盧中輝， 余 斌， 張 輝， 楊 振

(1.華中師范大學(xué) 城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 武漢 430079； 2.淮陰師范學(xué)院 城市與環(huán)境學(xué)院， 江蘇 淮安 223300)

洱海流域農(nóng)業(yè)面源污染與水環(huán)境變化的關(guān)聯(lián)分析

盧中輝1，2， 余 斌1*， 張 輝1， 楊 振1

(1.華中師范大學(xué) 城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 武漢 430079； 2.淮陰師范學(xué)院 城市與環(huán)境學(xué)院， 江蘇 淮安 223300)

隨著點(diǎn)源污染得到有效控制與治理，農(nóng)業(yè)面源污染已成為湖泊水環(huán)境污染的主要來(lái)源.該文利用等標(biāo)污染負(fù)荷法和相關(guān)統(tǒng)計(jì)、調(diào)查數(shù)據(jù)，計(jì)算了2006年～2014年洱海流域農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，測(cè)度了農(nóng)業(yè)面源污染與洱海水環(huán)境變化的關(guān)聯(lián)性.研究揭示：1) 2014年流域農(nóng)業(yè)污染的總排放量為8 303.63 t，折算成等標(biāo)排放量COD、TN和TP分別為325.85、1371.29和420.10 m3/a，表明TN為污染超標(biāo)的主要影響因子；2) 畜禽養(yǎng)殖關(guān)聯(lián)度為0.71，種植業(yè)關(guān)聯(lián)度為0.63，表明農(nóng)業(yè)發(fā)展整體對(duì)洱海水環(huán)境影響較大，其中，大蒜、水稻、牛、豬的關(guān)聯(lián)度分別為0.70、0.69、0.74、0.74，貢獻(xiàn)率分別為9.35%、10.90%、35.09%、13.19%；3) 從空間分布看，海北片區(qū)的三營(yíng)鎮(zhèn)、右所鎮(zhèn)、茈碧湖鎮(zhèn)為流域重點(diǎn)污染源區(qū)，且流域主要污染物的增減變化具有一定的空間非均衡性.據(jù)此，探討了未來(lái)洱海流域基于水環(huán)境保護(hù)的農(nóng)業(yè)發(fā)展策略.

農(nóng)業(yè)面源污染； 水環(huán)境； 等標(biāo)污染負(fù)荷； 灰色關(guān)聯(lián)分析； 洱海流域

水環(huán)境污染作為全球環(huán)境問(wèn)題之一，已引起世界各國(guó)的普遍關(guān)注.在以工業(yè)廢水和城市生活污水為主的點(diǎn)源污染得到有效控制后，面源污染(非點(diǎn)源污染)對(duì)水體的影響日益凸顯[1-2].據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球有30～50%的地表水受到非點(diǎn)源污染的影響.2003年美國(guó)環(huán)保局水質(zhì)調(diào)查報(bào)告顯示，農(nóng)業(yè)面源污染已成為影響美國(guó)河流與湖泊水質(zhì)的第一大污染源，是河口污染的第三大污染源，是造成地下水污染和濕地退化的主要因素[3].我國(guó)因化肥、農(nóng)藥的過(guò)量、不當(dāng)施用及大量畜禽便糞的隨意排放，使得國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)面源污染程度與廣度都已超過(guò)歐美國(guó)家，并呈愈演愈烈之勢(shì)[4].

國(guó)外農(nóng)業(yè)面源污染研究于20C60S在美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家率先開(kāi)展；20C70、80S，受到西方國(guó)家普遍關(guān)注，并得到迅速發(fā)展；20C90S，隨著“3S”技術(shù)與數(shù)學(xué)模型的結(jié)合應(yīng)用，農(nóng)業(yè)面源污染研究進(jìn)入了新的發(fā)展階段.總體上看，目前研究主要集中于機(jī)理研究、模型研究以及相關(guān)的防治技術(shù)等[5-6].我國(guó)的農(nóng)業(yè)面源污染研究起步相對(duì)較晚，20C80S，先后對(duì)于橋水庫(kù)、太湖、巢湖、三峽庫(kù)區(qū)等湖泊、水庫(kù)開(kāi)展了農(nóng)業(yè)面源污染的探索性研究；20C90S以來(lái)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析、國(guó)外模型的引進(jìn)吸收等方式對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的現(xiàn)狀調(diào)查與污染負(fù)荷評(píng)價(jià)、形成機(jī)理及控制措施等進(jìn)行了大量有益探討[7-9].特別是2006年之后，國(guó)家設(shè)立了水體污染控制重大專(zhuān)項(xiàng)，以洱海為代表的高原湖泊水環(huán)境治理問(wèn)題備受關(guān)注，相關(guān)研究涉及農(nóng)業(yè)面源污染SWAT模型評(píng)價(jià)、生物技術(shù)控制與生態(tài)補(bǔ)償、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化[10-13].

