mail: lixi@isa.ac.cn; ZOU Dong-sheng, E-mail: zoudongsheng2@sina.com.

X524；X713

A

1000-0275（2017）02-0291-07

10.13872/j.1000-0275.2017.0011

陳希, 周腳根, 李希, 李裕元, 鄒冬生, 張滿意, 吳金水. 洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)養(yǎng)豬業(yè)污染物排放時(shí)空格局分析[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2017, 38(2): 291-297.

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水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201501055） ；國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014BAD14B02） ；湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015NK3055）。作者簡(jiǎn)介：陳希（1991-），男，湖南長(zhǎng)沙人，碩士研究生，主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)研究，E-mail: chenxig16@126.com；通訊作者：李希（1983-），男，湖南長(zhǎng)沙人，博士，助理研究員，主要從事農(nóng)業(yè)面源污染與環(huán)境微生物研究，E-mail: lixi@isa.ac.cn；鄒冬生（1959-），男，湖南祁東人，博士，教授，主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究，E-mail: zoudongsheng2@sina.com。

2016-12-22，接受日期：2017-02-15

Foundation item: Public Welfare Industry Research Projects of the Ministry of Water Resources (201501055); National Key Technology R&D Program (2014BAD14B02); Science and technology project of Hunan province (2015NK3055).

Received 22 December, 2016; Accepted 15 February, 2017