青島市畜禽糞便排放量與肥料化利用潛力分析*

趙俊偉 ，尹昌斌

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京　100081； 2.中國農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院，北京　100083)

?

·中日合作項目——“北方農(nóng)業(yè)循環(huán)型系統(tǒng)設(shè)計與評價”專欄·

青島市畜禽糞便排放量與肥料化利用潛力分析*

趙俊偉1,2，尹昌斌1※

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京100081； 2.中國農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院，北京100083)

在確定畜禽糞便年排放量和農(nóng)田所需養(yǎng)分量估算方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)2011～2014年青島市畜禽養(yǎng)殖量和農(nóng)作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)，估算青島市畜禽糞便產(chǎn)生量及其主要養(yǎng)分含量和農(nóng)田所需養(yǎng)分量，并從肥料化利用角度分析畜禽糞便資源化利用潛力及畜禽糞便中氮、磷養(yǎng)分的貢獻率。結(jié)果表明，如果畜禽糞便能夠完全實現(xiàn)肥料化利用，則畜禽糞便中養(yǎng)分的化肥替代率達60%以上，可見畜禽糞便肥料化利用潛力巨大； 從青島市各區(qū)的氮、磷養(yǎng)分貢獻率可以看出，城陽區(qū)存在氮和磷污染風險，嶗山區(qū)和萊西市存在磷污染風險。

畜禽糞便排泄系數(shù)肥料化利用環(huán)境影響

0　引言

《關(guān)于加快發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的指導意見》提出了加快發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟，提高農(nóng)業(yè)資源利用效率和改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，促進一、二、三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，全面推動資源利用節(jié)約化、生產(chǎn)過程清潔化、產(chǎn)業(yè)鏈接循環(huán)化、廢棄物處理資源化，增強農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力。其中，畜禽養(yǎng)殖廢棄物轉(zhuǎn)換成有機肥成為農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟重要部分。近年來，青島市畜禽養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)模化和集約化發(fā)展保障了城鄉(xiāng)畜禽產(chǎn)品供應(yīng)的穩(wěn)定，同時，也加劇了種養(yǎng)分離，糞便污染成為制約青島市畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展和打造都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要因素。發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)成為實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖業(yè)清潔生產(chǎn)、資源可持續(xù)利用的有效手段，也是實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展困境的必然選擇[1]。

對于我國畜禽糞便排放量的估算已有很多報道[2-5,6-7]，而在對省市區(qū)域畜禽糞便排放量估算中，很少考慮由于區(qū)域地理位置的不同影響到畜禽糞便排泄系數(shù)的不同，從而影響畜禽糞便產(chǎn)生量的估算精度。宋大平等(2012)和閆鐵柱等(2009)在對安徽省畜禽糞便產(chǎn)生量估算時，采用的是國家環(huán)保部公布的排泄系數(shù)； 彭里等(2004)在對重慶市畜禽糞便年排放量估算時，通過收集國內(nèi)外畜禽糞尿排放估算參數(shù)范圍確定排泄系數(shù)，由于系數(shù)取值區(qū)間較大，在確定排泄系數(shù)時可能存在較大誤差； 景棟林等(2012)在對佛山市畜禽糞便排放量估算時采用的是家畜環(huán)境衛(wèi)生學[8]一書中的便排泄系數(shù)。以上大多研究中對畜禽糞便排泄系數(shù)的選取具有一定的片面性，并沒有針對研究區(qū)域性特點采用相應(yīng)的畜禽糞便排泄系數(shù)。此外，現(xiàn)有研究中對于畜禽糞便對耕地、水存在的潛在污染風險，大多是通過單位面積耕地的糞便負荷來分析[5-15]，而沒有從滿足農(nóng)作物生產(chǎn)需要時對農(nóng)田所需施用養(yǎng)分量的角度進行研究。

文章在前人研究的基礎(chǔ)上，考慮到研究區(qū)域諸多因素對畜禽排泄系數(shù)的影響，通過搜集相關(guān)研究中華東地區(qū)的畜禽糞便排泄系數(shù)，取其平均值作為新的排泄系數(shù)估算青島市畜禽糞便排放量，從而提高估算精確度，并由畜禽糞便中氮、磷、鉀養(yǎng)分的比例估算其養(yǎng)分含量，計算畜禽糞便的化肥替代率分析畜禽糞便肥料化利用的潛力。同時，通過估算青島市農(nóng)田*農(nóng)田：指用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的耕地、園地(果園、茶園等)和牧草地。所需氮、磷養(yǎng)分量，并對青島市及各區(qū)畜禽糞便的氮、磷貢獻率及畜禽糞便的化肥替代率進行計算，分析青島市及其各區(qū)產(chǎn)生的畜禽糞便能夠為農(nóng)作物生長需要提供的養(yǎng)分量。畜禽糞便作為有機肥還田，不僅能夠降低化肥施用量，還有利于改善土壤質(zhì)量，減少環(huán)境污染。通過分析青島市畜禽糞便產(chǎn)量、分布及其肥料化利用潛力，對科學合理地規(guī)劃青島市畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展、調(diào)整畜禽養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)、促進畜禽糞便肥料化利用及加快環(huán)境友好型、資源節(jié)約型現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1　材料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

