河南省畜禽養(yǎng)殖污染狀況的評(píng)價(jià)

2014-07-18 02:34:01廖詩英李玉芳

江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年1期

廖詩英　李玉芳

摘要：通過1990—2011年期間河南省畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便排放量（估計(jì)值）的變化以及耕地負(fù)荷、流失量等參數(shù)評(píng)價(jià)了河南省畜禽養(yǎng)殖糞便污染狀況。結(jié)果表明，2011年河南省畜禽糞便產(chǎn)生量為26 695.4萬t，是1990年的2.1倍，畜禽糞便耕地負(fù)荷、氮耕地負(fù)荷和磷耕地負(fù)荷分別為37.1 t/hm2、180.8 kg/hm2和52.2 kg/hm2，已明顯超過耕地的承載能力。畜禽糞便的氮流失量為23.2萬t，分別是同期工業(yè)廢水和生活污水氮排放量的16.7、3.2倍，已成為河南省流域水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因，其貢獻(xiàn)已大大超過工業(yè)廢水和生活污水。說明河南省養(yǎng)殖業(yè)污染風(fēng)險(xiǎn)正在不斷加大。

關(guān)鍵詞：畜禽糞便；耕地負(fù)荷；氮流失量；環(huán)境污染

中圖分類號(hào)：X713文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002-1302（2014）01-0334-03

收稿日期：2013-06-10

基金項(xiàng)目：河南省科技攻關(guān)（編號(hào)：132102110182）。

作者簡(jiǎn)介：廖詩英（1971—），男，副教授，主要從事畜牧獸醫(yī)教學(xué)與研究。Tel：（0396）2853022；E-mail：liaoshi71@163.com。改革開放以來，中國(guó)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，主要畜產(chǎn)品產(chǎn)量持續(xù)快速增長(zhǎng)，畜牧業(yè)已成為我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，在保障城鄉(xiāng)畜禽產(chǎn)品供應(yīng)、促進(jìn)農(nóng)民增收方面發(fā)揮了重要作用。至2010年底，我國(guó)畜牧業(yè)總產(chǎn)值突破20 000億元大關(guān)，占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的比重達(dá)到30.0%；規(guī)模化養(yǎng)殖水平顯著提升，全國(guó)生豬、蛋雞和奶牛規(guī)模養(yǎng)殖比例分別為65%、79%、47%，比1999年高41%、42%、32%[1-2]。隨著養(yǎng)殖數(shù)量和規(guī)?；潭鹊牟粩嗵岣?，中國(guó)畜禽養(yǎng)殖污染風(fēng)險(xiǎn)正不斷擴(kuò)大。環(huán)保部和農(nóng)業(yè)部最新公布的數(shù)據(jù)顯示[3]，2010年全國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的化學(xué)需氧量和銨態(tài)氮排放量分別達(dá)到1 184萬、65萬t，占全國(guó)排放總量的比例分別為45%、25%，占農(nóng)業(yè)源的95%、79%，畜禽養(yǎng)殖業(yè)化學(xué)需氧量排放量分別為當(dāng)年工業(yè)源、生活源排放量的3.23、1.18倍，規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染已成為最主要的農(nóng)業(yè)污染源。由于畜禽廢棄物具有產(chǎn)生量大、污染范圍廣和環(huán)境污染嚴(yán)重等特點(diǎn)，畜禽養(yǎng)殖污染已經(jīng)成為中國(guó)環(huán)境污染的重要因素源[4-8]。河南是我國(guó)重要的畜牧大省，主要畜禽品種在全國(guó)占有十分重要的地位。隨著畜牧業(yè)集約化程度的不斷提高，河南省畜禽養(yǎng)殖污染也日益加劇，大量糞便和污水任意排放到養(yǎng)殖場(chǎng)周圍環(huán)境中，對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)及周圍的大氣、水體、土壤等產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害，造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。筆者通過1990—2011年河南省畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便排放量（估計(jì)值）變化以及耕地負(fù)荷、流失量等參數(shù)對(duì)河南省畜禽養(yǎng)殖污染狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為河南省畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)劃布局以及污染治理提供決策依據(jù)。

1研究對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

以1990—2011年河南省主要畜禽存出欄數(shù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[9]，估算河南省畜禽糞便排放量及污染負(fù)荷。

1.2研究方法

1.2.1河南省畜禽糞便排放總量的估算

Q=∑Ni×Ti×Ki（1）

式中：Q為年度糞便產(chǎn)生量（萬t）；Ni為各類畜禽飼養(yǎng)量[萬頭（只或羽）]；Ti為飼養(yǎng)期（d）；Ki為各類畜禽糞便排泄系數(shù)，{kg/[頭（只或羽）·d]}。

