杜慧娟，王光耀,2,3，冉光妍，呂 密

（1.石河子大學(xué)理學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.石河子大學(xué)邊疆發(fā)展與安全治理研究院，新疆 石河子 832000；3.中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆 烏魯木齊 830011）

2015年聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展峰會(huì)上通過(guò)了《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》，該議程從全球?qū)用嫣岢隽?7項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（Sustainable Development Goals，簡(jiǎn)稱SDGs）與169項(xiàng)具體目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展［1］?？沙掷m(xù)發(fā)展已經(jīng)成為指導(dǎo)各國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展實(shí)踐的重要指導(dǎo)理論，中國(guó)積極落實(shí)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)并將17 項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)與國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建了中國(guó)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)體系。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源缺乏、水環(huán)境污染等問(wèn)題都對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定以及環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。相對(duì)于千年發(fā)展目標(biāo)，可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)更加注重水環(huán)境的問(wèn)題［2］。水和環(huán)境衛(wèi)生的可持續(xù)管理SDG6目標(biāo)已成為國(guó)際社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵目標(biāo)之一，同時(shí)SDGs 各指標(biāo)之間相互關(guān)聯(lián)，諸如SDG2 中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中所產(chǎn)生的地下水污染與SDG6水和環(huán)境目標(biāo)相關(guān)［3］。SDGs指標(biāo)提出后，眾多學(xué)者結(jié)合SDGs 指標(biāo)從不同角度構(gòu)建指標(biāo)體系開展評(píng)價(jià)，其中水資源相關(guān)指標(biāo)是實(shí)現(xiàn)SDGs的重要部分［4］。

Hoekstra 和Chapagain 等［5］于2008 年提出了灰水足跡概念，灰水足跡表示容納并稀釋水體中的水污染物使其達(dá)到自然本底濃度或現(xiàn)有的環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所消耗的淡水體積［6］?；宜阚E的提出使得水污染的評(píng)價(jià)能夠從水量的角度進(jìn)行考量，進(jìn)而可以與水資源消費(fèi)量進(jìn)行比較［7］。單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、水污染指數(shù)法等傳統(tǒng)的水污染評(píng)價(jià)方法，并沒(méi)有將水污染與稀釋水體污染物所需要的淡水量相關(guān)聯(lián)?；宜阚E則將這部分用水量考慮到水污染的評(píng)價(jià)中，完善了傳統(tǒng)的水污染評(píng)價(jià)方法［8］。

灰水足跡是評(píng)價(jià)水污染狀態(tài)的有效手段，正確評(píng)價(jià)水污染的時(shí)空分布特征，不僅關(guān)乎生態(tài)安全，也關(guān)乎社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞灰水足跡展開了大量的研究，研究涉及農(nóng)業(yè)［8-9］與工業(yè)［10-12］等領(lǐng)域。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)農(nóng)業(yè)灰水足跡的研究成果主要集中于灰水足跡的量化與時(shí)空演變特征方面［13-15］，而當(dāng)前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)農(nóng)業(yè)灰水足跡層面的研究多以狹義農(nóng)業(yè)所指的種植業(yè)與特定農(nóng)作物，如玉米、小麥、蔬菜、水果、棉花等［16-19］的灰水足跡核算與評(píng)價(jià)為主，較少考慮到畜禽養(yǎng)殖業(yè)所造成的水污染，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果有所偏差?；宜阚E的研究范圍涉及省域［20］、流域［15］、國(guó)家［21］等多個(gè)層面。塔里木河流域是典型的干旱區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱，水資源緊缺，但現(xiàn)有研究對(duì)該流域的灰水足跡研究成果較少，也鮮見(jiàn)將農(nóng)業(yè)灰水足跡與SDGs 可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)結(jié)合分析。計(jì)算流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)所造成的灰水足跡，對(duì)流域水污染治理、生態(tài)恢復(fù)以及促進(jìn)流域農(nóng)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義［15］。因此，本文參照中國(guó)可持續(xù)發(fā)展評(píng)價(jià)體系的一級(jí)指標(biāo)環(huán)境質(zhì)量中的二級(jí)指標(biāo)氨氮排放量與氮氧化物排放量，考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性，將其量化為總氮的排放量，并將畜禽養(yǎng)殖造成的水污染納入農(nóng)業(yè)灰水足跡的評(píng)價(jià)體系，從SDGs 可持續(xù)發(fā)展的視角探究塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡的時(shí)空分布狀況，以期為塔里木河流域農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及落實(shí)水資源保護(hù)管理政策提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