由于青島市直轄的市南區(qū)、市北區(qū)和李滄區(qū)以二、三產(chǎn)業(yè)為主，選取青島市的3區(qū)(嶗山區(qū)、黃島區(qū)和城陽區(qū))、4市(即墨市、膠州市、平度市和萊西市)作為研究區(qū)域。數(shù)據(jù)主要來源于《青島市統(tǒng)計年鑒(2012～2015)》和《青島市畜牧業(yè)年鑒(2012～2015)》公布的統(tǒng)計資料。該數(shù)據(jù)資料包括青島市主要畜禽的養(yǎng)殖量、農(nóng)田面積和不同農(nóng)作物產(chǎn)量，其中，畜禽養(yǎng)殖量由畜禽的平均飼養(yǎng)周期結(jié)合統(tǒng)計數(shù)據(jù)決定。一般平均飼養(yǎng)周期小于1年的，以當年出欄量作為養(yǎng)殖數(shù)量，存欄量不予考慮，因為存欄量將納入下一年的出欄量中； 平均飼養(yǎng)周期大于1年(按365d)的畜禽，以存欄量作為養(yǎng)殖數(shù)量，飼養(yǎng)周期計為356d[2]。結(jié)合當?shù)氐酿B(yǎng)殖情況確定畜禽飼養(yǎng)周期，奶牛、黃牛和蛋雞一般當年不出欄，肉牛的平均飼養(yǎng)期為1年，豬的平均飼養(yǎng)期為199d，羊的飼養(yǎng)期一般長于1年，肉雞的飼養(yǎng)期一般為55d，肉鴨和鵝的飼養(yǎng)期一般為210d，兔的飼養(yǎng)周期一般為90d。結(jié)合畜禽飼養(yǎng)周期，通過查詢統(tǒng)計資料獲得2011～2014年青島市主要畜禽養(yǎng)殖量(表1)。

表1　2011～2014年青島市主要畜禽養(yǎng)殖量

萬頭，萬只

1.2畜禽糞便的產(chǎn)生量及養(yǎng)分含量估算

參照畜禽糞便日排泄系數(shù)以及畜禽糞便主要養(yǎng)分含量系數(shù)等，估算畜禽糞便產(chǎn)生量，并推算畜禽糞便中氮、磷的含量。鑒于青島市地處我國華東地區(qū)，為了提高估算的精度，在估算畜禽產(chǎn)生的糞便總量時采用的是畜禽直接排泄的新鮮糞便，其中奶牛、黃牛、肉牛、豬、肉雞、蛋雞的糞便排泄系數(shù)采用中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所在2009年進行的第一次全國污染源普查的華東地區(qū)畜禽糞便排泄系數(shù)[3]； 羊、鴨鵝、兔的糞便排泄系數(shù)通過搜集篩選1994～2014年國內(nèi)公開發(fā)表的文章，取其平均值作為最終采用的畜禽糞便排泄估算系數(shù)[2-4,5-11]。在選用畜禽糞便養(yǎng)分含量系數(shù)時選擇新鮮糞便樣品中的養(yǎng)分含量比例[11-12]。根據(jù)國內(nèi)對于畜禽糞便中各種主要養(yǎng)分含量的研究[2,4-12]，取其平均值作為畜禽主要養(yǎng)分含量比例，見表2。

表2　排泄系數(shù)及主要養(yǎng)分含量系數(shù)

種類糞便排泄系數(shù)(kg/d)總含氮量(%)總含磷量(%)總含鉀量(%)奶牛46.840.840.240.13黃牛21.90.840.240.13肉牛23.710.840.240.13豬2.970.730.410.42羊2.230.890.340.22肉雞0.221.281.030.64蛋雞0.151.281.030.64鴨、鵝0.151.120.830.64兔0.131.370.360.20 注:奶牛糞便排泄系數(shù)以產(chǎn)奶階段糞便排泄系數(shù)計;役用牛糞便排泄系數(shù)以育成牛階段糞便排泄系數(shù)計;肉牛糞便排泄系數(shù)以育肥牛階段糞便排泄系數(shù)計;豬糞便排泄系數(shù)=1/3保育期糞便排泄系數(shù)+2/3育肥期糞便排泄系數(shù);蛋雞糞便排泄系數(shù)以產(chǎn)蛋期階段糞便排泄系數(shù)計

