论文部分内容阅读
湖泊资源是社会经济发展的重要资源,但同时湖泊水质富营养化的现象日趋严重。如何在不降低当地居民生活水平的情况下防控水环境污染程度,使流域社会经济可持续发展已成为研究热点之一。近十年来,星云湖流域的农户受经济利益的驱动,经济作物的种植面积大规模扩大,占用了原来粮食作物的面积,使星云湖流域的种植结构和布局发生了较大的改变。由于经济作物的高复种、高施肥、高流失现象,导致流域内种植业化肥流失量逐年增高,化肥中含有的氮磷污染物随着地表径流和地下淋溶的方式进入入湖河流,再由入湖河流迁移至湖泊,最终导致星云湖水质富营养化程度加深,所以通过优化星云湖流域种植业结构来减少化肥流失量,进而达到防控星云湖水污染的目的,可以得到显著的效果。因此,本文在分析星云湖流域2005-2015年种植业面源污染时空变化特征的基础上,利用多元线性回归模型得到种植业面源污染的驱动力;然后针对驱动力因素通过构建线性规划模型提出种植业结构优化,最后提出星云湖流域种植业空间布局的建议,研究结果为星云湖水环境质量的防控、星云湖流域社会经济的持续、稳定和高效的发展提供依据。主要结论如下:(1)2005-2015年,星云湖流域内化肥流失量总体呈增加趋势。流失量最大的是江城镇,最小是九溪镇,研究区7个镇中,大街镇、江城镇和前卫镇的流失量在100t/a以上。5种污染物(TN、TP、NH4-N、NO3-N、DTP)的流失中,TN和TP的流失量占总化肥流失量的90%以上,其中TN、TP、NH4-N的流失量皆呈逐年升高的趋势,其空间分布区域集中在星云湖湖岸的西部和西南部,并逐步向西北部和南部扩展;NO3-N的流失量呈逐年减少的趋势,其空间分布区域集中在星云湖流域的北部;DTP的流失量在十年间总体处于稳定趋势,其空间分布区域集中在大街镇和前卫镇。(2)农业人口占总人口的比重、耕地比重、经济作物和果树的播种面积、经济作物与粮食作物的播种面积比、第一产业产值,皆与化肥流失量呈正相关,而粮食作物的播种面积、人均非农收入、环保投资指数,皆与化肥流失量呈负相关,种植结构与化肥流失量相关程度最高。2015年星云湖流域农户的主要劳动力集中在40-55岁的阶段,且受教育程度普遍偏低,人均非农收入集中在1500-2500元/年。种植结构方面,农作物的复种指数在3-4之间,经济作物与粮食作物的播种面积比值在3-4之间。经济成本方面,化肥价格适度的上涨,不会影响农户的化肥施用量,当化肥价格上涨幅度在20-30%及以上时,农户才会考虑减少化肥施用量;经济作物的市场上涨在5元以上,农户才会考虑增加经济作物的播种面积。政府补贴少,对农户几乎没有影响;农户的环保意识一般,集中在2-3分(满分4分)。(3)2005-2015年,流域内种植面积总体呈增加趋势。其中,种植面积最大的是江城镇,最小是九溪镇。从种植结构角度分析,种植面积最大的是经济作物,种植面积最小的是果树。其中,水稻、旱作的种植面积逐年递减,经济作物的种植面积逐年递增,而果树种植面积先增后稳定。从坡度程度角度分析,缓坡地的种植面积远远大于陡坡地的种植面积。(4)通过构建线性规划模型优化2020年星云湖流域的种植结构,结果如下:水稻的种植面积为3564.195hm2,旱作的种植面积为2640.144hm2,经济作物的种植面积为7927.971hm2,果树的种植面积为12.46hm2。2020年星云湖流域优化后的种植结构化肥流失量总计712.58t,其中TN减少的最明显,其次为TP、NH4-N,而NO3-N和DTP的流失量有所增加。2020年种植结构空间布局是在2015年基础上进行的,将限制区内位于江城镇、路居镇和大街镇的经济作物改为种植水稻;将限制区内位于前卫镇的经济作物改为种植旱作;将限制区外位于大街镇和江城镇的经济作物、未利用土地和草地改为种植果树。