1.2.1.1畜禽飼養(yǎng)期的確定在估算各類畜禽飼養(yǎng)期時(shí)，存欄數(shù)的飼養(yǎng)期按全年365 d計(jì)算。不同畜禽種類出欄數(shù)的飼養(yǎng)期參考國(guó)內(nèi)外資料[10]確定，生豬平均飼養(yǎng)期一般為160 d，肉牛平均飼養(yǎng)期為160 d，肉羊平均飼養(yǎng)期為150 d，肉兔平均飼養(yǎng)期為90 d，肉禽飼養(yǎng)周期平均為50 d。

1.2.1.2畜禽糞便排泄系數(shù)的確定畜禽的糞便排泄系數(shù)與畜禽種類、性別、生長(zhǎng)期、飼料、天氣等諸多因素有關(guān)，我國(guó)目前尚無統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本研究在參考國(guó)家環(huán)?？偩株P(guān)于畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物產(chǎn)生系數(shù)核算[11]的基礎(chǔ)上，征詢畜牧和環(huán)保專家的意見，確定河南省各類畜禽的糞便排泄系數(shù)K（表1）。表1河南省各類畜禽的糞便排泄系數(shù)統(tǒng)計(jì)情況

排泄物1各類畜禽的糞便排泄系數(shù)牛[kg/（頭·d）]1豬[kg/（頭·d）]1羊[kg/（只·d）]1兔[kg/（只·d）]1家禽[kg/（羽·d）]糞 114.012.011.210.1510.12尿13.2213.310.6210.251

1.2.2河南省年度畜禽糞便養(yǎng)分產(chǎn)生總量的估算畜禽糞便中含有大量的N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素，是營(yíng)養(yǎng)豐富的有機(jī)肥源。由于畜禽糞便的養(yǎng)分含量沒有統(tǒng)一的估算標(biāo)準(zhǔn)，所以河南規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)的采樣分析試驗(yàn)參考國(guó)家環(huán)?？偩治募拖嚓P(guān)研究資料[12]，確定畜禽糞便中的養(yǎng)分含量（表2），以估算河南省年度畜禽糞便養(yǎng)分產(chǎn)生總量，其計(jì)算公式為：

M=∑Q i×Fi（2）

式中：M為年度畜禽糞便養(yǎng)分產(chǎn)生總量（萬t）；Qi為各類畜禽糞便產(chǎn)生量（萬t）；Fi為單位質(zhì)量畜禽糞便的養(yǎng)分含量（%）。

2結(jié)果與分析

2.1河南省畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展情況

近20年來，隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，河南省畜禽養(yǎng)殖業(yè)得到了迅猛發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年河南省肉、蛋、奶總產(chǎn)量分別為660萬、400萬、320萬t，全省畜牧業(yè)總產(chǎn)值已突破2 000億元大關(guān)，居全國(guó)前列，畜牧業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的比重達(dá)40%。由表3可以看出，1990—2011年河南省主要畜禽存欄數(shù)總體呈不斷上升的趨勢(shì)，2010年的生豬、羊、家兔和家禽的存欄數(shù)分別是1990年的2.6、1.5、2.2、3.1倍；而2010年的生豬、牛、羊、家兔和家禽的出欄數(shù)分別是1990年的46、3.3、2.5、6.2、4.2倍。表3河南省主要畜禽存出欄數(shù)變化

1990—2011年期間，河南省畜禽養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變明顯加快，規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化、集約化養(yǎng)殖發(fā)展迅速。據(jù)2010年的統(tǒng)計(jì)資料可知，出欄1 000頭以上生豬的豬場(chǎng)達(dá)到9 738個(gè)，其中出欄10 000頭以上的豬場(chǎng)370個(gè)；出欄10萬羽以上的肉雞場(chǎng)454個(gè)，存欄10 000羽以上的蛋雞場(chǎng)5 679個(gè)；存欄200頭以上的奶牛場(chǎng)604個(gè)。生豬、肉雞、蛋雞、奶牛規(guī)模飼養(yǎng)比重分別達(dá)到58%、96%、68%、80%。endprint