畜禽糞便及糞便養(yǎng)分量計算公式如下：

(1)畜禽糞便年產(chǎn)生量計算公式：

Q=N*T*P

(1)

式中，Q為年糞便產(chǎn)生量；N為飼養(yǎng)量；T為飼養(yǎng)期；P為排泄系數(shù)。

(2)畜禽糞便中養(yǎng)分含量計算公式：

A=Q*C

(2)

式中，A為畜禽糞便中養(yǎng)分量；Q為畜禽糞便產(chǎn)生量；C為單位質(zhì)量畜禽糞便養(yǎng)分含量。

1.3畜禽糞便的肥料化替代率計算

畜禽糞便的化肥替代率計算公式：

化肥替代率=畜禽糞便中養(yǎng)分含量/化肥施用量中養(yǎng)分含量

(3)

式(3)中，畜禽糞便中養(yǎng)分含量為糞便氮、磷、鉀總量，化肥施用量中養(yǎng)分含量為化肥折純量。

1.4農(nóng)田所需養(yǎng)分量估算

農(nóng)田所需施用養(yǎng)分量是根據(jù)同期農(nóng)作物產(chǎn)量和養(yǎng)分利用率估算出的生產(chǎn)同期農(nóng)作物產(chǎn)量需要向農(nóng)田施用的養(yǎng)分量。根據(jù)不同作物所需氮、磷、鉀養(yǎng)分量系數(shù)[18](表3)估算農(nóng)作物所需養(yǎng)分量，再結(jié)合不同作物對肥料中氮、磷、鉀養(yǎng)分利用率[19]，估算出生產(chǎn)同期農(nóng)作物產(chǎn)量時施用于農(nóng)田所需的養(yǎng)分量。

表3　主要作物100kg產(chǎn)量所需氮、磷、鉀養(yǎng)分量 kg

2　結(jié)果分析與討論

2.1畜禽糞便及其養(yǎng)分產(chǎn)生量、分布和來源結(jié)構(gòu)

根據(jù)公式(1)和(2)計算得出青島市2011～2014年畜禽糞便產(chǎn)生量與主要養(yǎng)分含量如表4所示。畜禽糞便總排放量從2011年的988.42萬t下降到2013年的978.30萬t，但糞便中總養(yǎng)分含量有所增加，與2013年肉雞和兔的養(yǎng)殖量大幅度增加有關(guān)，其對應(yīng)的排泄系數(shù)較小，而養(yǎng)分含量系數(shù)較大； 2014年畜禽糞便產(chǎn)生量下降到908.57萬t，結(jié)合表1對比發(fā)現(xiàn)，不同年份牛、豬、羊的養(yǎng)殖量基本穩(wěn)定，而家禽飼養(yǎng)量從2013年到2014年大幅度下降，主要受H7N9流感的嚴重沖擊，許多小規(guī)模養(yǎng)殖場戶倒閉停產(chǎn)，家禽飼養(yǎng)量明顯減少， 2014年畜禽糞便產(chǎn)生量下降至908.57萬t，但糞便量仍遠超過全市工業(yè)固體廢物865.57萬t的產(chǎn)生量[13]。

畜禽糞便及其氮、磷養(yǎng)分分布可以反映畜禽養(yǎng)殖分布情況。以2014年為例，用同樣的方法計算得出2014年青島各區(qū)市的畜禽糞便產(chǎn)生量及主要養(yǎng)分含量如表5，青島市畜禽糞便中的氮、磷、鉀養(yǎng)分含量分別達8.82萬t、5.15萬t、3.52萬t，占總養(yǎng)分量比重分別為50.43%、29.44%和20.13%。從各區(qū)畜禽糞便產(chǎn)生量可以看出，萊西、平度和即墨市的畜禽養(yǎng)殖業(yè)在青島市畜禽養(yǎng)殖業(yè)中占有較大的比重。

