班榮舶，何太蓉

(1.重慶師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院,重慶 400047；2.安順學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院,貴州安順 561000)

重慶種植業(yè)灰水足跡核算及空間差異分析

班榮舶1，2，何太蓉1

(1.重慶師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院,重慶 400047；2.安順學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院,貴州安順 561000)

用灰水足跡方法評(píng)價(jià)水環(huán)境變化,逐漸成為水環(huán)境及相關(guān)研究的熱點(diǎn)之一。為了掌握重慶農(nóng)業(yè)水環(huán)境狀況,把灰水足跡與農(nóng)業(yè)面源污染聯(lián)系起來(lái),首先核算重慶2007年種植業(yè)灰水足跡,然后對(duì)其空間差異進(jìn)行分析。結(jié)果表明:①重慶2007年的種植業(yè)灰水足跡為22 088.88×106m3；②重慶多數(shù)區(qū)縣種植業(yè)灰水足跡密度差異不大；③重慶2007年的種植業(yè)灰水足跡強(qiáng)度東部高、西部低；④種植業(yè)水環(huán)境壓力指數(shù)西部高、東部低,城市發(fā)展新區(qū)的13個(gè)區(qū)縣種植業(yè)已對(duì)水環(huán)境造成污染。研究表明,重慶水環(huán)境保護(hù)要重視種植業(yè)產(chǎn)生的污染。

重慶種植業(yè)；灰水足跡；水環(huán)境；空間差異；污染

2015,32(11):7-13

1 研究背景

由于我國(guó)人多地少、水土資源組合不匹配,化肥和農(nóng)藥已成為農(nóng)作物產(chǎn)品高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要保障。然而,隨著化肥農(nóng)藥施用強(qiáng)度增加,進(jìn)入水環(huán)境的化肥農(nóng)藥量隨之增大,直接導(dǎo)致了水環(huán)境惡化,威脅人類(lèi)飲水安全。

Hoekstra和Hung[1]于2002年首次提出水足跡概念,水足跡通常是指任何已知人口(一個(gè)國(guó)家、地區(qū)或個(gè)人)在一定時(shí)間內(nèi)消費(fèi)的所有產(chǎn)品和服務(wù)所需要的水資源數(shù)量。水足跡為水資源管理提供了新思路,很快得到政府和學(xué)界重視。學(xué)術(shù)界掀起了消費(fèi)水足跡[2-3]、糧食作物水足跡[4]、水資源足跡災(zāi)變預(yù)測(cè)[5]等研究的高潮,這些成果為水足跡的研究奠定了基礎(chǔ),但現(xiàn)有的水足跡研究尚無(wú)法定量解釋水污染對(duì)水資源數(shù)量的影響。

2008年,Hoekstra和Chapagain[6]首次提出灰水足跡概念,2010年,灰水足跡概念和計(jì)算方法得到完善和統(tǒng)一,用于衡量生產(chǎn)、生活造成的水污染狀況。灰水足跡是指以自然本底濃度和現(xiàn)有的環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn),將一定的污染物負(fù)荷吸收同化所需的淡水的體積[7]。水污染的程度和規(guī)模可以通過(guò)稀釋該污染物至水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水量來(lái)反映。當(dāng)前國(guó)外對(duì)灰水足跡研究集中于產(chǎn)品的灰水足跡評(píng)價(jià)[8]。在國(guó)內(nèi),秦麗杰等[9]核算了吉林省西部單位質(zhì)量玉米的灰水足跡；張郁等[10]基于化肥污染,研究了黑龍江墾區(qū)糧食生產(chǎn)灰水足跡；曾昭和劉俊國(guó)[11]應(yīng)用灰水足跡分析北京市水環(huán)境。從我國(guó)現(xiàn)有的研究成果看,計(jì)算灰水足跡時(shí)參考的環(huán)境濃度標(biāo)準(zhǔn)值不統(tǒng)一,進(jìn)入水環(huán)境污染物的量以統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為主,研究對(duì)象偏向糧食作物灰水足跡,研究結(jié)果可比性較弱?？梢?jiàn)我國(guó)的灰水足跡研究還比較零散,未形成科學(xué)系統(tǒng)的研究,尤其是以縣域?yàn)閱卧姆N植業(yè)灰水足跡空間差異研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