總體而言，單純依靠工程性措施很難根治水體富營(yíng)養(yǎng)化，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式作為一種非工程性措施能夠高效地從源頭上控制污染的發(fā)生，特別對(duì)于流域尺度上收集和治理成本較高的面源污染而言更具潛力[13].但目前國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)面源污染的研究仍偏重于定性調(diào)查分析與工程技術(shù)治理，對(duì)面源污染的時(shí)空變化與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整研究不夠深入，基于富營(yíng)養(yǎng)化控制的流域產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的方法和實(shí)證分析仍很欠缺.據(jù)此，本文以洱海流域?yàn)檠芯堪咐?，通過(guò)深入調(diào)研與數(shù)學(xué)模型構(gòu)建，系統(tǒng)解析農(nóng)業(yè)發(fā)展和水環(huán)境污染變化特征，重點(diǎn)識(shí)別流域控污減排面臨的關(guān)鍵問(wèn)題、關(guān)鍵部門(mén)與關(guān)鍵地區(qū)，透視流域農(nóng)業(yè)發(fā)展與水環(huán)境的關(guān)聯(lián)效應(yīng)，提出水環(huán)境控制策略，以其為洱海流域水環(huán)境治理提供科學(xué)依據(jù).

1洱海流域農(nóng)業(yè)發(fā)展與農(nóng)業(yè)面源污染特征

1.1農(nóng)業(yè)發(fā)展概況

洱海流域位于云南省大理白族自治州，地跨大理市和洱源縣兩個(gè)市縣，共有17個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，流域面積達(dá)2 565 km2(見(jiàn)圖1).流域隸屬瀾滄江-湄公河水系，區(qū)內(nèi)水土資源豐富，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件優(yōu)越，是云南省重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地.2014年流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值達(dá)到73.57億元，其中種植業(yè)與畜禽養(yǎng)殖業(yè)是主要支撐產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)值比重分別達(dá)到44.20%、50.65%，林業(yè)與漁業(yè)產(chǎn)值僅占5.15%.“十一五”以來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，尤其是畜禽養(yǎng)殖規(guī)模與糧經(jīng)作物種植面積的迅速增長(zhǎng)，使得畜禽糞尿排泄量和農(nóng)用化肥施用量大幅增加.據(jù)估算，畜禽尿糞排泄量由2006年的188.50萬(wàn)t，增加到2014年的252.34萬(wàn)t，增長(zhǎng)33.86%；據(jù)統(tǒng)計(jì)，流域化肥施用量(折純)由2006年的2.34萬(wàn)t，增加到2013年的3.08萬(wàn)t，增長(zhǎng)31.62%，2014年所有下降.總體而言，畜禽糞尿利用與處理率、化肥有效的吸收利用率均相對(duì)較低，致使流域農(nóng)村畜禽污染、種植業(yè)化肥污染中的氮、磷污染物質(zhì)的流失量不斷增長(zhǎng)，對(duì)流域水環(huán)境造成嚴(yán)重影響.

1.2農(nóng)業(yè)面源污染特征

本文參照《第一次全國(guó)污染源普查云南省大理州農(nóng)業(yè)污染源普查報(bào)告》之種植業(yè)化肥流失系數(shù)與畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)[14]，結(jié)合區(qū)域測(cè)土配方技術(shù)成果和實(shí)際調(diào)研情況，以大理市、洱源縣2006年～2014年相關(guān)統(tǒng)計(jì)年鑒、匯報(bào)資料為基礎(chǔ)，采用等標(biāo)污染負(fù)荷法[15]對(duì)流域內(nèi)農(nóng)業(yè)污染源進(jìn)行估算與評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)因子主要選取CODcr、TN、TP，主要核算指標(biāo)有實(shí)物排放量、等標(biāo)排放量.