如表6所示，從畜禽糞便來源結(jié)構(gòu)來看，牛糞產(chǎn)生量最大，總產(chǎn)生量333.75萬t，約占總量的36.73%，其次是雞糞產(chǎn)量占畜禽糞便總量的33.05%，兔糞產(chǎn)生量相對最小，總產(chǎn)生量為4.83萬t，約占0.53%； 從氮、磷、鉀養(yǎng)分結(jié)構(gòu)來看，雞糞的氮、磷、鉀含量最高，分別為3.84萬t、3.09萬t、1.91萬t，分別占其總含量的43.57%、59.97%和54.15%。從總的養(yǎng)分構(gòu)成看，雞糞所含養(yǎng)分量最多，約8.84萬t，占總養(yǎng)分量的50.53%；其次是牛糞、豬糞，分別占23.1%和19.74%。

表4　2011～2014年畜禽糞便產(chǎn)量及主要養(yǎng)分量 萬t

表5　2014年青島市各個區(qū)市畜禽糞便產(chǎn)生量及養(yǎng)分含量 萬t

表6　2014年各類畜禽糞便產(chǎn)生量和主要養(yǎng)分量 萬t

2.2農(nóng)田所需施用養(yǎng)分量估算

根據(jù)表3中不同作物所需氮、磷、鉀養(yǎng)分量系數(shù)[18]估算農(nóng)作物所需養(yǎng)分量，再結(jié)合不同作物對肥料中氮、磷、鉀養(yǎng)分真實利用率[19]估算出生產(chǎn)同期農(nóng)作物產(chǎn)量時施用于農(nóng)田所需的養(yǎng)分量，結(jié)果如表7。從表中可以看出青島市及其各區(qū)市農(nóng)田所需施用養(yǎng)分量呈現(xiàn)逐漸下降的態(tài)勢，與近年來青島市進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整有關(guān)，近4年來青島市農(nóng)作物播種面積逐年減少，由2011年的75.7萬hm2減少到2014年的69.96萬hm2，對養(yǎng)分需求量的減少有一定的影響。

2.3畜禽糞便肥料化利用潛力

青島市化肥施用量(折純量)從2011年的29.37萬t下降到2014年的28.94萬t，總體上呈逐年減少的趨勢，但是單位公頃化肥施用強度仍超過一些發(fā)達國家為預(yù)防水污染而設(shè)定的225kg的安全上限。目前，由于畜禽糞便作為有機肥施用的便捷性、安全性和綜合效益性，肥料化仍是畜禽糞便資源化利用的主要方式。假定畜禽糞便作為有機肥完全實現(xiàn)肥料化利用，結(jié)合青島市農(nóng)田所需養(yǎng)分量和畜禽糞便中所含養(yǎng)分量計算出需要補充化肥養(yǎng)分量，并計算出可減少的化肥施用量(表8)，從而有利于實現(xiàn)發(fā)達國家設(shè)定的化肥安全施用量標準。

通過公式(3)計算畜禽糞便的化肥替代率，從表中可以看出近4年來青島市畜禽糞便的化肥替代率均達60%以上。以2014年為例，農(nóng)田所需養(yǎng)分量為37.79萬t，畜禽糞便中17.49萬t養(yǎng)分量施于農(nóng)田的同時，還需要化肥補充養(yǎng)分量20.3萬t，而實際的化肥施用量折純量為28.94萬t，意味著如果畜禽糞便作為有機肥還田，在我國目前化肥利用率標準下可降低同期化肥施用量8.63萬t的折純量，畜禽糞便的化肥替代率達60.45%。

表7　青島市及各區(qū)市農(nóng)田所需施用養(yǎng)分量 萬t

表8　青島市農(nóng)田所需補充養(yǎng)分量及化肥替代率

年份農(nóng)田所需養(yǎng)分量(萬t)畜禽糞便養(yǎng)分量(萬t)化肥養(yǎng)分補充量(萬t)實際施用化肥養(yǎng)分量(萬t)可減少化肥施用量(萬t)畜禽糞便的化肥替代率(%)201141.0718.9322.1429.377.2364.47201239.6719.3120.3729.098.7266.36201338.2218.9919.2329.129.8865.22201437.7917.4920.3028.948.6360.45 注:實際施用化肥養(yǎng)分量即化肥施用量(折純量),數(shù)據(jù)來自《青島市統(tǒng)計年鑒(2012～2015)》

