摘 要 随着我国畜禽养殖业的迅猛发展，畜禽养殖污染已经成为我国重要的污染源，威胁着我国的水环境和土壤环境等。文章利用我国各省畜禽养殖污染统计年鉴数据，依据各区的畜禽养殖污染总量压力、土地负荷压力和地表水负荷压力以及经济负荷压力等级对我国主要畜禽养殖污染区域特征进行了分析。结果表明，黄淮海地区为 H - H - H - H 型畜禽养殖污染区，是我国畜禽养殖污染压力最大的地区; 青藏高原区为 L - L - L - L 型畜禽养殖污染区，是我国畜禽养殖污染压力最小的地区; 东北区和东南区畜禽养殖污染压力也较大，分别为 H - M - M - H 型畜禽养殖污染区和 H - H - L - M 型畜禽养殖污染区; 蒙新高原区和黄土高原区畜禽养殖污染压力中等，分别为 H - M - M - H 型畜禽养殖污染区和 H - H - L - M 型畜禽养殖污染区; 西南山地区畜禽养殖污染压力中等偏低，为 M - M - L - L 型畜禽养殖污染区。基于上述研究，该文对各区畜禽养殖污染的分区环境治理提出了若干针对性建议。
关键词 畜禽养殖 污染负荷 分区治理
0 引言
当前，农业面源污染已经成为我国水污染、土壤污染的重要来源[1]。我国农业面源污染表现出明显的空间特征[2]，有研究者对我国农田氮面源污染类型进行了区划[3]。随着肉、乳、蛋制品的需求日益旺盛，我国成为畜禽养殖大国，猪、羊存栏量及小畜禽存栏量均位居世界第一位。畜禽养殖业的发展也带来了巨量的污染物。污染源调查显示，2013 年我国畜禽养殖业污染物排放量中化学需氧量、氨氮排放量占农业源排放总量的比例分别达 95. 1% 和77. 5% ，是当年工业源排放量的 3. 35 倍、2. 46 倍[4]。由于我国畜禽养殖业发展缺乏必要的引导和规划，部分地区养殖总量超过环境容量，致使环境污染严重[5]。中共十八大报告中将优化国土空间开发格局明确为我国生态文明建设的首要任务，同时 《畜禽规模养殖污染防治条例》明确提出: “畜牧业发展规划应当统筹考虑环境承载能力以及畜禽养殖污染防治要求，合理布局”。因此，亟待加强畜禽污染防治环境空间响应机制研究，为优化畜禽养殖业的环境空间策略提供依据[6]。
由于我国地域辽阔，地区间差异很大，研究学者根据地区差异给出了不同的划分方法。杜鹰[7]和黄德林[8]分别根据我国不同地区的区位商指数和不同区域的资源、科技、社会与经济条件发展状况不同，将我国畜牧业生产划分为华北、东北、东南沿海等六大区域。中国畜牧业综合区划研究组则根据地区饲料资源、自然环境、饲养技术和社会需要 4 个要素将我国畜牧业分为青藏高原区、蒙新高原区、黄土高原区、西南山地区、东北区、黄淮海区、东南区 7 个区域[9]，该方法更多考虑到自然地理及环境条件的差异，因此该研究尝试基于该分区对我国畜禽养殖污染空间特征进行分析，从而为我国畜禽养殖污染分区治理提供科学的支持。
1 研究对象与方法
1. 1 研究对象
该研究选取我国除港澳台以外的 31 个省 ( 直辖市、自治区) 为研究区，其中，青藏高原区含青海、西藏，蒙新高原区含内蒙古、新疆，黄土高原区含甘肃、陕西、山西、宁夏，西南山地区含云南、贵州、四川、重庆，东北区含黑龙江、吉林、辽宁，黄淮海区含北京、天津、河北、山东、河南，东南区含上海、江苏、浙江、福建、广东、广西、海南、安徽、江西、湖北、湖南。以我国各地区畜禽养殖的资源条件和环境污染为研究对象。
1. 2 研究方法
( 1) 数据收集: 该研究数据均来自 2014 年 《中国环境年鉴》及 《中国农村统计年鉴》[10]。
( 2) 统计分析: 该研究运用数理统计方法，分别对分区的畜牧业发展及资源状况、主要污染物污染负荷及其耕地与地表水污染负荷强度、单位产值排放量进行数据统计分析。
( 3) 空间分析: 该研究利用 ArcGIS 软件进行了我国畜禽污染压力的空间分析。
2 我国畜禽养殖污染空间分析
2. 1 分区畜牧业发展及资源状况
