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基于农业面源污染分区的三峡库区生态农业园建设研究

分类:农业论文 时间:2021-12-10

  摘要:在三峡库区建立生态农业园是解决库区农业、环境和生态问题的有效措施。以农业面源污染分区为基础,探讨三峡库区重庆段生态农业园的建设模式和对策。结果表明:(1)根据地形地貌特征,将生态农业园规划为三大生态农业区,低海拔平坝丘陵生态农业区适宜发展“粮果蔬-猪一沼气一粮果蔬+休闲旅游”复合型高效农业模式,中海拔低山生态农业区可采用“粮一林一畜一沼气一草”的生态农业园建立模式,高海拔高山生态农业区适宜发展林草牧药复合型高效生态农业发展模式。(2)结合农业产业发展,确定了生态种植园、生态养殖园和生态综合园为该区的生态农业园建设方向。划分归并后的五大农业面源污染产污区中,库首外围丘陵山地产污区适宜以生态种植园为主导发展方向;库尾丘陵山地产污区可主营生态养殖园;余下3个产污区的发展核心都宜放在生态综合园建设。(3)三大生态农业区中的中海拔低山生态农业区和五大产污区中的库中平行岭谷产污区是库区生态农业园的建设重点。(4)为保障生态农业园的建设,应积极促进国家、政府、企业和农户之间的合作关系,不断创新和提升农业面源污染防控和农业生产技术。

基于农业面源污染分区的三峡库区生态农业园建设研究

  关键词:三峡库区;生态农业园;农业面源污染;模式;对策

  目前,农业环境污染问题愈演越烈,已成为制约与困扰我国农业可持续发展的重大障碍。11,而农业面源污染在各类环境污染中占有30%一60%的比例心J。随着三峡工程的竣工与运营,库区的水土流失、支流水华、特别是富营养化问题13益突出。3。。地形、资源、气候等自然因素以及不合理的人为活动使得库区农业环境污染愈演愈烈MJ。农药、地膜、化肥和畜禽粪便等被大量用于三峡库区∞1,由此带来的农业面源污染给库区农业发展和生态环境都造成极大的伤害。据统计,三峡库区来自面源的化学需氧量(COD)、N、P各占该区污染总负荷的70.8%、60. 6%和74.9%M J,而库区次级河流中约有55%的总氮 (TN)、总磷(TP)和有机物等污染物来源于农业面源污染心j。2008年,该区农业化肥用量为140.7 kt,其中12.54 kt汇人地表径流造成面源污染H。。2009 年,三峡库区重庆段来源于农业面源的COD量为 26.64万t,超过同年的工业及生活排放量16.74万 t旧J。对此,重庆各级政府高度重视,推出了退耕还林工程、长江防护林二期工程、农村清洁示范工程和生态家园富民工程等措施以促进农业面源污染防治p]。然而,不合理的农业结构与农业活动带来的农业面源污染问题积重难返,只有从源头上调控农业才能推进库区的可持续发展。因此,生态农业园作为一种集保护生态环境、节约农业资源和提高经济效益为一体的农业生产系统¨…,可以有效实现防控三峡库区农业面源污染、促进农业资源高效利用及推动生态环境良性发展。

  生态农业的实践最早于1924年在欧洲兴起,其概念在1970年首先由美国土壤学家W.Albreche提出¨卜12 o,随后,作物种植和家禽养殖相结合的生态农业模式被人们广泛运用¨3|。我国传统农业在发展过程中积累了丰富的技术与经验,如轮作套种技术、复合经营技术及绿肥还田技术等,为生态农业在我国的推进奠定了基础¨4|。中国生态农业发挥了传统农业和现代科学技术的双重优势,借鉴农业生态工程方法,旨在实现资源平衡最大化、人为投入最小化、以及生态、经济和社会利益的最优化¨引。其中,生态农业园建设强调种植业、林业、养殖业和牧业等的有机结合。16I,充分利用循环经济学的方法组织农业生产活动及农业生产体系。此外,基于农田防护林建设。1 7I,将农业生产与观光旅游相结合11副的生态农业园模式受到人们越来越多的关注。三峡库区的农业发展当前还处于从传统农业向生态农业转型的时期,建设生态农业园可促进库区推进可持续发展之路。针对库区农业现状,一些学者提出了遵循地形地貌的高效生态农业发展模式¨9I,探寻了以珍特养殖业和沿江屏障林为切人点的库区生态农业复合产业体系Ⅲo,强调了“猪-沼一橘”生态农业模式对发展库区特色农业循环经济的必要性和重要性旧J,分析了库区生态农业建设中的生态农业环境保障技术等。

  本文基于前人的研究成果,以农业面源污染分区为构架,探讨三峡库区重庆段的生态农业园建设模式和对策,旨在丰富库区生态农业建设模式,为推动三峡库区农业、生态和环境的可持续性进程提供参考。