表9　青島各區(qū)農(nóng)田需補充化肥養(yǎng)分量及化肥替代率

地區(qū)農(nóng)田所需養(yǎng)分量(萬t)畜禽糞便養(yǎng)分量(萬t)需補充化肥養(yǎng)分量(萬t)實際施用化肥養(yǎng)分量(萬t)可減少化肥施用量(萬t)畜禽糞便的化肥替代率(%)嶗山區(qū)0.100.11-0.010.100.11104.31黃島區(qū)4.271.542.733.560.8243.33城陽區(qū)0.330.43-0.100.140.23310.37即墨市5.112.522.603.861.2765.17膠州市4.961.513.453.810.3639.56平度市15.564.7410.8212.081.2639.24萊西市7.466.650.805.394.59123.49 注:實際施用化肥養(yǎng)分量即化肥施用量(折純量),數(shù)據(jù)來自《青島市統(tǒng)計年鑒(2015)》。表9負值表示若糞便完全實現(xiàn)肥料化利用,則不再需要施用化肥即可滿足農(nóng)作物養(yǎng)分需要

根據(jù)2014年青島及各區(qū)市農(nóng)作物生產(chǎn)情況估算農(nóng)作物所需養(yǎng)分量，再通過養(yǎng)分利用率估算農(nóng)田所需施用養(yǎng)分量，并計算出各區(qū)市農(nóng)田需補充化肥養(yǎng)分量和畜禽糞便化肥替代率情況如表9所示，從表中可以看出，嶗山區(qū)、城陽區(qū)和萊西市的畜禽糞便化肥替代率超過100%，表示三個地區(qū)所產(chǎn)生的畜禽糞便若完全實現(xiàn)肥料化利用，能夠完全替代本地區(qū)實際的化肥施用量，其中嶗山區(qū)和城陽區(qū)產(chǎn)生的畜禽糞便能夠滿足本地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需要的養(yǎng)分量； 萊西市實際的化肥施用量(折純量)低于農(nóng)田所需的養(yǎng)分量，一方面與近幾年萊西市全面實施測土配方施肥、控制化肥施用強度有關(guān)，另一方面與萊西市大力發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)將畜禽糞便作為有機肥還田有關(guān)； 其他地區(qū)的畜禽糞便化肥替代率達39%以上。從以上分析可以看出，青島市畜禽糞便的肥料化利用潛力巨大。同時，通過各區(qū)市畜禽糞便的化肥替代率也可以間接衡量畜禽養(yǎng)殖分布的合理性和當?shù)匦笄蒺B(yǎng)殖密度。

結(jié)合表3中農(nóng)作物所需氮、磷養(yǎng)分量，利用上述同樣的方法估算出青島市各區(qū)農(nóng)田所需氮、磷養(yǎng)分量，通過計算畜禽糞便中所含氮、磷養(yǎng)分量與農(nóng)田所需氮、磷養(yǎng)分量的比值，表示畜禽糞便中氮、磷養(yǎng)分貢獻率，結(jié)果如表10。通過表中糞便中氮貢獻率可以看出，在畜禽糞便完全肥料化的情況下，青島市畜禽糞便的氮貢獻率為40.24%、磷貢獻率為84.98%，即青島市農(nóng)田能夠完全消納畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便。從氮的貢獻率情況來看，只有城陽區(qū)達到141.53%，畜禽糞便中氮養(yǎng)分量高于農(nóng)田所需養(yǎng)分量，說明城陽區(qū)畜禽糞便中氮養(yǎng)分量超過本地區(qū)所能消納量，存在潛在的氮污染風險，過量的氮會造成土壤等環(huán)境污染，其他地區(qū)的氮貢獻率均小于100%，當?shù)剞r(nóng)田就能完全利用畜禽糞便中氮養(yǎng)分量； 從磷貢獻率情況看，嶗山區(qū)、城陽區(qū)和萊西市均超過100%，其產(chǎn)生的畜禽糞便中磷養(yǎng)分量高于農(nóng)田所需磷養(yǎng)分量，存在潛在的磷污染風險，尤其是嶗山區(qū)的磷貢獻率相對較高，是農(nóng)田所需磷養(yǎng)分量的2.5倍，一方面與農(nóng)田面積較小有關(guān)，另一方面與養(yǎng)殖量和養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)有關(guān)，糞便中含磷量較高的禽類養(yǎng)殖量相對較多。從以上分析可知，青島市區(qū)域間的畜禽養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)不均衡，部分地區(qū)養(yǎng)殖密度較大，畜禽糞便產(chǎn)生量較多，造成潛在的氮、磷污染風險。過量的氮和磷會造成土壤污染，同時，過量的磷通過土壤的淋洗而進入地表徑流易造成水體的富營養(yǎng)化。

