地方畜禽養殖污染空間布局

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1引言（Introduction）

農業非點源污染對土壤環境、水質和農產品安全具有不同程度的影響，是導致區域環境質量下降的重要因素[1]。畜禽養殖業的快速發展和生產集約化程度的提高，大量糞尿與污染物的排放和流失到水體中，導致硝酸鹽含量超標、COD和BOD增加以及水體富營養化[2,3]，土壤污染物大量積累，嚴重影響著農業生態環境可持續發展。國內外針對畜禽養殖業污染物估算以及其生態環境效應已有較多的研究和報道[4]。

珠江三角洲是我國經濟快速發展的典型區域，城市化和工業化的快速發展促使城市和城鄉結合部都市型農業的興起，同時也帶來一系列農業生態環境問題。廣州市經濟發展迅速，城市生活水平逐步提高，畜禽產品消費量也持續增加。擁有發展畜禽養殖業的良好區位和自然條件，近年來規模化畜禽養殖業發展迅速，不可避免給環境帶來較大影響[5]。由于養殖業的布局不合理以及缺乏納污土地等因素[6]，畜禽糞便沒有得到合理處置和利用，養殖廢水排放和流失影響湖庫和河流等水體環境質量，成為城市和鄉村主要污染源之一。長期以來畜禽養殖業污染沒有引起足夠重視，畜禽養殖污染環境管理尚未深入開展。目前畜禽養殖業污染物的定量估算沒有形成統一標準[7]，畜禽養殖空間布局規劃和環境管理等相關研究缺乏。本文以廣州市為研究區域，采用排放系數法和分區統計方法，研究畜禽養殖業污染物產生流失量和空間分布特征，以及其對環境水體的影響，探討畜禽養殖業污染防治對策。以期為行業的污染防治和管理提供科學依據，為區域畜禽養殖業可持續發展研究提供參考。

2研究區域與方法(Studysiteandmethod)

2.1研究區域概況

廣州市地處廣東省的中南部，珠江三角洲的北緣，瀕臨南海，位于東經112°57′至11°43′，北緯22°26′至23°56′，總面積7434.4km2。中心城區包括越秀區、荔灣區、海珠區、天河區、黃埔區、蘿崗區和白云區，面積1475.3km2，城郊區縣有花都區、番禺區和南沙區，面積2277.8km2，遠郊區縣有增城市和從化市，面積3610.8km2。整體地勢呈現北高南低、自北向南逐步傾斜的趨勢。地貌類型大致可以劃分為中低山地、丘陵地、崗臺地、沖積平原、陸地水域和灘涂六類。全市水域面積744km2，占全市面積的10%。北部有流溪河、白坭河、增江，南部為珠江三角洲河網區，為西、北、東江下游水道和珠江前、后航道匯流交織成的河網。屬亞熱帶典型季風海洋氣候，年降水量為1689.3～1876.5mm，年平均日照時數為1896.5h，年太陽輻射量在4367～4597MJ•m-2，全年平均氣溫在21～23℃之間。地帶性植被主要為亞熱帶常綠闊葉林，山地丘陵的森林主要是次生林和人工林。

2.2研究方法

2.2.1畜禽養殖密度計算

查閱廣州市統計年鑒獲得2005～2009年養殖規模。根據廣州市畜禽養殖場調查數據計算畜禽養殖密度分布。為便于不同畜種進行統一比較，采用標準畜禽單位(AU)對畜禽養殖數據進行標準化換算，1個畜禽單元等于454kg畜禽活體重量[8]。將各畜禽養殖場養殖量統一換算為標準畜禽單位，以區縣和鎮街為基本單元進行分區統計，得到廣州市畜禽養殖密度分布圖。

2.2.2畜禽養殖污染物計算

畜禽的糞便排泄系數是指單個動物每天排出糞便的數量，它與動物的種類、品種、生長期、飼料很氣候等諸多因素有關[9]。畜禽糞便中含有大量的氮、磷等營養物質[10]，選擇合理的排泄系數有利于畜禽污染物產生量和氮磷物質流失量估算的準確性。排泄系數具有較明顯的區域差異性，華南地區和廣州的畜禽養殖排泄系數具有地方特點，本研究采用朱冬亞[11]估算的廣州市畜禽糞便和污染物年排泄系數(表1)，能夠總體反映廣州市畜禽養殖污染物產生情況。分別計算各養殖場畜禽糞便、尿液和污染物產生量，導入ArcInfo9.2進行空間分析，繪制廣州市畜禽養殖業污染物空間分布圖。

2.2.3畜禽養殖污染物流失量

畜禽養殖污染物對區域水環境有較大影響。大多離水系距離較近，部分養殖場將畜禽糞便直接排入到河流中。畜禽糞便在堆放及清糞沖洗過程中極易流失到水體中，尿液的流失率則更高[10]。據研究市郊畜禽糞便進入水體的流失率為25%~30%[9]。結合廣州市養殖場排放特點，本研究取畜禽養殖場污染物流失率25%。按照各畜禽養殖場污染物排放去向，計算各主要水體受納畜禽養殖場污染物負荷，結合水質現狀分析畜禽養殖業污染對廣州市水環境影響。