重慶是有著典型城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)的直轄市,農(nóng)村面積大,農(nóng)業(yè)人口多。近年來(lái),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、人口快速增長(zhǎng),迫于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)壓力,施用化肥農(nóng)藥帶來(lái)的農(nóng)村環(huán)境污染不容樂(lè)觀,李杰霞等[12]的研究表明重慶農(nóng)業(yè)面源污染已達(dá)到嚴(yán)重污染程度。鑒于此,本文對(duì)重慶各區(qū)縣種植業(yè)灰水足跡進(jìn)行了核算并基于功能分區(qū)分析灰水足跡環(huán)境效應(yīng),一方面可以拓展灰水足跡理論應(yīng)用空間；另一方面為水環(huán)境保護(hù)決策的制訂提供科學(xué)依據(jù),為保障三峽庫(kù)區(qū)水安全提供思路。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 研究區(qū)概況

重慶位于中國(guó)西南部,地貌上屬于四川盆地東部。重慶東西長(zhǎng)470 km,南北寬450 km,幅員面積約8.24萬(wàn)km2。氣候方面本區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候,多年平均氣溫18℃左右,多年平均降水量1 000～1 400 mm。重慶共轄38個(gè)區(qū)縣(自治縣), 2013年9月重慶劃定5大功能分區(qū):都市功能核心區(qū)、都市功能拓展區(qū)、城市發(fā)展新區(qū)、渝東北生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)(簡(jiǎn)稱(chēng)渝東北區(qū))和渝東南生態(tài)保護(hù)發(fā)展區(qū)(簡(jiǎn)稱(chēng)渝東南區(qū))。近年來(lái),隨著人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,重慶地區(qū)水環(huán)境受到?jīng)_擊,據(jù)《重慶市環(huán)境狀況公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示,重慶市的COD、氨氮排放負(fù)荷分別由2007年的25.13萬(wàn)t、2.49萬(wàn)t上升到2012年的40.28萬(wàn)t、5.34萬(wàn)t。2007年,重慶三峽庫(kù)區(qū)33條一級(jí)支流回水區(qū)上游水體呈富營(yíng)養(yǎng)的斷面占14.2%,回水區(qū)中段水體呈富營(yíng)養(yǎng)的斷面占25%,8條河流的回水區(qū)部分河流發(fā)生“水華”現(xiàn)象。2012年重慶三峽庫(kù)區(qū)36條一級(jí)支流回水區(qū)呈富營(yíng)養(yǎng)的斷面占25%,重慶市水環(huán)境污染凸顯。

2.2 種植業(yè)灰水足跡計(jì)算方法

本文的種植業(yè)界定為人類(lèi)為了收獲農(nóng)作物產(chǎn)品的耕種活動(dòng),包括糧食、油料、蔬菜瓜類(lèi)、花卉、桑園、果園、茶園等的耕種活動(dòng)。

經(jīng)調(diào)查,重慶種植業(yè)活動(dòng)中施用的化肥以氮肥和磷肥為主,還有少量鉀肥,其中氮肥比例最高。進(jìn)入土壤中的氮流動(dòng)性較強(qiáng),很容易進(jìn)入地表水和地下水；進(jìn)入土壤的農(nóng)藥易溶于水,從而進(jìn)入水體而惡化水環(huán)境。相比較而言,進(jìn)入土壤中的磷不易流動(dòng),鉀在土壤中的流動(dòng)性介于氮和磷之間,但是由于鉀離子能被土壤膠體離子吸附導(dǎo)致鉀不容易被淋濾[13]。考慮以上因素,本文在計(jì)算時(shí)以流失氮肥(TN)和農(nóng)藥產(chǎn)生的灰水足跡代表種植業(yè)灰水足跡。

式中:WFgrey為灰水足跡(m)；L為污染物排放負(fù)荷(kg)；Cmax為達(dá)到環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)情況下的污染物最高濃度(mg/L)；Cnat為受納水體的初始濃度(mg/L)。

由于土壤具有截留污染物、降解污染物的功能,因此,計(jì)算種植業(yè)灰水足跡的一個(gè)難點(diǎn)是難以準(zhǔn)確計(jì)算進(jìn)入水體的某種污染物的量。這需要有最終進(jìn)入水體污染物的固定比例值,即污染物入河系數(shù)。污染物入河系數(shù)一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)算或參考現(xiàn)有的文獻(xiàn)得到,因此,需要對(duì)灰水足跡計(jì)算公式修正。

