吉林省畜禽糞尿總量估算及其環(huán)境風(fēng)險分析

祝延立等

摘 要：利用統(tǒng)計資料和文獻數(shù)據(jù)，結(jié)合國內(nèi)外研究，確定吉林省畜禽糞尿資源的計算參數(shù)和計算方法。根據(jù)吉林省2011年畜禽飼養(yǎng)量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)估算了吉林省畜禽糞尿產(chǎn)生量、污染物產(chǎn)生量及其流失量。結(jié)果表明：2011年吉林省畜禽糞尿總量為7614.99萬t，畜禽糞尿污染物產(chǎn)生量910.86萬t，污染物流失總量為273.26萬t，吉林省畜禽糞尿單位耕地負(fù)荷為11.16t/hm2。畜禽糞尿總量集中分布在長春、四平、吉林和松原地區(qū)。吉林省畜禽糞尿污染物承載量環(huán)境風(fēng)險大的縣域分布在長春、四平、松原和白山地區(qū)。

關(guān)鍵詞：畜禽糞尿；環(huán)境風(fēng)險；耕地負(fù)荷；吉林省

中圖分類號 S81 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）15-131-04

Abstract：The calculating parameters and method of manure resources was analyzed and determined based on statistical data and literatures in Jilin province. According to the statistical data of Jilin province in 2011， the paper estimated the amount of livestock animal， pollutant generation and loss of pollution in Jilin province. The results show that： the livestock and poultry manure was totaled 761.49 million tons， poultry waste was totaled 9.1 million tons， pollutant loss was totaled 2.73 million tons， and poultry manure cropland load unit 11.16 tons/hectar of Jilin province in 2011.The total amount of livestock and poultry manure mainly distributed in Changchun， Sipping， Jilin and Songyuan area. The land carrying capacity of the county distribution of environmental risks in Changchun， Siping， Songyuan and Baishan region of Jilin Province livestock waste pollution.

Key words：Livestock and poultry manure；Environmental risk；Land carrying capacity；Jilin Province

近年來，吉林省畜牧業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；潭炔粩嗵岣?，經(jīng)濟效益穩(wěn)步增長。吉林省將發(fā)展現(xiàn)代畜牧業(yè)作為發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的重要任務(wù)。然而相對于規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)蓬勃發(fā)展，吉林省的養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)管理水平比較粗放，畜禽糞便沒有得到充分利用，養(yǎng)殖業(yè)廢棄物污染問題日益突出[1]。及時準(zhǔn)確地估算畜禽糞便的產(chǎn)生量，了解其空間分布規(guī)律和變化特征，合理規(guī)劃和開發(fā)利用畜禽糞便資源，將有助于緩解畜禽糞便排放帶來的生態(tài)環(huán)境問題。因此，本文根據(jù)吉林省畜禽統(tǒng)計數(shù)據(jù)，估算吉林省畜禽糞便資源產(chǎn)生總量及其污染物COD、BOD、NH3-N等有害物質(zhì)的含量，分析耕地的畜禽糞便負(fù)荷量、污染物的環(huán)境風(fēng)險，以期為吉林省養(yǎng)殖業(yè)的合理布局、科學(xué)區(qū)劃、畜禽糞便資源利用及環(huán)境污染的整治提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 本研究主要對象是2011年吉林省及其各縣域的禽養(yǎng)殖種類、數(shù)量，數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒2012》、《吉林統(tǒng)計年鑒2012》，并對統(tǒng)計年鑒中的原始數(shù)據(jù)進行了符合研究的處理。本研究按照畜禽飼養(yǎng)量、飼養(yǎng)周期和養(yǎng)殖期內(nèi)的糞尿排放系數(shù)進行計算：畜禽糞尿總量=飼養(yǎng)量×排放系數(shù)×飼養(yǎng)周期。

