桐鄉(xiāng)市畜禽養(yǎng)殖糞便產生量估算及農田承載力分析

馬 良，邱寒峰，張曉萍，張漢民，李 辰，滕江南

(1.桐鄉(xiāng)市農業(yè)技術推廣服務中心，浙江 桐鄉(xiāng) 314500； 2.桐鄉(xiāng)市畜牧獸醫(yī)局，浙江 桐鄉(xiāng) 314500；3.嘉興嘉華牧業(yè)有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500； 4.桐鄉(xiāng)市農經局，浙江 桐鄉(xiāng) 314500)

桐鄉(xiāng)市畜禽養(yǎng)殖糞便產生量估算及農田承載力分析

馬 良1，邱寒峰2，張曉萍2，張漢民3，李 辰4，滕江南4

(1.桐鄉(xiāng)市農業(yè)技術推廣服務中心，浙江 桐鄉(xiāng) 314500； 2.桐鄉(xiāng)市畜牧獸醫(yī)局，浙江 桐鄉(xiāng) 314500；3.嘉興嘉華牧業(yè)有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500； 4.桐鄉(xiāng)市農經局，浙江 桐鄉(xiāng) 314500)

在確定畜禽糞便年排放量的估算方法和畜禽糞便排泄系數的基礎上，根據2015—2016年桐鄉(xiāng)市畜禽養(yǎng)殖數據，估算桐鄉(xiāng)市畜禽糞便年產生量及其氮、磷養(yǎng)分含量，并對畜禽糞便農田負荷進行評估。結果顯示，2016年桐鄉(xiāng)市各類畜禽產生糞便總量36.86萬t，總氮3 035.1 t，總磷761.5 t；因畜禽糞便中氮、磷在轉移、運輸過程中的損失，實際進入農田的氮、磷總量分別為1 172.6和646 t；畜禽糞便及其氮、磷養(yǎng)分農田承載力分別為9.48、30.19和16.64 kg·hm-2，均未超過相關標準。

畜禽糞便； 排泄系數； 農田承載力； 桐鄉(xiāng)

近年來，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，在保障城鄉(xiāng)畜禽產品供應、促進農民增收、活躍農村經濟方面發(fā)揮了重要作用[1]。2014年，畜牧業(yè)總產值超2.9萬億元，從家庭副業(yè)一躍成為我國農業(yè)重要的支柱產業(yè)，畜產品產量穩(wěn)步增長，人均占有畜禽肉量達63.7 kg[2]。但隨著畜禽養(yǎng)殖規(guī)模的擴大和總量的增長，其產生的廢棄物不經科學處理而隨意排放所帶來的環(huán)境污染問題日益突出。據第一次全國污染源普查公報資料顯示，畜禽養(yǎng)殖業(yè)主要水污染物COD、總氮、總磷排放量分別為1 268.26萬t、102.48萬t和16.04萬t，分別占農業(yè)源排放總量的95.8%、37.9%和56.3%，已成為我國農業(yè)面源污染最主要的“貢獻者”[3]。因此，開展區(qū)域性畜禽糞便產生量估算、農田畜禽糞便承載預警分析、畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防控治理以及畜禽糞便最優(yōu)化管理顯得尤為必要。

國內外對于區(qū)域畜禽產生量估算、畜禽排泄系數研究、環(huán)境效應及污染防治對策已有報道。美國農業(yè)工程協會(ASAE)在1976年研究制定了有關美國畜禽排泄系數標準，經過多次修訂及全面調整至2005年版[4]。黃紅英等[5]運用加權法獲得畜禽糞便日排泄系數估算江蘇省畜禽糞便產生量，并進行農田承載預警分析；廖青等[6]對廣西畜禽糞便產生量進行了估算，并開展環(huán)境影響評價；潘潔等[7]對天津市畜禽養(yǎng)殖糞便產生量進行了估算，并初步評估耕地負載；汪開英等[8]基于對典型規(guī)模養(yǎng)豬場3種豬的產排污系數和年產排污量及普查結果，估算了浙江省畜禽養(yǎng)殖業(yè)年糞便農田施用量。本研究在前人研究成果的基礎上，對不同估算方法進行優(yōu)化組合，并結合相關統(tǒng)計數據，對桐鄉(xiāng)市畜禽養(yǎng)殖糞便產生量和農田承載量進行了初步估算，旨在為建立桐鄉(xiāng)市畜禽養(yǎng)殖農田土壤環(huán)境承載能力監(jiān)測預警機制，為畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防控和可持續(xù)發(fā)展提供參考依據。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)域畜牧業(yè)概況