塔里木河流域位于新疆南部（73°10′～94°5′E，34°55′～43°8′N），是我國(guó)最大的內(nèi)陸河流域，流域范圍包括巴音郭楞蒙古自治州（以下簡(jiǎn)稱巴州）、阿克蘇地區(qū)、克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃荩ㄒ韵潞?jiǎn)稱克州）、喀什地區(qū)、和田地區(qū)以及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師、第二師、第三師、第十四師及若干個(gè)團(tuán)場(chǎng)。流域總面積為102.7×104km2。塔里木河流域?qū)儆诘湫偷拇箨懶愿珊禋夂?，光熱資源和土地資源十分豐富，是新疆主要的糧棉基地、畜產(chǎn)品基地和國(guó)家級(jí)棉基地。同時(shí)也是重要的農(nóng)牧資源交錯(cuò)帶，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)，其中農(nóng)業(yè)用水量約占流域總用水量的95%［22］。

塔里木河流域在保障南疆地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)自然生態(tài)恢復(fù)中起著重要作用。由于受到人類活動(dòng)的多方面影響，使得該流域面臨水資源短缺和水污染問(wèn)題，而農(nóng)業(yè)所造成的內(nèi)源性污染加劇了流域的水資源緊缺與水污染。通過(guò)查閱2006—2020 年的《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》與《新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)統(tǒng)計(jì)年鑒》可知，2006—2020 年塔里木河流域種植業(yè)年均氮肥折純使用量達(dá)到4.9×105t，畜牧養(yǎng)殖數(shù)量年均達(dá)到2.43×107頭。

1.2 研究方法

1.2.1 農(nóng)業(yè)灰水足跡

（1）種植業(yè)灰水足跡。種植業(yè)灰水主要用于稀釋化肥農(nóng)藥中的氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng)元素。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，未被農(nóng)作物吸收的化肥與農(nóng)藥會(huì)隨著降雨或者灌溉以淋溶的方式進(jìn)入地下水或進(jìn)入地表徑流產(chǎn)生水污染。氮肥在化肥施用中所占比例較高，水污染份額最大［21］。因此，在測(cè)算種植業(yè)灰水足跡時(shí)，選取氮肥為評(píng)價(jià)指標(biāo)［14-15,23］。由于塔里木河流域位于西北干旱區(qū)，降水稀少，農(nóng)業(yè)種植以灌溉為主，不易形成地表徑流，氮肥主要造成地下水的污染。每升飲用水中不能超過(guò)10 mg 的氮，選取氮肥的最大容許濃度0.01 kg·m-3為參考標(biāo)準(zhǔn)［24-25］?；贖oekstra 等的計(jì)算方法，推導(dǎo)出種植業(yè)灰水足跡計(jì)算公式為［6］：

式中：WFpla-grey為種植業(yè)灰水足跡（m3）；α為氮肥淋溶率（%）；Appl為氮肥折純施用量（kg）；Cmax為污染物受納水體的最大容許濃度（kg·m-3）；Cnat為污染物受納水體的自然本底濃度（kg·m-3）。

（2）畜牧業(yè)灰水足跡。畜牧業(yè)灰水足跡主要為畜禽糞污的持久堆放或施入農(nóng)田后，部分糞污的污染物隨著地表徑流進(jìn)入地下水，產(chǎn)生水污染。畜禽糞污的污染物主要為COD（化學(xué)需氧量）和TN（總氮）等。查閱相關(guān)文獻(xiàn)，本研究以TN為關(guān)鍵指標(biāo)來(lái)測(cè)量畜牧業(yè)灰水足跡［26］。通過(guò)查閱相關(guān)年鑒選取牛、豬、馬、駱駝、騾子、羊、驢為主要考量對(duì)象。計(jì)算公式為：

式中：TNbre為畜禽的氮排放量（t）；Numi為第i種畜禽的存欄量；Dayi為第i種畜禽的養(yǎng)殖天數(shù)；fi和pi分別表示第i種畜禽的糞便排泄系數(shù)和尿液排泄系數(shù)（kg·d-1）；和分別表示第i種畜禽糞、尿的全氮系數(shù)（kg·t-1）和分別表示第i種畜禽糞、尿的流失率（%）。

以TNbre為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測(cè)算畜牧業(yè)灰水足跡WFani-grey（m3）：

（3）農(nóng)業(yè)灰水足跡（WFagr-grey）。農(nóng)業(yè)灰水足跡是種植業(yè)灰水足跡與畜牧業(yè)灰水足跡的加和：

1.2.2 農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度與效率計(jì)算

（1）農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度。反映的是研究區(qū)農(nóng)業(yè)水污染的強(qiáng)度，其計(jì)算公式為：

