安徽省縣域耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分負(fù)荷時(shí)空演變特征

閻波杰，潘瑜春，閆靜杰

(1.閩江學(xué)院地理科學(xué)系，福建 福州　350108；2.國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心,北京　100097；3.南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院，江蘇 南京　210003)

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安徽省縣域耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分負(fù)荷時(shí)空演變特征

閻波杰1，潘瑜春2，閆靜杰3

(1.閩江學(xué)院地理科學(xué)系，福建 福州350108；2.國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心,北京100097；3.南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院，江蘇 南京210003)

摘要：耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分負(fù)荷量具有明顯的時(shí)空分布特征，研究其區(qū)域特征和格局演變對(duì)于畜禽養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?；?004—2012年安徽省縣市級(jí)畜禽養(yǎng)殖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和耕地面積數(shù)據(jù)，利用空間自相關(guān)分析方法開展安徽省縣域耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷量的空間格局和空間演變研究。結(jié)果表明，2004—2012年安徽省各縣市畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷在空間和時(shí)間上都存在不同程度的差異。Global Moran′s I指數(shù)值(0.24～0.37)顯示2004—2012年安徽省各縣市耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷具有顯著的空間正相關(guān)性和潛在的空間依賴性，表明安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷一直處在相對(duì)集聚的發(fā)展階段。Getis-Ord Gi*指數(shù)表明2004—2012年安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷熱點(diǎn)區(qū)域主要分布在安徽省北部和東南部，尤其是宣州市的績溪縣始終屬于熱點(diǎn)區(qū)域。此外，黃山市的歙縣、宿州市的蕭縣、宣州市的旌德縣、宿州市的碭山縣和毫州市的利辛縣也多次屬于熱點(diǎn)區(qū)域。該研究結(jié)果可為畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理、環(huán)境污染防治和區(qū)域畜禽養(yǎng)殖總量控制研究提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氮負(fù)荷；空間格局；空間演變；空間自相關(guān)分析

近年來,畜禽養(yǎng)殖廢棄物對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染影響已成為世界普遍關(guān)注的問題[1-2]。2010年《第一次全國污染源普查公報(bào)》顯示,畜禽養(yǎng)殖業(yè)的污染排放已經(jīng)成為我國最重要的農(nóng)業(yè)面源污染源之一,畜禽養(yǎng)殖業(yè)的氮和磷排放量分別占全國污染物氮和磷排放總量的21.7%和37.9%[3]。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各地區(qū)畜禽養(yǎng)殖業(yè)將繼續(xù)擴(kuò)張,畜禽養(yǎng)殖廢棄物產(chǎn)量將越來越多,對(duì)環(huán)境的壓力將持續(xù)增大。安徽省部分大中城市城郊出現(xiàn)了大量的規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場,若沒有足夠的農(nóng)田資源進(jìn)行畜禽養(yǎng)殖廢棄物的消納,很容易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染[4]。針對(duì)畜禽養(yǎng)殖引起的環(huán)境污染問題,國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者已經(jīng)開展了很多工作。如曾悅等[5]和李帷等[6]采用養(yǎng)分平衡法分別對(duì)九龍江流域和東北3省畜禽養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境的影響和污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究;劉忠等[7]以單位耕地面積的豬糞當(dāng)量負(fù)荷為指標(biāo)評(píng)價(jià)了畜禽養(yǎng)殖廢棄物的區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn);另有一些學(xué)者依據(jù)耕地畜禽糞便養(yǎng)分負(fù)荷研究畜禽養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境污染的影響[8-13];此外,付強(qiáng)等[14]通過構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)豬、地均豬和人均豬等指標(biāo),借助全局和局部空間自相關(guān)分析、空間分布圖系和重心曲線等方法,對(duì)2007年中國畜禽養(yǎng)殖空間分布規(guī)律和空間格局進(jìn)行分析。要掌握畜禽養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境可能造成的污染影響,不僅需要從全局角度考慮區(qū)域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖廢棄物負(fù)荷的空間分布特征,也需要從空間格局的角度分析。尤其是針對(duì)縣域尺度,不但要掌握其本身的空間分布特點(diǎn)及隨時(shí)間的變化規(guī)律,也要分析各縣域之間的相互作用及異質(zhì)性。區(qū)域之間的相互作用和異質(zhì)性研究有助于深入理解區(qū)域空間結(jié)構(gòu)特征和演變趨勢,是目前地理學(xué)、生態(tài)學(xué)及社會(huì)學(xué)研究的熱點(diǎn),現(xiàn)有研究主要通過空間自相關(guān)分析方法實(shí)現(xiàn)[14-15]。但從國內(nèi)外相關(guān)研究來看,針對(duì)區(qū)域耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物負(fù)荷的空間格局及時(shí)空變化研究還較少。筆者基于安徽省縣域統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),利用空間自相關(guān)分析方法分析區(qū)域耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分負(fù)荷的空間格局和演變趨勢,以期為畜禽養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境污染相關(guān)研究提供借鑒和參考。

