閻波杰, 潘瑜春

(1.閩江學(xué)院 地理科學(xué)系, 福建 福州350108; 2.福建省測(cè)繪工程技術(shù)研究中心,

福建 福州350108; 3.國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心, 北京 100097)

基于農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分需求的畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納區(qū)域空間劃分

閻波杰1,2, 潘瑜春3

(1.閩江學(xué)院 地理科學(xué)系, 福建 福州350108; 2.福建省測(cè)繪工程技術(shù)研究中心,

福建 福州350108; 3.國(guó)家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心, 北京 100097)

摘要：[目的] 根據(jù)區(qū)域農(nóng)用地作物養(yǎng)分需求，從區(qū)域空間集聚現(xiàn)象對(duì)北京市大興區(qū)進(jìn)行規(guī)模畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納區(qū)域劃分研究，以期為畜禽養(yǎng)殖廢棄物的處理和環(huán)境污染防治、畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)空間布局研究等提供依據(jù)。[方法] 基于遙感影像獲取農(nóng)用地空間分布特征，利用空間關(guān)聯(lián)指數(shù)法進(jìn)行農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分需求空間聚類分析，并利用GIS空間分析技術(shù)，基于養(yǎng)分平衡的角度進(jìn)行計(jì)算分析。 [結(jié)果] 北京市大興區(qū)農(nóng)用地磷養(yǎng)分需求的空間分布在整體上具有顯著的空間正相關(guān)性，整個(gè)大興區(qū)農(nóng)用地大部分屬于畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納一般區(qū)域，高區(qū)域主要集中在瀛海鎮(zhèn)、西紅門鎮(zhèn)、龐各莊鎮(zhèn)和魏善莊鎮(zhèn)，低區(qū)域主要集中在采育鎮(zhèn)和北藏村鎮(zhèn)。大興區(qū)8 481個(gè)農(nóng)用地地塊被劃分成83個(gè)區(qū)域，其中區(qū)域中可消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分平均量、最大量和最小量分別為1.10×105kg，9.75×105kg和2.38×103kg。而大興區(qū)各鎮(zhèn)可消納的畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分量最多和最小分別是龐各莊鎮(zhèn)的13.54×106kg和亦莊鎮(zhèn)的9.54×105kg。 [結(jié)論] 提供了一種較快速的劃分畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納區(qū)域、計(jì)算區(qū)域畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納量及結(jié)果可視化表達(dá)的方法。