式中：int為農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度（m3·hm-2）；Land為耕地面積（hm2）。

（2）農(nóng)業(yè)灰水足跡效率。反映的是以單位耕地面積水污染為代價(jià)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，其數(shù)值越大表示農(nóng)業(yè)發(fā)展越強(qiáng)，其數(shù)值越小表示農(nóng)業(yè)發(fā)展越弱。計(jì)算公式為：

公式中：eff為農(nóng)業(yè)灰水足跡效率（元·m-3）；GDPagr為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值（元）。

1.2.3 面向SDGs 的農(nóng)業(yè)灰水足跡指標(biāo) 當(dāng)前許多學(xué)者結(jié)合SDGs 開展了對(duì)區(qū)域或流域的水土資源評(píng)估，如程清平等［4］基于SDGs與相關(guān)的美麗中國(guó)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建了黑河流域水資源承載力指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)模型，并從縣域尺度對(duì)該流域水資源承載力進(jìn)行了綜合評(píng)估；周偉等［27］從水土資源對(duì)SDGs 實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)度層面，構(gòu)建了西部水土資源發(fā)展可持續(xù)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，選取評(píng)價(jià)方法，綜合評(píng)估了西部水土資源。

塔里木河流域種植業(yè)的氮肥流失與畜牧業(yè)畜禽糞便的總氮排放所造成的地表和地下水質(zhì)污染與可持續(xù)發(fā)展SDG6水環(huán)境與衛(wèi)生目標(biāo)相關(guān)聯(lián)。農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度所表示的農(nóng)業(yè)污染壓力以及農(nóng)業(yè)灰水足跡效率所表示的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展程度都與SDG2 可持續(xù)農(nóng)業(yè)相關(guān)聯(lián)。本文結(jié)合SDGs 具體目標(biāo)，根據(jù)農(nóng)業(yè)灰水足跡及相關(guān)指標(biāo)與SDG2、SDG6的關(guān)聯(lián)性建立評(píng)價(jià)指標(biāo)，如表1 所示。本文涉及的農(nóng)業(yè)灰水足跡指標(biāo)并不是SDG2、SDG6 實(shí)現(xiàn)的必要條件，而是對(duì)實(shí)現(xiàn)SDGs的貢獻(xiàn)評(píng)估。

表1 面向SDGs的農(nóng)業(yè)灰水足跡指標(biāo)及屬性Tab.1 Agricultural grey water footprint indicators and attributes for SDGs

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

耕地氮肥折純施用量、畜禽數(shù)量、耕地面積、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)來(lái)源于2006—2020年的《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》和《新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)統(tǒng)計(jì)年鑒》；畜禽糞便與尿液的排泄系數(shù)、畜禽糞便與尿液的全氮系數(shù)、畜禽糞便與尿液的流失率均來(lái)源于《全國(guó)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)污染情況調(diào)查及防治對(duì)策》中的相關(guān)數(shù)據(jù)［28］。參照已有的研究成果［19,24-25］，將氮肥淋溶率α取值為10%；最大容許濃度Cmax取值為0.01 kg·m-3；污染物受納水體的自然本體濃度Cnat取值為0。

2 結(jié)果與分析

2.1 面向SDGs的塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡時(shí)空分布

2.1.1 農(nóng)業(yè)灰水足跡的時(shí)序變化 自2006 年來(lái)，塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡整體處于下降趨勢(shì)（圖1），流域內(nèi)可持續(xù)發(fā)展中的水環(huán)境質(zhì)量得到進(jìn)一步改善，這主要得益于流域內(nèi)氮肥以及畜牧養(yǎng)殖業(yè)中的總氮污排放量有所下降，減少了對(duì)流域內(nèi)地下水環(huán)境的污染。

圖1 塔里木河流域2006—2020年農(nóng)業(yè)灰水足跡變化Fig.1 Change of agricultural grey water footprint in the Tarim River Basin from 2006 to 2020