豬：吉林省養(yǎng)豬的平均飼養(yǎng)期一般為199d[2]。因此，豬的飼養(yǎng)數(shù)量就是當(dāng)年的出欄數(shù)，吉林省飼養(yǎng)量1480.2萬頭；牛：吉林省牛養(yǎng)殖主要是黃牛和奶牛，黃牛和奶牛一般當(dāng)年不出欄，各自的年末存欄數(shù)即可視為當(dāng)年飼養(yǎng)數(shù)量。因此，吉林省黃牛的飼養(yǎng)量為405.7萬頭，奶牛為18萬頭；羊、馬、驢和騾：生長期一般長于1a，因此，將其飼養(yǎng)周期確定為365d，采用年末存欄量作為當(dāng)年的飼養(yǎng)數(shù)量。吉林省飼養(yǎng)量羊為391.6萬只、馬45.8萬匹、驢23.2萬頭、騾子12.9萬頭；家禽：數(shù)據(jù)未區(qū)分雞鴨鵝種類和統(tǒng)計出欄量，蛋雞的飼養(yǎng)周期超過1a，肉雞飼養(yǎng)周期為60d，鴨、鵝日排泄量高于雞。因此，本研究將家禽數(shù)量均計算為蛋雞數(shù)量，以此作為家禽總數(shù)量。吉林省家禽飼養(yǎng)數(shù)量為15 302.8萬只。

1.2 參數(shù)確定 畜禽的糞尿日排泄量與品種、體重、生理狀態(tài)、飼料組成和飼喂方式等均相關(guān)。中國目前尚沒有國家權(quán)威部門發(fā)布的整套的畜禽糞尿排泄系數(shù)，研究者引用的系數(shù)出處也不盡相同。確定畜禽糞尿排物系數(shù)及其污染物的含量是一項較為復(fù)雜的工作，通過查閱國內(nèi)近年來的研究成果[2-15]，收集其中與畜禽糞尿排泄及其污染物的相關(guān)參數(shù)，并進行比較和計算，取其平均值作為各種畜禽新鮮糞尿及其污染物的排放系數(shù)（表1）。另外，多數(shù)研究將牛、豬、羊污染物含量的數(shù)據(jù)，按照糞便和尿液分別列出，但是實際上由于糞尿排泄數(shù)量很難分開統(tǒng)計，所以把牛、豬、羊、馬驢騾的糞便和尿液污染物含量相加作為糞尿污染物含量。

畜禽糞尿堆放及清糞沖洗極易流失進入到水體中，一般通過兩種途徑進入水體：一是在飼養(yǎng)過程中直接排放進入水環(huán)境；二是在堆放儲存過程中因降雨和其他原因進入水體。不同地區(qū)、不同管理水平下畜禽糞尿的流失程度差異很大。據(jù)1997年國家環(huán)?？偩謱π笄蒺B(yǎng)殖場糞尿流失情況的研究，從全國來看[3]，畜禽糞便污染物進入水體的流失率在2%～8%的范圍內(nèi)，而液體排泄物則可能達到5O%。根據(jù)實地調(diào)查，結(jié)合吉林省相關(guān)研究，確定吉林省畜禽糞尿流失率為30%。

1.3 計算方法 根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和計算參數(shù)，本研究采用的計算方法匯總?cè)缦耓4-6]：

（1）畜禽糞尿產(chǎn)生量計算方法主要是：黃牛、奶牛、馬、驢、騾、羊、蛋雞采用下式計算：糞尿產(chǎn)生量=飼養(yǎng)量×年排泄量；豬則采用下式計算：糞尿產(chǎn)生量=飼養(yǎng)量×199d×日排泄量。