關(guān)鍵詞：空間聚類; 消納; 養(yǎng)分; 農(nóng)用地

隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)不斷向規(guī)?；⒓s化發(fā)展，大量的畜禽養(yǎng)殖廢棄物也隨之而來。畜禽養(yǎng)殖廢棄物是一種良好的養(yǎng)分資源，作為有機(jī)肥還田施用是主要出路，雖然畜禽養(yǎng)殖廢棄物作為農(nóng)田作物養(yǎng)分是較理想的處理措施，但是，當(dāng)一定區(qū)域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖數(shù)量及其產(chǎn)生的畜禽養(yǎng)殖廢棄物超出農(nóng)田消納容量，將可能會(huì)引起較嚴(yán)重的環(huán)境污染問題[1]。尤其是在畜禽養(yǎng)殖量增長(zhǎng)快速的區(qū)域，畜禽養(yǎng)殖廢棄物產(chǎn)生的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)較高，畜禽養(yǎng)殖密度越高，其產(chǎn)生的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)就越大，因此，在畜禽養(yǎng)殖數(shù)量多而耕地?cái)?shù)量少的國(guó)家，畜禽養(yǎng)殖數(shù)量通常與作物的種植面積相關(guān)聯(lián)，必須根據(jù)耕地面積決定畜禽養(yǎng)殖數(shù)量[2]。此外，很多國(guó)家規(guī)定畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)周邊必須有與之配套的農(nóng)田來進(jìn)行畜禽養(yǎng)殖廢棄物的消納，也有一些國(guó)家制定了養(yǎng)分施用最高限額標(biāo)準(zhǔn)，如歐盟規(guī)定農(nóng)田最大氮和磷養(yǎng)分施用量分別不得超過170和35 kg/hm[3]。然而國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)都沒有相配套的農(nóng)田，而其周邊的農(nóng)用地大部分又分散在普通農(nóng)戶手中，且農(nóng)用田的種植結(jié)構(gòu)隨機(jī)性較大，這對(duì)農(nóng)田消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物造成了障礙[4]。隨著畜禽養(yǎng)殖所帶來的環(huán)境污染問題越來越引起人們的重視，一些研究者已開始關(guān)注農(nóng)田對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢棄物的消納量及相關(guān)研究。如Médoc等[5]、李帷等[6]利用GIS技術(shù)分別對(duì)法國(guó)Grand-Ilet地區(qū)和北京市土地消納畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物量進(jìn)行了研究，而閻波杰等[7]從農(nóng)用地土壤對(duì)養(yǎng)分的消納能力和作物養(yǎng)分需求角度出發(fā)，研究了農(nóng)用地土壤—作物系統(tǒng)對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分消納能力。沈根祥等[8]、王振旗等[9]分別從種養(yǎng)平衡的生態(tài)模式、作物氮磷養(yǎng)分需求研究了農(nóng)作物畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分的需求。但以上研究均缺乏對(duì)作為畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分消納的農(nóng)田區(qū)域進(jìn)行劃分及可視化表達(dá)。

目前也很少有關(guān)于畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納區(qū)域研究的相關(guān)報(bào)道，因此，本研究嘗試根據(jù)區(qū)域農(nóng)用地作物養(yǎng)分需求，利用空間關(guān)聯(lián)分析方法從區(qū)域空間集聚現(xiàn)象進(jìn)行規(guī)模畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納區(qū)域劃分研究，以期為畜禽養(yǎng)殖廢棄物的處理和環(huán)境污染防治、畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)空間布局研究等提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1　研究區(qū)概況

大興區(qū)地處北京市南郊平原，地理坐標(biāo)為東經(jīng)116°13′—116°43′，北緯39°26′—39°51′，區(qū)位優(yōu)勢(shì)得天獨(dú)厚。全境屬永定河沖積平原，地勢(shì)自西向東南緩傾，海拔14～52 m之間，土壤類型以砂性土、砂壤土為主。屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸季風(fēng)氣候。年平均氣溫為11.6 ℃，年平均降水量556.4 mm。轄區(qū)總面積約1 036 km2，轄14個(gè)鎮(zhèn)，526個(gè)行政村，總?cè)丝诩s57.6萬人，農(nóng)用地面積約6.83×104hm2。由于區(qū)域優(yōu)勢(shì)明顯，養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展較快，主要養(yǎng)殖生豬、肉牛、奶牛、羊和各類家禽，2005年養(yǎng)殖業(yè)已占到農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值1/2以上。

1.2　資料收集處理

農(nóng)作物種植相關(guān)信息主要來源于2006年《北京市大興區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》和《北京市統(tǒng)計(jì)年鑒》。利用ArcGIS 9.3軟件和搜狗地圖中的遙感影像，通過目視解譯采用直接在高分辨率遙感影像上進(jìn)行勾畫，實(shí)現(xiàn)2005年大興區(qū)土地利用狀況、農(nóng)用地空間信息的采集。通過屏幕數(shù)字化、編輯和拼接完成大興區(qū)行政區(qū)劃圖、農(nóng)用地空間分布圖(共獲取了8 481個(gè)農(nóng)用地地塊，主要包括耕地、菜地、園地和設(shè)施農(nóng)業(yè)用地)、土地利用狀況圖等的制作。