1) 污染物的等標(biāo)排放量為

(1)

其中，Pi為i污染物的等標(biāo)排放量(m3/a)，Ci為i污染物流失量(t/a)，C0為污染物按GB3838-2002標(biāo)準(zhǔn)系列的閾濃度.根據(jù)洱海水質(zhì)規(guī)劃要求，其湖泊水質(zhì)不低于II類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，匯入干流不低于III類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，即采用CODcr為20 mg/L，TN為1.0 mg/L，TP為0.2 mg/L.

2)某地區(qū)有m個(gè)污染源，第j個(gè)污染源有n個(gè)污染物，則該地區(qū)等標(biāo)排放量為

(2)

3)該地區(qū)第j個(gè)污染源的等標(biāo)污染負(fù)荷率為

(3)

利用相關(guān)數(shù)據(jù)代入以上公式，測(cè)算得出洱海流域農(nóng)業(yè)污染負(fù)荷，見(jiàn)表1、圖2.

從表1、圖2可以看出，洱海流域2006年～2014年種農(nóng)業(yè)污染等標(biāo)排放量總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，畜禽養(yǎng)殖污染大于種植業(yè)化肥污染增量.從畜禽品種來(lái)看，僅有羊的等標(biāo)排放量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其他畜禽排放量均呈上升趨勢(shì).其中，牛的等標(biāo)排放量在流域中所占比重最大，排放量由2006年的532.35m3/a快速上升到2014年的715.74m3/a，主要源于奶牛市場(chǎng)價(jià)格的不斷上升，其養(yǎng)殖規(guī)模由2006年的7.99萬(wàn)頭增加到2014年的11.43萬(wàn)頭，增加43.08%，洱海流域奶牛養(yǎng)殖數(shù)量、牛奶產(chǎn)量均占云南省總量的50%以上；豬的排放量在2007年急劇下降達(dá)到最低值199.08m3/a，而后呈穩(wěn)定上升狀態(tài)；羊的排放量在2006年～2009年逐年緩慢上升，之后則呈現(xiàn)波動(dòng)小幅下降趨勢(shì)；蛋禽和肉禽則保持穩(wěn)定上升趨勢(shì).從農(nóng)作物品種來(lái)看，蔬菜等標(biāo)排放量基本保持穩(wěn)定，僅在2013年急劇下降達(dá)到最低值133.69m3/a，之后又開(kāi)始緩慢回升；大蒜的等標(biāo)排放量在2007年達(dá)到頂峰255.65m3/a，其播種面積達(dá)5 736.67hm2，之后政府對(duì)大蒜種植規(guī)模的有限削減，其排放量逐步下降至2012年最低點(diǎn)，但是近幾年隨著國(guó)內(nèi)、國(guó)際大蒜市場(chǎng)價(jià)格的大幅上漲，大蒜種植規(guī)模及其排放量又呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；玉米等標(biāo)排放量呈逐年上升趨勢(shì)，特別是2012年～2013年，玉米品牌的創(chuàng)建及以玉米為飼料的加工企業(yè)壯大，其種植規(guī)模及其排放量快速上升；排污量較高的稻谷變化浮動(dòng)較小，一直維持在225.0m3/a左右；小麥的排污量最小，均值僅為7.48m3/a，故可忽略不計(jì)入.

總體而言，種植業(yè)污染比重由2006年的53.5%下降到2014年的50.8%，畜禽養(yǎng)殖比重相應(yīng)地由46.5%上升到49.2%，二者排污量相差不大，二者的管理要同行并重.2014年農(nóng)業(yè)污染源排向水體污染物共8 303.63t，折算成等標(biāo)排放量COD、TN和TP(受篇幅限制，計(jì)算過(guò)程略)分別325.85m3/a、1 371.29m3/a和420.10m3/a.2006年～2014年，農(nóng)業(yè)COD、TN、TP排放量比值變化不大，其中TN總體保持在64.5%左右、TP總體保持在20.5%左右、COD總體保持在15.0%左右，可見(jiàn)有效削減TN和TP入湖量是“十三五”時(shí)期洱海水環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵問(wèn)題.