2013 年我国各地区畜牧业产值的排序为: 东南区 > 黄淮海地区 > 西南山地区 > 东北区 > 蒙新高原区> 黄土高原区 > 青藏高原区，东南区最高，达 9 534. 8 亿元，约占我国畜牧业总产值的 1 /3; 其次是黄淮海区，约占我国畜牧业总产值的 1 /4; 西南山地区和东北区值基本相近，两者共接近我国畜牧业总产值的 1 /3; 蒙新高原区和黄土高原区产值基本相近，二者之和约占我国畜牧业总产值的 1 /10; 最低的青藏高原区产值仅 204. 3 亿元，不足我国畜牧业总产值的 1% ，仅及最高的东南区的 2. 1% 。
2013 年我国各地区耕地资源以东南区最多，达 3 304. 53 万 hm2 ，占我国总耕地资源的 1 /4 强; 黄淮海地区、东北区及西南山地区耕地资源也较多，三者较为接近，均约占我国总耕地资源的 1 /6; 黄土高原区和蒙新高原区耕地资源较少，三者较为接近，均约占我国总耕地资源的 1 /10; 青藏高原区耕地资源最低，仅 90. 4 万 hm2 ，不足我国耕地资源的 1% ，仅及最高的东南区的 2. 7% 。
2013 年我国各地区地表水资源以东南区最高，达 11 361. 23 亿 m3 ，占我国总地表水资源的 2 /5 多，西南山地区及青藏高原区地表水资源也较多，二者较为接近，均约占我国总地表水资源的 1 /5; 东北区及蒙新高原区地表水资源较少，二者较为接近，合计约占我国总地表水资源的 1 /7; 黄土高原区及黄淮海地区地表水资源不足，分别仅684. 20 亿 m3 和411. 26 亿 m3 ，约占我国总地表水资源的 1 /40 和1 /70; 最高的东南区是最低的黄淮海区的 27. 6 倍。
2. 2 主要污染物污染负荷空间特征
2013 年我国各地区畜禽养殖 COD 污染负荷的排序为: 黄淮海地区 > 东南区 > 东北区 > 蒙新高原区 >西南山地区 > 黄土高原区 > 青藏高原区。黄淮海地区最高，达到 311. 069 9 万 t，占我国畜禽养殖 COD 总污染负荷的 29. 02% ，东南区和东北区也均达到我国畜禽养殖 COD 总污染负荷的 20% 以上，蒙新高原区、西南山地区及黄土高原区均在我国畜禽养殖 COD 总污染负荷的 5% ～ 10% 之间，最低的青藏高原区仅占 0. 24% 。
2013 年我国各地区畜禽养殖氨氮污染负荷的排序为: 东南区 > 黄淮海地区 > 东北区 > 西南山地区 >黄土高原区 > 蒙新高原区 > 青藏高原区。东南区最高，达到 26. 136 1 万 t，占我国畜禽养殖氨氮总污染负荷的 43. 27% ，具有明显的区域性特征; 其次，黄淮海地区占我国畜禽养殖氨氮总污染负荷的约 1 /4，东北区也达到我国畜禽养殖氨氮总污染负荷的约 1 /10 强，西南山地区约占 1 /15、而蒙新高原区及黄土高原区均不足我国畜禽养殖 COD 总污染负荷的 5% 之间，最低的青藏高原区则仅占 0. 13% 。
2013 年我国各地区畜禽养殖总氮污染负荷的排序为: 黄淮海地区 > 东南区 > 东北区 > 蒙新高原区 >西南山地区 > 黄土高原区 > 青藏高原区。黄淮海地区最高，达到 84. 468 6 万 t，占我国畜禽养殖总氮总污染负荷的 30. 45% ，东南区和东北区也均达到我国畜禽养殖总氮总污染负荷的 20% 以上，蒙新高原区、西南山地区及黄土高原区也均在我国畜禽养殖总氮总污染负荷的 5% ～ 10% 之间，最低的青藏高原区亦仅占 0. 24% 。
2013 年我国各地区畜禽养殖总磷污染负荷的排序为: 黄淮海地区 > 东南区 > 东北区 > 蒙新高原区 >西南山地区 > 黄土高原区 > 青藏高原区。黄淮海地区最高，达到 12. 632 1 万 t，占我国畜禽养殖总磷总污染负荷的 35. 28% ，其次，黄淮海地区占我国畜禽养殖总磷总污染负荷的接近 1 /3，东北区也达到我国畜禽养殖总磷总污染负荷的约 1 /6 强，西南山地区、蒙新高原区及约占 1 /15、黄土高原区不足我国畜禽养殖总磷总污染负荷的 5% ，最低的青藏高原区仅占 0. 17% 。