（2）畜禽糞尿污染物產(chǎn)生量計算方法：畜禽糞尿污染物產(chǎn)生量=畜禽糞尿產(chǎn)生量×畜禽糞尿污染物含量

（3）畜禽糞尿及其污染物耕地承載量計算方法：畜禽糞尿及其污染物耕地承載量=畜禽糞尿產(chǎn)生量（或糞尿污染物產(chǎn)生量）/耕地面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 吉林省畜禽糞尿總量 本研究計算的畜禽糞尿量主要是牛、豬、羊、馬、驢、騾以及家禽，對于吉林省的梅花鹿及家兔等未考慮，會造成糞尿總量偏小。根據(jù)上述計算方法，計算出2011年吉林省畜禽糞尿總量為7 614.99萬t，其中黃牛糞尿總量為4 097.57萬t，占糞尿總量的53.81%；其次為豬糞尿量1561.17萬t，占20.5%；第三位為家禽糞便量815.64萬t，占10.71%；奶牛糞尿量為349.2萬t，占4.59%，馬驢騾糞尿量合計為450.72萬t，占5.92%，羊糞尿為340.69萬t，占4.47%?？梢钥闯黾质⌒笄菁S尿量的產(chǎn)生量主要是牛、豬、家禽，三者合占總量的89.61%。

2.2 吉林省畜禽糞尿量資源分布 吉林省畜禽糞尿資源量的空間分布不平衡，差異性顯著，主要集中在吉林省中部地區(qū)。其中，長春市畜禽糞尿量最大，為2 435.03萬t，占畜禽糞尿總量的31.98%；其次為四平市，畜禽糞尿量為1 685.36萬t，占總量的22.13%；第三位是松原市，畜禽糞尿量為970.91萬t，占總量的12.75%，最低的為白山市僅占總量的1.72%。長春、四平和松原既是吉林省糧食主產(chǎn)區(qū)，也是吉林省的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，三者合占糞尿資源總量的66.86%。

從縣域空間分布上看，年產(chǎn)糞尿量超過800～200萬t的縣域共有14個，主要是榆樹、梨樹、農(nóng)安、德惠、九臺、公主嶺、伊通、長嶺等縣域，集中分布在吉林省中部地區(qū)；年產(chǎn)糞尿量50～200萬t的縣域共有16個，主要分布在東部的通化市、白山市和西部的白城市；年產(chǎn)糞尿量50萬t以下縣域共計18個，主要集中在東部的延邊州和長白山山區(qū)。從畜禽糞尿種類的空間分布上看，牛糞量超過200萬t主要有榆樹、德惠、梨樹、農(nóng)安、九臺、伊通和長嶺，說明吉林省黃牛和奶牛養(yǎng)殖業(yè)主要集中在這些縣域；豬糞超過100萬t縣域主要有梨樹、農(nóng)安、榆樹、德惠、公主嶺和九臺，上述地區(qū)是豬養(yǎng)殖業(yè)的集中地區(qū)；家禽糞便超過50萬t的縣域主要是長春市區(qū)、伊通縣、扶余、榆樹、梨樹和公主嶺。

2.3 吉林省畜禽糞尿污染的環(huán)境負(fù)荷

2.3.1 畜禽糞便流失污染負(fù)荷估算 吉林省畜禽糞便產(chǎn)生的污染物主要是COD、BOD、NH3-N、TP、TN。根據(jù)畜禽糞尿污染物產(chǎn)生量計算方法和污染物排泄系數(shù)，計算2011年吉林省畜禽糞便污染物總量為910.86萬t，COD、BOD、NH3-N、TP、TN產(chǎn)生總量分別為406.34萬t、348.19萬t、35.21萬t、20.87萬t、100.25萬t。畜禽糞便污染物產(chǎn)生量最多的地區(qū)為長春297.06萬t，占總量的32.61%，吉林市為120.99萬t，占總量的13.29%，四平市為203.57萬t，占22.35%，松原市為110.1萬t，占12.09%。污染物排放量多的地區(qū)依次是長春、四平、吉林和松原。根據(jù)實地調(diào)查，結(jié)合相關(guān)研究，確定吉林省畜禽糞尿流失率為30%，計算得出畜禽糞便流失污染負(fù)荷總量為273.26萬t，COD、BOD、NH3-N、TP、TN分別為121.9萬t、104.46萬t、10.56萬t、6.26萬t和30.08萬t。