1材料與方法

1.1數(shù)據(jù)收集與處理

安徽省各縣市畜禽養(yǎng)殖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和耕地?cái)?shù)據(jù)主要來源于2004—2013年《安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒》。由于該年鑒未對(duì)各類畜禽養(yǎng)殖種類加以細(xì)分,所以筆者研究也未對(duì)不同畜禽養(yǎng)殖種類的養(yǎng)殖量進(jìn)行劃分,將牛、豬、羊和家禽的出欄量視為1 a中相對(duì)穩(wěn)定。參考國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),確定豬的飼養(yǎng)期為199 d[16],牛的飼養(yǎng)期為300 d,羊的飼養(yǎng)期為180 d,家禽的飼養(yǎng)期為210 d[17]。由于國內(nèi)還未制定標(biāo)準(zhǔn)的畜禽糞尿污染物排放系數(shù),因此主要參照文獻(xiàn)[18-20]取值(表1),其中家禽主要統(tǒng)計(jì)雞、鴨和鵝的排泄量,并取其平均值。

以安徽省行政區(qū)劃圖為底圖,采用ArcGIS 9.3軟件,通過屏幕數(shù)字化完成地圖數(shù)字化錄入、編輯、拼接和投影變換等,繪制基于各縣市的安徽省行政區(qū)劃分布圖,并錄入各縣市畜禽養(yǎng)殖量和耕地?cái)?shù)據(jù)等屬性數(shù)據(jù),以備后續(xù)進(jìn)一步處理。

1.2耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分負(fù)荷量計(jì)算

目前,作為有機(jī)肥料還田是畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理的主要途徑[11]。因此,耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分負(fù)荷量計(jì)算以耕地面積作為實(shí)際的負(fù)載面積,其計(jì)算公式[21-23]為

L=N×D×C×NC×LS/A。

(1)

式(1)中,L為耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分負(fù)荷量,kg·hm-2·a-1;A為耕地面積,hm2;N為畜禽飼養(yǎng)量;D為飼養(yǎng)期,d;C為日排泄系數(shù),kg·d-1;NC為畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分含量系數(shù),g·kg-1;LS為禽糞養(yǎng)殖廢棄物的氮損失率,%。畜禽養(yǎng)殖廢棄物日排泄系數(shù)及氮含量見表1。

表1畜禽養(yǎng)殖廢棄物日排泄系數(shù)及氮含量

Table 1Daily waste discharge coefficient of livestock breeding and N content in the waste

廢棄物種類D/dC/(kg·d-1)NC/(g·kg-1)豬糞1993.585.47牛糞30023.803.50羊糞1802.6010.14家禽糞2100.137.61豬尿1995.801.70肉牛尿30010.005.01

D為飼養(yǎng)期;C為日排泄系數(shù);NC為畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分含量系數(shù)。

1.3空間自相關(guān)分析方法

1.3.1Global Moran′s I指數(shù)

Global Moran′s I指數(shù)反映空間鄰接或鄰近區(qū)域單元屬性值的相似程度,其計(jì)算公式[24]為

(2)

(3)

(4)