2.2河南省畜禽糞便產(chǎn)生情況

根據(jù)公式（1）計(jì)算出1990—2011年河南省畜禽糞便產(chǎn)生總量，結(jié)果見表4。

從表4可以看出，隨著河南省養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，河南省年畜禽糞便產(chǎn)生量也在迅速增長(zhǎng)。1990年河南省的畜禽糞便產(chǎn)生量為12 748.3萬t，而到了2000年就達(dá)到了 26 254.9萬t，翻了1番，此后的10年間基本維持在26 000萬～27 000萬t之間。在各種畜禽糞便中增長(zhǎng)最快的是家禽糞便，由1990年的992.3萬t增長(zhǎng)到2011年的3 364.4萬t，增長(zhǎng)了2.4倍。2011年河南省畜禽糞便產(chǎn)生量中各種畜禽貢獻(xiàn)量依次為：豬13 385.0萬t，占總量的50.1%；牛7 504.0萬t，占總量的281%；家禽3 364.4萬t，占總量的12.6%；羊1 798.6萬t，占總量的6.7%；兔643.4萬t，占總量的2.4%。目前，河南省豬糞便的產(chǎn)生量已超過全省畜禽糞便產(chǎn)生量的一半，所以在環(huán)保治理中，應(yīng)將其作為重中之重。

2.3河南省畜禽糞便對(duì)環(huán)境的影響

2.3.1河南省畜禽養(yǎng)殖業(yè)的養(yǎng)分產(chǎn)生量及其耕地負(fù)荷量根據(jù)公式（2）計(jì)算出河南省畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的養(yǎng)分總量及其耕地負(fù)荷量，結(jié)果見表5。

從表5可以看出，河南省畜禽糞便中的氮、磷、鉀養(yǎng)分總量隨著畜禽飼養(yǎng)量的增加而增加，到2011年時(shí)已分別達(dá)到了130.2萬、37.6萬、99.6萬t，是1990年的2.1、2.4、2.0倍。河南省2011年化肥施用總量折純?yōu)?96.8萬t，居全國(guó)第1位，其中氮肥216.2萬t、磷肥106.6萬t、鉀肥55.7萬t[5]。如果將2011年河南省畜禽糞便中的養(yǎng)分全部施入農(nóng)田，其氮、磷含量分別相當(dāng)于同年施用化肥量的60.2%、35.3%。畜禽糞便中這些豐富的養(yǎng)分資源如果能夠得到合理利用，不僅可以減少化肥投入量，而且可以緩解河南省鉀肥資源不足的問題。但是畜禽糞便如不經(jīng)妥善處理直接排放到環(huán)境中，勢(shì)必會(huì)造成水體、土壤和空氣污染。

目前，對(duì)于畜禽糞便處理的主要出路仍然是作為肥料還田，許多畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家一般也是采用種養(yǎng)結(jié)合的模式，將農(nóng)田作為畜禽糞便的負(fù)載場(chǎng)所，用充足的土地來消納畜禽糞便表5河南省畜禽糞便中養(yǎng)分總量及其耕地負(fù)荷情況

中的養(yǎng)分。因此，耕地畜禽糞便負(fù)荷量這一指標(biāo)可以直接反映該地區(qū)耕地消納畜禽糞便的能力，而單位面積耕地土壤的氮、磷養(yǎng)分負(fù)荷反映了畜禽糞便對(duì)耕地土壤的污染風(fēng)險(xiǎn)。從表5可以看出，1990年河南省畜禽糞便耕地負(fù)荷、氮耕地負(fù)荷和磷耕地負(fù)荷分別為18.5 t/hm2、90.2 kg/hm2和 22.5 kg/hm2，而到了2000年已分別達(dá)到了38.2 t/hm2、190.2 kg/hm2 和48.0 kg/hm2，增長(zhǎng)了1倍左右，此后的10年便一直維持在較高水平，不曾下降過。

雖然我國(guó)還沒有設(shè)定單位面積耕地土壤的畜禽糞便以及氮、磷養(yǎng)分的限量標(biāo)準(zhǔn)，但多數(shù)學(xué)者認(rèn)為耕地能夠負(fù)荷的畜禽糞便量約為30 t/hm2[13]，糞肥年施氮量的限量標(biāo)準(zhǔn)為 170 kg/hm2，年施磷量的限量標(biāo)準(zhǔn)為35 kg/hm2[14]。從表5還可以看出，2011年河南省畜禽糞便耕地負(fù)荷已達(dá)到或超過這些限量標(biāo)準(zhǔn)，而考慮到規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)糞便產(chǎn)生量的集中性，河南省規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)周圍土地的糞便負(fù)荷已明顯超過其承載能力。