通過(guò)引入污染物入河系數(shù),本文種植業(yè)灰水足跡計(jì)算公式為

式中:WFp-grey為種植業(yè)灰水足跡(m3)；mp為氮肥(農(nóng)藥)施用量(kg)；k為施用的氮肥(農(nóng)藥)的入河系數(shù)；mi為氮肥、農(nóng)藥入河量(kg)。

2.3 種植業(yè)灰水足跡評(píng)價(jià)指標(biāo)

種植業(yè)產(chǎn)值強(qiáng)調(diào)兼顧數(shù)量增長(zhǎng)與生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)發(fā)展,要把握種植業(yè)對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生的影響,要體現(xiàn)種植業(yè)灰水足跡空間上的差異,單純討論灰水足跡總量有些片面。由于區(qū)域面積、種植業(yè)播種面積、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等在各區(qū)縣有著量上的差別,因此,要綜合評(píng)價(jià)一個(gè)區(qū)域的灰水足跡,構(gòu)建合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)很必要。

本文構(gòu)建4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)用以綜合分析重慶種植業(yè)灰水足跡,各指標(biāo)解釋如下。

(1)種植業(yè)灰水足跡密度(m3/hm2):種植業(yè)灰水足跡與播種面積的比值。該值越大,意味著單位播種面積產(chǎn)生的灰水足跡越多,污染越嚴(yán)重。

(2)種植業(yè)灰水足跡強(qiáng)度(m3/萬(wàn)元):種植業(yè)灰水足跡與種植業(yè)產(chǎn)值的比值。該指標(biāo)反映種植業(yè)經(jīng)濟(jì)環(huán)保水平,該值越小,意味著種植業(yè)單位產(chǎn)值犧牲的水環(huán)境代價(jià)越低。

(3)種植業(yè)水環(huán)境壓力指數(shù):種植業(yè)灰水足跡與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境最低需水量的比值。該指標(biāo)反映種植業(yè)對(duì)水環(huán)境的影響程度。一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的水資源開(kāi)發(fā)利用率若超過(guò)30%～40%,則可能引起生態(tài)環(huán)境的惡化[14],因此,本文將重慶各區(qū)縣水資源總量的60%作為生態(tài)環(huán)境最低需水量。

(4)種植業(yè)氮污染濃度(mg/L):種植業(yè)氮流失量與生態(tài)環(huán)境最低需水量的比值。該指標(biāo)反映種植業(yè)氮污染負(fù)荷,用以初步驗(yàn)證種植業(yè)灰水足跡與水污染程度關(guān)系。

2.4 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本研究采用我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值》(GB 3838—2002)[15]中相應(yīng)的水體所含物質(zhì)濃度標(biāo)準(zhǔn)作為污染物在水體中的環(huán)境濃度標(biāo)準(zhǔn)值(Cmax)。從水域功能來(lái)看,III類(lèi)以下的地表水已經(jīng)喪失飲用和漁業(yè)生產(chǎn)功能,因此本文將“環(huán)境可接受的程度”定為Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。種植業(yè)中氮肥的淋濕主要以硝態(tài)氮為主[16],標(biāo)準(zhǔn)中的硝酸鹽(以N計(jì))的標(biāo)準(zhǔn)濃度限值為10 mg/L,采用此濃度作為計(jì)算種植業(yè)灰水足跡的依據(jù)。重慶農(nóng)藥主要為有機(jī)磷類(lèi),因而農(nóng)藥采用“對(duì)硫磷”標(biāo)準(zhǔn)濃度,即0.003 mg/L。Cnat為污染物質(zhì)在水體中的原始濃度,常假設(shè)為0[7]。水資源量數(shù)據(jù)來(lái)自《重慶市水資源公報(bào)2007》[17]；種植業(yè)產(chǎn)值等數(shù)據(jù)來(lái)自《重慶市統(tǒng)計(jì)年鑒》[18]；化肥、農(nóng)藥入河量均來(lái)自《重慶市農(nóng)業(yè)污染源普查技術(shù)報(bào)告》①數(shù)據(jù)來(lái)自:重慶市污染源普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室農(nóng)業(yè)組,《重慶市農(nóng)業(yè)污染源普查報(bào)告》。(表1)。本文在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)以新的行政區(qū)劃進(jìn)行,由于數(shù)據(jù)來(lái)源以及兼顧行政區(qū)域完整性,本文在分析區(qū)域差異時(shí)把都市功能核心區(qū)和都市功能拓展區(qū)合并為都市功能區(qū)。