式(3)～(4)中,var(I)為變異系數(shù);E(I)為Moran′sI的理論期望值[27]。

在給定顯著性水平時(shí),若Moran′sI指數(shù)大于0,表示正相關(guān),即屬性值高的區(qū)域與屬性值高的區(qū)域聚集在一起,屬性值低的區(qū)域與屬性值低的區(qū)域聚集在一起;反之,若Moran′sI指數(shù)小于0,表示負(fù)相關(guān)。當(dāng)Moran′sI指數(shù)接近于1/(1-n)時(shí),觀測值之間相互獨(dú)立,即屬性的分布呈無規(guī)律的隨機(jī)分布狀態(tài)[28]。

1.3.2Getis-OrdGi*指數(shù)

由于Moran′sI指數(shù)不能判斷空間數(shù)據(jù)是高值聚集還是低值聚集,因此還需要引入Getis-OrdGi*指數(shù)。Getis-OrdGi*指數(shù)可識(shí)別不同空間位置上的高值簇與低值簇,即熱點(diǎn)區(qū)域與冷點(diǎn)區(qū)域的空間分布[29-30],其計(jì)算公式[31-33]為

(5)

(6)

2結(jié)果與分析

2.1安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷估算

目前,安徽省畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理的一般途徑是沼氣發(fā)酵或堆漚后還田。因此,將畜禽養(yǎng)殖廢棄物量除以當(dāng)?shù)貙?shí)際耕地面積,得到單位耕地面積的畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分負(fù)荷量,這一量化指標(biāo)可以間接衡量當(dāng)?shù)匦笄蒺B(yǎng)殖污染狀況[11，20]。綜合考慮土壤質(zhì)地、肥力和氣候等因素的影響,歐盟的農(nóng)業(yè)政策規(guī)定,單位面積農(nóng)地總施氮量的限量標(biāo)準(zhǔn)為170kg·hm-2,超過這一標(biāo)準(zhǔn)將極易對(duì)農(nóng)田和水環(huán)境造成污染[34-35]。由于歐洲與中國的耕作制度和種植方式差異較大,該標(biāo)準(zhǔn)可能與中國實(shí)際情況存在一定差異,但在一定程度上還是可以反映畜禽養(yǎng)殖廢棄物對(duì)耕地土壤的影響程度[36]。根據(jù)式(1)計(jì)算2004—2012年安徽省各縣市耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物平均氮負(fù)荷量的時(shí)空變化特征,結(jié)果見圖1～2。

圖1　2004—2012年安徽省縣域耕地畜禽

由圖1可見,2004—2012年安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物平均氮負(fù)荷呈波動(dòng)變化趨勢,2007年達(dá)最低值(67.28 kg·hm-2),之后逐年上升，2012年達(dá)81.99 kg·hm-2。各年份安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物平均氮負(fù)荷均未超過170 kg·hm-2。

由圖2可見,2004—2012年安徽省各縣市畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷的空間分布也存在不同程度差異。從總體變化看,安徽北部整體呈降低趨勢,但碭山縣氮負(fù)荷自2008年開始一直超過限量標(biāo)準(zhǔn)(170 kg·hm-2),而其余縣市均未超過限量標(biāo)準(zhǔn)。中部地區(qū)氮負(fù)荷基本保持不變且無縣市超過限量標(biāo)準(zhǔn)。東南部區(qū)域整體呈增加趨勢且逐漸往南部發(fā)展,如高氮負(fù)荷區(qū)域從寧國市逐漸往南發(fā)展到歙縣。東、西部區(qū)域畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷整體變化不大,但西部太湖縣畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷一直超過限量標(biāo)準(zhǔn)。從各縣市畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷變化幅度分析,變化幅度較大的縣市有蕪湖市市轄區(qū)和淮北市市轄區(qū),其中蕪湖市市轄區(qū)從2005年的173.20 kg·hm-2降至2006年的61.07 kg·hm-2,降幅達(dá)64.74%?；幢笔惺休爡^(qū)氮負(fù)荷從2006年的247.99 kg·hm-2降至2007年的82.92 kg·hm-2,降幅為66.56%。而畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷增加幅度較大的有太湖縣和淮北市市轄區(qū),其中太湖縣2007—2008年氮負(fù)荷增幅為9.95%,淮北市市轄區(qū)2005—2006年氮負(fù)荷增幅為15.17%。