2. 3 主要污染物耕地污染负荷强度空间特征
随着循环经济的要求，种养结合成为我国解决畜禽养殖污染的重要选择[11]，与此同时，也给部分地区的耕地带来污染压力。
2013 年我国各地区单位耕地畜禽养殖 COD 污染负荷的排序为: 黄淮海地区 > 东北区 > 东南区 > 蒙新高原区 > 黄土高原区 > 西南山地区 > 青藏高原区，黄淮海地区单位耕地畜禽养殖 COD 污染负荷最大，达到 138. 67kg /hm2 ，东北区地区也达到 110. 14kg /hm2 ，东南区及蒙新高原区单位耕地畜禽养殖 COD 污染负荷在 85 ～ 90kg /hm2 之间，黄土高原区及西南山地区均在 40 ～ 45kg /hm2 之间，最低的青藏高原区为 28. 88kg /hm2 。
2013 年我国各地区单位耕地畜禽养殖氨氮污染负荷的排序为: 东南区 > 黄淮海地区 > 西南山地区 >东北区 > 黄土高原区 > 蒙新高原区 > 青藏高原区，东南区单位耕地畜禽养殖氨氮污染负荷最大，达到 7. 91kg /hm2 ，黄淮海地区也达到 7. 22kg /hm2 ，西南山地区及东北区均在 3 ～ 4kg /hm2 之间，黄土高原区及蒙新高原区均在 1. 5 ～ 2kg /hm2 之间，最低的青藏高原区为 0. 90kg /hm2 。
2013 年我国各地区单位耕地畜禽养殖总氮污染负荷的排序为: 黄淮海地区 > 东北区 > 东南区 > 蒙新高原区 > 西南山地区 > 黄土高原区 > 青藏高原区，黄淮海地区单位耕地畜禽养殖总氮污染负荷最大，达到 37. 66kg /hm2 ，东北区、东南区及蒙新高原区单位耕地畜禽养殖总氮污染负荷较为接近，在 22. 97 ～ 24. 81kg /hm2 之间，黄土高原区及西南山地区约在 10kg /hm2 ，最低的青藏高原区为 7. 30kg /hm2 。欧盟规定每年农田的粪便氮投入的最高限额为 170kg /hm2[12]，单从单位耕地畜禽养殖总氮污染负荷看，我国的各个地区均未超过该标准。但是，考虑我国有机肥使用率不足的，因此，该研究按有机肥使用率 25% 计算，得到每年农田的粪便氮投入的最高限额实际应为 42. 5kg /hm2 。对照该标准，目前黄淮海地区已相当接近该限额，其他地区则仍有一定空间。
2013 年我国各地区单位耕地畜禽养殖总磷污染负荷的排序为: 黄淮海地区 > 东南区 > 东北区 > 蒙新高原区 > 西南山地区 > 黄土高原区 > 青藏高原区，黄淮海地区单位耕地畜禽养殖总磷污染负荷最大，达到 5. 63kg /hm2 ，东南区及东北区单位耕地畜禽养殖总氮污染负荷较为接近，分别为 3. 20kg /hm2 和 2. 95kg / hm2 ，蒙新高原区、黄土高原区及西南山地区在 1 ～ 2kg /hm2 之间，最低的青藏高原区为 0. 68kg /hm2 。挪威和瑞典分别规定每年粪便磷的最高施用量为 35kg /hm2 和 22kg /hm2 ，单从单位耕地畜禽养殖总氮污染负荷看，我国的各个地区均未超过该标准。但是，同样按有机肥使用率 25% 计算，则每年农田的粪便氮投入的最高限额实际分别为 8. 75kg /hm2 和 5. 5kg /hm2 。对照该标准，黄淮海地区未达到 8. 75kg /hm2 ，但已超出 5. 5kg /hm2 的限额，其他地区则也仍有一定空间。
2. 4 主要污染物地表水污染负荷强度空间特征
2013 年我国各地区单位水资源畜禽养殖 COD 污染负荷以黄淮海地区为最大，达到 756. 39kg /万 m3 ，远高于其他地区，东北区单位水资源畜禽养殖 COD 污染压力居其次，达到 106. 96kg /万 m3 ，再次为黄土高原区，为 87. 01kg /万 m3 ，蒙新高原区更次之，为 56. 41kg /万 m3 ，东南区和西南山地区单位水资源畜禽养殖 COD 污染负荷较小，分别为 25. 39kg /万 m3 和 14. 21kg /万 m3 ，负荷最小的青藏高原区仅为 0. 52kg / 万 m3 ，最高的黄淮海地区的单位水资源畜禽养殖 COD 污染负荷是其 1461 倍。