2洱海流域農(nóng)業(yè)面源污染與水環(huán)境變化的灰色關(guān)聯(lián)測(cè)度

2.1灰色關(guān)聯(lián)分析模型

數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的回歸分析、方差分析、主成分分析、相關(guān)分析等都可以運(yùn)用于關(guān)聯(lián)性分析，但這些方法往往要求大量樣本數(shù)據(jù)，且要求各因素之間彼此無(wú)關(guān)[16].水環(huán)境問(wèn)題是一個(gè)信息不完備的不確定系統(tǒng)，與水環(huán)境自?xún)裟芰?、流域水資源量、經(jīng)濟(jì)水平和人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工程技術(shù)水平、政策法規(guī)等諸多要素密切相關(guān)，多種因素共同作用的結(jié)果決定了該系統(tǒng)發(fā)展態(tài)勢(shì).而且，流域水環(huán)境質(zhì)量通常由幾個(gè)主要污染指標(biāo)測(cè)算，產(chǎn)業(yè)排放數(shù)據(jù)多為估測(cè)所得，本身具有一定的非精確性，因此，上述計(jì)算方法不適用于本文研究.此外，水環(huán)境和農(nóng)業(yè)面源污染的關(guān)聯(lián)度數(shù)值本身并非本文研究的關(guān)鍵，更重要的是農(nóng)業(yè)不同部門(mén)與水環(huán)境關(guān)聯(lián)度大小的排序，從而識(shí)別出未來(lái)控制水污染的關(guān)鍵部門(mén)與關(guān)鍵問(wèn)題.經(jīng)過(guò)綜合比較分析，本文選取灰色關(guān)聯(lián)分析方法.

灰色關(guān)聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)，是對(duì)系統(tǒng)變化發(fā)展態(tài)勢(shì)的定量描述和比較的方法，實(shí)質(zhì)是關(guān)聯(lián)系數(shù)的分析.該方法在不確定信息的基礎(chǔ)上，能有效度量關(guān)聯(lián)程度，掌握事物的主要特征，其計(jì)算步驟如下．

1) 對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

(4)

2) 求差序列：

(5)

3) 求兩極最大差和最小差：

(6)

(7)

4) 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)：

(8)

5) 計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)度，并排序：

(9)

2.2指標(biāo)選取

為了探究流域農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)洱海水環(huán)境影響程度的大小，本文選取種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)主要部門(mén)的等標(biāo)排放量與水環(huán)境質(zhì)量構(gòu)建灰色關(guān)聯(lián)模型.其中，X1～X9為種植業(yè)，具體分別為水稻、大麥、玉米、薯類(lèi)、蠶豆、油料、煙葉、大蒜、蔬菜(不含大蒜)；X10～X14為畜禽養(yǎng)殖業(yè)，具體分別為牛、豬、羊、肉禽、蛋禽，原始值見(jiàn)表1；水環(huán)境質(zhì)量綜合值X01為洱海主要水質(zhì)指標(biāo)CODMn、TN、TP、TSI經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化后的加權(quán)值，原始值來(lái)源于2006年～2014年《云南省環(huán)境公報(bào)》，見(jiàn)表2.

2.3實(shí)證測(cè)算

根據(jù)公式(4)，對(duì)數(shù)據(jù)首先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理.然后，根據(jù)公式(5)～(7)求出每個(gè)指標(biāo)在每一年對(duì)應(yīng)洱海水環(huán)境的關(guān)聯(lián)系數(shù).最后，根據(jù)公式(8)求出2006年～2014年間每個(gè)產(chǎn)業(yè)部門(mén)指標(biāo)對(duì)應(yīng)洱海水環(huán)境的關(guān)聯(lián)度，具體見(jiàn)表3.

3洱海流域農(nóng)業(yè)面源污染與水環(huán)境變化的灰色關(guān)聯(lián)效應(yīng)

3.1農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)水環(huán)境影響的部門(mén)貢獻(xiàn)率

3.1.1農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷貢獻(xiàn)率的部門(mén)結(jié)構(gòu) 根據(jù)表3關(guān)聯(lián)度與權(quán)重系數(shù)求出2014年農(nóng)業(yè)各部門(mén)對(duì)洱海水環(huán)境影響的貢獻(xiàn)率，見(jiàn)表4.

從表3可以看出，畜禽養(yǎng)殖關(guān)聯(lián)度均值為0.71，種植業(yè)關(guān)聯(lián)度均值為0.63，表明農(nóng)業(yè)發(fā)展整體對(duì)洱海水環(huán)境影響較大，控制畜禽養(yǎng)殖污染與種植業(yè)化肥污染，對(duì)洱海水環(huán)境保護(hù)具有重要意義.種植業(yè)之大蒜、水稻與畜禽業(yè)之牛、豬與洱海水環(huán)境的相關(guān)程度最大，其關(guān)聯(lián)度分別為0.70、0.69、0.74、0.74.其中，水稻種植與生豬養(yǎng)殖是由于其種植規(guī)模與養(yǎng)殖規(guī)模較大，其排污量較大；大蒜種植與奶牛養(yǎng)殖是由于其單位排放系數(shù)大，其排放量大.