從氮負(fù)荷隨時(shí)間的變化趨勢分析,2004—2012年太湖縣氮負(fù)荷始終超過限量標(biāo)準(zhǔn),最小值為2004年的182.99 kg·hm-2,最大值為2009年的228.26 kg·hm-2,平均值為205.46 kg·hm-2。寧國市除2007和2009年外,其余年份也均超過限量標(biāo)準(zhǔn),平均氮負(fù)荷為185.96 kg·hm-2。2008—2012年歙縣和碭山縣一直呈超標(biāo)狀態(tài)。

圖2　2004—2012年安徽省各縣市耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷變化

2.2安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷時(shí)空格局演化

2004—2012年安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷的Moran′s I估計(jì)見表2。由表2可知,Global Moran′s I指數(shù)值范圍為0.24～0.37,且都通過0.01水平的顯著性檢驗(yàn),表明2004—2012年安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷具有顯著的空間正相關(guān)性和潛在的空間依賴性,表現(xiàn)為耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷高的縣市相互鄰接,耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷低的縣市也相互鄰接。

從時(shí)間上看,2004—2012年聚集效應(yīng)一直比較明顯,Global Moran′s I指數(shù)最低值出現(xiàn)在2005年(0.24),而2012年聚集態(tài)勢達(dá)到最高點(diǎn) (0.37),說明安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷一直處在相對(duì)集聚的發(fā)展階段。

表22004—2012年安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷 Moran′s I估計(jì)值

Table 2Moran′s I assessment of county level farmland nitrogen load from livestock manure in Anhui Province during the period from 2004 to 2012

年份Moran'sI指數(shù)Z(I)顯著性水平20040.273.330.0120050.242.990.0120060.344.140.0120070.313.850.0120080.313.800.0120090.293.600.0120100.283.500.0120110.323.940.0120120.374.480.01

Z(I)為標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)量。

Global Moran′s I指數(shù)在一定程度上會(huì)掩蓋局部異質(zhì)性,因此,為更深入掌握安徽省各縣市耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷的空間演化趨勢,計(jì)算2004—2012年安徽省各縣市耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷局域空間關(guān)聯(lián)Getis-Ord Gi*指數(shù),并利用ArcGIS 10.0軟件,采用自然斷點(diǎn)法將2004—2012年Getis-Ord Gi*指數(shù)從高到低分成5類,獲得安徽省各縣市耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷的熱點(diǎn)演化圖(圖3)。

由圖3可知,2004年安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷的熱點(diǎn)和次熱點(diǎn)區(qū)域主要集中在安徽省北部,熱點(diǎn)區(qū)域集中在蕭縣、利辛縣以及安徽省東南部的績溪縣和歙縣。2005年,除安徽省中部部分冷點(diǎn)區(qū)域及次冷點(diǎn)區(qū)域有少許變化外,熱點(diǎn)和次熱點(diǎn)區(qū)域基本與2004年一致。2006年冷熱點(diǎn)格局總體變化不大,出現(xiàn)了新的熱點(diǎn)區(qū)域?qū)巼?利辛縣從熱點(diǎn)區(qū)域演變?yōu)榇螣狳c(diǎn)區(qū)域,而績溪縣和蕭縣仍為熱點(diǎn)區(qū)域。

圖3　安徽省各縣市耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷的熱點(diǎn)區(qū)演化

2007年冷熱點(diǎn)格局變化明顯,安徽省北部大范圍的熱點(diǎn)及次熱點(diǎn)區(qū)域消失,演變?yōu)槔洹⒋卫浼斑^渡區(qū)域。熱點(diǎn)區(qū)域只集中于安徽省東南部,包括績溪縣、歙縣和旌德縣,其中旌德縣為新增熱點(diǎn)區(qū)域。而寧國市演變?yōu)榇螣狳c(diǎn)區(qū)域。2008年的整體格局與2007年相似,熱點(diǎn)區(qū)域保持不變,但在安徽省最北部出現(xiàn)了次熱點(diǎn)區(qū)域(蕭縣和碭山縣),而西南部增加了次熱點(diǎn)區(qū)域(宿松縣)。