2006 年塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡達(dá)到研究期內(nèi)的最高6.95×1010m3，畜牧業(yè)灰水足跡也達(dá)到最高6.63×1010m3，占比95.4%。2017 年塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡降至最低3.96×1010m3，同時(shí)畜牧業(yè)灰水足跡也降至最低3.37×1010m3，占比85.10%。塔里木河流域種植業(yè)灰水足跡在2006—2016 年處于緩慢上升的趨勢(shì)，2016—2020年種植業(yè)灰水足跡處于緩慢下降的趨勢(shì)，在0.32×1010m3～0.59×1010m3變化。畜牧業(yè)灰水足跡變化趨勢(shì)與農(nóng)業(yè)灰水足跡的變化趨勢(shì)一致，在農(nóng)業(yè)灰水足跡中其數(shù)值占比遠(yuǎn)高于種植業(yè)灰水足跡，說(shuō)明塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡主要受畜牧業(yè)發(fā)展變化的影響。塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡從2006 年開始呈現(xiàn)出逐年遞減的趨勢(shì)，在2017年降至最低，可能是由于從2006年開始牛、駱駝、馬等糞便排泄系數(shù)較大的牲畜養(yǎng)殖數(shù)量逐年遞減，直到2017年后其數(shù)量呈現(xiàn)出波動(dòng)上升的趨勢(shì)。同時(shí)2015年國(guó)務(wù)院為推進(jìn)SDG6中的改善水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，印發(fā)了水污染防治行動(dòng)計(jì)劃，新疆積極頒布自治區(qū)水污染防治工作方案，落實(shí)水環(huán)境質(zhì)量改善要求，改善農(nóng)業(yè)面源污染。因此，2016—2020年流域內(nèi)農(nóng)業(yè)水污染得到大幅改善。

塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡中畜牧業(yè)灰水足跡所占比例較高，年均占比達(dá)到91.3%，種植業(yè)灰水足跡所占比例較小，年均占比8.7%。由此可見(jiàn)，塔里木河流域的農(nóng)業(yè)灰水足跡結(jié)構(gòu)組成不合理，畜牧業(yè)是流域內(nèi)農(nóng)業(yè)灰水足跡的主要來(lái)源?？赡苡捎诮┠炅饔騼?nèi)畜牧業(yè)的快速發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖總量相對(duì)較高，導(dǎo)致畜禽糞便污染排放較大。與此同時(shí)種植業(yè)灰水足跡占比有不斷增加的趨勢(shì)，主要是由于耕地面積以及氮肥施用量都有一定程度的增加。塔里木河流域內(nèi)農(nóng)業(yè)灰水足跡上升，下降波動(dòng)變化取決于畜牧業(yè)養(yǎng)殖規(guī)模與結(jié)構(gòu)變化。畜牧業(yè)總氮的排放是造成流域內(nèi)水環(huán)境污染的主要原因。農(nóng)業(yè)灰水足跡的降低有利于促進(jìn)SDG6中的改善水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，塔里木河流域進(jìn)行畜禽養(yǎng)殖污染防治，減少畜禽糞便總氮的污染排放是改善流域地表與地下水質(zhì)以及推進(jìn)流域?qū)崿F(xiàn)SDG6目標(biāo)的重要途徑。

2.1.2 農(nóng)業(yè)灰水足跡空間格局變化 我國(guó)在政策制度上不斷加強(qiáng)對(duì)水資源、水環(huán)境的管理，2012 年國(guó)務(wù)院頒布的《關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見(jiàn)》，分別確立了水資源開發(fā)利用控制，用水效率控制以及水功能區(qū)限制納污“三條紅線”。故本文以2012年為分界線，探討塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡時(shí)空格局變化。

2006—2011 年塔里木河流域年均農(nóng)業(yè)灰水足跡為6.50×1010m3，其中貢獻(xiàn)率最高的區(qū)域分別為喀什地區(qū)、和田地區(qū)和阿克蘇地區(qū)，年均農(nóng)業(yè)灰水足跡及占比分別為2.60×1010m3、1.25×1010m3、1.24×1010m3和40%、19.19%、19.03%（圖2）。2012—2020年塔里木河流域年均農(nóng)業(yè)灰水足跡為5.47×1010m3，相比于2006—2011年有所降低。其中，種植業(yè)灰水足跡增加了1.60×109m3，畜牧業(yè)灰水足跡下降了1.19×1010m3。特別是2012—2017年，農(nóng)業(yè)灰水足跡下降幅度較大。

圖2 塔里木河流域2006—2020年各地區(qū)農(nóng)業(yè)灰水足跡占比Fig.2 The proportion of agricultural gray water footprint in Tarim River Basin from 2006 to 2020

2012—2020 年流域內(nèi)灰水足跡貢獻(xiàn)率最高的三個(gè)區(qū)域依然為喀什地區(qū)、阿克蘇地區(qū)和和田地區(qū)，年均農(nóng)業(yè)灰水足跡及占比分別為2.15×1010m3、1.17×1010m3、8.24×109m3和39.35%、21.34%、15.08%（圖2）?？κ驳貐^(qū)農(nóng)業(yè)灰水足跡一直很高，對(duì)SDG6水和環(huán)境衛(wèi)生實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)率較低。主要是由于該地區(qū)氮肥施用量和畜牧養(yǎng)殖總量特別是糞便排泄量較大的牛、馬等大牲畜的養(yǎng)殖數(shù)量遠(yuǎn)高于其他區(qū)域，喀什地區(qū)需要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染治理，合理調(diào)整畜禽養(yǎng)殖規(guī)模與結(jié)構(gòu)，優(yōu)先種植化肥施用量低與經(jīng)濟(jì)效益高的作物，推廣測(cè)土配肥等提高化肥利用率。兵團(tuán)第十四師農(nóng)業(yè)灰水足跡占比最小，主要是由于其耕地面積、氮肥施用量都處于最小值以及畜牧養(yǎng)殖總量同比最小。