表1 重慶市2007年37個(gè)區(qū)(縣)種植業(yè)總氮、農(nóng)藥入河量Table 1 Amounts of total nitrogen and pesticide into rivers from crop farming in 37 counties of Chongqing in 2007

3 結(jié)果與分析

3.1 種植業(yè)灰水足跡總量分析

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)和式(2)計(jì)算出重慶2007年種植業(yè)灰水足跡(表2)。從表2可知,2007年重慶種植業(yè)總灰水足跡為22.742 5億m3,其中總氮灰水足跡為22.088 8億m3,比重為97.13%,農(nóng)藥灰水足跡為0.653 7億m3,比重為2.87%。由此可見(jiàn),種植業(yè)灰水足跡主要來(lái)自總氮污染物,這提示了要減少種植業(yè)灰水足跡,就要合理施氮肥,提高氮肥利用率。

表2 重慶2007年種植業(yè)灰水足跡Table 2 Grey water footprint of crop farming of Chongqing in 2007

灰水足跡在實(shí)際應(yīng)用中面臨的一個(gè)難點(diǎn)是如何確定不同污染物灰水足跡之間的關(guān)系。本文認(rèn)為,氮和農(nóng)藥對(duì)水環(huán)境污染有明顯重疊性,為了避免重復(fù)計(jì)算,本文選取氮灰水足跡作為重慶種植業(yè)灰水足跡,即2007年種植業(yè)灰水足跡為22.088 8億m3,是當(dāng)年水資源量(662.960億m3)的3.33%,這意味著重慶2007年需要22.088 8億m3的淡水來(lái)稀釋種植業(yè)產(chǎn)生的污染物,方能使水體維持較好的狀態(tài)。

3.2 重慶各區(qū)縣種植業(yè)灰水足跡空間分析

由各區(qū)縣總氮入河量(表1)和式(2),計(jì)算出各區(qū)縣種植業(yè)總氮灰水足跡。由于各區(qū)縣的播種面積、農(nóng)業(yè)發(fā)展水平、地形地貌等的差異,導(dǎo)致各區(qū)縣種植業(yè)灰水足跡存在高低差異。目前,關(guān)于灰水足跡空間高低等級(jí)的劃分未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),等級(jí)的劃分要根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況而定,為了體現(xiàn)重慶各區(qū)縣種植業(yè)灰水足跡的區(qū)域差異,在ArcGIS 10.0制圖軟件支持下,以低、中、高3個(gè)等級(jí)進(jìn)行區(qū)分其差異(圖1)。

圖1 重慶2007年的各區(qū)縣種植業(yè)灰水足跡Fig.1 Grey water footprint of crop farming in all districts and counties of Chongqing in 2007

(1)種植業(yè)灰水足跡低的區(qū)縣主要分布在都市功能區(qū)。都市功能區(qū)是重慶的政治經(jīng)濟(jì)、歷史文化、金融創(chuàng)新、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)中心,絕大部分耕地被建設(shè)用地和綠化用地取代,種植業(yè)規(guī)模較小,農(nóng)業(yè)主要以都市生態(tài)農(nóng)業(yè)、休閑觀光農(nóng)業(yè)為主。除此之外,城口縣和武隆縣種植業(yè)灰水足跡同樣低,城口縣地處秦巴山地,山高坡陡,而武隆縣喀斯特發(fā)育強(qiáng)烈,石漠化面積廣,因而這2縣的播種面積少,種植業(yè)規(guī)模不大。

(2)種植業(yè)灰水足跡中等的區(qū)縣主要分布在城市發(fā)展新區(qū)、渝東南區(qū)和渝東北區(qū)。城市發(fā)展新區(qū)地形多屬緩丘,土壤也較肥沃,農(nóng)業(yè)資源環(huán)境優(yōu)越,農(nóng)業(yè)人口多,農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)雄厚,區(qū)位條件優(yōu)越,是重慶糧食和蔬菜供給基地,糧食和經(jīng)濟(jì)作物種植面積廣,復(fù)種指數(shù)高。渝東北區(qū)自然條件相對(duì)較差、生態(tài)環(huán)境脆弱、人多地少,化肥高投入成為種植業(yè)增產(chǎn)的主要途徑,而水土流失會(huì)帶走大量化肥。渝東南區(qū)喀斯特地貌分布廣、巖溶淋濕作用強(qiáng),導(dǎo)致土層薄、肥力低,種植業(yè)化肥投入高,加之高強(qiáng)度的水土流失,加劇化肥流失。