2009—2010年的整體格局幾乎與2008年保持一致,只是2008年安徽省北部的次熱點(diǎn)區(qū)域之一碭山縣演變成為熱點(diǎn)區(qū)域。2011年碭山縣又從熱點(diǎn)區(qū)域重新演變?yōu)榇螣狳c(diǎn)區(qū)域。2012年的整體格局與2011年保持一致,但蕭縣從次熱點(diǎn)區(qū)域演變?yōu)闊狳c(diǎn)區(qū)域,宿松縣不再屬于次熱點(diǎn)區(qū)域。

縱觀2004—2012年,績溪縣始終屬于熱點(diǎn)區(qū)域,歙縣除2006年外,在其余年份也一直屬于熱點(diǎn)區(qū)域。宿州市蕭縣有4 a屬于熱點(diǎn)區(qū)域,尤其是在2007年成為過渡區(qū)域后,2012年重新演變?yōu)闊狳c(diǎn)區(qū)域,應(yīng)引起相關(guān)管理部門的重視。旌德縣在2007—2012年一直屬于熱點(diǎn)區(qū)域。碭山縣和利辛縣有2 a屬于熱點(diǎn)區(qū)域,但利辛縣2006—2012年一直保持為冷點(diǎn)區(qū)域。寧國市在2006年為熱點(diǎn)區(qū)域,其余年份均屬于次熱點(diǎn)區(qū)域。整體上看,安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷熱點(diǎn)區(qū)域主要在安徽省北部和東南部,尤其是宣州市和黃山市,其下轄的縣市多次出現(xiàn)熱點(diǎn)區(qū)域。

結(jié)合安徽省各縣市耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物平均氮負(fù)荷變化及空間分布特征分析,相關(guān)部門應(yīng)對(duì)高負(fù)荷聚集區(qū)進(jìn)行區(qū)域聯(lián)合治理,對(duì)分散的高負(fù)荷區(qū)采取相對(duì)獨(dú)立的治理措施,或采用將高負(fù)荷區(qū)的畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分含量進(jìn)行降低處理后再施用到耕地和將畜禽養(yǎng)殖廢棄物加工成有機(jī)肥運(yùn)往其他需肥區(qū)域等手段,以保證畜禽養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。尤其是安徽東南部宣州市的績溪縣和黃山市的歙縣,應(yīng)該重點(diǎn)控制畜禽養(yǎng)殖量,并以農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論為基礎(chǔ),嚴(yán)格按照耕地養(yǎng)分消納平衡原則,在區(qū)域種植業(yè)配置基礎(chǔ)上準(zhǔn)確估算區(qū)域畜禽養(yǎng)殖容量,并科學(xué)劃定禁養(yǎng)區(qū)、限養(yǎng)區(qū)和適養(yǎng)區(qū),以保護(hù)山區(qū)及風(fēng)景旅游區(qū)生態(tài)環(huán)境。另外,積極引進(jìn)大中型沼氣工程技術(shù),不僅可以方便農(nóng)民生活,還可以改善生態(tài)環(huán)境,從而確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民生活的循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展。

3結(jié)論

(1) 2004—2012年安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物平均氮負(fù)荷呈波動(dòng)上升趨勢,2004—2005年從 82.24增長到86.87 kg·hm-2,至2007年逐漸減少至67.28 kg·hm-2,之后逐年增加,2012年達(dá)81.99 kg·hm-2。

(2) 2004—2012年安徽省各縣市畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷在空間和時(shí)間上都存在不同程度差異。太湖縣始終超過限量標(biāo)準(zhǔn)(170 kg·hm-2),平均氮負(fù)荷為205.46 kg·hm-2。寧國市除2007和2009年外,其余年份也均超標(biāo),平均值為185.96 kg·hm-2。2008—2012年歙縣和碭山縣持續(xù)超標(biāo)。