3結果與討論(Resultanddiscussion)

3.1廣州市畜禽養殖規模及空間分布

隨著社會經濟的快速發展，廣州市畜禽養殖規模呈增加趨勢(表2)。2009年廣州市生豬出欄量達225萬頭，肉雞出欄量為6446萬羽，奶牛存欄量為1.9萬頭。從2005到2009年生豬養殖規模呈小幅上升趨勢，肉雞養殖規模穩定在6000萬羽以上，奶牛也保持在1.9萬頭[12]。珠三角經濟社會發展處于全國前列，按2009年廣州市常住人口1033.4萬人推算，人均生豬占有量0.22頭，人均肉雞占有量達到6.24只。與國內其他大城市相比，廣州市畜禽養殖規模較高，人均畜禽產品占有量也超過上海、北京。龐大的畜禽養殖規模加重了廣州市環境污染負荷，對水體和土壤環境產生較大影響。廣州市畜禽養殖業中養殖場所占比例較高，其中養殖場的生豬出欄量占全市的55.7%，肉雞出欄量占全市14.3%。廣州市畜禽養殖場主要分布在環繞中心城區的城郊地區，而中心城區基本無畜禽養殖場(表3)。廣州市畜禽養殖數量達到17.9萬AU，其中增城市養殖數量最高，其次是蘿崗區、從化市、白云區和花都區。廣州市郊區經濟發展水平較中心城區低，農業生產仍占有一定比重。而作為廣州市“南拓”發展重心的番禺區，近年來經濟發展速度較快，畜禽養殖規模有所減少，但與中心城區相比仍不容忽視。越秀區、荔灣區和海珠區無養殖場分布，天河區、黃埔區和南沙區則有少量養殖場分布。畜禽養殖密度是指示農業氮、磷流失風險的指標之一，養殖業污染物負荷與畜禽密度的分布具有一致性[13]。隨著養殖量的增長，區域畜禽密度也較稠密，全市畜禽養殖密度達到24.3AU/km2。養殖密度較高的區域主要分布在近郊地區(圖1)，其中蘿崗區養殖密度最高，達到67.9AU/km2，其次是增城市養殖密度33.8AU/km2。其中蘿崗區九龍鎮和增城市石灘鎮養殖密度分別達到142.9和119.1AU/km2。白云區、番禺區、花都區和從化市的養殖密度也較高。主要是由于距離中心城區近，具有發展養殖業的區位優勢。

3.2廣州市畜禽養殖污染物空間分布

根據表3估算結果，初步估算畜禽養殖場化學需氧量產生量約為工業COD的2.8倍，是生活源COD產生量的1/5。畜禽養殖場氨氮產生量約為工業氨氮的3.7倍，是生活源的1/10。廣州畜禽養殖場污染物的產生量巨大，畜禽糞便和水污染物的流失是廣州市水污染物重要來源之一。從對水環境影響較大的化學需氧量和氨氮產生量空間分布來看，與養殖密度空間分布相似，呈明顯的層次分布(圖2)。中心城區污染物產生量較小，近郊區縣是畜禽養殖污染物產生的重點區域。除天河區的珠吉街道、五山街道和鳳凰街道污染物產生量較高，中心城區基本無污染物產生。增城市和蘿崗區畜禽養殖場COD和氨氮產生量較高，分別達到1.8萬噸和1.4萬噸，其中蘿崗區九龍鎮和增城市石灘鎮污染物密度最高，分別達到76.6和35.9噸/km2。白云區、蘿崗區、花都區和番禺區等近郊區縣是污染物產生量的分布重心，從產生量密度圖中呈現環繞中心城區明顯的圓環。城市外圍和城鄉結合地區是畜禽養殖業分布的重點地區。這些地區具有交通優勢和一定的環境容量，為畜禽養殖業發展帶來便利條件，但同時也加重了城市和城鄉結合地區水體污染負荷。除養殖場外，農戶散養畜禽仍然占有一定比重，主要分布在增城市和從化市等遠郊地區。散養畜禽分布較分散，大部分糞尿直接外排，未經處理的畜禽糞便被隨意堆放，導致大量的污染物流失到環境水體中，給農村地區生態環境帶來較大影響。畜禽養殖業的水體污染已不是一個局部的環境污染問題，而是影響大流域環境的問題，增加了河口、近海海域的富營養化程度。城鄉結合部和遠郊的畜禽養殖業大部分分布在水系上游，給位于珠江三角洲河網下游的城市地區帶來較大壓力。