1.3　農(nóng)用地作物養(yǎng)分需求估算

1.3.1農(nóng)用地類別分布由于農(nóng)用地類別分布含有大量的地理空間信息，因此，為確定農(nóng)用地不同類別及具體的空間位置需依據(jù)資料收集處理中的結(jié)果。大興區(qū)的畜禽養(yǎng)殖廢棄物施用出處的主要為耕地、菜地、園地及設(shè)施農(nóng)業(yè)用地，牧草有機(jī)肥的施用量亦相對(duì)較少，多施用牧草專用肥，盡管北京市林地量逐年增加，但因施肥習(xí)慣和經(jīng)濟(jì)問題，有機(jī)肥均無投入，因此，將農(nóng)用地類別分為耕地(主要種植糧食作物、花生和瓜類)、菜地、園地、設(shè)施農(nóng)業(yè)用地(包括日光溫室、大棚等)[10]。相關(guān)的數(shù)據(jù)處理與分析主要經(jīng)過投影變換、地圖矢量化、屬性數(shù)據(jù)的輸入等過程。

1.3.2作物類別分布大興區(qū)農(nóng)作物種植業(yè)主要分為糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、其他作物，其中糧食作物主要包括玉米、小麥、豆類、薯類，經(jīng)濟(jì)作物主要包括花生、棉花、藥材、煙草等，其他作物包括蔬菜、青飼、瓜類、花卉等[10]。由于農(nóng)用地種植的作物品種多，而不同品種的作物養(yǎng)分需求不同，因此，要準(zhǔn)確確定農(nóng)用地上具體的作物養(yǎng)分需求量是很難實(shí)現(xiàn)?？尚械慕鉀Q辦法是確定相對(duì)合理的作物養(yǎng)分需求，在一定程度上能代表各種作物目標(biāo)產(chǎn)量所需的養(yǎng)分，其實(shí)質(zhì)是對(duì)各種作物目標(biāo)產(chǎn)量養(yǎng)分需求的加權(quán)平均值，因此，為便于估算作物養(yǎng)分需求，引入“模擬農(nóng)作物”的概念[10]。

根據(jù)2005年大興區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒中的信息，冬小麥和玉米種植面積占糧食作物播種面積的91.5%，花生占油料作物的98.7%，番茄、黃瓜、胡蘿卜、菠菜、茄子、生菜、芹菜和大白菜等占全區(qū)蔬菜生產(chǎn)面積的80%以上，西瓜占瓜類種植面積的92.06%，果樹種植主要以梨、桃、蘋果和葡萄為主[10]。

基于上述分析，耕地確定以玉米、冬小麥、西瓜和花生為耕地模擬農(nóng)作物的典型作物，菜地則以番茄、黃瓜、胡蘿卜、菠菜、茄子、生菜、芹菜和大白菜8種蔬菜為菜地模擬農(nóng)作物的典型作物，園地則確定以梨、桃、蘋果和葡萄為園地模擬農(nóng)作物的典型作物。

設(shè)施農(nóng)業(yè)用地主要種植瓜類和蔬菜為主，其中主要以西瓜和西甜瓜為瓜類模擬農(nóng)作物的典型作物，而設(shè)施農(nóng)業(yè)用地中的蔬菜種植參考菜地模擬農(nóng)作物的典型作物。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息，這些典型作物基本能代表各農(nóng)用地類別的農(nóng)作物，以各種作物的播種面積占其所屬農(nóng)用地類別總面積的比例為各自的權(quán)重，確定一種模擬的農(nóng)作物以代表對(duì)應(yīng)農(nóng)用地類別上的作物[10]。

“模擬農(nóng)作物”的單位面積養(yǎng)分需求等于每種主要農(nóng)作物的單位面積養(yǎng)分需求與各自占播種面積合計(jì)的比例之積的總和，其計(jì)算公式為[10]：

(1)

式中：MCrop——“模擬農(nóng)作物”的單位面積養(yǎng)分需求(kg/hm2)；Mi——每種主要農(nóng)作物的單位面積養(yǎng)分需求(kg/hm2)；Ri——權(quán)重系數(shù)，表示每種農(nóng)作物播種面積占所屬農(nóng)作物種類中總播種面積的比例；i——農(nóng)用地農(nóng)作物種類；n——農(nóng)用地主要農(nóng)作物種類數(shù)。