表10　畜禽糞便氮、磷養(yǎng)分分布及其貢獻率

地區(qū)、市農(nóng)田所需養(yǎng)分量(萬t)農(nóng)田所需氮養(yǎng)分量(萬t)農(nóng)田所需磷養(yǎng)分量(萬t)畜禽糞便氮養(yǎng)分量(萬t)畜禽糞便磷養(yǎng)分量(萬t)氮貢獻率(%)磷貢獻率(%)嶗山區(qū)0.100.070.010.050.0475.08256.07黃島區(qū)4.272.340.580.780.4233.6773.78城陽區(qū)0.330.150.070.220.13141.53174.14即墨市5.113.220.861.240.7738.4188.96膠州市4.962.910.830.740.4425.5852.89平度市15.569.072.572.281.4425.2356.10萊西市7.464.161.143.521.984.58167.07青島市37.7921.926.068.825.1540.2484.98 注:氮、磷貢獻率是指畜禽糞便中所含氮、磷養(yǎng)分量與農(nóng)田所需氮、磷養(yǎng)分量的比值

2.4討論

畜禽糞便的資源化利用是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障，也是實現(xiàn)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展、保護環(huán)境的主要途徑。以上分析是在畜禽糞便完全作為有機肥直接還田的前提下進行研究，而現(xiàn)實畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中存在多種資源化方式，如能源化、肥料化、飼料化和栽培食用菌等。畜禽糞便雖然作為有機肥施用較為便捷、安全，并與其它利用方式相比綜合效益較高，但是有些地區(qū)由于種養(yǎng)分離，不能及時有效的消納本地區(qū)產(chǎn)生的畜禽糞便，從而造成局部面源污染。從上述結(jié)果分析可知，整體上青島市的氮、磷貢獻率均小于100%，可見青島市總的畜禽養(yǎng)殖規(guī)模處于適宜狀態(tài)，而個別區(qū)域如城陽區(qū)的氮貢獻率和嶗山區(qū)、城陽區(qū)和萊西市的磷貢獻率超過100%，可能由養(yǎng)殖密度較大或養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)不合理等原因造成?？赏ㄟ^以下形式消除畜禽糞便存在的潛在的污染風險。

(1)對于有潛在糞便污染的地區(qū)，可以根據(jù)畜禽養(yǎng)殖承載力，通過適當控制養(yǎng)殖規(guī)模、調(diào)整養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)和培育養(yǎng)殖糞便中含磷量相對較低的畜禽品種等形式，從源頭降低畜禽糞便中氮、磷排放量。

(2)以城陽區(qū)為例，假設(shè)當40%的畜禽糞便通過肥料化進行還田時，剩余60%的畜禽糞便通過其它處理方式處理，則城陽區(qū)的用于農(nóng)田的糞便中氮、磷貢獻率均低于100%，即能保證各區(qū)域的畜禽糞便作為有機肥直接還田時不會造成土壤和水污染，又實現(xiàn)了畜禽糞便的能源化、飼料化等多途徑的利用。

(3)從研究結(jié)果可知，青島市各個區(qū)市區(qū)域間畜禽養(yǎng)殖規(guī)模不平衡、養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)不合理，造成部分地區(qū)如城陽區(qū)的畜禽糞便養(yǎng)分含量超過其農(nóng)田需要量，而有些地區(qū)如膠州市的畜禽糞便含量遠遠低于農(nóng)田需要量。因此，可以通過區(qū)域間轉(zhuǎn)移畜禽糞便的方式實現(xiàn)糞便的合理利用，既可以避免過量畜禽糞便造成的環(huán)境污染，也可以滿足農(nóng)田農(nóng)作物生長所需的養(yǎng)分，但由于區(qū)域間運輸可能產(chǎn)生一定的成本，不利于此種消納糞便方式的推廣。

3　結(jié)論與展望

3.1結(jié)論

(1)畜禽糞便資源豐富。通過分析可以看出青島市畜禽糞便主要來源于牛、豬和家禽養(yǎng)殖。其中，萊西市、平度市和即墨市的畜禽養(yǎng)殖規(guī)模相對較大。如果能夠充分合理利用，不僅可以降低化肥使用成本，減少能源消耗，而且能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤肥力，減少環(huán)境污染，促進農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量增加，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，創(chuàng)造經(jīng)濟價值。

(2)畜禽糞便肥料化利用潛力巨大。近4年來畜禽糞便的化肥替代率達60%以上，若畜禽糞便完全實現(xiàn)肥料化利用，嶗山區(qū)、城陽區(qū)和萊西市的畜禽糞完全能夠滿足本地區(qū)農(nóng)田農(nóng)作物生長所需養(yǎng)分。同時，畜禽糞便肥料化利用不僅能夠通過種養(yǎng)結(jié)合模式就地消納和轉(zhuǎn)移規(guī)?；B(yǎng)殖產(chǎn)生的畜禽糞便，提高綜合效益，而且能夠替代化肥并帶動有機肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展，降低土壤、水和環(huán)境污染的同時，有利于土壤改良、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)提高和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境改善。