從表4可以看出，農(nóng)業(yè)各部門(mén)等標(biāo)排放量的貢獻(xiàn)率排序?yàn)榕?豬>水稻>大蒜>蔬菜(不含大蒜)>玉米>蠶豆>大麥>煙葉>薯類(lèi)>油料>羊>蛋禽>肉禽.其中牛的貢獻(xiàn)率最大，達(dá)到35.09%，其次為豬與水稻，分別達(dá)到13.19%和10.90%，大蒜貢獻(xiàn)率為9.35%，而肉禽的貢獻(xiàn)率最低，僅為0.60%.以上貢獻(xiàn)率表明，當(dāng)前控制污染重點(diǎn)應(yīng)該集中在牛、大蒜這兩個(gè)部門(mén)，其次為生豬、蔬菜、水稻和玉米等部門(mén).

3.1.2農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷貢獻(xiàn)率的部門(mén)結(jié)構(gòu)變化

同理，利用農(nóng)業(yè)各部門(mén)的等標(biāo)污染負(fù)荷與權(quán)重系數(shù)求出2006年～2014年農(nóng)業(yè)各部門(mén)對(duì)洱海水環(huán)境影響的貢獻(xiàn)率，見(jiàn)圖3.

從圖3可以看出，農(nóng)業(yè)各部門(mén)從2006年～2014年等標(biāo)排放量的貢獻(xiàn)率變化情況.牛的貢獻(xiàn)率呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，所占流域比重一直保持在30%以上，其增速有減緩趨勢(shì)；生豬的貢獻(xiàn)率由2006年的15.2%下降到2010年的12.5%，然后緩慢提高到2014年的13.2%；水稻的貢獻(xiàn)率呈現(xiàn)逐年緩慢下降的趨勢(shì)，占流域的比重由2006年的12.54%下降至2014年的10.90%；玉米的貢獻(xiàn)率在2006年～2010年基本維持在6.0%左右，2012年陡增到9.0%，然后下降到2014年的7.9%；大蒜的貢獻(xiàn)率則是呈先增大后減小態(tài)勢(shì)，其在2007年貢獻(xiàn)率達(dá)到最大為15.1%，之后逐步降低，當(dāng)前隨著大蒜市場(chǎng)效益好，大蒜種植污染又呈上升趨勢(shì)；蔬菜的貢獻(xiàn)率在2006年～2010年緩慢提高，2011之后下降相對(duì)較快，主要源自于流域“三品一標(biāo)”蔬菜種植規(guī)模加大，蔬菜化肥與農(nóng)藥流失量減少.

3.2農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)水環(huán)境影響的空間貢獻(xiàn)率

3.2.1農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷貢獻(xiàn)率的空間分布 根據(jù)表3關(guān)聯(lián)度與權(quán)重系數(shù)求出2014年流域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)污染對(duì)洱海水環(huán)境影響的貢獻(xiàn)率，見(jiàn)圖4.

從鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布情況看，污染源主要集中在洱源縣的三營(yíng)、右所、茈碧湖等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，2014年農(nóng)業(yè)污染負(fù)荷分別達(dá)328.84m3/a、271.12m3/a、208.97m3/a，貢獻(xiàn)率分別為14.98%、12.35%、9.52%；大理市的上關(guān)鎮(zhèn)、喜洲鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)污染也相對(duì)較高，等標(biāo)負(fù)荷分別為162.32m3/a、158.40m3/a，貢獻(xiàn)率分別為7.40%、7.22%.從分區(qū)域看，海北片區(qū)是流域污染治理的關(guān)鍵地區(qū)，2014年其農(nóng)業(yè)污染負(fù)荷達(dá)1192.56m3/a，占流域污染負(fù)荷的57.20%，其大牲畜養(yǎng)殖、奶牛養(yǎng)殖規(guī)模分別占流域的60%、70%，流域大蒜種植主要分布在該片區(qū)的右所、鄧川、茈碧湖、上關(guān)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)；海西片區(qū)次之，其污染負(fù)荷占流域的21.99%，是流域污染治理的重點(diǎn)地區(qū)，流域蔬菜種植主要分布在該片區(qū)的大理、喜洲、灣橋等鄉(xiāng)鎮(zhèn)；海南片區(qū)、海東片區(qū)農(nóng)業(yè)污染程度相對(duì)較低，單位數(shù)量TN、TP排放量較小的雞鴨等禽類(lèi)主要分布在海南片區(qū)，海東片區(qū)則以玉米種植為主.