根據(jù)各農(nóng)用地類別所選擇的代表性農(nóng)作物，參考《北京市測(cè)土配方施肥技術(shù)指南》中不同農(nóng)作物在不同肥力等級(jí)下所能達(dá)到的目標(biāo)產(chǎn)量和不同作物形成100 kg經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量所需吸收的養(yǎng)分量[11]，按照公式(1)可估算得到不同農(nóng)用地類別形成目標(biāo)產(chǎn)量所吸收的養(yǎng)分量(表1)。

表1　不同農(nóng)用地類別形成目標(biāo)產(chǎn)量所需

1.3.3農(nóng)用地作物養(yǎng)分需求農(nóng)用地作物養(yǎng)分需求與“模擬農(nóng)作物”的單位面積養(yǎng)分需求及農(nóng)用地面積的息息相關(guān)，其計(jì)算公式為[7]：

Nnutrient=MCrop·Sfarmland

(2)

式中：Nnutrient——某農(nóng)用地作物養(yǎng)分需求(kg)；MCrop——“模擬農(nóng)作物”的單位面積養(yǎng)分需求(kg/hm2)；Sfarmland——某農(nóng)用地面積(hm2)。

1.4　空間關(guān)聯(lián)分析方法

(1) Moran’sI[14]指數(shù)計(jì)算公式為：

(3)

式中：Wij——空間權(quán)重矩陣，同樣空間范圍相鄰為1，不相鄰為0；Xi，Xj——在空間單元i和j的觀測(cè)值；X——觀測(cè)量平均值。Moran’sI的期望值E(I)為[15-16]

E(I)=1/(1-n)

(4)

采用z檢驗(yàn)對(duì)Moran'sI結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)[14]：

(5)

其中Var(I)為變異數(shù)。在給定顯著性水平時(shí)，若Moran’sI顯著為正，則表示農(nóng)用地養(yǎng)分需求量較大的區(qū)域在空間上顯著集聚。反之，若Moran’sI顯著為負(fù)，則表明區(qū)域與其周邊區(qū)域的農(nóng)用地養(yǎng)分需求量具有顯著的空間差異。僅當(dāng)Moran’sI接近期望值1/(1-n)時(shí)，觀測(cè)值之間才相互獨(dú)立，在空間上隨機(jī)分布[14]。

(6)

(7)

2結(jié)果分析

2.1　大興區(qū)農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分需求空間分布特征

表1中氮、磷養(yǎng)分是不同農(nóng)用地類別從低肥力等級(jí)到高肥力等級(jí)的一個(gè)范圍值，由于農(nóng)用地在不同肥力等級(jí)下作物的目標(biāo)產(chǎn)量存在一定的差異，參考全國(guó)耕地質(zhì)量數(shù)據(jù)和相關(guān)研究文獻(xiàn)[17]，大興區(qū)除了農(nóng)業(yè)設(shè)施農(nóng)業(yè)用地，其他農(nóng)用地基本都屬于中等肥力耕地，因此本文農(nóng)用地的種植作物的目標(biāo)產(chǎn)量普遍以中等肥力為估算標(biāo)準(zhǔn)，以表1中單位面積所需吸收的氮、磷養(yǎng)分量的均值計(jì)算。由于畜禽養(yǎng)殖廢棄物作為有機(jī)肥返田施用時(shí)，氮養(yǎng)分和磷養(yǎng)分是最受關(guān)注的，而畜禽養(yǎng)殖廢棄物中的氮養(yǎng)分和磷養(yǎng)分含量存在差異，但作物的氮養(yǎng)分的需求量一般是磷養(yǎng)分的3～5倍，因此為避免引起磷養(yǎng)分的過量，畜禽養(yǎng)殖廢棄物的施用量應(yīng)以磷養(yǎng)分為標(biāo)準(zhǔn)[18]。其次，本文主要是為說明利用本方法實(shí)現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納區(qū)域空間劃分，因此，僅選擇農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分為參考值開展相關(guān)研究。按照公式(2)結(jié)合2005年大興區(qū)耕地面積，可獲得大興區(qū)農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分需求的估算結(jié)果(圖1)。圖1顯示農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分需求較大的農(nóng)用地空間分布基本與設(shè)施農(nóng)業(yè)用地空間分布情況相一致，如龐各莊鎮(zhèn)、瀛海鎮(zhèn)、舊宮鎮(zhèn)和黃村鎮(zhèn)等農(nóng)用地區(qū)域，緣于這些區(qū)域的農(nóng)業(yè)設(shè)施用地所占比例較大。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，大興區(qū)農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分2005年共需5 .73×106kg，其中平均值為675.17 kg，最低值為0.53 kg，最高值為1.57×104。大部分的農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分需求低于平均值，約占總農(nóng)用地?cái)?shù)目的65.38%。由于受限于具體的農(nóng)用地肥力數(shù)據(jù)，本研究對(duì)農(nóng)用地不同肥力等級(jí)下作物的目標(biāo)產(chǎn)量所需吸收的養(yǎng)分量以均值代替與實(shí)際具體的農(nóng)用地空間分布會(huì)存在一定的誤差，但基本滿足進(jìn)行畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納區(qū)域劃分研究的需要。