2013 年我国各地区单位水资源畜禽养殖氨氮污染负荷黄淮海地区同样最大，达到 39. 40kg /万 m3 ，远高于其他地区，黄土高原区单位水资源畜禽养殖氨氮污染压力居其次，达到 3. 86kg /万 m3 ，再次为东北区，为 3. 17kg /万 m3 ，东南区更次之，为 2. 30kg /万 m3 ，为 56. 41kg /万 m3 ，蒙新高原区和西南山地区单位水资源畜禽养殖氨氮污染负荷较小，分别为 1. 16kg /万 m3 和 1. 18kg /万 m3 ，负荷最小的青藏高原区为 0. 02kg /万 m3 ，最高的黄淮海地区的单位水资源畜禽养殖氨氮污染负荷是其2 442倍。
2013 年我国各地区单位水资源畜禽养殖总氮污染负荷也以黄淮海地区最大，达到 205. 39kg /万 m3 ，远高于其他地区，东北区单位水资源畜禽养殖总氮污染压力居其次，达到 24. 09kg /万 m3 ，再次为黄土高原区，为 20. 58kg /万 m3 ，蒙新高原区更次之，为 15. 06kg /万 m3 ，东南区和西南山地区单位水资源畜禽养殖总氮污染负荷较小，分别为6. 88kg /万 m3 和3. 87kg /万 m3 ，负荷最小的青藏高原区为 0. 13kg /万 m3 ，最高的黄淮海地区的单位水资源畜禽养殖总氮污染负荷是其 1 570 倍。
2013 年我国各地区单位水资源畜禽养殖总磷污染负荷最大的也是黄淮海地区，达到 30. 72kg /万 m3 ，远高于其他地区，东北区单位水资源畜禽养殖总磷污染压力居其次，达到 2. 87kg /万 m3 ，再次为黄土高原区，为 2. 20kg /万 m3 ，蒙新高原区更次之，为 1. 27kg /万 m3 ，东南区和西南山地区单位水资源畜禽养殖总磷污染负荷较小，分别为0. 93kg /万 m3 和0. 46kg /万 m3 ，负荷最小的青藏高原区为 0. 01kg /万 m3 ，最高的黄淮海地区的单位水资源畜禽养殖总磷污染负荷是其 2 532 倍。
2. 5 主要污染物单位产值排放量空间特征
2013 年我国各地区单位畜禽养殖产值 COD 排放量以蒙新高原区最高，达到 59. 26kg /万元，东北区与之同在第一梯队，也达到 56. 71kg /万元，第二梯队为黄淮海地区和黄土高原区，分别为 46. 38kg /万元和 45. 98kg /万元，第三梯队为东南区，单位畜禽养殖产值 COD 排放量为 30. 25kg /万元，第四梯队为西南山地区和青藏高原区，分别为 18. 28kg /万元和 12. 78kg / 万元，最高的蒙新高原区是最低的青藏高原区的 4. 6 倍。
2013 年我国各地区单位畜禽养殖产值氨氮排放量以东南区最高，达到 2. 74kg /万元，黄淮海地区与之同在第一梯队，也达到 2. 42kg /万元，第二梯队为黄土高原区，单位畜禽养殖产值氨氮排放量为 2. 04kg / 万元，第三梯队为东北区、西南山地区和蒙新高原区，分别为 1. 68kg /万元、1. 51kg /万元和 1. 21kg /万元，第四梯队为青藏高原区，单位畜禽养殖产值氨氮排放量仅为 0. 40kg /万元，最高的东南区是最低的青藏高原区的 6. 9 倍。
2013 年我国各地区单位畜禽养殖产值总氮排放量以蒙新高原 区 最 高，达 到 15. 82kg /万 元，第 二 梯 队 为 东 北 区、黄淮海地区和黄土高原区，分 别 为 12. 82kg /万元、12. 59kg /万元和 10. 88kg /万元，第三梯队为东南区，单位畜禽养殖产值总氮排放量为 8. 20kg /万元，第四梯队为西南山地区和青藏高原区，分别为 4. 98kg /万元和 3. 23kg /万元，最高的蒙新高原区是最低的青藏高原区的 4. 9 倍。