(3)種植業(yè)灰水足跡高的區(qū)縣有合川區(qū)、江津區(qū)、綦江區(qū)、涪陵區(qū)、開(kāi)縣、萬(wàn)州區(qū)、奉節(jié)縣。合川區(qū)、江津區(qū)、綦江區(qū)作為重慶糧食和蔬菜生產(chǎn)大區(qū),播種面積大,化肥施用量高。涪陵區(qū)是榨菜生產(chǎn)基地,榨菜種植面積大,復(fù)種指數(shù)高,且增產(chǎn)依賴(lài)化肥高投入。開(kāi)縣、萬(wàn)州區(qū)、奉節(jié)縣地處三峽庫(kù)區(qū)腹心段,是國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)和農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū),耕地主要以坡耕地為主,嚴(yán)重的水土流失造成大量化肥進(jìn)入水體。

3.3 種植業(yè)灰水足跡綜合指標(biāo)分析

3.3.1 種植業(yè)灰水足跡密度分析

重慶2007年種植業(yè)灰水足跡密度空間分布如圖2所示。

圖2 重慶2007年的各區(qū)縣種植業(yè)灰水足跡密度Fig.2 Density of grey water footprint of crop farming in all districts and counties of Chongqing in 2007

本研究分3個(gè)等級(jí)來(lái)探討灰水足跡密度大小。由圖可見(jiàn),①低密度區(qū)縣有巴南區(qū)、忠縣、武隆縣,其中武隆縣最低(1 196 m3/hm2)；②中密度區(qū)縣共有30個(gè)區(qū)縣,在各功能區(qū)均有分布,說(shuō)明重慶多個(gè)區(qū)縣單位播種面積流失的氮差異不大,普遍存在氮中度流失現(xiàn)象；③高密度區(qū)縣有沙坪壩區(qū)、九龍坡區(qū)和彭水縣,其中沙坪壩區(qū)最高(1 815 m3/hm2),是最低的武隆縣的1.52倍,說(shuō)明沙坪壩區(qū)單位播種面積氮流失量最高。綜上,提高氮肥利用率、減少氮流失是重慶種植業(yè)需要突破的技術(shù)難題。

3.3.2 種植業(yè)灰水足跡強(qiáng)度分析

重慶2007年種植業(yè)灰水足跡強(qiáng)度空間分布如圖3所示。

圖3 重慶2007年各區(qū)縣種植業(yè)灰水足跡強(qiáng)度Fig.3 Intensity of grey water footprint for crop farming in all districts and counties of Chongqing in 2007

本研究分3個(gè)等級(jí)加以探討。①低強(qiáng)度區(qū)縣共有19個(gè),主要分布在城市發(fā)展新區(qū),其中大渡口區(qū)最低(204 m3/萬(wàn)元)；城市發(fā)展新區(qū)離都市區(qū)近,交通便利,種植業(yè)商品率高,種植業(yè)產(chǎn)值高；②中強(qiáng)度區(qū)縣共16個(gè),主要分布在渝東北區(qū)和渝東南區(qū)；③高強(qiáng)度區(qū)縣有巫溪縣和梁平縣,其中梁平縣最高(3 341 m3/萬(wàn)元),是最低的大渡口區(qū)的16.38倍,意味著梁平縣種植業(yè)萬(wàn)元產(chǎn)值犧牲水環(huán)境的代價(jià)最高。

整體上,渝東北區(qū)和渝東南區(qū)的種植業(yè)灰水足跡強(qiáng)度高于都市功能區(qū)和城市發(fā)展新區(qū)。渝東北和渝東南多屬少數(shù)民族和革命老區(qū),種植業(yè)粗放,產(chǎn)值低。這也意味著渝東北區(qū)和渝東南區(qū)的種植業(yè)單位產(chǎn)值付出的水環(huán)境代價(jià)較高,提示今后的種植活動(dòng)要合理施肥,減小化肥流失量,同時(shí)面向市場(chǎng),提高種植業(yè)產(chǎn)值。