3.2.2農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷貢獻(xiàn)率的空間變化 根據(jù)表3關(guān)聯(lián)度與權(quán)重系數(shù)求出2006年～2014年流域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)污染對(duì)洱海水環(huán)境影響的貢獻(xiàn)率變化趨勢(shì)，見(jiàn)圖5.

從分鄉(xiāng)鎮(zhèn)看，2006年～2014年，三營(yíng)鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)污染負(fù)荷增量最大，達(dá)106.58m3/a，污染貢獻(xiàn)率由11.86%增加到14.98%，增加3.12%，其中奶牛污染負(fù)荷增加78.99m3/a，貢獻(xiàn)率增加2.31%；喜洲鎮(zhèn)增幅次之，增量為42.16m3/a，貢獻(xiàn)率由6.21%增加到7.22%，其中奶牛污染負(fù)荷增加11.45m3/a、蔬菜化肥污染增加11.33m3/a；挖色鎮(zhèn)增量居第3位，達(dá)29.71m3/a，貢獻(xiàn)率由2.93%增加到3.85%，其中玉米、蔬菜化肥污染分別增加13.29m3/a、10.05m3/a.與此同時(shí)，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染負(fù)荷呈下降趨勢(shì)，茈碧湖鎮(zhèn)下降8.14m3/a，污染貢獻(xiàn)率由11.54%下降到9.52%，下降2.02%，其中奶牛、生豬污染分別下降6.30m3/a、5.29m3/a；大理鎮(zhèn)、鳳儀鎮(zhèn)則由于大蒜種植、生豬養(yǎng)殖規(guī)模的下降，其污染貢獻(xiàn)率分別由6.92%下降到5.73%、由6.86%下降到5.72%.

從分階段看，2006年～2010年，海北片區(qū)中鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污染負(fù)荷增幅最大，三營(yíng)鎮(zhèn)、茈碧湖鎮(zhèn)、鳳羽鎮(zhèn)增量位居前三位，海南片區(qū)的下關(guān)鎮(zhèn)、鳳儀鎮(zhèn)、開(kāi)發(fā)區(qū)增量為負(fù)，說(shuō)明作為大理市的核心城區(qū)非農(nóng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，城市化水平較其他片區(qū)高.2010年～2014年，海北片區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污染負(fù)荷增幅減緩，除三營(yíng)鎮(zhèn)增幅較快，增量達(dá)66.97m3/a，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)增幅較低，茈碧湖鎮(zhèn)負(fù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)明顯，下降25.85m3/a；同時(shí)，海西片區(qū)的喜洲鎮(zhèn)、灣橋鎮(zhèn)及海東片區(qū)的挖色鎮(zhèn)增幅較為明顯，其中，喜洲鎮(zhèn)增幅僅次于三營(yíng)鎮(zhèn)，增量為32.01m3/a.

從變化趨勢(shì)看，較之2006年，2014年洱海流域主要農(nóng)業(yè)污染物的增減變化具有一定的空間非均衡性.分區(qū)域看，等標(biāo)排放量增加較大的區(qū)域是北部片區(qū)和西部片區(qū)，增量分別為201.15m3/a、65.69m3/a；海東片區(qū)增量為48.74m3/a，但由于2006年基數(shù)較低，其增幅最快，達(dá)30.32%；海南片區(qū)下降4.61m3/a，是農(nóng)業(yè)污染負(fù)荷唯一減少的片區(qū).總體而言，茈碧湖鎮(zhèn)、大理鎮(zhèn)、鳳儀鎮(zhèn)、開(kāi)發(fā)區(qū)等污染負(fù)荷有一定程度下降，主要?dú)w結(jié)于它們作為縣市的經(jīng)濟(jì)中心，非農(nóng)產(chǎn)業(yè)得到較大程度發(fā)展，農(nóng)業(yè)面源污染有所降低，但是，總體來(lái)看，流域大多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染仍在不斷增加，“控污減排”壓力仍不小.