與2006—2011年相比，2012—2020年年均農(nóng)業(yè)灰水足跡數(shù)值上升的區(qū)域?yàn)榘椭菖c兵團(tuán)第十四師，其余七個(gè)地區(qū)年均農(nóng)業(yè)灰水足跡數(shù)值均處于下降狀態(tài)。此外年均農(nóng)業(yè)灰水足跡占比提高的地區(qū)分別為巴州、阿克蘇地區(qū)、克州、兵團(tuán)第一師、第二師和第十四師，說(shuō)明這些區(qū)域?qū)λ锬竞恿饔蜣r(nóng)業(yè)面源污染的貢獻(xiàn)度有所增加。

2006—2011 年塔里木河流域年均畜牧業(yè)灰水足跡占農(nóng)業(yè)灰水足跡的93.90%，喀什地區(qū)、和田地區(qū)和阿克蘇地區(qū)超過(guò)年均畜牧業(yè)灰水足跡平均值；2012—2020年年均畜牧業(yè)灰水足跡占農(nóng)業(yè)灰水足跡比例有所降低，為89.57%，喀什地區(qū)、和田地區(qū)、阿克蘇地區(qū)和巴州超過(guò)年均畜牧業(yè)灰水足跡平均值，這主要是由于流域內(nèi)畜牧業(yè)養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的調(diào)整，2015年后該流域大牲畜養(yǎng)殖數(shù)量大幅度減少，使得畜牧業(yè)灰水足跡有所降低，改善了流域的農(nóng)業(yè)面源污染。

2.2 面向SDGs的塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度變化

2.2.1 農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度的時(shí)序分布 農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度表明流域內(nèi)單位耕地面積所擁有的污染量，其數(shù)值越大，表明種植業(yè)化肥總氮流失與畜牧業(yè)總氮排放量越大，流域內(nèi)農(nóng)業(yè)污染程度越高。2006—2020 年塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)（圖3）。由2006 年的最高值4.48×104m3·hm-2下降至2017年的最低值1.68×104m3·hm-2，下降幅度為62.5%。2006—2020年塔里木河流域農(nóng)業(yè)所產(chǎn)生的面源污染有所下降，這主要得益于塔里木河流域畜牧養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，流域畜牧養(yǎng)殖總量雖呈現(xiàn)出小幅度的波動(dòng)上升，但糞便排泄量較大的馬、驢、牛、駱駝等大牲畜的存欄數(shù)量由2006 年的3.52×106頭減少到2019 年1.80×106頭，下降了48.86%。而羊、豬等小牲畜存欄數(shù)上升數(shù)量較小，增幅僅為5.93%，對(duì)流域內(nèi)畜牧業(yè)灰水足跡的整體變化趨勢(shì)影響較小。種植業(yè)單位耕地面積氮肥折純施用量在2006—2016 年呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2016—2020 年呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，由2008 年的198.23 kg·hm-2上升到2016 年的288.73 kg·hm-2，上升幅度為31.34%，但由于種植業(yè)灰水足跡在塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡中所占比例遠(yuǎn)小于畜牧業(yè)灰水足跡，塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡依然呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖3 塔里木河流域2006—2020年農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度Fig.3 Strength of agricultural grey water footprint in the Tarim River Basin from 2006 to 2020

為實(shí)現(xiàn)SDG2可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)，我國(guó)以《全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2015—2030年）》為基礎(chǔ)展開可持續(xù)糧食生產(chǎn)體系的建設(shè)。新疆積極貫徹落實(shí)該規(guī)劃，防治農(nóng)田污染，綜合治理養(yǎng)殖污染，逐步實(shí)現(xiàn)畜禽糞便生態(tài)消納和達(dá)標(biāo)排放。2016 年后流域農(nóng)業(yè)面源污染的大幅度下降，降低了塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度。