  1材料与方法

  1.1研究区概况

  三峡库区重庆段位于长江上游下段,包含巫山县、奉节县、巫溪县、云阳县、开县、万州区、忠县、石柱县、丰都县、长寿区、涪陵区、武隆县、江津区及主城九区(渝中区、江北区、沙坪坝区、九龙坡区、南岸区、渝北区、巴南区、大渡口区、北碚区)在内的22个区县(其中:渝中区无农业生产,因此本文研究对象为21个区县),总面积约46158 km孔21 J。位于我国地势第二级阶梯的东缘,地质构造复杂,地貌以山地、丘陵为主。沿长江流域向四周,地势变高,海拔在100—2750 m间,最北端的巫溪与东南部的石柱、武隆地势最高。三峡库区重庆段属亚热带季风区,雨水充沛,年降水在900--2000 mm之问。除长江干流外,该区还汇集了乌江、嘉陵江、大宁河、香溪河等多条次级河流来水,是长江流域重要的生态屏障区,也为当地居民生活生产用水提供了重要保障旧2I。

  1.2研究方法

  本文针对三峡库区重庆段进行生态农业区划分和农业面源污染产污区划分。以海拔因子、地貌特征为指标,应用Arc GIS软件,进行三峡库区重庆段生态农业区划分。

  而对三峡库区重庆段进行农业面源污染产污区划分,区划原则为:地形地貌相似性原则;行政单元界线完整性原则;主要污染来源一致性原则E23 3。本文通过整理《重庆市统计年鉴》(2005--2009年)和三峡库区相关文献资料陋。3’7。8’2 4I,筛选出三峡库区重庆段农业面源污染相关数据,以供分析。2009年,三峡库区重庆段来源于农业面源的COD、TN、TP量分别为26.64万t、8.07万t和1.52万t。其中,约6l%的TN和约91%的TP来自于农业化肥污染,而生活污水污染对COD和TN的贡献率约为86%和36%。 TN、TP和COD的分布规律一致,在江北、沙坪坝、南岸、九龙坡和大渡口的排放量最低;其次是巴南、渝北、北碚;而开县、云阳、万州和江津的农业面源污染排放量最高。借助Arc GIS图形数据分析平台,对三峡库区重庆段的地形地貌、生态环境及农业面源污染物的可能来源(农业化学污染、畜禽养殖污染、农村生活污水污染、农村生活垃圾污染心纠)进行综合分析,以划分产污区。

  可将三峡库区划分为六大产污区,分别为:库首外围丘陵山地产污区、库首沿江丘陵山地产污区、库中平行岭谷产污区、库尾主城核心城市产污区、库尾主城外围产污区和库尾丘陵山地产污区,如图1所示。考虑到主城区面积相对较小,经济较发达,后面的研究将“库尾主城核心城市产污区”与“库尾主城外围产污区”合并为“库尾主城产污区”,因此,本文的研究单位为合并后的五大产污区。

  2结果与分析

  N 入北碚渝北沙坪坝江北南岸九壤口巴南江津长寿涪陵忠县丰都武隆开县万卅i 巫溪云阳 奉节石柱图例巫山库中平行岭谷产污区库尾丘陵山地产污区库尾主城外围产污区库尾主城核心城市产污区库首外围丘陵山地产污区库道沿江丘陵山地产污区主城渝中(不考虑) 图1 三峡库区农业面源污染产污区划分 Fig.1 Distribution of pollution producing regions in three gorges reservoir

  2.1 地貌条件导向下的三峡库区重庆段生态农业园区划

  农业生产受到生物生长繁衍规律和周围环境条件的双重影响,建设生态农业园是实现农业可持续发展的有效途径。因而,三峡库区重庆段的生态农业园建设也应兼顾库区气候和地形特征,水热条件虽优越,复杂的山地和山间盆地却使得库区形成了具有明显差异的垂直生物气候带,不同垂直带上的群落结构、植被类型都有所不同。因此,库区生态规划应当因地制宜。从整体上,将三峡库区重庆段生态农业规划为“一线三带六大支柱产业”。一线指在长江一线沿岸区县城镇近郊区,开发乡村旅游资源,大力发展都市生态休闲农业。三带是指3个产业带,按照产业发展的适宜区位,努力发展沿江特色水果,低山特色养殖和中山蔬菜、药材3个产业带。六大支柱产业——脐橙、蔬菜、特殊水果、中药材、茶叶和特殊养殖产业。具体地,根据地形地貌特征,将库区分为低海拔平坝丘陵生态农业区、中海拔低山生态农业区和高海拔高山生态农业区。库区海拔在 175—500 m的地区为低海拔平坝丘陵生态农业区,中海拔低山生态农业区位于库区海拔500--1000 m 的区域,高海拔高山生态农业区指海拔1000 m以上的地区。