(3)通過研究發(fā)現(xiàn)畜禽糞便肥料化利用程度低，其主要原因有：一是由于畜禽的規(guī)模化養(yǎng)殖，種養(yǎng)業(yè)逐漸分離，導致規(guī)?；B(yǎng)殖場(戶)大量畜禽糞便堆積和排放，不能及時就地消納利用； 二是與化肥相比，有機肥的肥源較差、生產(chǎn)成本及價格相對較高和生產(chǎn)技術(shù)落后等因素阻礙畜禽糞便肥料化的推廣； 三是直接將畜禽糞便還田的養(yǎng)殖場(戶)沒有意識到施用農(nóng)家肥的外部經(jīng)濟性，缺乏有效的激勵措施，日益增加勞動力機會成本，從而降低畜禽糞便肥料化利用的積極性； 四是畜禽養(yǎng)殖場規(guī)范化和標準化管理不完善，有機肥行業(yè)準入門檻較低，質(zhì)量標準不規(guī)范，有機肥和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管不到位等進一步壓縮其利潤空間。

(4)畜禽養(yǎng)殖布局不合理。從青島各區(qū)市的畜禽糞便替代率情況可以看出，嶗山區(qū)、城陽區(qū)和萊西市畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便量超過本地區(qū)農(nóng)田所需養(yǎng)分量，養(yǎng)殖規(guī)模已經(jīng)超過當?shù)氐酿B(yǎng)殖承載能力； 從氮、磷貢獻率情況看，城陽區(qū)存在潛在的氮污染風險，嶗山區(qū)、城陽區(qū)和萊西市存在著潛在的磷污染風險，極易造成水體的磷富營養(yǎng)化?；诟鲄^(qū)市氮、磷養(yǎng)分貢獻率不均衡的情況，可以適當調(diào)整養(yǎng)殖規(guī)模和養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)，并為青島市進行畜牧養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展規(guī)劃和優(yōu)化發(fā)展布局提供參考。同時，發(fā)展現(xiàn)代畜牧業(yè)應(yīng)做好環(huán)境污染防治，劃定禁養(yǎng)區(qū)和限養(yǎng)區(qū)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，利用先進的畜禽糞便處理技術(shù)處理規(guī)?；B(yǎng)殖場的畜禽糞便，真正實現(xiàn)畜禽糞便無害化、減量化、資源化和生態(tài)化，形成布局合理、設(shè)施先進、清潔生產(chǎn)、達標排放的畜牧業(yè)生產(chǎn)新格局。

3.2展望

在確定系數(shù)時通過搜集對華東地區(qū)的有關(guān)研究盡可能地實現(xiàn)研究系數(shù)的合理性，但由于國內(nèi)沒有統(tǒng)一標準的畜禽糞便氮、磷、鉀養(yǎng)分含量比例和不同農(nóng)作物所需養(yǎng)分量及其養(yǎng)分利用率，在估算青島市畜禽糞便中氮、磷、鉀養(yǎng)分含量和農(nóng)田所需施用養(yǎng)分量的過程中仍存在一定的誤差。因此，應(yīng)進一步對這一問題進行探索，尋求相關(guān)解決方案； 其次，從環(huán)境經(jīng)濟學角度研究畜禽糞便肥料化利用對環(huán)境造成的影響及其生態(tài)經(jīng)濟價值，從而更好地為畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展及畜禽糞便肥料化利用提供理論參考。

[1]尹昌斌，周穎，劉利花.我國循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展理論與實踐.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報， 2013， 01： 47～53

[2]張?zhí)铮?卜美東，耿維.中國畜禽糞便污染現(xiàn)狀及產(chǎn)沼氣潛力.生態(tài)學雜志， 2012， 05： 1241～1249

[3]中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所， 環(huán)境保護部南京環(huán)境科學研究所.第一次全國污染源普查——畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊.國家統(tǒng)計局，2009

[4]國家環(huán)境保護總局自然生態(tài)保護司. 全國規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)污染情況調(diào)查及防治對策.北京：中國環(huán)境科學出版社， 2002， 25， 77～78

[5]朱建春， 張增強，樊志民，等.中國畜禽糞便的能源潛力與氮磷農(nóng)田負荷及總量控制.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報， 2014， 03： 435～445