2.2.2 農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度的空間格局變化 2006—2011 年塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度平均值為3.53×104m3·hm-2，克州農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度最高（1.05×105m3·hm-2），兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度最低（9.39×103m3·hm-2）。按照2006—2011 年塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度范圍，將農(nóng)業(yè)的面源污染程度劃分為5個(gè)等級(jí)，分別為重度、中重度、中度、中輕度與輕度污染區(qū)（圖4）。2006—2011年重度污染區(qū)為克州，中重度污染區(qū)為和田地區(qū)，中度污染區(qū)為喀什地區(qū)，輕度污染區(qū)為兵團(tuán)第一師、第二師、第三師、第十四師、巴州和阿克蘇地區(qū)。

圖4 塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度空間格局Fig.4 Spatial pattern of agricultural grey water footprint intensity in the Tarim River Basin

2012—2020 年塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度平均值為2.52×104m3·hm-2，相比2006—2011年下降了28.61%；克州農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度依然最高（8.02×104m3·hm-2），相比于2006—2011 年下降了23.62%；兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度最低（8.10×104m3·hm-2），相比于2006—2011 年下降了13.74%。根據(jù)上述劃分區(qū)間，2012—2020年無(wú)重度污染區(qū)，克州降為中重度污染區(qū)，中輕度地區(qū)為喀什地區(qū)和和田地區(qū)，其余地區(qū)均為輕度污染區(qū)。與2006—2011 年相比，2012 年后，該流域農(nóng)業(yè)面源污染整體有所降低，農(nóng)業(yè)灰水足跡所導(dǎo)致的水污染有所減輕?？酥萦捎诟孛娣e較小，而畜牧業(yè)灰水足跡相對(duì)較高，使得該地區(qū)農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度一直呈現(xiàn)出最高值，對(duì)SDG2 可持續(xù)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)度較低。

2.3 面向SDGs的塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡效率的時(shí)空分布

2.3.1 農(nóng)業(yè)灰水足跡效率的時(shí)序分布 農(nóng)業(yè)灰水足跡效率可反映出流域的農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)程度，數(shù)值越大，流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展程度越高，數(shù)值越小，流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展程度越低。此外，農(nóng)業(yè)灰水足跡效率可以間接反映流域內(nèi)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與地下水環(huán)境質(zhì)量的協(xié)調(diào)發(fā)展程度。

塔里木河流域2006—2020年農(nóng)業(yè)、種植業(yè)和畜牧業(yè)灰水足跡效率整體呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)（圖5）。2006 年農(nóng)業(yè)灰水足跡效率最低（0.6 元·m-3），2019年達(dá)到最高（4.03 元·m-3）。改革開放以來(lái)以及國(guó)家實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略后，塔里木河流域農(nóng)業(yè)發(fā)展得到了國(guó)家與自治區(qū)政策的大力扶持，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得到有效發(fā)展，流域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)快速提升，在此期間塔里木河流域農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值穩(wěn)步提升。此外，流域內(nèi)化肥施用效率有所提升以及畜牧業(yè)養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的改變，使得流域內(nèi)農(nóng)業(yè)灰水足跡效率逐步提升。

圖5 塔里木河流域2006—2020年農(nóng)業(yè)灰水足跡效率Fig.5 Agricultural grey water footprint efficiency in the Tarim River Basin from 2006 to 2020

流域內(nèi)種植業(yè)灰水足跡效率遠(yuǎn)高于畜牧業(yè)灰水足跡效率，種植業(yè)灰水足跡效率平均值達(dá)到18.88 元·m-3，而畜牧業(yè)灰水足跡效率平均值為0.46元·m-3。種植業(yè)灰水足跡效率增長(zhǎng)速度也高于畜牧業(yè)灰水足跡效率。2021 年塔里木河流域種植業(yè)產(chǎn)值占流域農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的70%以上，種植業(yè)是該流域農(nóng)用地的傳統(tǒng)耕作模式，同時(shí)受到自然條件的限制，種植業(yè)一直是流域農(nóng)業(yè)發(fā)展中的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。因此，流域內(nèi)種植業(yè)灰水足跡效率整體較高。

在SDG2 可持續(xù)農(nóng)業(yè)實(shí)施的背景下，塔里木河流域初步實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向可持續(xù)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型并形成生產(chǎn)、生活與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展初步互利共贏的局面。流域在研究期內(nèi)農(nóng)業(yè)灰水足跡處于下降的趨勢(shì)，農(nóng)業(yè)灰水足跡效率穩(wěn)步提升。

2.3.2 農(nóng)業(yè)灰水足跡效率的空間格局變化 2006—2011 年塔里木河流域年均農(nóng)業(yè)灰水足跡效率為1.02 元·m-3，兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)灰水足跡效率最高（5.48 元·m-3），克州最低（0.30 元·m-3）。巴州、阿克蘇地區(qū)、兵團(tuán)第一師、第二師、第三師和第十四師超過(guò)平均值，而克州、和田地區(qū)和喀什地區(qū)低于平均值。