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2013 年我国各地区单位畜禽养殖产值总磷排放量则以黄淮海地区最高，达到 1. 88kg /万元，东北区与之同在第一梯队，也达到 1. 53kg /万元，第二梯队为蒙新高原区、黄土高原区和东南区，分别为 1. 33kg / 万元、1. 16kg /万 元 和 1. 11kg /万 元，第三梯队为西南山地区和青藏高原区，分 别 为 0. 60kg /万 元 和 0. 30kg /万元，最高的蒙新高原区是最低的青藏高原区的 6. 3 倍。
3 我国畜禽养殖污染治理的分区规划
3. 1 我国畜禽养殖污染空间分区
综合上述分析，该研究尝试对我国畜禽养殖污染进行空间分区。分别就各区的畜禽养殖污染总量压力、土地负荷压力和地表水负荷压力以及经济负荷压力按高、中、低进行分级，结果见表 6。在此基础上进行空间分区制图，见图 1。由此可见，黄淮海地区各类压力指标都为高，为 H - H - H - H 型畜禽养殖污染区，是我国畜禽养殖污染压力最大的地区。而青藏高原区各类压力指标都为低，为 L - L - L - L 型畜禽养殖污染区，是我国畜禽养殖污染压力最小的地区。介于两者之间的，总体上东北区和东南区畜禽养殖污染压力也较大，东北区和东南区分别为 H - M - M - H 型畜禽养殖污染区和 H - H - L - M 型畜禽养殖污染区，其中，东北区又高于东南区，东北区地表水污染负荷和经济污染负荷要高于东南区，而东南区土地污染负荷则低于东北区; 蒙新高原区和黄土高原区畜禽养殖污染压力为中等，蒙新高原区和黄土高原区分别为 H - M - M - H 型畜禽养殖污染区和 H - H - L - M 型畜禽养殖污染区，蒙新高原区在总量压力和地表水污染压力方面均与黄土高原区基本在同一水平，而在土地污染压力和经济污染压力方面均高于黄土高原区; 而西南山地区为中等偏低，为 M - M - L - L 型畜禽养殖污染区，该地区总量和土地污染负荷压力也应给予的一定的关注。
3. 2 我国畜禽养殖污染分区治理
根据我国畜禽养殖污染特征的空间分区，该研究进一步提出针对性的我国畜禽养殖污染分区治理建议。
黄淮海地区为 H - H - H - H 型畜禽养殖污染区，是我国畜禽养殖污染压力最大的地区。该地区首先要在总量上对畜禽养殖量加以控制，依据区域土地环境承载力和水环境承载力，合理规划该地区的畜禽养殖规模，降低总量污染压力; 其次，在合理控制规模的基础上，积极推动种养结合，合理确定各养殖场的消纳土地，既可以解决该地区长期过度施用化肥和利用地下水的问题，也可以有效控制畜禽粪便的污染问题; 再次，加强对该地区规模化畜禽养殖场和养殖小区污染的治理，严格按照相关技术规范和污染物排放标准加以管理，降低对该地区地表水环境的压力; 最后，提升区域养殖技术水平，推广生态化养殖技术，提高污染物治理水平，降低单位产值的污染物排放量。
东北区为 H - M - M - H 型畜禽养殖污染区，畜禽养殖污染压力也较大，污染压力仅次于黄淮海地区。该地区也应依据区域土地环境承载力和水环境承载力，合理规划该地区的畜禽养殖规模，降低总量污染压力; 其次，充分利用东北地区土地资源充足的优势，科学确定各养殖场的消纳土地，积极推动种养结合; 再次，加强对该地区规模化畜禽养殖场和养殖小区污染的治理，严格按照相关技术规范和污染物排放标准加以管理，降低对该地区地表水环境的压力; 最后，提升区域养殖技术水平，推广适合于较寒冷地区的生态化养殖技术，降低其单位产值的污染物排放量。——论文作者：鞠昌华，芮菡艺，朱 琳，孙勤芳
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