2.2　農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分需求空間聚類分析結(jié)果

圖1　大興區(qū)農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分需求空間分布

圖2　大興區(qū)農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分需求G*指數(shù)空間分布

2.3　畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納區(qū)域劃分

畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納區(qū)域劃定直接影響區(qū)域畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的空間布局。依據(jù)農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分需求的空間聚類分析結(jié)果，將大興區(qū)按農(nóng)用地平均消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物量劃分5類(圖3)：高區(qū)域(農(nóng)用地平均消納磷養(yǎng)分為1 218.19 kg)、較高區(qū)域(農(nóng)用地平均消納磷養(yǎng)分為908.86 kg)、一般區(qū)域(農(nóng)用地平均消納磷養(yǎng)分為648.74 kg)、較低區(qū)域(農(nóng)用地平均消納磷養(yǎng)分為489.00 kg)和低區(qū)域(農(nóng)用地平均消納磷養(yǎng)分為415.03 kg)，其中各類型區(qū)域?qū)?yīng)的總面積依次為7 990.49，3 145.09，44 819.96，6 874.95和4 171.56 hm2。

圖3　大興區(qū)畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納區(qū)域空間劃分結(jié)果

結(jié)果表明大興區(qū)的農(nóng)用地區(qū)域大部分屬于畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納一般區(qū)域，高區(qū)域主要集中于大興區(qū)北部的城鄉(xiāng)結(jié)合帶和中部區(qū)域(主要包括魏善莊鎮(zhèn)和龐各莊鎮(zhèn))，而城鄉(xiāng)結(jié)合帶由于距離市場(chǎng)較近往往也是畜禽養(yǎng)殖用地集中分布區(qū)域。閻波杰等[19]的研究表明大興區(qū)北部靠近北京市市郊區(qū)域、魏善莊鎮(zhèn)等的農(nóng)用地畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮負(fù)荷量都明顯高于其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)。較低區(qū)域和低區(qū)域主要分布在大興區(qū)的東部，尤其是采育鎮(zhèn)，幾乎全鎮(zhèn)都屬于畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納量較低區(qū)域和低區(qū)域，借鑒于歐盟標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)田最大磷養(yǎng)分施用量一般不得超過35 kg/hm2，因此，在該地區(qū)需要嚴(yán)格控制農(nóng)用地畜禽養(yǎng)殖廢棄物平均施用量，否則易引起環(huán)境污染問題。根據(jù)以上研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，將大興區(qū)8 481個(gè)農(nóng)用地地塊劃分成83個(gè)區(qū)域，并計(jì)算每個(gè)區(qū)域可消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分量(圖4)，其中83個(gè)區(qū)域中可消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分平均量、最大量和最小量分別為1.10×105kg，9.75×105kg和2 384.28 kg。獲得的83個(gè)區(qū)域可消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分量是基于區(qū)域農(nóng)用地消納畜禽養(yǎng)殖的能力，而不是基于各行政區(qū)域基礎(chǔ)上，但畜禽養(yǎng)殖量的統(tǒng)計(jì)幾乎都是基于行政區(qū)域開展的。