2012—2020 年塔里木河流域年均農(nóng)業(yè)灰水足跡效率為2.89 元·m-3，兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)灰水足跡效率依然最高（16.15 元·m-3），克州依然為最低（0.81元·m-3）。相比較于2006—2011 年塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡效率有一定程度的提升，增長(zhǎng)率高達(dá)183.33%，兵團(tuán)第十四師增長(zhǎng)率最大為287.97%，除了巴州的增長(zhǎng)率為93.20%，其余地區(qū)增長(zhǎng)率均超過(guò)100%，說(shuō)明該流域內(nèi)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展速度加快。

以塔里木河流域年均農(nóng)業(yè)灰水足跡效率的最高值與最低值作為參考區(qū)間，將農(nóng)業(yè)灰水足跡效率劃分為5 種發(fā)達(dá)程度類型，分別為不發(fā)達(dá)區(qū)（0～3.3）、欠發(fā)達(dá)區(qū)（3.3～6.6）、一般發(fā)達(dá)區(qū)（6.6～9.9）、較發(fā)達(dá)區(qū)（9.9～13.2）和發(fā)達(dá)區(qū)（13.2～16.5）。2006—2011 年流域內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展程度中，兵團(tuán)第一師、第二師、第三師均為欠發(fā)達(dá)地區(qū)，第十四師、巴州、克州、喀什地區(qū)、阿克蘇地區(qū)和和田地區(qū)均為不發(fā)達(dá)區(qū)。2012—2020 年流域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá)程度整體有一定提升，兵團(tuán)第一師為發(fā)達(dá)地區(qū)，第二師為較發(fā)達(dá)區(qū)，第三師與第十四師為一般發(fā)達(dá)區(qū)，巴州為欠發(fā)達(dá)區(qū)，克州、喀什地區(qū)、阿克蘇地區(qū)和和田地區(qū)依然為不發(fā)達(dá)區(qū)（圖6）。

圖6 塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡效率空間分布Fig.6 Spatial distribution of agricultural grey water footprint efficiency in the Tarim River Basin

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)塔里木河流域畜牧業(yè)所產(chǎn)生的畜禽糞便總氮排放是農(nóng)業(yè)灰水足跡的主要來(lái)源。黃登迎等［29］研究發(fā)現(xiàn)新疆畜牧業(yè)灰水足跡對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染壓力是種植業(yè)的3 倍。因此，探討流域畜牧業(yè)灰水足跡變化，對(duì)流域水環(huán)境改善具有重要意義。流域內(nèi)的畜禽養(yǎng)殖數(shù)量多，規(guī)模化養(yǎng)殖程度低，進(jìn)而導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖糞便得不到無(wú)害化與資源化處理，是造成流域產(chǎn)生嚴(yán)重水資源污染的原因之一。此外，流域內(nèi)的農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)的耦合發(fā)展較為緩慢，不利于實(shí)現(xiàn)畜禽糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用，也是造成流域內(nèi)水污染的另一個(gè)原因。趙俊等［30］研究發(fā)現(xiàn)塔里木河流域農(nóng)牧耦合只是簡(jiǎn)單的初級(jí)耦合，畜牧業(yè)未能利用種植業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，不利于流域的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向循環(huán)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型。

2000年后為促進(jìn)流域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以糧食為主的傳統(tǒng)種植結(jié)構(gòu)，逐漸發(fā)展為以棉、果等經(jīng)濟(jì)作物與糧食作物多元發(fā)展的種植結(jié)構(gòu)。顏璐等［31］通過(guò)對(duì)塔里木河流域不同作物化肥施用量的時(shí)空變化分析，發(fā)現(xiàn)流域內(nèi)不同種植結(jié)構(gòu)的農(nóng)作物產(chǎn)量對(duì)化肥施用的依賴度較高。在研究期內(nèi)，隨著經(jīng)濟(jì)作物的增加，為提高農(nóng)作物產(chǎn)量，流域內(nèi)氮肥施用量逐漸上升，雖促進(jìn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但也造成了嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染。