桐鄉(xiāng)市位于浙江省東北部長江三角洲地區(qū)的杭嘉湖平原腹地，居滬、杭、蘇金三角地帶，地理坐標30°28′18″—30°47′48″N，120°17′40″—120°39′45″E，總面積7.27萬hm2，耕地面積3.88萬hm2，境內無山。2016年，桐鄉(xiāng)市生豬年終存欄48 647頭，羊年終存欄20.89萬只，家禽年終存欄215.85萬羽，兔年終存欄7.53萬只。全市畜牧業(yè)總產值占農業(yè)總產值的31.1%，生豬規(guī)?；B(yǎng)殖達到100%，養(yǎng)殖場糞污主要采用農牧結合、工業(yè)化處理、膜處理、生態(tài)消納等方式。

1.2基礎數據

1.2.1 飼養(yǎng)量

飼養(yǎng)量數據來源于桐鄉(xiāng)市畜牧獸醫(yī)局提供的《2015—2016年桐鄉(xiāng)市畜牧業(yè)年報》。為客觀反映全年畜禽糞便產生情況，本研究以各類畜禽2015年終和2016年終存欄數之和的平均值作為2016年度畜禽的全年平均存欄量，用于畜禽糞便產生情況估算(表1)。

表1 2015—2016年桐鄉(xiāng)市畜禽養(yǎng)殖年終存欄量

1.2.2 畜禽糞便排泄系數

畜禽糞便排泄系數受動物種類、品種、性別、生長期、體重、飼料組成、地域、天氣條件等諸多因素的影響[9]。我國目前尚沒有相應的國家標準，各地也沒有相應的地方標準，故本研究中畜禽糞便排泄系數通過計算王方浩等[10]和黃紅英等[5]總結研究的各種畜禽排泄系數及糞便中氮磷含量的平均值獲得(表2)。

表2 各類畜禽的日排泄量

1.3估算方法

1.3.1 畜禽糞便量的計算方法

畜禽的年度糞便產生總量計算公式：

Q=Σ(Ni×Pi)×365×0.001。

式中：Q為動物年糞便產生量(t)；Ni為第i種動物存欄量(頭、只、羽)；Pi為第i種動物每頭(只、羽)每日排泄系數(kg)；365為一年天數；0.001為換算常數。

1.3.2 畜禽糞便農田承載量的計算方法

畜禽糞便農田承載量計算公式：

L=a×Q/S。

式中：Q為動物年糞便產生量(t)；L為年均單位面積農田畜禽糞便承載量(t·hm-2)；a為進入農田的畜禽糞便量占畜禽糞便總產生量的比例(%)，其中a分別取38.7%(N)和85.0%(P)[5]；S為有效耕地面積(hm2)。

2 結果與分析

2.1畜禽糞便產生量

畜禽糞便產生量估算結果顯示，當前桐鄉(xiāng)市畜禽養(yǎng)殖糞便排放主要集中在養(yǎng)羊業(yè)、家禽業(yè)和生豬業(yè)。由表3可知，2016年桐鄉(xiāng)市各類畜禽產生糞便總量36.86萬t。其中，羊產生的糞便量為16.49萬t，占畜禽糞便總量的44.7%，居畜禽糞便產生量的首位；家禽類(肉雞、蛋雞、鴨和鵝)糞便產生總量11.10萬t，占畜禽糞便總量的30.1%，居畜禽糞便產生量的第2位；生豬糞便產生總量8.82萬t，占畜禽糞便總量的23.9%，居畜禽糞便產生量的第3位。

表3 2016年桐鄉(xiāng)市各類畜禽糞便產生量

畜禽產生糞便中含總氮和總磷分別為3 035.1、761.5 t，各類畜禽糞便氮、磷產生量占比存在差異，羊糞便氮產生量占總畜禽糞便氮產生量的56.3%，家禽類糞便氮產生量占總畜禽糞便氮產生量的29.1%，豬糞便氮產生量占總畜禽糞便氮產生量的13.2%；家禽類糞便磷產生量占總畜禽糞便磷產生量的51.7%，羊糞便磷產生量占總畜禽糞便磷產生量的37.2%，豬糞便磷產生量占總畜禽糞便磷產生量的9.3%。

2.2畜禽糞便農田承載量

分析單位耕地面積的畜禽糞便負載情況，是客觀評價畜禽養(yǎng)殖對環(huán)境污染風險[8]的指標之一。 利用土壤—作物系統(tǒng)對畜禽糞便進行利用與凈化處理是最直接經濟常用的方法，歐美國家大多數農場都是采用種養(yǎng)結合的模式，此模式要求規(guī)?；B(yǎng)殖場必須有充足的土地對產生的畜禽糞便進行安全消納[11]。2016年桐鄉(xiāng)市耕地面積3.89萬hm2，根據方法1.3.2節(jié)計算畜禽糞便農田承載量，在不考慮畜禽糞便收集、運輸及堆肥處理過程中的損失且全部還田的情況下(a=100%)，估算了桐鄉(xiāng)市耕地年承載量為畜禽糞便總量9.48 t·hm-2，總氮量78.02 kg·hm-2，總磷量19.58 kg·hm-2。若考慮畜禽糞便中氮磷損失，則桐鄉(xiāng)市耕地年承載量為總氮量30.19 kg·hm-2，總磷量16.64 kg·hm-2。