因此，利用GIS空間分析技術(shù)將鎮(zhèn)級(jí)行政單元與該結(jié)果進(jìn)行疊加分析可獲得大興區(qū)各鎮(zhèn)可消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分量。結(jié)果表明龐各莊鎮(zhèn)可消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分的最多，達(dá)到了1.35×107kg，可消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分最少的是亦莊鎮(zhèn)，只有9.49×105kg。基于養(yǎng)分平衡的角度，參照李帷等[19]的研究表明低于10 kg/hm2的養(yǎng)分平衡水平表示農(nóng)用地養(yǎng)分未剩余，超過10 kg/hm2，養(yǎng)分開始盈余，且盈余的養(yǎng)分有可能通過地表徑流、揮發(fā)等形式間接流失而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。因此基于上述分析，大興區(qū)各鎮(zhèn)最大可消納的畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分量除農(nóng)用地作物磷養(yǎng)分需求計(jì)算的結(jié)果外，還可消納基于農(nóng)用地面積和10 kg/hm2的養(yǎng)分平衡水平的磷養(yǎng)分量，因此，各鎮(zhèn)最大可消納的畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分量是上述兩者之和，結(jié)果顯示可消納的畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分量最多和最小的仍是龐各莊鎮(zhèn)和亦莊鎮(zhèn)，分別為1.35×107kg和亦莊鎮(zhèn)的9.54×105kg。在最大可消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分量結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用畜禽養(yǎng)殖排泄系數(shù)法可進(jìn)行各鎮(zhèn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物可消納量及不同品種、規(guī)模的畜禽養(yǎng)殖量估算，從畜禽養(yǎng)殖的源頭控制由于畜禽養(yǎng)殖的過度集中或缺乏足夠的農(nóng)用地進(jìn)行消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物所引起的一系列環(huán)境污染問題。

目前，出于減低養(yǎng)殖、運(yùn)輸和銷售成本以及便于加工的需要，畜禽養(yǎng)殖不斷向交通發(fā)達(dá)、市場(chǎng)便利的大中城市周邊集中，有研究表明畜禽養(yǎng)殖的70%以上分布在對(duì)畜禽產(chǎn)品需求較大的東部地區(qū)及大中城市的城郊。因此，城市郊區(qū)環(huán)境承受壓力將越來越大，而本文的結(jié)果可作為這些區(qū)域快速確定畜禽養(yǎng)殖廢棄物消納處理的一個(gè)重要依據(jù)。尤其隨著遙感影像產(chǎn)品越來越多，如Quick bird，WorldView，GeoEye等高分辨率的遙感影像及多時(shí)相遙感影像的出現(xiàn)，可通過遙感影像快速獲取研究區(qū)域農(nóng)用地種類空間分布圖，并依據(jù)研究區(qū)域的測(cè)土配方施肥技術(shù)指南中不同農(nóng)作物在不同肥力等級(jí)下所能達(dá)到的目標(biāo)產(chǎn)量和不同作物形成100 kg經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量所需吸收的養(yǎng)分量，可快速確定農(nóng)用地的作物養(yǎng)分需求量，并以農(nóng)用地的作物養(yǎng)分需求量作為消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物的空間區(qū)域劃分及相關(guān)行政區(qū)域畜禽養(yǎng)殖廢棄物產(chǎn)生量及養(yǎng)殖規(guī)?？刂频闹匾獏⒄找罁?jù)。因此，本方法在不同區(qū)域可以進(jìn)一步的推廣應(yīng)用，除了如本研究一樣計(jì)算可消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物磷養(yǎng)分量，同樣也可計(jì)算消納畜禽養(yǎng)殖廢棄物氮、鉀養(yǎng)分量。但該方法也存在一定的限制性因素，譬如農(nóng)用地不同作物的復(fù)種指數(shù)，復(fù)種指數(shù)越高對(duì)結(jié)果的估算會(huì)更加偏小。