4結(jié)論與對(duì)策建議

4.1主要結(jié)論

農(nóng)業(yè)面源污染作為洱海流域污染的主體，重點(diǎn)識(shí)別農(nóng)業(yè)污染控污減排的關(guān)鍵問(wèn)題、關(guān)鍵部門(mén)、關(guān)鍵地區(qū)，對(duì)洱海水環(huán)境保護(hù)意義重大.

1) 2014年農(nóng)業(yè)污染源等標(biāo)排放量COD、TN和TP分別325.85m3/a、1371.29m3/a和420.10m3/a.2006年～2014年，TN排放量總體保持在64.5%左右、TP保持在20.5%，可見(jiàn)有效削減TN和TP是“十三五”時(shí)期洱海水環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵問(wèn)題.

2) 灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明農(nóng)業(yè)面源污染是影響洱海流域水質(zhì)的重要因素.其中畜禽養(yǎng)殖關(guān)聯(lián)度均值為0.71，種植業(yè)關(guān)聯(lián)度均值為0.63，表明農(nóng)業(yè)發(fā)展整體對(duì)洱海水環(huán)境影響較大.種植業(yè)之大蒜、水稻與畜禽業(yè)之牛、豬養(yǎng)殖對(duì)洱海水環(huán)境影響最大，其關(guān)聯(lián)度分別為0.70、0.69、0.74、0.74，貢獻(xiàn)率分別為9.35%、10.90%、35.09%、13.19%.其中，水稻種植、生豬養(yǎng)殖污染負(fù)荷高是由于其種植規(guī)模、養(yǎng)殖規(guī)模較大，大蒜種植、奶牛養(yǎng)殖污染負(fù)荷高是由于其單位污染排放系數(shù)最大.

3) 從空間分布情況看，污染重點(diǎn)地區(qū)集中于三營(yíng)鎮(zhèn)、右所鎮(zhèn)、茈碧湖鎮(zhèn)，等標(biāo)污染負(fù)荷分別達(dá)328.84m3/a、271.12m3/a、208.97m3/a，貢獻(xiàn)率分別為14.98%、12.35%、9.52%.從變化趨勢(shì)看，洱海流域主要農(nóng)業(yè)污染物的增減變化具有一定的空間非均衡性，海北片區(qū)、海西片區(qū)污染增量最大，海東片區(qū)污染基數(shù)小、增幅最大，海南片區(qū)污染負(fù)荷則有一定程度下降.

4.2發(fā)展建議

4.2.1優(yōu)化和調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 根據(jù)流域農(nóng)業(yè)面源污染物的部門(mén)貢獻(xiàn)和空間分布特征，結(jié)合各類(lèi)部門(mén)單位面積TN、TP排放強(qiáng)度，全面調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，主要包括農(nóng)業(yè)種植和畜牧業(yè)養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)、數(shù)量、品種及布局的優(yōu)化調(diào)整，大力推廣發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè).

1) 重點(diǎn)調(diào)整產(chǎn)業(yè)：奶牛、大蒜.削減奶牛和大蒜產(chǎn)業(yè)規(guī)模，并轉(zhuǎn)移至遠(yuǎn)離水系的區(qū)域或流域外；對(duì)于留存的奶牛和大蒜，采取大棚種植和生態(tài)廄養(yǎng)開(kāi)展清潔生產(chǎn).

2) 限制發(fā)展產(chǎn)業(yè)：蔬菜、玉米、馬鈴薯、大麥與黃牛、生豬.用小麥、蠶豆等替代玉米、馬鈴薯和大蒜等；進(jìn)行種植方式的輪換和種植布局的轉(zhuǎn)移.畜牧產(chǎn)業(yè)削減養(yǎng)殖數(shù)量，并將對(duì)保留的畜禽轉(zhuǎn)移至遠(yuǎn)離水系的區(qū)域進(jìn)行生態(tài)養(yǎng)殖，洱海、西湖、茈碧湖周邊500m，彌苴河、永安江、羅時(shí)江兩側(cè)200米禁止新建養(yǎng)殖場(chǎng).