2016 年后新疆為與國(guó)家的2030 年可持續(xù)發(fā)展議程整體規(guī)劃進(jìn)行銜接，積極制定環(huán)保政策，在農(nóng)業(yè)方面頒布有效防控種植業(yè)污染、著力解決畜牧業(yè)污染、農(nóng)牧結(jié)合等措施促進(jìn)農(nóng)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。2016年后流域內(nèi)耕地面積有所增加，但氮肥的總施用量下降以及農(nóng)業(yè)灰水足跡也大幅度下降，可能得益于農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展，加強(qiáng)了種植業(yè)與畜牧業(yè)的聯(lián)系，促進(jìn)了種養(yǎng)平衡，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)內(nèi)部資源的循環(huán)以及通過(guò)實(shí)地調(diào)研與文獻(xiàn)查閱可知［32］，流域農(nóng)戶的有機(jī)肥使用率有所提升，減少了氮肥的施用。此外，隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氮肥施用的效率得到進(jìn)一步提高。國(guó)家和自治區(qū)也加大了對(duì)畜牧業(yè)的投入，流域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖邁向規(guī)?；笄菁S便處理趨于標(biāo)準(zhǔn)化。種植業(yè)與畜牧業(yè)總氮排放量有所降低，改善了塔里木河流域內(nèi)的生態(tài)水環(huán)境，促進(jìn)了SDG6水環(huán)境與衛(wèi)生和SDG2可持續(xù)農(nóng)業(yè)的實(shí)現(xiàn)。

總體來(lái)看，塔里木河流域內(nèi)的農(nóng)業(yè)灰水足跡效率相對(duì)較高的地區(qū)主要集中在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)轄區(qū)。兵團(tuán)持續(xù)推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)，其農(nóng)業(yè)發(fā)展具有集約化程度高、規(guī)?；a(chǎn)的特點(diǎn)。同時(shí)，兵團(tuán)在植物育種、栽培、牲畜育種與飼養(yǎng)等技術(shù)引進(jìn)與研發(fā)具有一定的領(lǐng)先性。兵團(tuán)的種植業(yè)灰水足跡效率相對(duì)于流域內(nèi)其他區(qū)域整體較高且畜牧業(yè)規(guī)模以及種植業(yè)面積相對(duì)于流域內(nèi)其他地區(qū)較小。因此，兵團(tuán)農(nóng)業(yè)所產(chǎn)生的氮排放總量少，所導(dǎo)致的污染也相對(duì)較小。

4 結(jié)論

（1）塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡總體上呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，主要得益于畜牧業(yè)大牲畜養(yǎng)殖數(shù)量的下降。畜牧業(yè)灰水足跡占農(nóng)業(yè)灰水足跡的比重為91.3%，種植業(yè)占比8.7%，流域農(nóng)業(yè)灰水足跡以畜牧業(yè)為主。為實(shí)現(xiàn)SDGs 目標(biāo)，提高流域內(nèi)水環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)改善流域內(nèi)畜牧業(yè)養(yǎng)殖規(guī)模、結(jié)構(gòu)以及提高畜禽養(yǎng)殖糞便的資源化與循環(huán)化利用。深入推進(jìn)農(nóng)區(qū)農(nóng)牧耦合發(fā)展，加大種植業(yè)與畜牧業(yè)的聯(lián)系，形成循環(huán)農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化發(fā)展。

（2）塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡效率逐步提升，2006 年為最低（0.6 元·m-3），2019 年達(dá)到峰值（4.03 元·m-3），說(shuō)明在這期間流域內(nèi)農(nóng)業(yè)得到一定程度的發(fā)展。兵團(tuán)第一師年均農(nóng)業(yè)灰水足跡效率最高，克州一直最低。農(nóng)業(yè)灰水足跡效率相對(duì)較高的區(qū)域主要集中在兵團(tuán)第一師、第二師、第三師和第十四師。流域內(nèi)種植業(yè)灰水足跡效率遠(yuǎn)高于畜牧業(yè)灰水足跡效率，應(yīng)積極落實(shí)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、土地開發(fā)整理等標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)種植業(yè)的規(guī)模化發(fā)展，減少化肥施用量，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，改善生態(tài)環(huán)境；繼續(xù)加深調(diào)整畜牧養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu)，減少大牲畜的養(yǎng)殖，增加經(jīng)濟(jì)效益較高的小型牲畜以及家禽的養(yǎng)殖，改良牲畜品種，延長(zhǎng)畜產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)鏈，提高畜牧業(yè)總體產(chǎn)值，促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。（3）塔里木河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度雖有一定改善，但流域內(nèi)農(nóng)業(yè)灰水足跡強(qiáng)度與效率存在著明顯的空間差異性?？酥荨⒖κ驳貐^(qū)、和田地區(qū)農(nóng)業(yè)灰水足跡相對(duì)較高，農(nóng)業(yè)灰水足跡效率遠(yuǎn)低于流域內(nèi)平均值，應(yīng)提高重視程度，因地制宜地發(fā)展與優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局。