3.3.3 種植業(yè)水環(huán)境壓力指數(shù)分析

從圖4可以看出重慶2007年種植業(yè)水環(huán)境壓力指數(shù)空間差異明顯。

圖4 重慶2007年各區(qū)縣種植業(yè)水環(huán)境壓力指數(shù)Fig.4 Pressure index of water environment for crop farming in all districts and counties of Chongqing in 2007

(1)低壓力區(qū)縣共24個(gè),主要分布在都市功能區(qū)、渝東北區(qū)和渝東南區(qū),其中巫溪縣最低(1.34%)；

(2)中壓力區(qū)縣共7個(gè),主要分布在城市發(fā)展新區(qū)；

(3)高壓力區(qū)縣共6個(gè),主要分布在城市發(fā)展新區(qū)的西部,其壓力指數(shù)均超過(guò)16%,其中潼南縣最高(24.18%)。

重慶種植業(yè)水環(huán)境壓力指數(shù)總體格局為西部高、東部低。其原因可能有:

(1)重慶降水從西向東逐漸遞增,導(dǎo)致重慶西部水資源量少,成為缺水區(qū),而東部水資源量相對(duì)較多；

(2)由于各區(qū)縣的種植業(yè)規(guī)模和化肥施用水平不同,產(chǎn)生的灰水足跡不同,從計(jì)算的結(jié)果看,西部種植業(yè)灰水足跡普遍高于東部。

3.3.4 種植業(yè)氮污染濃度與水環(huán)境壓力分析

圖5 重慶各區(qū)縣2007年種植業(yè)氮污染濃度Fig.5 Density of pollution by nitrogen from crop farming in all districts and counties of Chongqing in 2007

種植業(yè)氮污染濃度能揭示灰水足跡與水污染程度的關(guān)系。從圖5可知:①都市功能區(qū)(6個(gè)區(qū)縣)、渝東北和渝東南的種植業(yè)氮污染濃度均＜1 mg/L,符合我國(guó)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；②墊江縣、長(zhǎng)壽區(qū)、沙坪壩區(qū)、巴南區(qū)、合川區(qū)、璧山縣、綦江區(qū)的種植業(yè)氮污染濃度在1.01～1.50 mg/L之間,屬于Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；③城市發(fā)展新區(qū)西部的潼南縣、銅梁縣、大足區(qū)、榮昌縣、永川區(qū)、江津區(qū)的種植業(yè)氮污染濃度均超過(guò)1.50 mg/L,屬于Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由于Ⅳ,Ⅴ類(lèi)水已失去飲用和漁業(yè)養(yǎng)殖功能,由此初步認(rèn)為2007年重慶有13個(gè)區(qū)縣的種植業(yè)已對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生污染。

對(duì)比圖4和圖5,初步認(rèn)為:①重慶2007年的種植業(yè)水環(huán)境壓力指數(shù)和氮污染濃度空間分布基本一致；②種植業(yè)水環(huán)境壓力指數(shù)大于10.01%的區(qū)縣,該區(qū)縣的氮污染濃度超過(guò)1 mg/L,水環(huán)境受污染。根據(jù)《重慶市水資源公報(bào)2007》公布的水環(huán)境狀況,重慶市次級(jí)河流清水溪、大溪河(九龍坡段)、一品河、花溪河、磨灘河、高灘河、臥龍河等水質(zhì)較差,長(zhǎng)壽區(qū)桃花溪呈中度富營(yíng)養(yǎng),而這些次級(jí)河流分布于這13個(gè)區(qū)縣。由此可見(jiàn),本文研究結(jié)果與重慶實(shí)際基本相符合。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)核算重慶2007年各區(qū)縣種植業(yè)灰水足跡總量,構(gòu)建4個(gè)指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行分析,得出的結(jié)論有:

(1)重慶2007年種植業(yè)灰水足跡22.088 8億m3。

(2)種植業(yè)灰水足跡高的區(qū)縣主要分布在城市發(fā)展新區(qū)和渝東北區(qū)。

(3)重慶2007年多個(gè)區(qū)縣種植業(yè)灰水足跡密度差異不大。

(4)渝東北和渝東南區(qū)縣的種植業(yè)灰水足跡強(qiáng)度高于都市功能區(qū)和城市發(fā)展新區(qū)。

(5)種植業(yè)水環(huán)境壓力指數(shù)總體格局為西部高、東部低。

(6)城市發(fā)展新區(qū)的潼南縣、榮昌縣、永川區(qū)等13個(gè)區(qū)縣的種植業(yè)水環(huán)境壓力指數(shù)均＞10.01%,這些區(qū)縣的氮污染濃度超過(guò)1 mg/L,種植業(yè)已對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生污染。