2.3.2河南省畜禽糞便及其氮、磷、鉀養(yǎng)分流失量畜禽糞便在堆放及清糞沖洗過程中極易進(jìn)入到水體中，而且河南省許多養(yǎng)殖場(chǎng)建在河流邊上，畜禽糞便不經(jīng)處理直接被排放到河流中。隨著河南省規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)的不斷發(fā)展，畜禽糞便隨水流失量也在不斷增大。據(jù)研究，中國(guó)畜禽糞便進(jìn)入水體的流失率保持在2%～8%的水平上，而液體排泄物則可能達(dá)到50%[15]?？紤]到河南省氣候、降水以及糞便管理模式等特點(diǎn)，糞便流失量取8%，尿以50%估算出河南省畜禽糞便及養(yǎng)分年流失量（表6）。

從表6可以看出，河南省養(yǎng)殖業(yè)年糞便流失量從1990年的670.2萬t增長(zhǎng)到2011年的1 275.5萬t，增長(zhǎng)0.9倍左右；而年尿液流失量也由1990年的2 185.5萬t增長(zhǎng)到2011年的5 376.0萬t，增長(zhǎng)了1.5倍。由此帶來的畜禽糞便中氮、磷、鉀流失量分別從1990年的11.6萬、1.6萬、13.4萬t增長(zhǎng)到2011年的23.2萬、4.0萬、24.2萬t。

畜禽糞便中高濃度的氮、磷養(yǎng)分通過徑流、滲漏等途徑進(jìn)入水體，不僅造成資源浪費(fèi)，而且會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，是農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源之一。根據(jù)河南省統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)[9]可知，2011年河南省工業(yè)廢水中的銨態(tài)氮排放量為139萬t，生活污水中銨態(tài)氮排放量為7.25萬t。因此，2011年河南省畜禽養(yǎng)殖業(yè)的氮流失量分別是同期工業(yè)廢水和生活污水氮排放量的16.7、3.2倍，已成為河南省流域水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因，其貢獻(xiàn)已大大超過工業(yè)廢水和生活污水。

3結(jié)論

過去20年間，河南省畜牧業(yè)發(fā)展迅猛，畜禽糞便產(chǎn)生量也在迅速增長(zhǎng)。2011年河南省畜禽糞便產(chǎn)生量為 26 695.4萬t，是1990年的2.1倍，折算成氮130.2萬t、磷37.6萬t和鉀99.6萬t。不同畜禽中，以豬的糞便產(chǎn)生量最高，占總量的50.1%；其他依次為牛28.1%、家禽12.6%、羊6.7%、兔2.4%。目前，河南省畜禽糞便的污染中，豬糞便的產(chǎn)生量已超過全省畜禽糞便排放總量的一半，所以在環(huán)保治理中，應(yīng)將其作為重中之重。

河南省養(yǎng)殖業(yè)污染風(fēng)險(xiǎn)正不斷加大。1990年河南省畜禽糞便耕地負(fù)荷、氮耕地負(fù)荷和磷耕地負(fù)荷分別為 18.5 t/hm2、90.2 kg/hm2和22.5 kg/hm2；而到了2011年已分別達(dá)到了37.1 t/hm2、180.8 kg/hm2和52.2 kg/hm2，明顯超過耕地的承載能力，存在較嚴(yán)重的土壤和水體污染。同時(shí)，河南省畜禽糞便中氮、磷、鉀流失量分別從1990年的 116萬、1.6萬、13.4萬t增長(zhǎng)到2011年的23.2萬、4.0萬、24.2萬t。2011年河南省畜禽養(yǎng)殖業(yè)的氮排放量分別是同期工業(yè)廢水和生活污水氮排放量的16.7、3.2倍，已成為河南省流域水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因，其貢獻(xiàn)大大超過工業(yè)廢水和生活污水。endprint

在傳統(tǒng)的家庭畜禽養(yǎng)殖中，畜禽糞便可以作為有機(jī)肥料及時(shí)使用，一般不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。但是，規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖的情況完全不同，由于農(nóng)牧脫節(jié)嚴(yán)重，畜禽糞便產(chǎn)生量大、過于集中，不可能完全實(shí)現(xiàn)合理的直接還田利用，如果處理不當(dāng)，就會(huì)造成環(huán)境污染。2005年以后，隨著畜牧業(yè)生產(chǎn)方式的快速轉(zhuǎn)變，河南省畜禽養(yǎng)殖的規(guī)?；潭炔粩嗵岣撸?/p>

禽養(yǎng)殖業(yè)污染風(fēng)險(xiǎn)勢(shì)必會(huì)隨之不斷加大。因此，河南省應(yīng)采取積極有效的措施來防治畜禽養(yǎng)殖業(yè)的污染。

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