3 討論

由于受畜禽飼養(yǎng)數量、畜禽排泄系數、畜禽糞便中氮磷含量波動及統(tǒng)計數據的不準確性等多因素影響，估算的畜禽糞便年產生量與實際情況會存在一定的誤差。農業(yè)部數據顯示，2000年中國畜禽糞便產生量為36.40億t[12]。不同于農業(yè)部的數據，國家環(huán)境保護總局通過對規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場調查而估計的1999年中國畜禽糞便產生量為19億t[13]。本試驗研究采用2015年終和2016年終畜禽存欄量的平均值作為2016年全年平均存欄量，多篇代表研究文獻中排泄系數的平均值來估算畜禽糞便產生總量較能客觀反映全年畜禽糞便產生情況。

畜禽糞便農田承載量是指單位面積農田承載的畜禽糞便量，直接反映了一個地區(qū)農田消納畜禽糞便的能力，同時作為間接衡量畜禽飼養(yǎng)密度及畜禽養(yǎng)殖業(yè)布局是否合理的一項重要指標[14]。目前國內還沒有統(tǒng)一的單位面積耕地土壤的畜禽糞便還田量、氮和磷養(yǎng)分限量標準。對于耕地畜禽糞便負荷量研究基本都參照國家環(huán)境保護總局自然生態(tài)保護司提出的每hm2耕地能負擔的畜禽糞便為30～45t[13]。對于耕地畜禽糞便氮、磷養(yǎng)分限量研究基本都參照歐盟農業(yè)政策規(guī)定，糞肥年施氮量的限量標準為170kg·hm-2，土壤的糞便年施磷量不能超過35kg·hm-2 [15]。

在不考慮畜禽糞便收集、運輸及堆肥處理過程中的損失且全部還田的情況下(a=100%)，2016年桐鄉(xiāng)市耕地年承載量為畜禽糞便總量9.48t·hm-2，總氮量78.02kg·hm-2，總磷量19.58kg·hm-2，3項指標均低于限量標準值。未超標準限量值，不代表畜禽糞便對環(huán)境污染風險低或農田承載力影響小。有研究報道，我國畜禽飼料中存在抗生素類及銅、鋅、砷等微量元素類添加超標或養(yǎng)殖戶使用量超標等現象，嚴重威脅著我國畜禽產品的質量安全，而不能在動物體內完全吸收代謝的抗生素和重金屬元素大部分以畜禽糞便的形式排出體外進入環(huán)境[16]。另外在動物體內誘導出的抗性基因(ARGs)也會隨畜禽糞便直接排出體外，對人類、動物健康和有益微生物活性構成威脅[17]。雖然堆肥可以降低重金屬的有效性[18]和有效除去抗生素[19]，但不能控制抗性基因的擴散[20]。由于缺乏相關基礎數據、風險評價標準和條件的限制，本研究試驗未對畜禽糞便還田后土壤重金屬、抗生素及抗性基因進行檢測研究和開展風險評價。

國內大部分學者開展的畜禽糞便農田承載力研究以有效耕地面積或區(qū)域耕地面積或農用地面積或農作物實際播種面積來進行畜禽糞便農田風險評估。而本試驗對桐鄉(xiāng)市6家有機肥廠和2家大型規(guī)?；B(yǎng)殖場進行調查，大部分有機肥用于果樹、設施蔬菜、花卉苗木，用于水稻的占比很小或集中使用養(yǎng)殖場周邊農田，造成畜禽糞便農田承載力評價的不準確性。因此，實施飼料添加劑規(guī)范化、實現養(yǎng)殖全程綠色化、商品有機肥監(jiān)測日?；坝袡C肥使用補助政策常態(tài)化是農業(yè)廢棄物資源化利用實現雙贏的根本措施。

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收入日期：2017-07-14

桐鄉(xiāng)市農業(yè)技術推廣基金會資助項目

馬 良(1985—)，男，浙江桐鄉(xiāng)人，農藝師，碩士，主要研究方向為農業(yè)廢棄物資源化利用與環(huán)境保護， E-mail：tianma-2008@163.com。

文獻著錄格式：馬良，邱寒峰，張曉萍，等. 桐鄉(xiāng)市畜禽養(yǎng)殖糞便產生量估算及農田承載力分析[J].浙江農業(yè)科學，2017，58(10)：1798-1800，1817.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171039

X713

A

0528-9017(2017)10-1798-03

(責任編輯萬 晶)