  低海拔平坝丘陵生态农业区,自然条件好,农业集约经营水平较高,社会经济相对发达,但也是库区人口密集区和移民安置重点区,人口密度大、耕地少,人地矛盾突出、资源耗竭迅速、森林覆盖率低,水土流失严重,面源污染情况堪忧。针对这些问题,可发展“粮果蔬.猪.沼气一粮果蔬+休闲旅游”复合型高效农业模式。可以增加植被覆盖,同时通过饲养生猪、开发沼气来保护植被,防止水土流失,通过减少化肥施用和技术革新来防控面源污染,最终建立优质水稻基地和优质果蔬基地,特别是优质柑橘园,改善库区农民生活条件,同时发展休闲旅游生态农业园,推动经济社会生态的同步发展。

  中海拔低山生态农业区,相比低海拔区,该区域地形坡度增大,多位于山腰,地貌复杂,地域辽阔,但主要是坡耕地,适于旱田作物。可在充分发展粮农经济的同时,加强果林建设,将荒山荒坡、大坡度田改造成大片果林,如猕猴桃林、枣树林、板栗林等,并相应发展经济林木,如油桐、漆树等,以便控制水土流失;退耕还林的同时,还可以根据地形条件,选择退耕还草,进行人工牧草的种植,发展草食性畜牧业。另外,由于该区耕地较多,且主要是旱田作物,可提供丰富的猪饲料,因而适于建立大型养猪场,加之发展沼气产业,减少面源污染,完善循环农业。总之,通过走“粮.林.畜一沼-草”的生态农业园建立模式,开发出优质果树培植林和优质人工牧草基地等。

  高海拔高山生态农业区地域开阔,一般冬寒夏凉,雨量大,雾多湿重,耕地面积虽大但耕作粗放、农业产量低下,人口稀少,土壤肥力差,交通不畅,森林覆盖率高。耕层的浅薄,25。以上的坡耕地退耕还林还草,适合建立防护林、经济生态林、用材林和种植牧草。该区气温适合多种药材生长,如大麻、杜仲、人参、桔梗等以及核桃、板栗等干果生长,因而在保证基本粮食生产的基础上,发展药材和干果生产,增加农户经济来源。因此,主要建设模式为“林一草.牧.中药”,以生态林加强环境的保护,以干果林发展干果产业,同时还可推进农副土特产的经营,牧草可发展草食性牲畜的畜养。

  2.2农业产业发展下的三峡库区重庆段生态农业园建设方向

  三峡库区生态农业园建设是一项复杂而艰巨的工作,必须首先理清思路,分析库区潜在的建设方向,才能促进其顺利发展。三峡库区具有茶叶、柑橘、榨菜等传统优势产业,为了更好地兼顾生态农业发展的经济、社会和生态效益,则需要因地制宜地选择生态农业园的建设方向,突出当地优势产业,促进土地利用集约化,农业生产规模化和产出效益高效化。结合三峡库区重庆段现状,生态农业园的发展方向主要可分为生态种植类、生态养殖类和生态综合类三大类。

  2.2.1生态种植园

  充分利用现有资源,将茶叶、柑橘、榨菜等传统优势种植产业创建成生态农业园。三峡库区的板栗,柑橘、橙子、猕猴桃、柚、李、桃等水果,及大头菜、莼菜等蔬菜的产量大,知名度较高,加之库区农民具有相关种植经验,因此,在发展生态农业时,首先应对现有水果品种进行改良升级、“去粗取精”,选择最适合库区发展的优质品种,同时注重产品品牌和市场体系的建设,以形成稳定的流通机制。其次,蔬菜种植以“标准化、无公害化”为原则,合理扩大生产规模,提高农民收益,还可发展农副产品深加工,提高产品竞争力。再次,建设以茶、桑、药、林为主的生态经济型林业既可改善三峡库区脆弱的生态环境,也可以加快农村的经济发展。并且通过集约经营,发展规模性的生态经济型林业,可大幅度提高植被覆盖率,改善植被群落结构,对治理水土流失、恢复和重建退化的库区山地生态系统起积极作用。

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  从种植技术上看,通过“培肥培土”等工程可提高粮食单产,合理的种植方式,如套作、问作、立体种植等措施可提高基本农田的复种指数ⅢJ,提高区域整体收益。发展的同时严格控制农药、化肥使用量,加强农业废弃物的综合利用,推进清洁、循环经济。人工湿地、水塘消纳生态系统等措施的应用可一定程度上控制面源污染;与此同时,研发环境友好型新农药、加强养分循环和优化养分管理也对面源污染防控十分重要。2“。