3.3廣州市畜禽養殖業污染物對水環境影響

廣州市畜禽養殖場糞便和尿液流失量較大，根據估算結果，畜禽養殖場流失到環境水體中的化學需氧量和氨氮達到1.6萬噸和739噸。受納畜禽養殖場污染物流失量較高的是流溪河、東江和增江，其次是珠江西航道和潖江，珠江三角洲河網地區受納污染物相對較少(表4)。其中流溪河受納的污染物量最高，化學需氧量和氨氮負荷達到5791噸和227噸，占總流失量的35.5%和30.7%。流溪河是廣州市母親河，是廣州市北部重要水源地。流溪河流經的白云區、花都區和從化市等區縣流域上下游農業仍占較大比重，分布著較多畜禽養殖場。流溪河流域內的畜禽養殖污染物流失以及其它面源污染對其水質影響較大。東江和增江分別受納化學需氧量3296噸和2032噸，總計占總流失量的32.7%。潖江受納化學需氧量達1001噸。增城市和花都區農業經濟比重也較高，畜禽養殖污染物的流失對其水體環境有一定影響。相對而言，除珠江西航道外珠江廣州航道和南部三角洲河網地區受納污染物流失量較少。流溪河、東江、增江等水系上游和沿岸除分布有較多的規模化畜禽養殖場外，還存在散養畜禽情況，由此產生的污染物養分流失風險較高[14]。流域中的農業區非點源氮素是水體富營養化的重要原因[15,16]，散養畜禽產生的過境水的氮素污染程度嚴重程度更甚于規模化養殖場污染。因此，急切需要采取環境管理措施，切實保障飲用水源地環境安全。

4對策和建議(Policiesandproposals)

4.1合理規劃畜禽養殖業空間布

廣州市于2010年頒布了《廣州市生豬養殖管理辦法》，將飲用水源保護區、居民區等環境敏感區劃定為生豬禁養區域，為保障畜禽養殖區環境安全提供依據。但目前廣州市畜禽養殖業布局仍不合理，畜禽養殖場和散養畜禽分布仍較分散，規模化養殖場大多數集中在城郊地區，這里耕地資源有限，存在畜禽糞便還田無法就地有效消納的問題[6]。流溪河、東江、西航道等重點流域畜禽養殖業缺乏合理布局規劃。需要對廣州市畜禽養殖場布局進行總體規劃，加強畜禽養殖污染物排放量估算研究和污染控制區劃[17]。重點加強東西部飲用水源地養殖業管理，引導畜禽養殖業向消納土地相對充足的增城、花都和從化等地區轉移。在人口稠密和環境敏感區、主要江河干流兩岸1公里范圍內、大中型水庫和水源保護區嚴格限制發展畜禽場，對已有的養殖場應加強污染治理，并按計劃逐步搬遷或取締。

4.2引導畜禽養殖場規模化和規范化發展

養殖場和養殖小區在廣州市畜禽養殖所占比例較高，其中生豬養殖量超過50%。但養殖場規模化和標準化建設水平不高，許多小規模養殖場無力進行治理設施投入。目前農戶分散養殖仍占有相當比例，給養殖業環境管理帶來較多困難。規模化養殖具有良好的經濟效益和環境效益，但養殖規模也不宜過大，過度集中易造成污染物大量集中排放[18]。應充分考慮自然地理條件和環境容量，采取合理規劃和適度養殖規模[19]。引導畜禽養殖場規模化集約化發展，重點支持建設一批現代化、環保型的畜禽養殖場。逐步控制農戶分散畜禽養殖量，以便于糞尿污染物排放的統一監管和資源化利用。環保部和廣東省相繼頒布了畜禽養殖業排放標準和技術規范，需要引導規模化養殖場加強規范化、標準化建設，積極改進養殖方式，推廣沼氣發酵、糞便飼料化等生態畜禽養殖技術。

4.3加強畜禽養殖污染減排和環境風險防范

由于對畜禽養殖污染的嚴重性和污染治理的必要性認識不足，很長一段時間沒有把畜禽污染治理作為環境保護監督管理的內容。規模化集約化畜禽養殖沒有得到積極引導，污染治理設施投入不足，畜禽養殖污染對水環境污染的貢獻仍較大。“十二五”期間將畜禽養殖業化學需氧量和氨氮納入總量控制指標，可以促進規模養殖場糞便和水污染物治理設施投入。廣州市需要加大畜禽養殖場污水治理設施投入，嚴格執行畜禽養殖業污染物排放標準，重點控制化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、總磷（TP）等污染因子。畜禽養殖業的環境風險防范也不容忽視，目前飼料和添加劑的大量使用導致畜禽糞便中微量元素富積，有研究表明雞糞中重金屬含量常常是飼料的數倍[20]。糞污還田使得農田土壤中的重金屬和有害物質大量增加[21]，珠江三角洲農業土壤已存在不同程度重金屬超標現象[22]。要采取畜禽養殖業全過程控制，加強激素使用、轉基因農產品的環境安全管理，防止環境風險事故發生。重視畜禽糞便的資源化利用，把錯位的污染物變為資源，實現環境經濟效益的統一，促進畜禽養殖業的環境友好和可持續發展。