(3) 2004—2012年安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷具有顯著的空間正相關(guān)性和潛在的空間依賴性。聚集效應(yīng)一直比較明顯,最低的Global Moran′s I指數(shù)出現(xiàn)在2005年(0.24),而2012年聚集態(tài)勢達(dá)到最高點(diǎn) (0.37)。從冷熱點(diǎn)區(qū)域演化圖分析,安徽省耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷的熱點(diǎn)區(qū)域主要分布在安徽省北部和東南部,尤其是宣州市和黃山市,所下轄的縣市多次出現(xiàn)熱點(diǎn)區(qū)域。

(4)該研究采用單位耕地面積的畜禽養(yǎng)殖廢棄物負(fù)荷量這一量化指標(biāo),利用空間自相關(guān)分析方法研究安徽省各縣市畜禽養(yǎng)殖的空間格局和空間演變,其結(jié)果對(duì)于區(qū)域畜禽養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境污染等相關(guān)研究有一定的借鑒和參考意義。該方法也可應(yīng)用于其他區(qū)域,尤其是更大尺度上的研究。此外,針對(duì)更小尺度(鄉(xiāng)鎮(zhèn)域、村域)或更長時(shí)間序列開展研究將有助于深入理解區(qū)域畜禽養(yǎng)殖的空間結(jié)構(gòu)特征和演變趨勢。

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(責(zé)任編輯： 許素)

Spatio-Temporal Evolution of Livestock Manure Nutrient Load in Farmland on a County Scale: A Case Study of Anhui Province.

YAN Bo-jie1, PAN Yu-chun2， YAN Jing-jie3

(1.Department of Geography, Minjiang University, Fuzhou 350108, China;2.National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture, Beijing 100097, China;3.College of Telecommunications & Information Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China)

Abstract:Nutrient load from livestock manure in farmlands feature apparent spatio-temporal variation. The study on effects of regional characteristics and distribution of the load means significantly to the study on environmental pollution caused by livestock breeding and sustainable development of livestock breeding. Based on the county-leveled 2004-2012 statistics of livestock breeding and area of farmlands in Anhui Province, spatial autocorrelation analysis was performed to explore spatial pattern and spatial evolution of N load from livestock manure in the farmland on the county scale in Anhui. Results show that nitrogen load from livestock manure in the farmland varied spatially and temporally with the county in the period of 2004-2012. The Global Moran′s I index (0.24-0.37) shows that the nitrogen load had a significant positive relationship with space and potential dependence on space, which indicates that the nitrogen load had been in the development stage of relative agglomeration. The Getis-Ord Gi* index also shows that the hotspots of nitrogen load were mainly distributed in northern and southeast parts of Anhui Province, especially Jixi County in Xuanzhou City, which was always a hotspot region during the period. In addition, the counties including Shexian, Xiaoxian, Jingde, Dangshan and Lixin were several times sorted as hotspot regions. The findings of this study may serve as scientific basis for researches on decision-making on livestock manure disposal and environmental pollution control, and regional total amount control of livestock feeding.

Key words:nitrogen load;spatial pattern;spatial evolution；spatial autocorrelation analysis

收稿日期：2015-05-02

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(41271354)；江蘇省自然科學(xué)青年基金(BK20150855)；福州市科技項(xiàng)目(2013-S-109)；閩江學(xué)院科技項(xiàng)目(MYK14012)；閩江學(xué)院育苗項(xiàng)目(YKY1105)；閩江學(xué)院教學(xué)研究與改革項(xiàng)目(MJW201122040);福建省自然科學(xué)基金(2016J01713)

中圖分類號(hào)：X713；P208；S87

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-4831(2016)03-0466-07

DOI：10.11934/j.issn.1673-4831.2016.03.020

作者簡介：閻波杰(1981—),男,浙江寧波人，副教授,博士,主要從事地理信息系統(tǒng)應(yīng)用及農(nóng)業(yè)信息化研究。E-mail: bnunercita@163.com