3) 鼓勵(lì)發(fā)展產(chǎn)業(yè)：優(yōu)質(zhì)水稻、小麥、蠶豆、煙葉、雙低油菜和家禽.結(jié)合培植發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和旅游觀光農(nóng)業(yè)，在海北片區(qū)建立無(wú)公害優(yōu)質(zhì)雙低油菜，在海西片區(qū)建立花卉生產(chǎn)基地，同時(shí)適當(dāng)擴(kuò)大烤煙和三品蔬菜種植規(guī)模.

4.2.2構(gòu)建控污減排技術(shù)結(jié)構(gòu)體系 大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)面源污染的治理技術(shù)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展.種植業(yè)主要穩(wěn)步推行各類(lèi)農(nóng)作物的測(cè)土配方施肥，有效控制農(nóng)藥化肥不合理施用；大力推廣農(nóng)作物病蟲(chóng)害綠色防控技術(shù)，開(kāi)展科技下鄉(xiāng)工作；推動(dòng)農(nóng)田灌渠生態(tài)改造，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田廢棄物資源化利用.畜禽養(yǎng)殖業(yè)注重轉(zhuǎn)換養(yǎng)殖方式，由分散化養(yǎng)殖向集中化和現(xiàn)代化養(yǎng)殖靠攏；積極探索生態(tài)飼養(yǎng)新模式，加快“養(yǎng)殖戶(hù)-企業(yè)”畜禽糞便資源化利用；推廣農(nóng)村戶(hù)用沼氣池并配套“一池三改”.

4.2.3著力創(chuàng)新體制機(jī)制，推動(dòng)鄉(xiāng)村生態(tài)化發(fā)展 重構(gòu)流域村鎮(zhèn)體系，構(gòu)建農(nóng)村剩余勞動(dòng)力(產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，部分產(chǎn)業(yè)規(guī)模大幅縮減)轉(zhuǎn)移機(jī)制，以新型城鎮(zhèn)化引導(dǎo)鄉(xiāng)村居民集中化居住和鄉(xiāng)村空間有機(jī)化發(fā)展.構(gòu)建流域農(nóng)村和農(nóng)業(yè)面源污染源頭控制的監(jiān)督體系和獎(jiǎng)懲機(jī)制.實(shí)施農(nóng)業(yè)服務(wù)體系建設(shè)工程和農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)機(jī)制創(chuàng)新工程，創(chuàng)新土地流轉(zhuǎn)模式和生產(chǎn)組織型式.構(gòu)建農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系，推動(dòng)農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)和循環(huán)發(fā)展，建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)示范園區(qū).

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Correlation analysis of agricultural non-point source pollution and water environment change in Erhai Lake watershed

LU Zhonghui1，2， YU Bin1， ZHANG Hui1， YANG Zhen1

(1.School of Urban and Environment Science， Central China Normal University， Wuhan 430079; 2.School of Urban and Environment Science， Huaiyin Normal University， Huaian， Jiangsu 223300)

Along with the effective control of point source pollution， agricultural non-point source pollution has become the main pollution source of lake water environment. Based on the equivalent standard pollution load method and the relevant survey data， this paper calculates discharges of agricultural non-point source pollution in the Erhai Lake watershed during 2006～2014， and then， using the grey correlation analysis method， correlations are studied between agricultural non-point source pollution and water environment in the Erhai Lake watershed. The research results show that: firstly， the total discharges of agricultural non-point source pollution are 8303.63 t， amount to equivalent standard discharges of COD， TN and TP as 325.85， 1371.29， and 420.10 m3/a， respectively， which indicates that TN is the main influence factor for pollution; secondly， the correlation between livestock and water environment is 0.71， and the correlation between crop farming and water environment is 0.63， which show that the influence of agricultural development is relatively significant for water environment. In detail， the correlations of garlic， rice， cattle and pig are 0.70， 0.69， 0.74， 0.69， and the contribution rates are 10.90%， 9.35%， 35.09%， and 13.19%， respectively; thirdly， from the perspective of spatial distribution， the north area are key pollution source areas， such as Sanying town， Yousuo town， ZiBi lake town， besides， the variance of non-point source pollution was non-balanced. According to the above data， the future agricultural development of Erhai Lake watershed is discussed in view of water environment protection strategy．

agricultural non-point source pollution; water environment; equivalent standard pollution load; grey correlation analysis; the Erhai Lake watershed

2016-10-19.

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(2013ZX07105-005-04).

1000-1190(2017)02-0215-09

X501；X52

A

*通訊聯(lián)系人. E-mail: yupeize@126.com.