研究表明重慶在治理水環(huán)境污染時(shí),不能忽視種植業(yè)產(chǎn)生的污染。種植業(yè)若合理高效利用化肥、農(nóng)藥,既增加了產(chǎn)量、減少病蟲(chóng)害,又減少了污染,同時(shí)也相對(duì)增加了寶貴的水資源。

自2008年來(lái),重慶農(nóng)業(yè)生產(chǎn)化肥施用量逐年增長(zhǎng),由2008年的87.51萬(wàn)t增長(zhǎng)到2012年的96.02萬(wàn)t[19]。在現(xiàn)有的種植技術(shù)水平下,加之重慶自然環(huán)境的復(fù)雜性,化肥流失依然存在。鑒于此,要減少種植業(yè)灰水足跡,一是要調(diào)整化肥施用結(jié)構(gòu),增施生物有機(jī)肥；二是改良土壤、培肥地力等方式,提高作物對(duì)肥料吸收利用,從源頭減少化肥流失量。

需要說(shuō)明的是,受數(shù)據(jù)完整性的影響,本文只核算重慶2007年種植業(yè)灰水足跡,研究結(jié)果動(dòng)態(tài)性較弱,但可以起到拋磚引玉作用。今后需要進(jìn)一步研究整個(gè)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)、生活等產(chǎn)生的灰水足跡,并制定有效適用的污染物控制指標(biāo),改善水環(huán)境,實(shí)現(xiàn)人水和諧發(fā)展。

致謝：本研究得到重慶市農(nóng)業(yè)委員會(huì)辦公室提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),匿名審稿專(zhuān)家提出寶貴的修改建議,在此謹(jǐn)致謝忱!

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(編輯:趙衛(wèi)兵)

Calculation and Space Difference Analysis on Grey Water Footprint for Crop Farming in Chongqing

BAN Rong-bo1,2,HE Tai-rong1
(1.School of Geography and Tourism,Chongqing Normal University,Chongqing 400047,China；2.School of Resource and Environmental Engineering,Anshun University,Anshun 561000,China)

Assessing water environment change by grey water footprint has become a hot topic of water environment related researches.To understand the agricultural water environment in Chongqing,the grey water footprint of crop farming in Chongqing in 2007 was calculated,and the space difference was analyzed by relating grey water footprint with agricultural non-point source pollution.Results showed that:1)the grey water footprint of crop farming in Chongqing in 2007 was 2 208.88×106m3,which means 2 208.88×106m3of freshwater was needed to dilute the pollutants from crop farming for a good condition of water environment；2)the density of gray water footprint on crop farming in many counties of Chongqing differs slightly；3)the intensity of gray water footprint on crop farming is high in eastern counties and low in western counties of Chongqing；4)the pressure index of water environment in western counties is higher than that of eastern counties,and the water environment has been polluted by crop farming in 13 newly-developed counties of Chongqing.The research indicates that more attention should be paid to the pollution from crop farming.

Chongqing crop farming；grey water footprint；water environment；space difference；pollution

X502

A

1001-5485(2015)11-0007-07

10.11988/ckyyb.20140419

一般采用污染物稀釋至達(dá)到水環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所需淡水量來(lái)衡量,計(jì)算方法主要參考國(guó)際水足跡

的《水足跡評(píng)價(jià)手冊(cè)》[7],計(jì)算公式為

2014-05-21；

2014-12-28

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41001168)；重慶市科委軟科學(xué)項(xiàng)目(CSTC2011CX-rkxA0280)

班榮舶(1987-),男,布依族,貴州紫云人,助教,碩士,主要從事環(huán)境災(zāi)害與生態(tài)保護(hù)研究,(電話)13885322810(電子信箱)banrongbo888@126.com。

何太蓉(1973-),女,重慶豐都人,教授,博士,主要從事自然資源與環(huán)境研究,(電話)15823571779(電子信箱)he_trong@263.net。