2.3.2 耕地畜禽糞便負(fù)荷 長期以來，畜禽糞便一直作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的肥料返田使用。如果糞肥供給的養(yǎng)分超出當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物達到目標(biāo)產(chǎn)量所需，會造成作物施肥過量。一方面，不利于作物的生長；另一方面，增加了非點源污染物的來源量，使周邊水體受到嚴(yán)重的污染威脅。根據(jù)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)李國學(xué)的研究，盡管不同畜禽品種和不同區(qū)域會有所變化，但是一般每hm2土地能夠負(fù)荷的畜禽糞尿在30～45t左右，如果高出這一水平，就會帶來土壤的富營養(yǎng)化，對環(huán)境產(chǎn)生影響[3]。一般認(rèn)為預(yù)警值為R=Q/P，Q是畜禽糞尿重量負(fù)荷量，P是有機肥最大適宜施用量。目前，吉林省畜禽糞便處理的方式是作為有機肥料直接還田，其余大部分畜禽糞便被直接任意堆放。因此，吉林省畜禽糞便負(fù)荷量以農(nóng)田面積作為實際的負(fù)載面積，根據(jù)吉林省各市縣的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的特點，這里P值取最大限度35t比較適合。根據(jù)相關(guān)研究[6-15]確定分級為：Ⅰ級（≤0.4）為無環(huán)境威脅，Ⅱ級（0.42.0）為環(huán)境威脅很嚴(yán)重。

根據(jù)表3可以看出，吉林省畜禽糞尿量負(fù)荷量為11.16t/hm2，COD、BOD、NH3-N、TP、TN的單位耕地負(fù)荷量為0.6t/hm2、0.51t/hm2、0.05t/hm2、0.03t/hm2、0.15t/hm2。畜禽糞尿量負(fù)荷大的地區(qū)主要是白山、長春、四平和吉林地區(qū)，糞尿負(fù)荷量超過吉林省平均水平，預(yù)警值超過0.4，稍有環(huán)境威脅。目前吉林省畜禽排泄物對耕地的負(fù)荷尚未影響到環(huán)境，但預(yù)警值值有上升趨勢，耕地面積每年的增加量是很小的，甚至減少，但隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖量的迅速增加，畜禽排泄物的量將以較快的速度增加，因此，畜禽排泄物對耕地負(fù)荷仍是一個不可忽視的重大問題。

3 結(jié)論與討論

（1）近年來，吉林省畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，規(guī)?；B(yǎng)殖不斷擴大，目前規(guī)?；B(yǎng)殖農(nóng)戶個體散養(yǎng)為吉林省畜牧業(yè)發(fā)展的主要形式。畜禽養(yǎng)殖業(yè)集中分布在中部和西部的糧食主產(chǎn)區(qū)，并出現(xiàn)不斷擴散的趨勢。

（2）2011年，吉林省畜禽糞尿總量為7 614.99萬t。畜禽糞尿種類主要是牛糞、豬糞和雞糞，占總量的89.61%。畜禽糞尿量集中分布的地區(qū)長春、四平、吉林和松原。吉林畜禽糞尿產(chǎn)生的污染物主要是COD、BOD、NH3-N、TP、TN，分別為406.34萬t、348.19萬t、35.21萬t、20.87萬t、100.25萬t。畜禽糞便流失污染負(fù)荷總量為273.26萬t，COD、BOD、NH3-N、TP、TN分別為121.9萬t、104.46萬t、10.56萬t、6.26萬t和30.08萬t。吉林省畜禽糞尿單位耕地承載量11.16t/hm2，COD、BOD、NH3-N、TP、TN的單位耕地負(fù)荷量為0.6t/hm2、0.51t/hm2、0.05t/hm2、0.03t/hm2、0.15t/hm2。畜禽糞尿污染負(fù)荷量較大的地區(qū)主要有白山、長春、四平和吉林。糞尿負(fù)荷量超過吉林省平均水平，預(yù)警值超過0.4，稍有環(huán)境威脅?？傮w上吉林省的畜禽糞尿?qū)Νh(huán)境沒有影響，長春、四平、吉林市和白山市稍有環(huán)境威脅。

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