  2.2.2生态养殖园

  生态农业的核心是循环农业,而生态养殖工程建设是循环农业建设的关键所在。常见的模式包括稻田生态养殖模式、农牧结合的畜禽养殖模式、高效集约式养殖和健康养殖模式等。在三峡库区,原则上限制新建养殖类生态农业园的发展,主要是采用清洁、高效的生产工艺对原有的养殖业进行升级改造,实现养殖业生态化发展,同时,少量并有选择地在移民集中安置区域,有机结合种植业和经济林,发展循环经济,建设生态养殖类农业园。利用沟谷、塘坝等有利空间,进行特种水产品养殖(如黄颡鱼、中华毛蟹、大闸蟹、水芹、茭白、莼菜、芡实等);利用田间地头的牧草资源、农业秸秆资源等发展畜禽养殖 (如天府黑羊、天府黑兔、天府肉鹅、黑肤鸡、樱桃骨鸭等)心8I。另外,考虑到面源污染防控方面,在加大畜禽养殖规模化科学化养殖管理的同时,应注重有机废物的循环利用,提高养殖场畜禽排放物的无害化处理率和资源利用率。

  2.2.3生态综合园

  依托库区的生态种植园和生态养殖园建设,借助长江流域依山傍水的优美自然风光,发展建立库区旅游观光园、休闲娱乐园、果蔬采摘园等生态农业综合园。生态综合园是以农业资源为前提,由农业和旅游相互渗透而形成的,其具有生产性、市场性、参与性、生态性和文化性的多重特点¨8|。由于生态综合园要满足一个特殊的功能——观赏,因此设计从“农、林、水和园”4个方面,采用多层次展现园区特色的表现手法。“农”就是注重对作物的种植,作物高产不仅可贡献于经济效益,同时也可以带来观赏价值;“林”是指在保护森林的同时,将绿化植被的多样性和农作物、果蔬花卉的色相变化进行结合,全方位地反映自然生态特征,达到综合园的建设需求; “水”是充分利用三峡库区的自然水资源,选择合适的地点发展综合园,创造出具有山水意境的景观,丰富游客的视觉感官;“园”是指对整个园区进行规划布局时,应先整体后局部,以高效的生态效益和生态效益为基础,开拓最佳的视觉空间和体验中心。

  条件优越之地还可开发庭院经济旧j,可采用循环利用型或立体种养型,通过种植业、养殖业的有机组合,发展种养结合、林下种植等多种园区模式,建立能够自我调节和循环的区域性生态系统。农家乐是目前具有广阔市场前景的新兴旅游形式,在库区建设农家乐,可以将种植业、养殖业以及庭院经济开发等有机结合起来,短时间内带动当地经济的快速发展。但是,旅游业的发展势必对环境、生态带来压力,因此,生态综合园的发展更需要注重污染防控和环境保护。

  2.3 基于农业面源污染分区的三峡库区重庆段生态农业园建设模式

  结合农业面源污染防控,对库区各个产污区再进行生态农业区划分,同时,考虑到主城区面积相对较小,经济较发达,将“库尾主城核心城市产污区”与 “库尾主城外围产污区”合并为“库尾主城产污区”,见图2一图6。从图2一图6可以看出,低海拔平坝丘陵生态农业区主要分布于库中平行岭谷产污区、库尾主城产污区和库尾丘陵山地产污区,位于库首的两个产污区内分布较少。中海拔低山生态农业区图例 ■■4 图2库首外围丘陵山地产污区生态农业区划 Fig.2 Distribution of the Eco-agriculture in pollution producing regions in upstream peripheral hilly area 图例1表示海拔小于175 m的区域,图例2为低海拔平坝丘陵生态农业区,图例3表示中海拔低山生态农业区,图例4为高海拔高山生态农业区在五个产污区都占有较大比重,库首沿江丘陵山地产污区和库中平行岭谷产污区尤其明显。高海拔高山生态农业区在库尾主城产污区基本无分布,在库首和库中的三个产污区中有较大分布。可见,三大生态农业区中,中海拔低山生态农业区分布范围最广,是建设的重中之重;五大产污区中,库中平行岭谷产污区内的三大生态农业区皆占有较大比重,是建设的核心地区。——论文作者:刘 涓1,谢谦2,倪九派1,魏朝富1一,吕家恪1

  Refefences:

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  [2]Wu L.Fate and Transport of Non—point Source Nitrogen, Phosphorus and Pesticide Pollution in Typical Area of the Three Gorges Reservoir Area [D]. Chongqing: Chongqing University,2012.

  [3]Wang L J,Zheng B H,Li Z C.Characteristics and administrative strategy of non—point source pollution in three gorges reservoir and its upstream watershed.Resources and Environment in the Yangtze Basin,2009,18(8):783—788.

  [4]Zhao J,Fu G,Lei K,Li Y W.Multivariate analysis of surfacewater quality in the Three Gorges area of China and implications for water management.Journal of Environmental Sciences,201 1, 23(9):1460—1471.

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