圖4　大興區(qū)各劃分區(qū)域可消納的畜禽養(yǎng)殖

3結(jié) 論

但由于無法完全準(zhǔn)確確定農(nóng)用地上農(nóng)作物的具體分布情況及精確的養(yǎng)分需求量，在研究中用占絕大部分播種面積的農(nóng)作物進(jìn)行代替及不同作物的復(fù)種指數(shù)的難以明確，因此農(nóng)用地作物養(yǎng)分估算還存在著一定的誤差。另外，畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理方式多樣，如外運(yùn)、有機(jī)肥加工等，而本文只考慮了農(nóng)用地的消納處理，研究結(jié)果與實(shí)際情況也會(huì)存在一定的差異，有待于以后進(jìn)一步進(jìn)行相關(guān)研究。

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Space Division of Absorbing Livestock Manure Areas Based on Phosphorus Nutrient Demand of Crops in Farmlands

YAN Bojie1,2, PAN Yuchun3

(1.DepartmentofGeography,MinjiangUniversity,Fuzhou,Fujian350108,China; 2.SurveyingEngineeringandTechnologyResearchCenterofFujianProvince,Fuzhou,Fujian350108,China; 3.NationalEngineeringResearchCenterforInformationTechnologyinAgriculture,Beijing100089,China)

Abstract：[Objective] This paper tries to analyze the spatial division of absorbing capacity areas of livestock manure based on the nutrient demand of crops in Daxing district of Bejing City in order to provide supports for the treatment of livestock manure, the control of regional livestock feeding and spatial layout of livestock and poultry breeding. [Methods] The remote sensing technology was used to extract the spatial information of farmland, the space association index was used to analyze the spatial clustering of phosphorus nutrient demand of crops, and GIS spatial analysis technology was used to calculate and analyze the nutrient balance. [Results] In Daxing District of Bejing City, the spatial distribution of phosphorus demands of crops had significant spatial positive correlation on the whole. The most of farmlands belonged to the average level of absorbing capacity of livestock manure. The areas of high absorbing capacity of livestock manure mainly concentrated in towns of Yinghai, Xihong-men, Penggezhuang, and Weishanzhuang. The regions of low absorbing capacity of livestock manure mainly concentrated in towns of Caiyu and Beizangcun. The total of 8 481 farmlands was divided into 83 regions, of which the average, maximum and minimum absorbing phosphorus nutrient of livestock manure is 1.10×106kg, 9.75×105kg and 2.38×103kg respectively. The maximum and minimum absorbing phosphorus nutrient of livestock manure is 13.54×106kg in Penggezhuang town and 9.54×105kg in Yizhuang town. [Conclusion] This paper provides a method to quickly divide absorbing capacity areas of livestock manure and to calculate absorbing amount of livestock manure and visual expression.

Keywords:spatial clustering; absorb; nutrient; farmland

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-288X(2015)06-0316-06

中圖分類號(hào)：X713， P208

收稿日期：2014-10-28修回日期：2014-12-03

資助項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于MODIS BRDF產(chǎn)品的葉片聚集度系數(shù)遙感反演與驗(yàn)證研究” (41271354); 福建省中青年教師教育項(xiàng)目(JA13259); 福州市科技項(xiàng)目 (2013-S-109); 閩江學(xué)院育苗項(xiàng)目(YKY1105); 閩江學(xué)院科技項(xiàng)目(MYK14012)

第一作者：閻波杰(1981—),男(漢族),浙江省寧波市人,博士,副教授,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。