[6]耿維， 胡林，崔建宇，等.中國區(qū)域畜禽糞便能源潛力及總量控制研究.農(nóng)業(yè)工程學報， 2013， 01： 171～179,295

[7]林源， 馬驥，秦富.中國畜禽糞便資源結(jié)構(gòu)分布及發(fā)展展望.中國農(nóng)學通報， 2012， 32： 1～5

[8]安立龍. 家畜環(huán)境衛(wèi)生學.北京：高等教育出版社， 2004,299～332

[9]周力. 產(chǎn)業(yè)集聚、環(huán)境規(guī)制與畜禽養(yǎng)殖半點源污染.中國農(nóng)村經(jīng)濟， 2011， 02： 60～73

[10]閻波杰， 趙春江，潘瑜春，等.規(guī)?；B(yǎng)殖畜禽糞便量估算及環(huán)境影響研究.中國環(huán)境科學， 2009， 07： 733～737

[11]彭里， 王定勇.重慶市畜禽糞便年排放量的估算研究.農(nóng)業(yè)工程學報， 2004， 01： 288～292

[12]黃炎坤. 應(yīng)用酶制劑減輕畜禽糞便對環(huán)境的污染.農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展， 2000， 02： 39～41

[13]青島市環(huán)保局，2014年青島市環(huán)境狀況公報.http：//www.qepb.gov.cn/m2/view.aspx?n=f84b0559-0f12-42e1-a2a3-5dba96229efd

[14]沈根祥， 汪雅谷，袁大偉.上海市郊農(nóng)田畜禽糞便負荷量及其警報與分級.上海農(nóng)業(yè)學報， 1994，S1： 6～11

[15]景棟林， 陳希萍，于輝，等.佛山市畜禽糞便排放量與農(nóng)田負荷量分析.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報， 2012， 01： 108～111

[16]宋大平， 莊大方，陳巍.安徽省畜禽糞便污染耕地、水體現(xiàn)狀及其風險評價.環(huán)境科學， 2012， 01： 110～116

[17]閆鐵柱， 杜會英，夏維，等.安徽省畜禽糞便污染現(xiàn)狀及其防治對策.農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展， 2009， 02： 58～62

[18]劉春俠. 農(nóng)作物、果樹、蔬菜每百公斤需要養(yǎng)分量.http：//wenku.baidu.com/link?url=5h4eqyuskWhc7WuuTste53oh5lhTasb1Xamx-eka2Z_m4sb_YghNODtVY_nO5Ha-NACn

[19]王火焰， 周健民.肥料養(yǎng)分真實利用率計算與施肥策略.土壤學報， 2014，v.5102： 216～225

ANALYSIS ON THE TOTAL AMOUNT OF DOMESTIC ANIMAL EXCREMENT AND THE POTENTIAL OF FERTILIZER UTILIZATION IN QINGDAO CITY*

Zhao Junwei1， 2，Yin Changbin1※

(1.Institute of Agricultural Resources and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China;2.College of Economics and Management，China Agricultural University，Beijing 100083，China)

Based on the data of domestic livestock quantity and crop yield in Qingdao from 2011 to 2014 and the predefined estimation methods of the annual emissions of livestock excrements and nutrients amount that farmland demands, this paper estimated the animal manure production and its main nutrient contents and the nutrients amount that farmland demands in Qingdao city, and then analyzed the resource utilization potential of livestock excrements and the contribution rate of nitrogen and phosphorus in livestock excrements from the perspective of the fertilizer utilization. The results showed that if the livestock manure can be utilized as fertilizer completely, the average replacement rate of manure nutrient to fertilizer nutrient will be more than 60%, which meant the livestock manure had great recycling potential. From the contribution rate of nitrogen and phosphorus existing in livestock manure in Qingdao city, it indicated that Chengyangdistrict was in the risk of both nitrogen and phosphorus pollution, while Laoshandistrict and Laixicity had the risk of phosphorus pollution.

livestock manure； excretion parameter； fertilizer utilization； environment impact

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160716

2016-05-10

趙俊偉(1986—)，男，河南許昌人，博士。研究方向：農(nóng)業(yè)經(jīng)濟。※通訊作者：尹昌斌(1968—)，男，安徽桐城人，博士、研究員、博士生導師。研究方向：農(nóng)業(yè)經(jīng)濟管理、農(nóng)業(yè)區(qū)域發(fā)展、農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)。Email：yinchangbin@caas.cn

F323.2; X713

A

1005-9121[2016]07-0108-08

*資助項目：農(nóng)業(yè)部生態(tài)環(huán)境保護專項“我國生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)域模式及支持政策”； 農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)農(nóng)村資源監(jiān)測統(tǒng)計項目“循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展評價與保障機制研究”